Свойства гидроксидов элементов главной подгруппы V группы
Ст. окисления |
Гидроксид |
Физические свойства |
Кислотно-основные свойства |
Название водного раствора |
КдI |
+1 |
H2N2O2
|
Бесцветное кристаллическое вещество, неустойчивое |
Очень слабая кислота |
Азотноватистая кислота |
6·10–8 |
Н3РО2
|
Бесцветное кристаллическое вещество |
Кислота средней силы |
Фосфорноватистая кислота |
8,5·10–2 |
|
+3 |
HNO2 |
Существует только в растворе |
Слабая кислота |
Азотистая кислота |
5·10–4 |
Н3РО3 |
Бесцветное кристаллическое вещество |
Кислота средней силы |
Ортофосфористая кислота |
1,6·10–2 |
|
Н3АsО3 |
Существует только в растворе |
Амфотерный (с преобладанием кислотных свойств) |
Метамышьяковистая кислота |
6·10–10 |
|
Sb(OH)3 (xSb2O3·yH2O) |
Твердое белое вещество |
Амфотерный (с преобладанием основных свойств) |
Гидроксид сурьмы (III) |
– |
|
Bi(ОН)3 |
Твердое белое вещество |
Слабое основание |
Гидроксид висмута (III) |
– |
|
+5 |
HNO3 |
Бесцветная жидкость, дымящая на воздухе |
Сильная кислота |
Азотная кислота |
– |
(НРО3)n |
Стекловидное белое вещество |
Сильная кислота |
Полиметафосфорные кислоты |
– |
|
Н4Р2О7 |
Бесцветное кристаллическое вещество |
Кислота средней силы |
Дифосфорная (пирофосфорная) кислота |
0,14 |
|
Н3РО4 |
Бесцветное кристаллическое вещество |
Кислота средней силы |
Ортофосфорная кислота |
7·10–3 |
|
Н3AsО4 |
Бесцветное кристаллическое вещество |
Кислота средней силы |
Ортомышьяковая кислота |
6·10–3 |
|
xSb2O5·yH2O |
Твердое белое вещество |
Слабая кислота |
Сурьмяная кислота |
|
– лабораторные способы:
1. Р4О10 + 6Н2О → 4Н3РО4.
2. 3Р + 5HNO3(конц.) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO.
Дифосфорная кислота и полиметафосфорные кислоты:
Н3РО4
Н4Р2О7
(НРО3)n.
Р4О10 + Н2О(недост.) → (НРО3)n.
Метамышьяковистая кислота: As2O3 + 3H2O → 2H3AsO3.
Гидроксид сурьмы (III) и гидроксид висмута (III) получают действием кислот и щелочей на соответствующие соединения сурьмы (III) и висмута (III), например:
SbCl3 + 3NaOH(недост.) → Sb(OH)3↓ + 3NaCl
Na3[Sb(OH)6] + 3HCl → Sb(OH)3↓ + 3NaCl + 3H2O
Bi(NO3)3 + 3NaOH → Bi(OH)3↓ + 3NaNO3.
Ортомышьяковую и сурьмяную кислоты получают окислением мышьяка и сурьмы или их соединений, например: 2As + 5Cl2 + 8H2O → 2H3AsO4 + 10 HCl
3As2O3 + 4HNO3 + 7H2O → 6H3AsO4 + 4NO
2Sb + 10HNO3(конц.) → Sb2O5 + 10NO2 + 5H2O.
Химические свойства.
Кислотный характер гидроксидов выражен тем сильнее, чем меньше порядковый номер элемента и выше его степень окисления.
Степень окисления +1.
Азотноватистая кислота – очень слабая двухосновная кислота:
Н2N2O2 + H2O ⇄ H3O+ + HN2O2–; КдI = 6·10–8
HN2O2– + H2O ⇄ H3O+ + HN2O22–; КдII = 3·10–12
Фосфорноватистая кислота – хорошо растворимая кислота средней силы, одноосновная:
Н(Н2РO2) + H2O ⇄ H3O+ + H2РO2–.
Степень окисления +3.
Азотистая кислота – слабая одноосновная кислота:
НNO2 + H2O ⇄ H3O+ + NO2–; Кд = 5,1·10–4.
Взаимодействует с химически активными металлами:
4HNO2 + Ba → Ba(NO2)2 + 2NO↑ + 2Н2О.
Ортофосфористая кислота – хорошо растворимая двухосновная кислота:
Н3РO3 + H2O ⇄ H3O+ + H2РO3–; КдI = 1,610–2
H2РO3– + H2O ⇄ H3O+ + HРO32–; КдII = 7·10–7.
Метамышьяковистая кислота и гидроксид сурьмы (III) проявляют амфотерные свойства:
H3AsO3 + 3NaOH → Na3AsO3 + 3H2O; H3AsO3 + 3HCl(конц.) AsCl3 + 3H2O
Sb(OH)3 + 3HCl → SbCl3 + 3H2O; Sb(OH)3 + 3NaOH(р-р) → Na3[Sb(OH)6]
Sb(OH)3 + NaOH 2Н2О + NaSbO2 (метаантимонат, стибат)
Степень окисления +5.
Азотная кислота – сильная одноосновная кислота.
Ортофосфорная кислота – кислота средней силы, трехосновная:
Н3РO4 + H2O ⇄ H3O+ + H2РO4–; КдI = 7,2·10–3
H2РO4– + H2O ⇄ H3O+ + HРO42–; КдII = 6,2·10–8
HРO42– + H2O ⇄ H3O+ + РO43–; КдIII = 4,6·10–13
Дифосфорная кислота – более сильная, чем ортофосфорная:
Н4Р2O7 + H2O ⇄ H3O+ + H3Р2O7–; КдI = 0,14
H3Р2O7– + H2O ⇄ H3O+ + H2Р2O72–; КдII = 3·10–2
H2Р2O72– + H2O ⇄ H3O+ + НР2O73–; КдIII = 2·10–6
НР2O73– + H2O ⇄ H3O+ + Р2O74–; КдIV = 6·10–9
Полиметафосфорные кислоты – сильные кислоты, например, КдII((НРО3)3) = 0,02.
Азотная и сурьмяная кислоты – сильные окислители; азотная кислота окисляет почти все металлы (кроме благородных) и неметаллы. Концентрированная азотная кислота на холоде «пассивирует» алюминий, железо, хром, кобальт и никель (образуется пленка малорастворимых оксидов).
Продукты восстановления азотной кислоты зависят от ее концентрации, природы восстановителя, температуры (табл. 5.8). Чем больше активность металла и чем меньше концентрация кислоты, тем более глубоко она восстанавливается.
Таблица 5.8