Tlenki, wodorotlenki, kwasy i sole: systematyka i amfoteryczność
Podstawa programowa wymaga, żebyś klasyfikował związki nieorganiczne i pisał ich nazwy, określał charakter chemiczny tlenków, wodorków i wodorotlenków (także amfoteryczny), opisywał właściwości kwasów i otrzymywał kwasy, zasady i sole różnymi metodami wraz z równaniami reakcji. Tak przygotujesz się do tej części matury z chemii na poziomie rozszerzonym.
Na maturze 2023–2026: w 3 z 4 sesji – 2023 (zadanie 13.2), 2024 (zadanie 1.3), 2025 (zadania 3.1, 6, 7.1 i 7.2).
W skrócie
najważniejsze w kilku zdaniach
Charakter chemiczny tlenku (kwasowy, zasadowy, amfoteryczny albo obojętny) poznasz po jego reakcjach z wodą, kwasem i zasadą.
Tlenki niemetali na wysokim stopniu utlenienia są kwasowe, tlenki metali na niskim – zasadowe, a AlX2OX3 i ZnO amfoteryczne.
Wodorotlenek amfoteryczny reaguje z kwasem i z mocną zasadą; z zasadą tworzy hydroksokompleks, np. [Zn(OH)X4]X2−.
Kwasy dzielisz na tlenowe i beztlenowe, mocne i słabe, utleniające i nieutleniające.
Sole otrzymujesz z metali, tlenków i wodorotlenków oraz w reakcjach soli z kwasami i zasadami; mocny kwas wypiera ze soli kwas słabszy, nietrwały lub lotny.
Egzamin maturalny z chemii na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. W arkuszu jest około 45 poleceń: zadania zamknięte (wielokrotnego wyboru, prawda–fałsz, na dobieranie) i otwarte (z luką, krótkiej i rozszerzonej odpowiedzi), w tym co najmniej jedno zadanie problemowe za 4–5 punktów. Podczas egzaminu możesz korzystać z „Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych”, linijki i kalkulatora naukowego.
Klasy związków i ich nazwy
Tlenek to związek tlenu z innym pierwiastkiem, w którym tlen ma stopień utlenienia −II. Wodorek to związek wodoru z innym pierwiastkiem. Wodorotlenek zawiera grupy OHX− połączone z kationem metalu, a kwas – atomy wodoru odszczepiane w wodzie jako jony HX+. Sól składa się z kationu (metalu albo NHX4X+) i anionu reszty kwasowej. W wodorosolach anion zawiera jeszcze wodór, np. HCOX3X−, w hydroksosolach grupę OHX− ma kation, np. Mg(OH)X+, a hydraty mają w krysztale cząsteczki wody.
Nazwę tworzysz od anionu i kationu, a gdy pierwiastek ma kilka stopni utlenienia, podajesz go cyfrą rzymską w nawiasie, bez spacji przed nawiasem: „tlenek węgla(IV)”, „kwas azotowy(V)”, „siarczan(VI) miedzi(II)”. Wzór z nazwy układasz tak, by suma stopni utlenienia wynosiła zero: w tlenku żelaza(III) dwa atomy żelaza dają +6, więc potrzebne są trzy atomy tlenu z −6, czyli FeX2OX3.
Klasa
Wzór
Nazwa
tlenek
Fe₂O₃
tlenek żelaza(III)
wodorotlenek
Ca(OH)₂
wodorotlenek wapnia
kwas tlenowy
H₂SO₄
kwas siarkowy(VI)
sól
CuSO₄
siarczan(VI) miedzi(II)
wodorosól
NaHCO₃
wodorowęglan sodu
Charakter chemiczny tlenków i wodorków
O charakterze tlenku decydują jego reakcje. Tlenek kwasowy reaguje z zasadą, dając sól, a zwykle i z wodą, dając kwas: SOX3+HX2OHX2SOX4. Tlenek zasadowy reaguje z kwasem, dając sól, a z wodą – jeśli powstały wodorotlenek się w niej rozpuszcza: NaX2O+HX2O2NaOH. Tlenek amfoteryczny reaguje i z kwasem, i z zasadą. Tlenek obojętny nie reaguje z żadnym z tych odczynników.
