最新人教版高一化学必修1第三章氢氧化铝为什么具有两性

氢氧化铝为什么具有两性
凡是在水溶液中既能电离出H+，又能电离出OH-的氢氧化物，叫两性氢氧化物。

氢氧化铝就是两性氢氧化物，它在水溶液中可以按下列两种形式电离：
AlO+H2O
Al3++3OH-Al（OH）
（碱式电离）（酸式电离）
其他如Zn（OH）2、Cr（OH）3、Pb（OH）2、Sn（OH）2等也都是两性氢氧化物。

两性氢氧化物的这种性质跟它们的结构有关。

如用E表示某一种元素，它可按下列两式进行电离：
（1）
即EOH E++OH-
（2）
即EOH EO-+H+
也就是说E—O和O—H都是极性键，都有因极性溶剂的作用而断裂的可能。

对于某一元素的氢氧化物在水中究竟进行酸式电离还是碱式电离，要看E—O和O—H两个键的相对强弱。

如E—O键较弱时，就进行碱式电离；如O—H键较弱时，就进行酸式电离。

而这两个键的相对强弱，决定于某元素离子E+n和氢离子（H+）对于氧离子（O2-）的吸引力的相对强弱。

“n十”
表示某元素离子的正电荷数。

如果E+n对O2-的吸引力强，O—H键断裂，即酸式电离的趋势大；如果H+对O2-的吸引力强，E—O键断裂，即碱式电离趋势大。

从静电引力考虑，E+n对O2-的吸引力的大小，跟元素的离子半径及电荷数有关。

一般地说，元素的离子半径愈小，离子的正电荷数愈大，那么E+n对O2-的吸引力愈强，就呈酸式电离。

反之，吸引力弱，呈碱式电离。

如果离子半径较小（不是很小），离子电荷较大（不是很大）时，E—O键和O—H键的相对强弱接近相等。

即E+n和H+对O2-的吸引力接近相等，这时，EOH就既可能呈酸式电离，又可能呈碱式电离，这
就是两性氢氧化物在水溶液里发生两种形式电离的原因。

现以元素周期表中第三周期元素为例说明如下：
Na Mg Al Si P S Cl 离子正电荷数1234 5 67
离子半径／nm0.0950.0650.051 0.041 0.034 0.029 0.027 对于Na和Mg的氢氧化物来说，因Na+和Mg2+的正电荷数少，离子半径大，所以Na—O键和Mg—O键较弱，NaOH和Mg（OH）2都呈碱式电离，它们都是碱。

又因为Mg2+的正电荷数比Na+多，离子半径比Na+小，所以Mg—O键比Na—O键强，因此，Mg（OH）2的碱性比NaOH弱。

对于非金属元素Si、P、S、Cl的“氢氧化物”，因非金属元素E所带的正电荷数多（Si、P、S、Cl分别为+4、+5、+6、+7），它们的半径又小，所以E—O键较强，O—H键较弱。

因而这些“氢氧化物”都呈酸式电离，且随着E的电荷数增大，半径减小的顺序，H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐渐增强。

铝离子的电荷数和离子半径都介于Mg和Si之间，所以Al（OH）3在水中既能按酸式电离，又能按碱式电离，但它的酸性和碱性都很弱。

此外，由于铝原子的价电子数少于价电子层轨道数，所以有空轨道，可以形成受电子配位键。

因此，Al（OH）3在水溶液中的酸式电离过程，严格地讲，不是失去H+，而是加上1个OH-，其过程如下式所示：
Al（OH）3+2H2O H3O++Al（OH） 4。