"Химия", Кузнецова Л.М.
Гидроксиды элементов одной главной подгруппы образуют закономерный ряд. При движении сверху вниз увеличиваются атомная масса и радиус атома, ослабевает удерживание внешних электронов и усиливаются металлические свойства. Поэтому кислотный характер гидроксидов обычно ослабевает, а основной — возрастает. Между ними может находиться амфотерный гидроксид, реагирующий и с кислотами, и со щелочами.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Щелочной характер гидроксида — способность гидроксида проявлять основные свойства при взаимодействии с кислотами. Обычно так говорят о растворимых основаниях, то есть щелочах. Понятие помогает понять, насколько ярко вещество ведёт себя как основание.
Амфотерный гидроксид — гидроксид, проявляющий свойства и основания, и кислоты в зависимости от реагента. С кислотой он образует соль и воду, а со щёлочью обычно образует растворимое комплексное соединение. Поэтому амфотерность считают промежуточным характером свойств.
Основный характер гидроксида — способность реагировать с кислотами и, если основание растворимо, изменять окраску индикаторов. Например, раствор щёлочи окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет. Это понятие используют, чтобы сравнить силу проявления оснóвных свойств в ряду.
Ряд гидроксидов элементов главной подгруппы — последовательность гидроксидов элементов одной группы, расположенных по возрастанию атомной массы. В таком ряду удобно прослеживать изменение кислотных, амфотерных и основных свойств. Формулы гидроксидов связаны с зарядом высшего оксида элемента.
Для сравнения берут элементы одной главной подгруппы, потому что у них одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне. Это сходство объясняет общие черты их соединений. Заряд высшего оксида и соответствующего гидроксида связан с номером группы, поэтому формулы веществ в ряду можно сопоставлять последовательно.
При движении вниз по главной подгруппе возрастает атомная масса и увеличивается радиус атома. Внешние электроны оказываются дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними электронными слоями. Ядру труднее удерживать такие электроны, поэтому атом легче их отдаёт, а металлические свойства усиливаются.
Металлический элемент легче образует соединения, в которых его гидроксидная часть проявляет основные свойства. Поэтому сверху вниз кислотный характер гидроксидов обычно ослабевает, а основной возрастает. Иначе говоря, изменение свойств гидроксидов связано не с одной атомной массой, а с изменением строения атома и способности отдавать электроны.
Иногда переход от кислотного характера к основному проходит через амфотерный гидроксид. Он занимает промежуточное положение и может вступать в реакции обоих типов. Проверять такой вывод нужно опытами: амфотерное вещество взаимодействует не только с кислотой, но и со щёлочью.
| Признак | Гидроксид элемента вверху подгруппы | Промежуточный гидроксид, если есть | Гидроксид элемента внизу подгруппы |
|---|---|---|---|
| Положение элемента и относительная атомная масса | Выше; атомная масса меньше | Среднее положение и значение атомной массы | Ниже; атомная масса больше |
| Характер гидроксида: кислотный, амфотерный или основный | Кислотный или слабее основной | Амфотерный | Основный |
| Изменение основного характера | Выражен слабее | Усиливается по сравнению с верхним | Выражен сильнее всего в данном ряду |
| Взаимодействие с кислотами | Возможно у основного или амфотерного гидроксида | Происходит как у основания | Происходит как у основания |
| Взаимодействие со щелочами | Характерно для амфотерного гидроксида | Происходит как у кислоты | Обычно не является признаком основного гидроксида |
| Примеры соответствующих оксида и гидроксида | Кислотный оксид и соответствующий гидроксид | Al₂O₃ и Al(OH)₃; Ga₂O₃ и Ga(OH)₃ | BaO и Ba(OH)₂ |
Сначала определите положение элементов в одной главной подгруппе, затем сравните их атомные массы и металлические свойства. После этого предположите характер гидроксидов и проверьте его по реакциям. Растворимость учитывают отдельно: она не заменяет вывод о кислотности или основности.
Условие: сравнить Be(OH)₂, Mg(OH)₂ и Ca(OH)₂ в порядке возрастания атомной массы элементов. Нужно установить, как меняется основной характер. Все три элемента находятся в одной главной подгруппе.
Ответ: Be(OH)₂ → Mg(OH)₂ → Ca(OH)₂; основной характер усиливается в этом направлении. Растворимость веществ при этом следует рассматривать отдельно.
Условие: определить, какой гидроксид проявляет более выраженные основные свойства, и объяснить роль амфотерного гидроксида. Элементы находятся в одной главной подгруппе и расположены сверху вниз по увеличению атомной массы.
Ответ: наиболее основные свойства в данном ряду ожидаются у In(OH)₃. Амфотерный гидроксид занимает промежуточное положение и подтверждает переход от менее основного характера к более основному.
Условие: записать реакции Be(OH)₂ и Ba(OH)₂ с кислотой, а для Be(OH)₂ — ещё и со щёлочью. Возьмём соляную кислоту и раствор гидроксида натрия. По уравнениям нужно сравнить характер гидроксидов.
Ответ: Be(OH)₂ — амфотерный гидроксид, а Ba(OH)₂ — основной. Оба вещества нейтрализуют кислоту, но только амфотерный гидроксид в приведённом сравнении реагирует также со щёлочью.
Сравнивать элементы из разных подгрупп. У них может различаться строение внешнего слоя, поэтому общая закономерность нарушается. Проверяйте, находятся ли элементы в одной главной подгруппе.
Считать атомную массу единственной причиной изменения свойств. Масса возрастает одновременно с радиусом атома и ослаблением удерживания внешних электронов. В объяснении обязательно связывайте вывод с усилением металлических свойств.
Называть любой средний гидроксид амфотерным. Положение в ряду лишь подсказывает возможный переход свойств, но не доказывает его. Ищите подтверждение в реакциях и со щёлочью, и с кислотой.
Отождествлять основной характер с растворимостью. Вещество может быть основным, но растворяться плохо. Проверяйте отдельно реакционные свойства и способность образовывать раствор.
Для темы нужны знания о строении атома, группах периодической системы, металлических и неметаллических свойствах. Также важно уметь составлять формулы оксидов и гидроксидов и различать кислоты, основания и амфотерные вещества. Эти закономерности пригодятся при изучении периодического изменения свойств элементов, химии оксидов и оснований, а также при прогнозировании реакций.
Почему свойства гидроксидов сравнивают у элементов одной подгруппы?
У элементов одной подгруппы сходное строение внешнего электронного слоя. Поэтому изменение их свойств при движении сверху вниз происходит закономерно, и сравнение получается правильным.
Как изменение металлических свойств связано с характером гидроксидов?
Вниз по главной подгруппе металлические свойства усиливаются: атом легче отдаёт внешние электроны. Поэтому гидроксиды становятся более основными, а их кислотные свойства ослабевают.
Почему некоторые гидроксиды называют амфотерными?
Амфотерные гидроксиды могут реагировать и с кислотами, и со щелочами. В реакции с кислотой они проявляют свойства основания, а в реакции со щёлочью — свойства кислоты.
Как экспериментально различить основной и амфотерный гидроксиды?
Сначала проверяют реакцию с кислотой: основной и амфотерный гидроксиды обычно взаимодействуют с ней. Затем добавляют щёлочь; растворение осадка в избытке щёлочи указывает на амфотерность.
Всегда ли усиление основного характера означает, что гидроксид лучше растворяется?
Нет, это разные свойства. Основной характер показывает способность вещества проявлять свойства основания, а растворимость — сколько вещества может перейти в раствор.
§ 35. Изменение свойств гидроксидов с возрастанием атомных масс химических элементов
