En química , un compuesto anfótero (del griego amphoteros 'ambos') es una molécula o ion que puede reaccionar tanto como ácido como como base . [1] Lo que esto puede significar exactamente depende de qué definiciones de ácidos y bases se utilicen.
Un tipo de especies anfóteras son las moléculas anfipróticas , que pueden donar o aceptar un protón ( H + ). Esto es lo que significa "anfótero" en la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry . Por ejemplo, los aminoácidos y las proteínas son moléculas anfipróticas debido a sus grupos amina ( -NH 2 ) y ácido carboxílico ( -COOH ). Los compuestos autoionizables como el agua también son anfipróticos.
Los anfolitos son moléculas anfóteras que contienen grupos funcionales tanto ácidos como básicos . Por ejemplo, un aminoácido H 2 N−RCH−CO 2 H tiene un grupo básico −NH 2 y un grupo ácido −COOH , y existe como varias estructuras en equilibrio químico :
En una solución acuosa aproximadamente neutra (pH ≅ 7), el grupo amino básico está mayormente protonado y el ácido carboxílico está mayoritariamente desprotonado, de modo que la especie predominante es el zwitterion H 3 N + −RCH−COO − . El pH al que la carga promedio es cero se conoce como punto isoeléctrico de la molécula . Los anfolitos se utilizan para establecer un gradiente de pH estable para su uso en enfoque isoeléctrico .
Los óxidos metálicos que reaccionan tanto con ácidos como con bases para producir sales y agua se conocen como óxidos anfóteros. Muchos metales (como el zinc , el estaño , el plomo , el aluminio y el berilio ) forman óxidos o hidróxidos anfóteros. El óxido de aluminio ( Al 2 O 3 ) es un ejemplo de óxido anfótero. El anfoterismo depende de los estados de oxidación del óxido. Los óxidos anfóteros incluyen el óxido de plomo (II) y el óxido de zinc , entre muchos otros. [2]
Anfótero se deriva de la palabra griega amphoteroi ( ἀμφότεροι ) que significa "ambos". Las palabras relacionadas en la química ácido-base son anficromático y anficroico , y ambas describen sustancias como indicadores ácido-base que dan un color al reaccionar con un ácido y otro color al reaccionar con una base. [3]
Según la teoría de ácidos y bases de Brønsted-Lowry , los ácidos son donadores de protones y las bases son aceptores de protones. [4] Una molécula (o ion) anfiprótica puede donar o aceptar un protón , actuando así como un ácido o una base . Agua , aminoácidos , ion hidrogenocarbonato (o ion bicarbonato) HCO−3, ion fosfato dihidrógeno H 2 PO−4y ion hidrogenosulfato (o ion bisulfato) HSO−4son ejemplos comunes de especies anfipróticas. Como pueden donar un protón, todas las sustancias anfipróticas contienen un átomo de hidrógeno. Además, como pueden actuar como un ácido o una base, son anfóteros.
La molécula de agua es anfótera en solución acuosa. Puede ganar un protón para formar un ion hidronio H 3 O + o perder un protón para formar un ion hidróxido OH − . [5]
Otra posibilidad es la reacción de autoionización molecular entre dos moléculas de agua, en la que una molécula de agua actúa como ácido y otra como base.
El ion bicarbonato , HCO−3, es anfótero ya que puede actuar como ácido o como base:
Nota: en solución acuosa diluida, la formación del ion hidronio , H 3 O + (aq) , es efectivamente completa, de modo que la hidratación del protón puede ignorarse en relación con los equilibrios.
Otros ejemplos de ácidos polipróticos inorgánicos incluyen aniones de ácido sulfúrico , ácido fosfórico y sulfuro de hidrógeno que han perdido uno o más protones. En química orgánica y bioquímica, ejemplos importantes incluyen aminoácidos y derivados del ácido cítrico .
Aunque una especie anfiprótica debe ser anfótera, lo contrario no es cierto. Por ejemplo, un óxido metálico como el óxido de zinc , ZnO, no contiene hidrógeno y, por tanto, no puede donar un protón. Sin embargo, puede actuar como un ácido al reaccionar con el ion hidróxido, una base:
Esta reacción no está cubierta por la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry . Porque el óxido de zinc también puede actuar como base:
se clasifica como anfótero en lugar de anfiprótico.
El óxido de zinc (ZnO) reacciona tanto con ácidos como con bases:
Esta reactividad se puede utilizar para separar diferentes cationes , por ejemplo zinc (II), que se disuelve en una base, del manganeso (II), que no se disuelve en una base.
Óxido de plomo (PbO):
Óxido de aluminio ( Al 2 O 3 ):
Óxido estannoso (SnO):
Dióxido de vanadio ( VO 2 ):
Algunos otros elementos que forman óxidos anfóteros son galio , indio , escandio , titanio , circonio , cromo , hierro , cobalto , cobre , plata , oro , germanio , antimonio , bismuto , berilio y telurio .
El hidróxido de aluminio también es anfótero:
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