Гідроксиди
Фізичні
властивості: Гідроксиди
s-елементів – тверді кристалічні
речовини білого кольору, добре розчинні
у воді (крім Mg(OH)2
та Be(OH)2).
Загальна назва – луги; окремі гідроксиди
мають технічні назви: NaOН – їдкий натр,
КОН – їдке калі. Гідроксиди р-елементів
– в основному нерозчинні у воді
студенисті осади (переважно білого
кольору) не завжди визначеного складу.
Хімічні властивості: Гідроксиди s-елементів (та TlOH) – це типові розчинні у воді сильні основи (луги), сила яких зростає в групах із збільшенням порядкового номеру (гідроксид берилію–амфотерний). Так, луги взаємодіють:
з кислотними та амфотерними оксидами: 2NaOН+CO2= Na2CO3+H2O
2NaOН+Al2O3 2NaAlO2+H2O,
з амфотерними гідроксидами NaOН+Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
NaOН+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O
з кислотами з утворенням солі та води: 2NaOН+H2SO4= Na2SO4+2H2O
з pозчинами солей з утворенням осаду: 2NaOН+CuSO4= Na2SO4+Cu(OH)2
піддаються термічному розкладу (крім гідроксидів лужних металів, окрім 2LiOH Li2O+H2O) 2TlOH Tl2O+H2O)
Be(OH)2 BeO + H2O
Амфотерність гідроксиду берилію: Ве(ОН)2+2NaОН = Na2[Ве(OH)4]
Ве(ОН)2+2НCl = BeCl2+2H2O
Важливіші сполуки
Кислотно-основний характер гідроксидів р-елементів такий же, як і у їх оксидів. Реакції амфотерних гідроксидів описуються відповідними рівняннями:
Взаємодія |
Ме(ОН)2 |
Ме(ОН)3 |
З кислотами |
Ме(ОН)2+2HCl = МеCl2+2H2O Ме(ОН)2+H2SO4 = МeSO4+2H2O |
Ме(ОН)3+6HCl = 2МеCl3+3H2O Ме(ОН)3+3H2SO4 = Ме2(SO4)3+3H2O |
З розчинами лугів |
Ме(ОН)2+2KOH = К2[Мe(OH)4] Ме(ОН)2+Ва(OH)2 = Ва[Мe(OH)4] |
Ме(ОН)3+KOH = 2K[Ме(OH)4] 2Ме(ОН)3+Ва(OH)2 = Ва[Ме(OH)4]2 |
З лугами при сплавл. |
Ме(ОН)2+2NaOH Na2МeO2+2H2O |
Ме(ОН)3+NaOH NaМeO2+2H2O |
З основн. оксидами |
Ме(ОН)2+Na2O Na2МeO2+H2O |
2Ме(ОН)3+Na2O 2NaМeO2+3H2O |
В Al(OH)3 i Ga(OH)3 кислотні і основні властивості виражені приблизно в однаковій мірі, в In(OH)3 основні властивості виражені сильніше від кислотних, а в Tl(OH)3 кислотні ознаки практично не проявляються. Таким чином, в цьому ряду чітко спостерігається посилення основних і послаблення кислотних ознак, що корелюється із збільшенням розмірів атому Ме(ІІІ). Разом з тим відомий TlOH проявляє властивості лугів, що теж вказує на збільшення основного характеру для сполук з меншим ступенем окиснення того ж самого елементу.
Гідроксиди елементів IV групи (с.о. елементу +4) неможливо виділити в індивідуальному стані, оскільки при їх одержанні практично утворюються білі студенисті осади змінного складу МeO2nH2O. Свіжовиготовлені гідроксиди Стануму та Плюмбуму проявляють амфотерні властивості: розчиняються в кислотах і лугах (в останньому випадку утворюються сполуки складу Na2[Me(OH)6]). Оксиди і гідроксиди елементів із с.о. +2 – амфотерні, причому в Ge(OH)2 переважають кислотні властивості, а у Pb(OH)2 – основні.
Із вищих гідроксидів V групи (с.о. елементу +5) у вільному вигляді одержана тільки арсенатна кислота H3AsO4 – тверда, розчинна у воді речовина. При спробі одержати стибіатної кислоти утворюється осад невизначеного складу Sb2O5nH2O. Бісмутатна кислота також не виділена.
