Учебник по Химии.

Оглавление учебника

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

15. Цинк, ртуть

Свойства элементов II B группы.

Свойства	30Zn	48Cd	80Hg
Атомная масса	65,38	112,40	200,59
Электронная конфигурация*
	0,139	0,148	0,150
	0,083	0,103	0,112
Энергия ионизации	9,391	8,991	10,43
Относительная электроотрицательность	1,6	1,7	1,9
Возможные степени окисления	+2	+2	+1, +2
кларк, ат.% (распространненость в природе)	1× 10-3	8× 10 -6	6× 10 -7
Агрегатное состояние (н. у.)	Т В Е Р Д Ы Е   В Е Щ Е С Т В А		ЖИДКОСТЬ (20 ° С)
Цвет	голубовато-белый	белый	серебристо-белый
	419,5	321	-38,86
	907	765	356,73
Плотность	7,13	8,642	13,546
Стандартный электродный потенциал	-0,761	-0,402	+0,854

*Приведены конфигурации внешних электронных уровней атомов соответствующих элементов. Конфигурации остальных электронных уровней совпадают с таковыми для благородных газов, завершающих предыдущий период и указанных в скобках.

Получение. В промышленности элементы II B группы получают двумя способами. Первый – пирометаллургия, в которой используются:

а) окислительный обжиг:

,

образующийся первоначально в ходе этого процесса оксид ртути (II) разлагается при температуре процесса по реакции:

Аналогично из сульфидов цинка и кадмия получают их оксиды (II), которые затем для получения чистых веществ подвергают восстановительному обжигу.

б) восстановительный обжиг:

Второй способ получения элементов II В группы – гидрометаллургический. Используют выщелачивание:

затем электролизом раствора соли ZnSO₄ получают чистый Zn:

Химические свойства элементов II B группы. Цинк, кадмий и ртуть химически довольно инертны в атмосфере сухого воздуха. На поверхности цинка и кадмия при соприкосновении с влажным воздухом, а также содержащимся в нем СО₂ образуются пленки оксидов и карбонатов.

Жидкая ртуть взаимодействует при комнатной температуре с серой и иодом:

- это метод уборки ртути (иногда используют KMnO₄). Пары ртути очень ядовиты!

При нагревании все элементы II В группы взаимодействуют с кислородом, серой и галогенами, проявляя в этих соединениях характерную степень окисления +2. (Оксид ртути (II) HgO – разлагается на ртуть и кислород (см. выше)).

С водой в нормальных условиях ртуть не взаимодействует, равно как цинк и кадмий, которые пассивируются вследствие наличия на поверхности оксидной пленки.

Ртуть не взаимодействует с кислотами неокислителями, а кадмий и цинк образуют с ними соли (II) и вытесняют водород.

По-разному, в зависимости от условий, реагируют эти элементы и с кислотами окислителями. Так:

Цинк и его соединения. Цинк в соединениях проявляет только одну степень окисления 2+. В лабораториях его часто используют для получения водорода из разбавленной соляной кислоты:

Цинк взаимодействует с раствором аммиака, вытесняя из него водород:

Оксид цинка. Оксид цинка ZnO проявляет амфотерные свойства, реагируя как с кислотами:

так и с щелочами:

В последней реакции образуется анионный комплекс тетрагидроксицинката.

Гидроксид цинка. Гидроксид цинка также проявляет амфотерные свойства. Он нерастворим в воде, но растворяется в кислотах и щелочах:

При взаимодействии гидроксида цинка с раствором аммиака образуется гидроксид тетраамминцинка (как и в реакции чистого цинка с р-ром NH₃).

Иначе ведет себя в этой реакции Hg²⁺(гидроксид ртути (II) мгновенно разлагается на HgO и H₂O):

Соли цинка и ртути. Сульфид цинка в взаимодействует с соляной кислотой:

тогда как сульфид ртути растворяется только в “царской водке”:

При взаимодействии сульфида ртути с сульфидом калия образуется комплексное соединения хорошо растворимое в воде:

Пожалуй, самое известное соединение ртути – Hg(SCN)₂ – цианат, используемое для заполнения капсул детонаторов, разлагающееся с эффектным образованием “фараоновых змей”:

Еще одно известное соединение ртути – HgCl₂ – сильный яд! Хотя в медицине и применяется как анитсептик. При взаимодействии сулемы с аммиаком образуется аминосоединение, которое используется в медицине для приготовления мазей:

При взаимодействии сулемы с ртутью образуется еще одно ядовитое соединение ртути – каломель Hg₂Cl₂:

.

В этом соединении присутствуют связи ¾ Hg ¾ Hg ¾ .

Каломель выделяется и при разложении аминосоединения ртути, образующегося по вышеприведенной реакции:

При взаимодействии каломели с хлором образуется хлорид ртути (II), а в реакции в хлоридом олова (II), выделяется ртуть: