堿金屬氫氧化物在水中的溶解度很大(LiOH例外),并全部電離。堿土金屬氫氧化物的溶解度比堿金屬氫氧化物要小得多。從表17-5可以看出,同族元素的氫氧化物的溶解度從上到下是逐漸增大的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下,離子化合物的溶解度與其離子勢(Z/r)成反比。堿金屬氫氧化物從LiOH到CsOH隨著陽離子半徑的增大,陽離子和陰離子之間的吸引力逐漸減小,ROH晶格愈來愈容易被水分子把它們拆開。同一周期中,堿土金屬離子比堿金屬離子小,而且?guī)蓚€正電荷,因此,水分子就不易將它們拆開,溶解度就小得多。
表17-5 堿金屬和堿士金屬氫氧化物的溶解度
堿金屬氫氧化物 | 溶解度 | 堿土金屬氫氧化物 | 溶解度 | ||
293K g/100g 水 |
288K mol·L-1 |
293K g/100g 水 |
288K mol·L-1 |
||
LiOH | 13 | 5.3 | Be(OH)2 | 0.0002 | 8×10(-6次方) |
NaOH | 109 | 26.4 | Mg(OH)2 | 0.0009 | 5×10(-4次方) |
KOH | 112 | 19.1 | Ca(OH)2 | 0.156 | 6.9×10(-3次方) |
RbOH | 180(288K) | 17.9 | Sr(OH)2 | 0.81 | 6.7×10(-2次方) |
CsOH | 395.5(288K) | 25.8 | Ba(OH)2 | 3.84 | 2×10(-1次方) |
堿金屬和堿土金屬氫氧化物堿性出現(xiàn)有規(guī)律的變化。一般氫氧化物和含氧酸的酸堿性強(qiáng)弱可用√φ值的大小來判斷。當(dāng)金屬離子(R)的電子構(gòu)型相同時,則√φ值愈小,堿性愈強(qiáng)。從表17-6所表示的√φ值可知Be(OH)2是兩性氫氧化物,其余堿土金屬氫氧化物均為堿性氫氧化物,而且堿性依Be到Ba的順序而增強(qiáng)。
表17-6 堿土金屬氫氧化物的堿性變化情況
Be(OH)2 | Mg(OH)2 | Ca(OH)2 | Sr(OH)2 | Ba(OH)2 | |
R2+半徑/nm | 0.035 | 0.066 | 0.099 | 0.112 | 0.134 |
√φ值 | 7.6 | 5.5 | 4.5 | 4.2 | 3.9 |
酸堿性 | 兩性 | 中強(qiáng)堿 | 強(qiáng)堿 | 強(qiáng)堿 | 強(qiáng)堿 |
由表17-6可知,同族元素的金屬氫氧化物,由于R的電子層構(gòu)型和電荷數(shù)均相同,其堿性強(qiáng)弱的變化,主要取決于離子半徑的大小。所以堿金屬、堿土金屬氫氧化物的堿性,均隨R離子半徑的增大而增強(qiáng)、若把這兩族同周期的相鄰兩個元素的氫氧化物加以比較,堿性的遞變規(guī)律可以概括如下:
由上述可知:這兩族元素氫氧化物堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律和在水中溶解度的變化規(guī)律是一致的。為什么堿金屬氫氧化物的堿性特別強(qiáng)?這一方面由于它們在水溶液中有較大的溶解度,可以得到濃度較大的溶液;另一方面,它們在水溶液中幾乎全部電離,因此,可以得到高濃度的OH-,OH-離子濃度愈大,堿性就愈強(qiáng)。堿金屬的氫氧化物是最強(qiáng)的堿。堿土金屬是氫氧化物溶解度比堿金屬小得多,堿式電離程度也較差,所以其堿性比堿金屬氫氧化物來說要弱一些。
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