W okresie 3. charakter tlenków zmienia się od zasadowego do kwasowego: NaX2O i MgO są zasadowe, AlX2OX3 amfoteryczny, a SiOX2,PX4OX10,SOX3 i ClX2OX7 kwasowe. Tak samo rośnie kwasowość wodorotlenków i kwasów tych pierwiastków. Spośród nich PX4OX10 reaguje z wodą, tworząc kwas ortofosforowy(V): PX4OX10+6HX2O4HX3POX4.
Wodorki dzielisz podobnie. LiH reaguje z wodą jak zasada: LiH+HX2OLiOH+HX2.CHX4 nie reaguje z wodą i jest obojętny. NHX3 tworzy z wodą roztwór o odczynie zasadowym. Wodorki HF,HCl,HBr,HI i HX2S dają w wodzie roztwory kwasów.
Charakter
Przykłady
Reaguje z
kwasowy
SO₃, P₄O₁₀, CrO₃, Mn₂O₇
zasadą (i zwykle wodą)
zasadowy
Na₂O, CaO, CuO
kwasem
amfoteryczny
Al₂O₃, ZnO, Cr₂O₃
kwasem i zasadą
obojętny
CO, NO, N₂O
żadnym z nich
Wodorotlenki i amfoteryczność
Wodorotlenki sodu i potasu są dobrze rozpuszczalnymi, mocnymi zasadami, a wodorotlenek wapnia jest średnio rozpuszczalny (według tablic CKE, s. 14, 0,2 g w 100 g wody). Wodorotlenki większości metali są trudno rozpuszczalne, więc strącasz je zasadą z roztworu soli: ZnX2++2OHX−Zn(OH)X2. Rozkładają się przy ogrzewaniu na tlenek i wodę: Cu(OH)X2temperaturaCuO+HX2O.
Wodorotlenek amfoteryczny reaguje i z kwasem, i z mocną zasadą. Z kwasem tworzy sól: Zn(OH)X2+2HX+ZnX2++2HX2O. Z zasadą powstaje hydroksokompleks: Zn(OH)X2+2OHX−[Zn(OH)X4]X2− albo, dla glinu, Al(OH)X3+OHX−[Al(OH)X4]X−. Dlatego osad wodorotlenku glinu, który powstał po dodaniu zasady do roztworu soli, rozpuszcza się w jej nadmiarze. Amfoteryczny jest też Cr(OH)X3, a Cu(OH)X2 i Fe(OH)X3 w nadmiarze zasady pozostają osadem.
Tlenki otrzymujesz m.in. przez syntezę z pierwiastków: 2Mg+OX22MgO,4Al+3OX22AlX2OX3, oraz przez rozkład termiczny soli: CaCOX3temperaturaCaO+COX2. Zwróć uwagę, że synteza z pierwiastków jest reakcją redoks, a rozkład węglanu – nie: stopnie utlenienia wapnia, węgla i tlenu się w nim nie zmieniają.
Kwasy: podział i właściwości
Kwasy dzielisz według składu na tlenowe i beztlenowe, według mocy na mocne i słabe, a według właściwości na nieutleniające i utleniające. Do utleniających należą kwas azotowy(V) i stężony kwas siarkowy(VI): w reakcji z metalem wodór nie jest głównym produktem, bo redukuje się atom azotu albo siarki. Kwasy reagują z metalami o potencjale niższym od wodoru, z tlenkami i wodorotlenkami metali oraz z solami kwasów słabszych.
