Изменение кислотно-основных свойств гидроксидов в рядах Gе(ОН)₂ — Рb(OH)₂ и Gе(ОН)₄ — Рb(OН)₄

Задача 1069. 
Назвать оксиды германия, олова и свинца. Как изменяются кислотно-основные свойства гидроксидов в рядах Gе(ОН)₂ — Рb(OH)₂ и Gе(ОН)₄ — Рb(OН)₄?
Решение:
Все три элемента образуют оксиды ЭО и диоксиды ЭО₂.

GeО — оксид германия(II);
SnО — оксид олова(II);
PbО — оксид свинца(II);
GeО₂ — оксид германия(IV);
SnО₂ — оксид олова(IV);
PbО₂ — оксид свинца(IV).

Основные свойства гидроксидов увеличиваются, а кислотные уменьшаются в ряду Gе(ОН)₂ — Рb(OH)₂ — все они являются амфотерными гидроксидами. Gе(ОН)² больше кислота, чем основание, а у Sn(OH)₂ и Рb(OH)₂, наоборот, преобладают основные свойства.  

Подобная закономерность обусловлена увеличением в группе радиусов ионов при постоянном их заряде за счёт прибавления электронных слоев следует увеличение радиуса атома и иона. Gе(ОН)₂ — амфотерный гидроксид с преобладанием кислотных свойств, Sn(OH)₂ и Рb(OH)₂ — слабые амфотерные основания.

Это можно объяснить с использованием схем Косселя. Схема Косселя описывает кислотно-основные свойства соединений, содержащих связи
Э — Н и Э — О — Н, в зависимости от заряда ядра и радиуса образующего их элемента. Рассмотрим схему Косселя для Ge(ОН)_2, Sn(ОН)₂ и Pb(ОН)₂:

Рис. 1. Схема Косселя для Ge(ОН)₂, Sn(ОН)₂  и Pb(ОН)₂

Как видно из представленной схемы, радиус иона Ge²⁺ меньше радиуса иона Sn²⁺, Pb²⁺ и ОН^– – группа связана прочнее с катионом германия, чем с катионами олова и свинца. В результате Ge(ОН)₂ будет легче диссоциировать в растворе как кислота и основные свойства гидроксида свинца будут выражены сильнее, чем гидроксида олова.

Точно также как в ряду Gе(ОН)₂ — Рb(OH)₂ в ряду Gе(ОН)₄ — Рb(OН)₄ происходит уменьшение кислотных и увеличение основных свойств. Объясняется это также увеличением радиусов ионов Ge⁴⁺ (0,053 нм), Sn⁴⁺ (0.069нм) и Pb⁴⁺ (0.069 нм).

Gе(ОН)₄ — амфотерное соединение с преобладанием кислотных свойств. Sn(ОН)₄ — амфотерное соединение известное как – и –  оловянные кислоты состава H₂SnO₃. Рb(OН)₄ — амфотерное соединение неизвестное в свободном состоянии, существуют  соли кислоты состава H₂PbO₃.