Ионы в водных растворах

Уменьшение заряда ядра атома при движении по периоду справа налево приводит к уменьшению потенциалов ионизации. При движении по группе сверху вниз общая тенденция — также уменьшение потенциалов ионизации.

В результате металлические свойства, в частности способность образовывать устойчивые катионы в растворах, появляются у все более легких элементов. Так, если в VII и VI группах только самые тяжелые элементы пятого периода — иод и теллур — образуют не слишком устойчивые катионы 1⁺ или 1³⁺ и Те²*, то в V и IV группах катионные формы возможны уже для As и Ge — элементов четвертого периода, а в III группе только бор — элемент второго ряда — не может образовывать катионные формы в водных растворах. Мы еще вернемся к этим тенденциям в разд. 29.4.

Для элементов III группы, уже начиная с алюминия, появляется возможность образования катионов А1³⁺, стабилизируемых в кристаллах и растворах кулоновским взаимодействием с анионами или полярными молекулами воды. С большинством кислот алюминий образует устойчивые соли, которые кристаллизуются из водных растворов в виде кристаллогидратов, поскольку содержат в своем составе катион А](Н₂0)|⁺. Этот катион является сильной аквакислотой и в растворе диссоциирует с отщеплением протона:

или, иными словами, подвергается гидролизу (см. разд. 17.1). Как следствие этого большинство солей алюминия, образованных слабыми кислотами, полностью гидролизуются водой. Так, в водном растворе не могут существовать соли (а точнее, не могут сосуществовать ионы) A1₂S₃, А1₂(С0₃)з, A1₂(S0₃)₃ и т. д. Например, при взаимодействии с водой сульфида адюминия последний нацело разлагается:

При сливании растворов карбоната натрия и, скажем, сульфата алюминия происходит реакция.

или, точнее,.

Аналогично ведут себя в растворах соединения галлия, индия и таллия (Ш). За счет гидролиза трехзарядных аквакатионов М (Н₂0)|* соли сильных кислот с катионами А1³*, Ga³*, 1п³*, Т1³* при растворении в воде дают кислые растворы. Протекающий при этом процесс записывают обычно без указания молекул воды во внутренней координационной сфере аквакатионов. Например:

или.

Из однозарядных катионов в водных растворах устойчив только ТГ. За исключением галогенидов, которые по свойствам похожи на соответствующие соединения серебра и плохо растворимы, остальные соли Т1* ведут себя подобно солям щелочных металлов, а ПОН является сильным основанием.

Из солей металлов 111 группы следует упомянуть хорошо растворимые в воде хлориды, нитраты, ацетаты. Характерной особенностью сульфатов является образование квасцов — кристаллических веществ типа M*MHI (SCL)_a • 12Н_аО, гдеМ1- катион щелочного металла (наше всего ион К^ф) или NH₄, а М" ¹ — любой трехзарядный катион — А1⁹*, Сг* Ga⁹*, Fe⁹* и т. д. Многие квасцы кристаллизуются в виде правильных октаэдров из растворов, содержащих соответствующую смесь сульфатов.