Mocny kwas wypiera ze soli kwas słabszy, nietrwały lub lotny. Z węglanu wydziela się tlenek węgla(IV), bo kwas węglowy jest nietrwały i ulega rozkładowi do wody i gazu: 2HX++COX3X2−HX2O+COX2. Z siarczku wydziela się siarkowodór. Nielotny stężony kwas siarkowy(VI) wypiera po ogrzaniu ze stałego chlorku lotny chlorowodór.
Kwas
Skład
Moc
Utleniający
HCl
beztlenowy
mocny
nie
H₂S
beztlenowy
słaby
nie
H₂CO₃
tlenowy
słaby
nie
HNO₃
tlenowy
mocny
tak
H₂SO₄ (stężony)
tlenowy
mocny
tak
Otrzymywanie soli i reakcje soli
Sól otrzymasz, łącząc: metal z kwasem, tlenek zasadowy z kwasem, wodorotlenek z kwasem, tlenek kwasowy z zasadą, kwas z solą, zasadę z solą albo dwie sole. W dwóch ostatnich przypadkach reakcja przebiega, gdy powstaje osad, gaz lub słaby elektrolit. Czy osad się wytrąci, odczytasz z tablicy rozpuszczalności CKE (s. 14).
Zasada z solą: FeX3++3OHX−Fe(OH)X3, a z solą amonową po ogrzaniu wydziela się amoniak: NHX4Cl+NaOHNaCl+NHX3+HX2O. Kwas z solą: CaCOX3+2HX+CaX2++COX2+HX2O. Sól z solą: BaX2++SOX4X2−BaSOX4. W zapisie jonowym skróconym rozpisujesz na jony tylko mocne elektrolity rozpuszczalne w wodzie; osad, gaz i woda zostają w postaci cząsteczkowej.
Doświadczenie
obserwacje i wniosek
Doświadczenie z tego działu tak, jak opisuje je CKE: cel, odczynniki, obserwacje, równanie reakcji i wniosek.
Doświadczenie 1
Cel doświadczenia
Zbadanie właściwości amfoterycznych wodorotlenku glinu.
Po dodaniu roztworu NaOH do roztworu AlClX3 wytrącił się biały, galaretowaty osad. Po dodaniu kwasu solnego do osadu w probówce II osad się roztworzył i powstał klarowny roztwór. W probówce III osad roztworzył się po dodaniu nadmiaru roztworu NaOH. W probówce I osad pozostał.
Z węglanu wapnia i kwasu solnego powstają rozpuszczalna sól wapnia, woda oraz gaz – tlenek węgla(IV); ten gaz mętni wodę wapienną, bo tworzy trudno rozpuszczalny węglan wapnia.
W minimalnym zestawie doświadczeń podstawy programowej:
12.badanie właściwości amfoterycznych tlenków i wodorotlenków
13.badanie charakteru chemicznego wybranych tlenków i wodorków pierwiastków 3. okresu
14.otrzymywanie kwasów, zasad i soli różnymi metodami
Pojęcia
tlenek
Związek tlenu z innym pierwiastkiem, w którym tlen ma stopień utlenienia −II (w nadtlenkach −I).
wodorotlenek
Związek metalu z grupami OHX−; zasadowy albo amfoteryczny.
kwas
Związek zawierający wodór, który w wodzie odszczepia jony HX+ i tworzy jony hydroniowe.
tlenek amfoteryczny
Tlenek, który wchodzi w reakcje z kwasami oraz z zasadami, tworząc w obu przypadkach sole.
hydrat
Sól, której kryształ zawiera związane cząsteczki wody, np. CuSOX4⋅5HX2O.
amfoteryczność
Zdolność drobiny do zachowania się zarówno jak kwas, jak i jak zasada; związek amfoteryczny reaguje i z kwasami, i z zasadami.
hydroksokompleks
Jon, w którym metal jest związany z kilkoma grupami OHX−, np. [Al(OH)X4]X−.
Zadanie z matury
źródło: CKE
Prawdziwe zadanie z arkusza CKE, słowo w słowo, z materiałem źródłowym. Rozwiąż je, zanim zajrzysz do wyjaśnienia.
