Amfoter

Kimyada amfoterik bir bileşik, hem asit hem de baz olarak reaksiyona girebilen bir molekül veya iyon anlamına gelir. Bunun tam olarak ne anlama gelebileceği, hangi asit ve baz tanımlarının kullanıldığına bağlıdır. 'Amfoterik' kelimesinin ön eki, "her ikisi" anlamına gelen Yunanca bir ön ek olan amphi'den türetilmiştir. ⓘ

Amfoterik türlerin bir türü, bir proton (H⁺) verebilen ya da kabul edebilen amfiprotik moleküllerdir. Brønsted-Lowry asit-baz teorisinde "amfoterik" bu anlama gelmektedir. Örnekler arasında amin ve karboksilik asit gruplarına sahip amino asitler ve proteinler ile su gibi kendiliğinden iyonlaşabilen bileşikler yer alır. ⓘ

Amfolitler hem asidik hem de bazik gruplar içeren amfoterik moleküllerdir. Örneğin, H₂N-RCH-CO₂H amino asidi hem NH₂ bazik grubuna hem de COOH asidik grubuna sahiptir ve kimyasal dengede çeşitli yapılar olarak bulunur:

H₂N-RCH-CO₂H + H₂O ⇌ H₂N-RCH-COO- + H₃O⁺ ⇌ H₃N⁺-RCH-COOH + OH- ⇌ H₃N⁺-RCH-COO- + H₂O. ⓘ

Yaklaşık olarak nötr sulu çözeltide (pH ≅ 7), bazik amino grubu çoğunlukla protonlanır ve karboksilik asit çoğunlukla deprotonlanır, böylece baskın tür zwitterion H₃N⁺-RCH-COO- olur. Ortalama yükün sıfır olduğu pH, molekülün izoelektrik noktası olarak bilinir. Amfolitler, izoelektrik odaklamada kullanılmak üzere kararlı bir pH gradyanı oluşturmak için kullanılır. ⓘ

Tuz ve su üretmek için hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona giren metal oksitler amfoterik oksitler olarak bilinir. Birçok metal (çinko, kalay, kurşun, alüminyum ve berilyum gibi) amfoterik oksitler veya hidroksitler oluşturur. Al₂O₃ amfoterik oksitlere bir örnektir. Amfoterizm, oksitin oksidasyon durumlarına bağlıdır. Amfoterik oksitler, diğerlerinin yanı sıra kurşun (II) oksit ve çinko (II) oksit içerir. ⓘ

Amfoter, oksit ve hidroksitleri asidik ve bazik karakterleri bir arada taşıyan element veya bileşikler. Amfoter maddeler hem asitlerle hem de bazlarla tepkimeye girerler. Metal ve yarı metallerin bir kısmı, aminoasitler ve proteinler amfoterik özellik gösterirler. ⓘ

Bir elementin oksit veya hidroksitinin amfoterliği, elektronegatiflik şiddeti ve dolayısıyla periyodik cetveldeki yeri ile ilgilidir. Elektronegatifliği en düşük olan IA ve IIA gruplarının element oksit ve hidroksitleri kuvvetli bazik özellik gösterir: NaOH (Sodyum hidroksit), Ca(OH)₂ (Kalsiyum hidroksit), K₂O (Potasyum oksit), MgO (Magnezyum oksit) vb. ⓘ

Periyodik cetvelin orta kısmında kalan elementlerin ortalama bir elektronegatifliğe sahip olmaları bunların; oksit, hidroksit, hatta bazılarının sülfitlerinin amfoter özellik göstermelerindendir. ⓘ

Amfoter özellik taşıyan elementler: Zn, Cr, Al, Sn, Pb, Be'dur. Ayrıca bu elementlerin oksitleri de amfoter özellik taşır. ⓘ

Zn(OH)₂ + 2 OH^- → [Zn(OH)₄]^2- (1) ⓘ

Zn(OH)₂ + 2 H⁺ → Zn²⁺ + 2H₂O (2) ⓘ

Zn(OH)₂ (çinko hidroksit), birinci tepkimede baza karşı asidik, ikinci tepkimede aside karşı bazik özellik göstermiştir. ⓘ

• Berilyum Hidroksit

         o Asidik ortamda: Be(OH)2 + 2HCl → BeCl2 + 2H2O
         o bazik ortamda : Be(OH)2 + 2NaOH → Na2Be(OH)4 ⓘ

   * Kurşun Oksit
         o Asidik ortamda: PbO + 2HCl → PbCl2 + H2O
         o Bazik ortamda : PbO + Ca(OH)2 +H2O → Ca2+[Pb(OH)4]2- ⓘ

Etimoloji

Amfoterik, Yunanca "her ikisi" anlamına gelen amphoteroi (ἀμφότεροι) kelimesinden türetilmiştir. Asit-baz kimyasındaki ilgili kelimeler amfikromatik ve amfikroiktir, her ikisi de asitle reaksiyona girdiğinde bir renk, baz ile reaksiyona girdiğinde başka bir renk veren asit-baz indikatörleri gibi maddeleri tanımlar. ⓘ

