由于鍺、錫、鉛的氧化物難溶于水,它們的氫氧化物是用鹽溶液加堿制得的。這些氫氧化物實(shí)際上是一些組成不定的氧化物的水合物:xMO2·yH2O和xMO·yH2O,通常也將它們的化學(xué)式寫(xiě)作M(OH)4和M(OH)2。它們都是兩性的,在水溶液中進(jìn)行兩式電離:
在這些氫氧化物中,酸性最強(qiáng)的Ge(OH)4仍然是一個(gè)弱酸(K1=8×10(-10次方)),堿性最強(qiáng)的Pb(OH)2也還是兩性的。由此可知,分族元素的金屬性很弱,但從Ge到Pb逐漸增強(qiáng)。
在這些氫氧化物中,常見(jiàn)的是Sn(OH)2和Pb(OH)2。Sn(OH)2既溶于酸又溶于強(qiáng)堿:
Sn(OH)2+2HCl=SnCl2+2H2O
Sn(OH)2+2NaOH=Na2SnO2+2H2O
第二個(gè)反應(yīng)方程式應(yīng)寫(xiě)為:
Sn(OH)2+2NaOH=Na2[Sn(OH)4]
Sn(OH)62-+2e-=Sn(OH)42-+2OH- EB°=-0.93V
亞錫酸根離子是一種好的還原劑,它在堿性介質(zhì)中容易轉(zhuǎn)變?yōu)殄a酸根離子。例如,Na2SnO2在堿性溶液中能將Bi3+還原為金屬Bi。
3Na2SnO2+2BiCl3+6NaOH=2Bi↓+3Na2SnO3+6NaCl+3H2O
Pb(OH)2也具有兩性:
Pb(OH)2+2HCl=(加熱)PbCl2+2H2O
Pb(OH)2+NaOH=Na[ Pb(OH)3]
若將Pb(OH)2在373K脫水,得到紅色PbO;如果加熱溫度低,則得到黃色的PbO。
在M(OH)4中,Ge(OH)4和Sn(OH)4比較常見(jiàn),它們實(shí)際上都以水合氧化物的形式而存在,分別稱(chēng)為鍺酸和錫酸。在M(Ⅳ)的鹽溶液中加堿,或者由GeCl4、SnCl4水解,或者將金屬Ge和Sn分別與濃HNO3反應(yīng),都得到鍺酸和錫酸。如:
GeCl4+3H2O=H2GeO3+4HCl
這是在制備的過(guò)程中的一個(gè)重要反應(yīng),它可以朝兩個(gè)方向進(jìn)行,究竟正向進(jìn)行還是逆向進(jìn)行,取決于溶液的酸度。生產(chǎn)上利用控制酸度的方法,將GeCl4轉(zhuǎn)變?yōu)镚eO2,再將GeO2轉(zhuǎn)變?yōu)镚eCl4,如此反復(fù)進(jìn)行以達(dá)到純化GeO2的目的。
錫酸分α錫酸和β錫酸兩種。前者為無(wú)定形粉末,能溶于酸或堿。它是由Sn(Ⅳ)鹽在低溫下水解或者與堿反應(yīng)而得到的。有關(guān)反應(yīng)方程式如下:
SnCl4+4NH3·H2O=H2SnO3↓+4NH4Cl+H2O
H2SnO3+2NaOH=Na2SnO3+2H2O
H2SnO3+4HCl=SnCl4+3H2O
β錫酸是晶態(tài)的。它不溶于酸或堿,通常由Sn(Ⅳ)鹽在高溫下水解,或者用金屬Sn與濃HNO3反應(yīng)而制得。α錫酸放置時(shí)間長(zhǎng)了也轉(zhuǎn)變?yōu)?beta;錫酸。