Zadanie z arkusza CKEmatura
Matura 2025, chemia (poziom rozszerzony), zadanie 7.1
Zadanie 7.1. (0–1)
/1
W probówkach oznaczonych numerami I–IV umieszczono oddzielnie, w przypadkowej kolejności, wodne roztwory soli różnych metali. Do probówek wprowadzono roztwór wodorotlenku sodu, w wyniku czego w każdej z nich pojawiła się zawiesina innego wodorotlenku:
Cr(OH)X3Ca(OH)X2Cu(OH)X2Al(OH)X3
Zawiesiny otrzymane w probówkach I i II posłużyły do przeprowadzenia doświadczenia zgodnie ze schematem.Uzupełnij tabelę. Spośród wodorotlenków wymienionych w informacji wstępnej wybierz te, których zawiesiny znajdowały się na początku doświadczenia w probówkach I i II. Napisz wzory tych związków.
CKECKE
Wzór wodorotlenku w probówce I
Wzór wodorotlenku w probówce II
Źródło: CKE, egzamin maturalny 2025, chemia, poziom rozszerzony (arkusz MCHP-R0-100-2505), zadanie 7.1. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE
Odpowiedź według klucza CKE:Ca(OH)2, Al(OH)3
Wyjaśnienie od Kleksy
Zawiesiny w obu probówkach są białe, więc odpadają Cu(OH)X2 (osad niebieski) i Cr(OH)X3 (osad szarozielony). Zostają Ca(OH)X2 i Al(OH)X3. Oba roztwarzają się w kwasie solnym, dając klarowne roztwory soli, co zgadza się ze schematem dla obu probówek.
Po dodaniu kwasu siarkowego(VI) rozstrzyga rozpuszczalność siarczanu. Siarczan wapnia jest średnio rozpuszczalny (według tablic CKE, s. 14, 0,2 g w 100 g wody), więc w probówce I wytrąca się z roztworu o dużym stężeniu jonów wapnia i powstaje zawiesina. Siarczan glinu jest dobrze rozpuszczalny, więc w probówce II roztwór pozostaje klarowny. W probówce I był więc wodorotlenek wapnia, a w probówce II – wodorotlenek glinu.
Odpowiedź: Ca(OH)X2,Al(OH)X3
Sprawdź się
sprawdzisz od razu
Zaznacz lub wpisz odpowiedź i sprawdź ją od razu: pod zadaniem zobaczysz wyjaśnienie. Jak ocenia CKE: w zadaniu obliczeniowym liczy się metoda, wynik z jednostką i poprawne zaokrąglenie — zwykle do trzech cyfr znaczących. Równanie reakcji musi być zapisane w formie, o którą prosi polecenie (cząsteczkowej, jonowej albo jonowej skróconej), z poprawnymi współczynnikami.
zadanie Kleksy
Zadanie 1. (0–1)
/1
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Do roztworu zawierającego 0,10 mola jonów ZnX2+ dodawano wodny roztwór NaOH, aż wytrącony osad całkowicie się roztworzył. Najmniejsza liczba moli NaOH, która to umożliwia, wynosi
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 2. (0–1)
/1
Zgodnie z regułami nazewnictwa
Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
związek o wzorze Fe(OH)X3 nazywa się wodorotlenkiem żelaza(II).
siarczan(IV) potasu ma wzór KX2SOX3.
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 3. (0–1)
/1
Przyporządkuj tlenkom ich charakter chemiczny. Wybierz odpowiedź spośród A–D.
Charakter
Akwasowy
Bzasadowy
Camfoteryczny
Dobojętny
Tlenek
1. KX2O
2. BeO
3. NX2OX5
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 4. (0–1)
/1
Napisz wzór kwasu, który powstaje w reakcji tlenku ClX2OX7 z wodą.
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Błędy w nazwach tlenków i kwasów. Cyfrę rzymską piszesz w nawiasie, bez spacji przed nim: „kwas azotowy(V)”, „tlenek węgla(IV)”; liczbę atomów tlenu w nazwie tlenku zastępuje stopień utlenienia pierwiastka.