Одержання: Гідроксиди утворюються при взаємодії лужних металів або їх оксидів з водою. В промисловості гідроксиди натрію та калію одержують електролізом розчинів хлоридів:
2Cl–+2Н2О Н2+2ОН–+Cl2 або 2NaCl+2Н2О Н2+2NaОН+Cl2
Амфотерні гідроксиди одержують при дії аміаку на розчини відповідних солей:
AlCl3+3NH3+3H2O = Al(OH)3+3NH4Cl
SnCl4+4NH3+6H2O = H2[Sn(OH)6]+4NH4Cl
Нерозчинні у воді гідроксиди р-металів одержують обмінними реакціями солей з лугами:
Bi(NO3)3+3KOH = Bi(OH)3+3KNO3
або при дії кислот на аніонні похідні:
Na[Sb(OH)6]+HCl = NaCl+Sb(OH)3+H2O
Солеподібні бінарні сполуки лужних та лужноземельних металів – гідриди, бориди, карбіди, нітриди розкладаються водою:
KH + H2O = KOH + H2, BeH2 + 2H2O = Be(OH)2 + H2
K3N + 3H2O = 3KOH + NH3, Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
K2C2 + 2H2O = 2KOH + C2H2 CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
Солі лужних та лужноземельних металів – тверді кристалічні речовини білого кольору, переважно стійкі до нагрівання, за винятком нітратів: 2NaNO3 2NaNO2+O2,
Важливіші сполуки
Карбонати металів ІІ групи розкладаються при прожарюванні: BaCO3 BaO+CO2 ,
карбонати металів І групи не розкладаються, окрім Li2CO3 Li2O+CO2
Водні розчини солей лужних та лужноземельних металів з аніонами слабких кислот мають лужну реакцію внаслідок гідролізу, наприклад: Na2CO3+H2O NaHCO3+NaOH.
Солі берилію і барію отруйні.
Сполуки р-елементів ІІІ групи з водних розчинів завжди виділяються у вигляді кристалогідратів, напнриклад МеCl36H2O, KMe(SO4)212H2O (галуни). Аквакомплекси Алюмінію, Галію, Індію безбарвні, Талію – слабо жовтого кольору. Водні розчини солей сильних кислот мають кислу реакцію внаслідок гідролізу
Me3++HOH MeOH2++H+
Солі слабих кислот гідролізують необоротньо, наприклад:
Al2S3+6H2O = 2Al(OH)3+3H2S
Аl, Ga, In з р-елементами V групи утворюють алмазоподібні сполуки типу AIIIBV (GaAs, InSb, TlBi), більшість яких є напівпровідниками.
Для Германію й Стануму найхарактерніші ступені окиснення +4, тому сполуки Ge(ІІ) і Sn(ІІ) є сильними відновниками:
GeCl2+Cl2= GeCl4; SnCl2+Cl2= SnCl4
2Bi(NO3)3+3Na[Sn(OH)3]+9NaOH = 2Bi+3Na2Sn(OH)6]+6NaNO3
В той же час для плюмбуму більш характерний ступінь окиснення +2, тому сполуки плюмбуму(ІУ) є сильними окисниками.
5
SO4+2KMnO4+8H2SO4
=5
(SO4)2+2MnSO4+K2SO4+8H2O
SnCl2 + Cl2 = SnCl4
5
O2+2Mn(NO3)2+6HNO3
= 5
(NO3)2+2HMnO4+2H2O
PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + 2H2O
Сполуки Стибію та Бісмуту в розчинах оборотньо гідролізують з утворенням малорозчинних основних солей: SbCl3+H2O = SbOCl + 2НСl; SbCl5 + H2O = SbOCl3 + 2НСl,
чим пояснюється їх відносно низька токсичність.
Сполуки As(III), Sb(III) є відновниками.
SbCl3 + Cl2 = SbCl5
Окиснювальні властивості характерні для бісмутатів:
2Mn(NO3)2+5Na
O3+16HNO3
= 2HMnO4+5
(NO3)3+5NaNO3+7H2O
Сполуки Tl(III) – сильні окисники.
В якості солеподібних сполук, в яких As, Sb, Bi проявляють ступінь окиснення –3, модна розглядати арсеніди, стибіди і бісмутіди s-елементів (K3Sb, Ca3As2).
Посилення металічних властивостей в ряду As–Sb–Bi проявляється також в зміні стійкості солей сполук Е(ІІІ): Солі As(III) нестійкі і у вільному стані не виділені, тоді як для Sb(ІІІ) відомі сульфат та нітрат, тоді як солі Bi(ІІІ) численні і різноманітні.