ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодический закон Д. И. Менделеева — основа для изучения химико-аналитических свойств ионов и их соединений из "Качественный химический дробный анализ" Открытие в 1869 г. Д. И. Менделеевым периодического закона оказало большое влияние на развитие всех областей химии, в том числе и аналитической. Положение элементов в периодической системе Д. И. Менделеева связано с химическими свойствами этих элементов и образуемых ими ионов. Зная место элемента в периодической системе Д. И. Менделеева, можно указать положительные и отрицательные степени его окисления, окис-лительно-восстановительную активность, склонность к гидролизу его солей, окрашенность, кислотно-основные свойства оксидов, растворимость в воде образуемых им соединений и т. д. [c.13] Качественный химический дробный анализ использует все многообразие химических свойств элементов и их ионов и поэтому основан на классификации ионов по блокам S-, р-, d- и /-элементов (табл. 1). [c.14] Подробно общие закономерности изменения химических свойств элементов и образуемых ими ионов и соединений в зависимости от положения соответствующих элементов в периодической системе Д. И. Менделеева рассматриваются в курсе неорганической химии. В данной книге приводится лишь краткая характеристика рассматриваемых групп элементов и образуемых ими ионов по блокам S-, р- и -элементов. [c.14] Катионы р-элементов образуют, как правило, малорастворимые соединения хорошо растворимы только нитраты и некоторые хлориды. Соли этих элементов в водных растворах сильно гидролизуются и обычно хорошо растворяются и в кислотах, и в щелочах. [c.16] Возможность существования ионов р-элементов в разных степенях окисления определяет возможность участия их в реакциях окисления — восстановления ионы, олова (II) являются хорошими восстановителями, ионы сурьмы (V) обладают окислительными свойствами, NaBiOa — сильный окислитель и т. д. Из рассматриваемых в настоящей книге катионов р-элементов только алюминий имеет постоянную степень окисления 3- и 8-электронную оболочку. [c.16] Таким образом, внешняя электронная оболочка у катионов -элементов может быть либо (18—п)-, либо 18-электронная. [c.16] Ионы -элементов вступают, как правило, в разнообразные химические реакции. Все они являются хорошими комплексообразователями. Ионы с недостроенными электронными оболочками образуют интенсивно окрашенные соединения и вступают в реакции окисления — восстановления. [c.17] Степень окисления иона оказывает существенное влияние на его химические свойства. Чем выше степень окисления, тем сильнее проявляются кислотные и ослабляются основные свойства элемента и тем больше степень гидролиза его солей. Например, pH растворов солей Fe составляет 5—6, а солей Fe + — около двух. Гидроксид сурьмы (III) обладает амфотерными свойствами, а сурьмы(V)—кислотными гидроксид хрома (III) имеет амфотерные свойства, а ион СгО , где хром имеет степень окисления -4-6, является анионом кислоты средней силы и т. д. [c.17] Так же проявляется и влияние заряда ионов различных элементов, стоящих в одном периоде, но в соседних группах. Например, из двух ионов, имеющих одинаковые электронные оболочки Sn2+ и Sb , К+ и СгР +, Na+ и Mg2+, Mg2+ и А1 + ион с более высоким зарядом обладает большими кислотными свойствами. [c.17] Ионы с более высоким зарядом образуют менее растворимые соединения, чем ионы с меньшим зарядом. Например, растворимости Ре(ОН)з и Ре (ОН) 2 соответственно равны 5,8-10- и 6,3-10 моль/л. Ионы Mg2+ и АР+ имеют одинаковое строение электронных оболочек, но растворимость солей алюминия меньше, чем солей магния, например растворимость AIPO4 равна 7,5-10- ° моль/л, а растворимость Mgs(P04)2 составляет 3,1 10-3 моль/л. [c.17] С изменением степени окисления часто меняется и окраска ионов. Например, гидратированные ионы марганца (II) имеют светло-розовый цвет, а ионы MnOl, где марганец имеет степень окисления +7, окрашены в интенсивно-малиновый цвет гидратированные ионы хрома (III) имеют зеленый цвет, а ионы хрома (VI) — желтый или оранжевый. [c.17] Строение внешней электронной оболочки. Как уже отмечалось, строение внешней электронной оболочки оказывает большое влияние на химические свойства элементов и образуемых ими ионов. [c.17] Ионы р- и -элементов, имеющие 18-электронные оболочки, образуют малорастворимые соединения, часть из которых окрашена. Ионы с 18-электронными оболочками являются хорошими комплексообразователями, образуют разнообразные комплексные соединения, используемые в анализе [Сс1 СЫ)4]-2, [2п(МНз)4]2+, [8ЬС1б]-и др. [c.18] Для ионов с недостроенными внешними 18-электронными оболочками характерны реакции окисления — восстановления. Эти реакции широко используют для обнаружения одних ионов или для устранения мешающего действия других. Например, для обнаружения ионов марганца (II) в растворе их окисляют до Мп04 мешающее действие ионов Ре + часто устраняют восстановлением их до Ре2+. [c.18] Катионы -элементов образуют разнообразные растворимые и малорастворимые соединения Ре( ЫС5)з (красный), Си2[Ре(СК)б] (коричневый), Ре4[Ре(СЫ)б]з (синий) и т. д. Эти ионы можно обнаружить различными реакциями. [c.18] Радиус иона. При одном и том же заряде и строении внешней электронной оболочки в главных подгруппах с увеличением радиуса иона наблюдается усиление основных свойств. Например, в рядах ионов Ма+ К+ РЬ+ Сз+ Mg2+ a2+ Sг2+ Ba2+, а также 5п2+ РЬ2+ и 5Ьз+ В1 + основные свойства их гидроксидов усиливаются. В аналогичных рядах элементов и их ионов в побочных подгруппах происходит, наоборот, усиление кислотных свойств, например в ряду СгСМо Ш. [c.18] С изменением размера радиуса ионов изменяется их поляризующая способность, что обусловливает различную растворимость и часто окраску соответствующих соединений (см. ниже). [c.18] Следует различать понятия поляризующее действие и поляризуемость . [c.19] Поляризующее действие катионов тем больше, чем больше их заряд и меньше радиус. Так, наблюдается сильное увеличение поляризующего действия в ряду катионов Na+ Mg + AP+. В этом же направлении идет и уменьшение радиуса иона (см. табл. 1). Если несколько катионов имеют одинаковый заряд, то наибольшее поляризующее действие имеет ион с минимальным радиусом. Поэтому в ряду катионов Mg + a2+ Sг2+ Ва + максимальным поляризующим действием обладает ион Mg +, так как он имеет минимальный радиус. Это отражается на свойствах соединений магния. Известно, что гидроксид магния обладает наименьшей растворимостью из гидроксидов двухзарядных катионов 5-эле-ментов, так как в силу большего поляризующего действия магния химическая связь —Mg—О— в его гидроксиде наиболее ковалентна. [c.19] Вернуться к основной статье