ГИДРОКСИДЫ

Гидроксиды металлов I группы представляют собой белые кристаллические вещества со структурой хлорида натрия (см. разд. 3.2 и рис. 3.25).

За исключением гидроксида лития, все они расплываются на воздухе (см. ниже) и легко растворяются в воде с выделением тепла.

Гидроксиды металлов II группы растворяются в воде хуже. Растворимость гидроксидов металлов I и II групп возрастает при перемещении к нижней части этих групп.

Растворимые гидроксиды получают в лабораторных условиях путем растворения соответствующих металлов в холодной воде. Менее растворимые гидроксиды металлов II группы могут быть получены осаждением из растворов их солей под действием гидроксида какого-либо щелочного металла. Например

Гидроксиды металлов I группы - сильные основания. При растворении в воде они образуют щелочные растворы. Гидроксиды металлов II группы обладают менее выраженными основными свойствами по сравнению с гидроксидами соответствующих им металлов I группы. В обеих группах основность гидроксидов возрастает при перемещении к нижней части группы.

Гидроксиды находят важное применение в качественном и количественном анализе, особенно гидроксиды натрия и калия. Они имеют еще много других важных применений как в неорганической, так и в органической химии.

Расплывание - это поглощение твердым веществом воды из атмосферного воздуха с образованием раствора. Способностью расплываться на влажном воздухе обладают гидроксиды натрия и калия. Поэтому их используют в качестве осушителей в эксикаторах. Термин расплываемость иногда путают с термином гигроскопичность.

Гигроскопичное вещество способно поглощать воду из воздуха, не изменяя своего физического состояния. Примером такого вещества является безводный хлорид кобальта. Во влажной атмосфере голубая окраска безводного хлорида кобальта изменяется на розовую (см. гл. 14).

Выветривание-кто потеря кристаллизационной воды твердым веществом в атмосферу. Например, кристаллы декагидратного карбоната натрия на открытом воздухе превращаются в порошок в результате реакции

Важнейшие реакции гидроксидов

Реакции с кислотами. Гидроксиды нейтрализуют кислоты с образованием солей и воды. Общее уравнение реакции нейтрализации имеет вид

Кроме того, они реагируют с газообразными ангидридами кислот, образуя соли и воду, например

Реакции с ионами металлов. Нерастворимые гидроксиды различных металлов можно получать, добавляя раствор какого-либо гидроксида к водному раствору соли соответствующего металла. Например,

Эти реакции играют очень важную роль в неорганическом качественном анализе.

Гидроксиды некоторых металлов неустойчивы, и из их щелочных растворов осаждаются оксиды этих металлов. Например,

Водные растворы солей таких металлов, как алюминий, олово и свинец, образуют при реакции со щелочным раствором амфотерные гидроксиды (см. гл. 15). Эти амфотерные гидроксиды сначала осаждаются

а затем снова растворяются в избытке щелочного раствора:

Реакции с солими и слабыми основаниями. Гидроксиды обладают способностью вытеснять слабое основание из его соли, например

Реакция этого типа используется для получения аммиака в лабораторных условиях. Для этого используются твердые реагенты:

Реакции с галогенами. Хлор, бром и иод диспропорционируют в щелочных растворах (см. разд. 16.1).

Гидролиз органических соединений. Щелочные растворы гидролизуют некоторые органические соединения, в частности сложные эфиры (см. гл. 19). Например

СОЛИ

Соли металлов I группы принадлежат к числу наиболее ионных соединений, хотя, как мы уже указывали, степень ионности в них никогда не достигает 100%. Степень

ковалентности ионного соединения зависит от способности катиона поляризоват] анион (см. рис. 2.11). В гл. 2 было указано, что, согласно правилам Фаянса, степеш ковалентности тем выше, чем больше ионные заряды, меньше катион и больше анион Поскольку катионы металлов I группы имеют постоянный заряд +1, а катионь металлов II группы - постоянный заряд +2, для определения степени ковалентносп каждой конкретной соли наиболее существенно учитывать размер катиона. Катионньк радиусы минимальны для металлов из верхней части каждой группы. Поэтому поляризующая способность максимальна у верхних элементов I и II группы, и следовательно, именно их соединения должны обнаруживать наибольшую стелет ковалентности. При перемещении к нижней части группы происходит увеличение катионного радиуса. Это объясняет возрастание ионного характера и уменьшение степени ковалентности соответствующих соединений. Именно по этой причине соединения лития и бериллия, например , обнаруживают большую степень ковалентности, чем соответствующие соли металлов, расположенных ниже в I и II группах.

Аналогичные соображения, касающиеся ионных радиусов и ионного и ковалентного характера связи, применимы также к гидроксидам и оксидам s-металлов.

Рис. 13.4. Поляризация в ионных соединениях с частично ковалентным характером связи.

Поляризация - это искажение электронного облака аниона под влиянием положительного заряда катиона (рис. 13.4). Способность катиона поляризовать анион называется его поляризующей способностью. Согласно правилам Фаянса, поляризация и степень ковалентности (см. разд. 2.1) тем больше, чем меньше катион, чем больше анион и чем больше заряды на этих ионах.

Приближенной мерой поляризующей способности катиона является его плотность заряда, которая определяется следующим соотношением:

Плотность заряда катионов у элементов I группы и, следовательно, их поляризующая способность уменьшается в направлении к нижней части группы, как это видно из следующей таблицы:

Соли s-металлов обладают целым рядом примечательных свойств. Например, все соли натрия и калия бесцветны, если только они не содержат какой-либо окрашенный анион, как, скажем, Наиболее интересная особенность их химических свойств - изменение термической устойчивости и растворимости для различных групп этих солей. Эти две особенности, каждая в отдельности, будут обсуждаться ниже.