酸鹼與予體-受體化學

兩性(amphoterism)

/ am-FOT-er-izm /

有些物質拒絕在酸和鹼之間表態——它們會隨遇而變,既可當酸又可當鹼。氫氧化鋁是教科書式的例子:往它上面倒酸,它像鹼一樣溶解;往它上面倒強鹼,它也溶解,這次表現得像酸。一種既能作酸又能作鹼反應的物種,就叫兩性(amphoteric,源自希臘語 amphoteros,意為兩者皆是)。兩性現象在金屬與非金屬分界線附近的金屬氧化物和氫氧化物中最為著名。

看氫氧化鋁 Al(OH)3 如何身兼兩職。遇酸它作鹼:Al(OH)3 + 3 H+ 得 Al3+ + 3 H2O。遇強鹼它作酸,溶解生成鋁酸根離子:Al(OH)3 + OH- 得 [Al(OH)4]-。同樣的雙重行為也見於 ZnO、BeO、Cr2O3、SnO2、PbO、Sb2O3。這一模式是週期性的、可預測的:金屬元素的氧化物(Na2O、MgO、CaO)顯鹼性,非金屬氧化物(CO2、SO3、P4O10)顯酸性,而處於中間、沿對角階梯分布的元素(Be、Al、Ga、Zn、Sn、Pb、Sb)給出兩性氧化物——它們跨在邊界上,故能左右逢源。氧化物的酸性通常沿週期向右增大,並隨元素氧化態升高而增大(CrO 顯鹼性、Cr2O3 兩性、CrO3 顯酸性)。

兩性現象既實用又能澄清概念。它是礦石加工中把鋁從鐵中分離出來的基礎(拜耳法用熱 NaOH 把兩性的 Al2O3 溶為鋁酸根,而鹼性的 Fe2O3 留下),它說明了為什麼某些金屬氫氧化物在過量鹼中會重新溶解(定性分析中的經典線索),並漂亮地表明酸和鹼是由情境決定的角色,而非固定身份。水本身在布朗斯特意義上就是兩性(兩性質子)的,像 HCO3- 和 HSO4- 這類既能給出又能接受質子的物種也是如此。

氫氧化鋁是兩性的:遇酸,Al(OH)3 + 3 H+ 得 Al3+ + 3 H2O(作鹼);遇強鹼,Al(OH)3 + OH- 得 [Al(OH)4]-(作酸)。它在 pH 標度的兩端都溶解,而在中性 pH 附近溶解度最小。

同一個氫氧化物,兩種角色:對酸作鹼,對鹼作酸——一種物質身上的兩性。

不要混淆兩性(amphoteric,能作酸或作鹼)與兩性質子(amphiprotic,特指既能給出又能接受質子,如 H2O 或 HCO3-)。所有兩性質子物種都是兩性的,但像 Al2O3 這類路易斯意義上的兩性氧化物未必涉及質子。

又稱
amphoteric behavior两性现象兩性現象