Gli idrossidi anfoteri si presentano spesso allo stato solido sotto forma di polvere di colore bianco e scarsamente solubili in acqua mentre sono solubili in ambiente acido e in ambiente basico.
Una sostanza si definisce anfotera dal greco ἀμφότεροι che significa “entrambi” se presenta una natura duplice ovvero può agire sia da acido che da base. Molti metalli tra cui berillio, zinco, alluminio, gallio, piombo (II), stagno(II) e stagno (IV), gallio e cromo (III) formano idrossidi anfoteri.
Idrossidi anfoteri e reattività
Un esempio di idrossido anfotero è costituito dall’idrossido di berillio Be(OH)2 che è scarsamente solubile in acqua.
Il berillio si comporta da base e dà una reazione di neutralizzazione con formazione di sale e acqua:
Be(OH)2(s) + 2 HCl(aq) → BeCl2(aq) + 2 H2O(l)
Il cloruro di berillio, a basse concentrazioni, è solubile in acqua. Se alla soluzione di cloruro di berillio è aggiunta una base si forma un precipitato bianco di idrossido di berillio secondo la reazione netta:
Be2+(aq) + 2 OH–(aq)→ Be(OH)2(s)
In ambiente basico l’idrossido di berillio si comporta da acido e dà luogo alla formazione del complesso tetraidrossoberillato solubile in acqua:
Be(OH)2(s) + 2 OH– (aq) → Be(OH)42- (aq)
Un analogo esempio è fornito dall’idrossido di zinco anch’esso poco solubile in acqua che è solubilizzato sia in ambiente acido che basico secondo le reazioni:
Zn(OH)2(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + 2 H2O(l)
Zn(OH)2(s) + 2 OH– (aq) → Zn(OH)42- (aq)
L’esempio tipico di un idrossido anfotero è quello dell’idrossido di alluminio che è scarsamente solubile in acqua ma in ambiente acido dà luogo alla formazione di un sale solubile:
Al(OH)3(s) + 3 HCl(aq) → AlCl3(aq) + 3 H2O(l)
In presenza di una base forte come NaOH dà luogo alla formazione del tetraidrossoalluminato solubile in acqua secondo la reazione netta:
Al(OH)3(s) + OH– (aq) → Al(OH)4– (aq)
La solubilità del tetraidrossoalluminato viene sfruttata per ottenere ossido di alluminio dalla bauxite secondo il processo Bayer che, sebbene proposto dal chimico Karl Bayer nel 1887, è ancora oggi quello maggiormente usato.
La bauxite contiene infatti, oltre all’ossido di alluminio, l’ossido di ferro (III) e l’ossido di silicio e altre impurezze che devono essere eliminate.
In questo processo la bauxite è lavata con una soluzione di NaOH concentrato in una fase detta di digestione.
La concentrazione di NaOH, la temperatura che è compresa tra 140 e 240°C e la pressione dipendono dal tipo di bauxite e dalla presenza delle specie mineralogiche in essa contenute.
In tali condizioni mentre l’ossido anfotero di alluminio si trasforma in tetraidrossoalluminato solubile gli altri componenti rimangono indisciolti costituendo una miscela di impurità solide chiamata fango rosso che è filtrata e scartata ad eccezione del silicato di sodio formatosi che è solubile.
Nel secondo stadio il tetraidrossoalluminato è trattato con CO2 che, essendo un ossido acido, abbassa il pH fino a 6 e in tali condizioni mentre il silicato di sodio rimane in soluzione si verifica la precipitazione dell’idrossido di alluminio:
Al(OH)4– (aq) + CO2(g) → Al(OH)3(s) + HCO3–(aq)
L’idrossido di alluminio è filtrato, lavato e scaldato per dare ossido di alluminio:
2 Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3 H2O(l)
L’ossido di alluminio ottenuto viene sottoposto a elettrolisi per la produzione dell’alluminio.