Amfiprotik moleküller

Asit ve bazların Brønsted-Lowry teorisine göre asitler proton verici, bazlar ise proton alıcıdır. Amfiprotik bir molekül (veya iyon) bir proton bağışlayabilir veya kabul edebilir, böylece ya bir asit ya da bir baz olarak hareket edebilir. Su, amino asitler, hidrojen karbonat iyonu (veya bikarbonat iyonu) HCO₃-, dihidrojen fosfat iyonu H₂PO₄- ve hidrojen sülfat iyonu (veya bisülfat iyonu) HSO₄- amfiprotik türlerin yaygın örnekleridir. Bir proton bağışlayabildikleri için, tüm amfiprotik maddeler bir hidrojen atomu içerir. Ayrıca, bir asit veya baz gibi davranabildikleri için amfoteriktirler. ⓘ

Örnekler

Su molekülü sulu çözeltide amfoteriktir, çünkü bir proton kazanabilir veya kaybedebilir ve bir hidronyum üretebilir.

H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH-

Bu dengede bir su molekülü asit, diğeri ise baz olarak hareket eder. ⓘ

Bikarbonat iyonu, HCO₃-, asit veya baz olarak hareket edebildiği için amfoteriktir:

Asit olarak bir proton kaybeder: HCO₃- + OH- ⇌ CO₃2- + H₂O

Bir proton kabul eden bir baz olarak: HCO₃- + H⁺ ⇌ H₂CO₃

Not: Seyreltik sulu çözeltide hidronyum iyonu, H₃O⁺(aq), oluşumu etkin bir şekilde tamamlanır, böylece protonun hidrasyonu dengelerle ilgili olarak göz ardı edilebilir. ⓘ

İnorganik poliprotik asitlerin diğer örnekleri arasında bir veya daha fazla proton kaybetmiş sülfürik asit, fosforik asit, EDTA ve hidrojen sülfür anyonları yer alır. Organik kimya ve biyokimyada önemli örnekler arasında amino asitler ve sitrik asit türevleri yer alır. ⓘ

Amfiprotik bir tür amfoterik olmak zorunda olsa da, bunun tersi doğru değildir. Örneğin, çinko oksit, ZnO gibi bir metal oksit hidrojen içermez ve bu nedenle bir proton bağışlayamaz. Bununla birlikte, bir baz olan hidroksit iyonu ile reaksiyona girerek bir asit gibi davranabilir:

ZnO(s) + 2OH- + H₂O → Zn(OH)₄^2- (aq)

Bu reaksiyon Brønsted-Lowry asit-baz teorisi kapsamında değildir. Çinko oksit aynı zamanda bir baz olarak da hareket edebilir.

ZnO(s) + 2H⁺ → Zn²⁺(aq) + H₂O

amfiprotik yerine amfoterik olarak sınıflandırılır. ⓘ

Oksitler

Çinko oksit (ZnO) hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona girer:

• Asit içinde: ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O
• Baz olarak: ZnO + 2 NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]

Bu reaktivite, baz içinde çözünen çinko(II) gibi farklı katyonları, baz içinde çözünmeyen manganez(II)'den ayırmak için kullanılabilir. ⓘ

Kurşun oksit (PbO):

• Asit içinde: PbO + 2 HCl → PbCl₂ + H₂O
• Baz olarak: PbO + 2 NaOH + H₂O → Na₂[Pb(OH)₄] ⓘ

Alüminyum oksit (Al₂O₃):

• Asit içinde: Al₂O₃ + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H₂O
• Baz olarak: Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄] (hidratlı sodyum alüminat) ⓘ

Stannöz oksit (SnO):

• Asit içinde: SnO + 2 HCl ⇌ SnCl₂ + H₂O
• Baz olarak: SnO + 4 NaOH + H₂O ⇌ Na₄[Sn(OH)₆]

Vanadyum dioksit (VO₂):

• Asit içinde: VO₂ + 2 HCl → VOCl₂ + H₂O
• Baz olarak: 4 VO₂ + 2 NaOH → Na₂V₄O₉ + H₂O ⓘ

Amfoterik oksitler oluşturan diğer bazı elementler galyum, indiyum, skandiyum, titanyum, zirkonyum, krom, demir, kobalt, bakır, gümüş, altın, germanyum, antimon, bizmut, berilyum ve tellürdür. ⓘ

Hidroksitler

Alüminyum hidroksit de amfoteriktir:

• Baz olarak (bir asidi nötralize ederek): Al(OH)₃ + 3 HCl → AlCl₃ + 3 H₂O
• Asit olarak (bir bazı nötralize ederek): Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] ⓘ

Berilyum hidroksit:

• asit ile: Be(OH)₂ + 2 HCl → BeCl₂ + 2 H₂O
• baz ile: Be(OH)₂ + 2 NaOH → Na₂[Be(OH)₄]. ⓘ