Anfótero

En química, una substància anfótera és aquella que pugues reaccionar ya siga com un àcit o com una base. La paraula deriva del prefix grec amphi- (αμφo-), que significa ‘abdós’. Molts metals (tals com zinc, estany, plom, alumini, i berili) i la majoria dels metaloides tenen òxits o hidròxits anfóteros.

Una atra classe de substàncies anfóteras són les molècules anfipróticas que poden donar o acceptar un protón. Alguns eixemples són els aminoàcits i les proteïnas, que tenen grups amino i àcit carboxílic, i també els composts autoionisables com l'aigua i l'amoníac.

Òxits i hidròxit anfóteros

l'òxit de zinc (ZnO) reacciona de manera diferent depenent del pH de la solució:

• En mig àcit: $\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶\mathrm{Z}\mathrm{n}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
• En mig bàsic: $\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}⟶[\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{2-}$

Este efecte pot utilisar-se per a separar diferents cationes, tals com el zinc del manganeso.

En el hidròxit d'alumini és aixina:

• Base (neutralisant un àcit): $\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
• Àcit (neutralisant una base): $\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}[\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]$

Atres eixemples de substàncies anfóteras serien:

• Hidròxit de berili
  • Reacció en àcit: $\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
  • Reacció en base: $\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4$

• Òxit de plom
  • Reacció en àcit: $\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
  • Reacció en base: $\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{O}+2\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2[\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_6]$

• Òxit de zinc
  • Reacció en àcit: $\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$
  • Reacció en base: $\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2[\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_4]$

Atres elements que formen òxits anfóteros són: $\mathrm{S}\mathrm{i},\mathrm{T}\mathrm{i},\mathrm{V},\mathrm{F}\mathrm{e},\mathrm{C}\mathrm{o},\mathrm{G}\mathrm{e},\mathrm{Z}\mathrm{r},\mathrm{C}\mathrm{r},\mathrm{A}\mathrm{g},\mathrm{S}\mathrm{n},\mathrm{A}\mathrm{u}$

Molècules anfipróticas

Segons la teoria de Brønsted-Lowry sobre àcit i bases, els àcit donan protones i les bases els accepten. Una molècula o ion anfiprótico pot donar o acceptar un protón, per lo que pot actuar com un àcit o una base. L'aigua, els aminoàcits, els ions hidrogenocarbonato i els ions hidrogenosulfato són eixemples comuns d'espècies anfipróticas. En poder donar un protón, totes les substàncies anfipróticas contenen àtoms d'hidrogen. Ademés, ya que poden actuar com a àcits o bases, són anfóteros.

Eixemples

Un eixemple comú d'una substància anfiprótica és el ion hidrógenocarbonato (o bicarbonat), que pot actuar com una base:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

o com un àcit:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}$

És dir, en uns casos pot acceptar un protón i en atres donarlo

L'aigua és l'eixemple més comú, actuant com una base en reaccionar en un àcit com l'àcit clorhídric:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}$

i actuant com un àcit quan reacciona en una base, com l'amoníac:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

Les substàncies anfóteras tenen la particularitat de que la càrrega elèctrica de la part hidrofílica s'equilibra en funció del pH del mig. Actuen com a àcit en mijos àcits i com a bases en mijos bàsics, contrarrestant aixina el pH del mig. Els tensoactivos anfóteros tenen una càrrega positiva en ambients fortament àcits, una càrrega negativa en ambients fortament bàsics i, en mijos neutres, una forma intermija híbrida (ió mixt).

En aplicar un fluix de corrent en el mig a on es troben, es mouran cap a la càrrega positiva si actuen com a àcits (és dir, en càrrega negativa) o cap a la càrrega negativa si actuen com a bases (és dir, en càrrega positiva). Si es troben en forma de ion mixt, permaneixeran immòvils. Este procés es diu electroforesis.