§ 29. Растворимость химических соединений в связи с положением элементов в периодической системе Д. И. Менделеева

Растворимость некоторых соединений находится в тесной связи с положением в периодической системе элементов, образующих эти соединения. Например:

1. Катионы щелочных металлов образуют растворимые в воде гидроокиси, причем гидроокись лития, радиус иона которого мал, менее растворима, чем гидроокиси остальных щелочных металлов. Гидроокиси щелочноземельных металлов менее растворимы в воде, чем гидроокиси щелочных металлов, причем растворимость их понижается от радия к бериллию, отличающемуся, так же как и литий, наименьшим радиусом иона среди остальных катионов щелочноземельных металлов. Гидроокиси считаются практически нерастворимыми в воде. В этом отношении напоминает гидроокиси катионов второй группы периодической системы.

2. Растворимость сульфатов элементов второй группы периодической системы уменьшается от бериллия к радию; наиболее растворим сульфат бериллия, малорастворимы сульфаты стронция, бария и радия.

3. Растворимость галогенидов серебра падает от фторида к иодиду.

4. Трех- и четырехзарядные катионы элементов, отличающихся электронным внешним слоем (а также ), при действии образуют малорастворимые гидроокиси.

5. Все катионы, обладающие внешней электронной структурой 18 и образуют малорастворимые сульфиды. Они выпадают в осадок из кислых растворов под действием и относятся к IV и V аналитическим группам.

6. Сернистые соединения элементов последних групп четвертого и пятого периодов, образующиеся при действии на соответствующие ионы, обладают свойствами тиоангидридов и растворимы в щелочах с образованием тиосолей и т. д.

Сходства и различия в свойствах ионов. При изучении аналитической химии приходится иметь дело преимущественно с растворами, в которых анализируемые вещества находятся в виде ионов, поэтому следует обращать особое внимание на сходство и различия не только самих элементов, но и ионов, образуемых этими элементами.

Например, ионы элементов подгруппы НА: , для которых (за исключением , у которого всего 2 электрона) характерна конфигурация внешней электронной оболочки (8 внешних электронов), отличаются от ионов элементов подгруппы , для которых характерна следующая конфигурация внешней электронной оболочки внешних электронов). Все они образуют гидроокиси типа . Однако имеет амфотерный характер вследствие малого радиуса — слабое основание — сильное основание — очень сильные основания .

Радиусы меньше радиусов соответствующих (соседних) элементов подгруппы IIA. Кроме того, заряд ядра этих ионов значительно больше заряда ядер элементов подгруппы .

Поэтому гидроокиси, образуемые ионами подгруппы IIA, сильнее соответствующих гидроокисей, которые образуют ионы подгруппы — амфотерное соединение [сходство с —слабое основание, — неустойчива и разлагается; .

Ионы бора и алюминия сильно отличаются от ионов галлия, индия и таллия, хотя вместе они составляют подгруппу IIIA. проявляет кислые свойства, — амфотерное соединение и согласно правилу увеличения основных свойств в направлении сверху вниз (вследствие увеличения радиусов ионов) следовало бы ожидать увеличения основных свойств у остальных гидроокисей элементов этой подгруппы. Однако этого не наблюдается: проявляет амфотерные свойства, у основные свойства выражены . Такое явление объясняется тем, что радиус иона алюминия сильно отличается от радиуса иона бора (0,51 А и 0,23 А), а радиусы ионов остальных элементов этой подгруппы увеличиваются относительно незначительно , хотя порядковые номера элементов возрастают сильно (5, 13, 31, 49, 81). Наружные оболочки ионов бора и алюминия напоминают оболочки благородных газов, а наружные оболочки ионов галлия и других элементов этой подгруппы обладают восемнадцатиэлектронной структурой. Например, электронн-ая структура индия: .