Uznawanie każdego tlenku metalu za zasadowy. Tlenki glinu i cynku są amfoteryczne, a tlenki metali na wysokim stopniu utlenienia, jak CrOX3, kwasowe.
Zatrzymanie się na osadzie. Gdy dodajesz zasadę do roztworu soli glinu albo cynku, osad powstaje, a w nadmiarze zasady rozpuszcza się jako hydroksokompleks.
Rozpisywanie na jony osadu lub gazu w równaniu jonowym skróconym. Na jony rozpisujesz tylko mocne, rozpuszczalne elektrolity.
Zakładanie, że kwas utleniający wydziela z metalem wodór. Z kwasem azotowym(V) metal reaguje inaczej niż z kwasem solnym.
Zapamiętaj
Tlenek kwasowy – z zasadą; zasadowy – z kwasem; amfoteryczny – z kwasem i z zasadą; obojętny – z żadnym z nich.
W okresie 3. charakter tlenków zmienia się od zasadowego (NaX2O) przez amfoteryczny (AlX2OX3) do kwasowego.
Wodorotlenek amfoteryczny w nadmiarze mocnej zasady tworzy hydroksokompleks.
Mocny kwas wypiera ze soli kwas słabszy, nietrwały lub lotny.
Nazwy: cyfra rzymska w nawiasie bez spacji – „kwas siarkowy(VI)”, „tlenek węgla(IV)”.
Pytania i odpowiedzi
1.Jak sprawdzić, czy tlenek jest amfoteryczny?+
Odp.:Zbadaj jego reakcje z kwasem i z zasadą: tlenek amfoteryczny reaguje z oboma. Przykładem jest ZnO: z kwasem daje sól cynku, a z mocną zasadą hydroksokompleks. Tlenek zasadowy reaguje tylko z kwasem, kwasowy tylko z zasadą, a obojętny z żadnym z nich. Wynik zapisujesz równaniem reakcji, a wniosek o charakterze opierasz na obu obserwacjach.
2.Czym różni się wodorosól od hydroksosoli?+
Odp.:W wodorosoli anion zawiera wodór zdolny do odszczepienia, np. HCOX3X− w NaHCOX3. W hydroksosoli grupę OHX− ma kation, np. Mg(OH)X+ w Mg(OH)Cl. Obie powstają, gdy kwasu albo zasady jest za mało na pełne zobojętnienie.
3.Dlaczego nadmiar zasady rozpuszcza osad wodorotlenku glinu?+
Odp.:Wodorotlenek glinu jest amfoteryczny, więc reaguje nie tylko z kwasem, lecz także z mocną zasadą. Przyłączając jon OHX−, tworzy jon [Al(OH)X4]X−, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Wodorotlenek żelaza(III) takiej reakcji nie daje, dlatego jego osad w nadmiarze zasady pozostaje.
4.Dlaczego CO₂ nazywam tlenkiem węgla(IV)?+
Odp.:Zgodnie z nazewnictwem w nawiasie podajesz stopień utlenienia pierwiastka, a nie liczbę atomów tlenu. Węgiel w COX2 ma +IV, więc nazwa brzmi „tlenek węgla(IV)”. Tak nazywa tlenki CKE w arkuszach i tej nazwy używaj w odpowiedziach.
5.Który kwas wypiera słabszy ze soli?+
Odp.:Mocny kwas wypiera ze soli kwas słabszy, bo jony HX+ wiążą się z anionem słabego kwasu. Reakcję łatwo zauważyć, gdy słabszy kwas jest nietrwały albo lotny: kwas solny wypiera kwas węglowy z węglanów (wydziela się COX2) i siarkowodór z siarczków. Moc kwasów porównasz po stałych dysocjacji z tablic CKE: im większa stała, tym kwas mocniejszy.
Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.
Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z chemii (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.