Подгруппа цинка

Свойства элементов II группы
побочной подгруппы (подгруппы цинка)

Атомный
номер
Название
Электронная
конфигурация
Атомный
радиус,
нм
r
г/см
3
t°пл.
°С
t°кип.
°С
ЭО
Степени
окисления
30
Цинк Zn [Ar]3d104s2
0,132
7,13
419,4
907
1,6
+2
48
Кадмий Cd [Kr]4d105s2
0,148
8,64
320,9
767
1,7
+2
80
Ртуть Hg [Xe]4f145d106s2
0,15
13,59
-38,8
357
1,9
+1,+2

Физические  свойства
 

      1.      Сходство элементов главной и побочной подгрупп во II группе больше, чем в I группе.
      2.      Значения плотности r и атомного объема повышаются с увеличением атомной массы.

 
Химические свойства
 

      1.      Химическая активность уменьшается с увеличением атомной массы (в главной подгруппе –наоборот).
      2.      Хорошие комплексообразователи (в отличие от элементов главной подгруппы).         

 
Цинк и его соединения
 
Цинк - металл серебристо-белого цвета. В соединениях проявляет только одну степень окисления +2;  соединения цинка неокрашены.
Нормальный окислительно-восстановительный потенциал в кислой среде системы   Zn2+ / Zn  равен  -0,76 в, а в щелочной среде системы   ZnO22- / Zn    равен  -1,22 в.   Поэтому цинк растворяется в   разбавленных кислотах и щелочах
 
Zn + 2НCl ® ZnCl2 + H2 ­
Zn + H2SO4(разб) ® ZnSO4 + H2 ­
Zn + 2NaOH + 2H2O ® Na2[Zn(OH)4] + H2­
 
Цинк не разлагает воду, т.к. в водном растворе он быстро покрывается защитной пленкой оксида, которая предохраняет его от коррозии.
Цинк - сильный восстановитель и вытесняет менее активные металлы (стоящие справа в ряду напряжений) из растворов их солей
 
Zn + CuSO4 ® ZnSO4 + Cu
 
Оксид цинка проявляет амфотерный характер, растворяясь как в кислотах, так и в растворах щелочей:
 
ZnO + H2SO4 ® ZnSO4 + H2O
ZnO + 2NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4]
 
При нагревании комплексный тетрагидроксицинкат-анион  дегидратируется:
 
[Zn(OH)4]2- ® ZnO22- + 2H2O
     
Гидроксид  цинка   также проявляет амфотерные свойства. Он нерастворим в воде, но растворяется в кислотах и щелочах;
 
Zn(OH)2 + 2HCl ® ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Zn(OH)4]
 
Ион Zn2+ является энергичным комплексообразователем с координационным числом 4.  В отличие от гидроксида алюминия гидроксид цинка растворяется в водном растворе аммиака:
 
Zn(OH)2 + 2NH3 ® [Zn(NH3)4](OH)2
 
Кадмий  и  его  соединения
 
Кадмий - белый, блестящий, мягкий, ковкий металл; очень мало растворяется в неокисляющих кислотах, хорошо растворяется в разбавленной  HNO3  (нормальный потенциал  Cd / Cd 2+ = -0,40 в).
Кадмий образует только один ряд соединений, где он двухвалентен. Ион  Сd 2+  - бесцветен.
Оксид кадмия  СdО  (коричневого цвета)  и  гидроксид кадмия Сd(ОН)2 (белого цвета)  проявляют основной характер, растворяясь только в кислотах.
 
CdO + 2HCl ® CdCl2 + H2O
(CdO + 2H+ ® Cd2+ + H2O)
Cd(OH)2 + 2HCl ® CdCl2 + 2H2O
(Cd(OH)2 + 2H+ ® Cd 2+ + 2H2O)
 
Кадмий является хорошим комплексообразователем (координационное число 4).  Гидроксид кадмия растворяется в водном растворе аммиака:
 
Cd(OH)2 + 4NH3 ® [Cd(NH3)4](OH)2
 
Ртуть  и  ее  соединения
 
Ртуть -  серебристо-белый, блестящий, единственный жидкий при комнатной температуре металл; обладает низкой электропроводностью (она составляет 1,7% от электропроводности серебра) и большим коэффициентом термического расширения. На воздухе проявляет устойчивость. Реагирует с серой и галогенами:
 
Hg + S ® HgS
Hg + Br2 ® HgBr2
 
Со многими металлами дает сплавы (амальгамы) (экзотермическое образование). Пары и соединения чрезвычайно ядовиты (накапливаются в организме).
Ртуть не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах (в ряду напряжений металлов ртуть находится после водорода;  нормальный  потенциал   Hg / Hg 2+  = +0,85 в).  Ртуть легко растворяется в концентрированной азотной кислоте – образуется нитрат ртути (II):
 
Hg + 4HNO3 ® Hg(NO3)2 + 2NO2­ + 2H2O
 
При растворении ртути в разбавленной  азотной кислоте образуется нитрат ртути (I),
 
6Hg + 8HNO3 ® 3Hg2(NO3)2 + 2NO­ + 4H2O
 
При растворении ртути в горячей концентрированной серной кислоте в зависимости от избытка ртути или кислоты образуются соли одновалентной или двухвалентной ртути:
 
Hg + 2H2SO4 ® HgSO4 + SO2­ + 2H2O
2Hg + 2H2SO4 ® Hg2SO4 + SO2­ + 2H2O
 
Ртуть растворяется в царской водке:
 
3Hg + 2HNO3 + 6HCl ® 3HgCl2 + 2NO­ + 4H2O
 
Оксид ртути (II) HgO; красный кристаллический или желтый аморфный порошок; плохо растворим в воде;  раствор имеет слабо щелочную реакцию.
 
Получение
 

 
   
3000 C
   
 
2Hg + O2
   
®
   
2HgO
 
   
4000 C
   
 
Hg2(NO3)2 ® 2HgO + 2NO2­
2Hg(NO3)2 ® 2HgO + 4NO2­ + O2­
Hg 2+ + 2OH- ® HgO + H2O
 
 
Химические свойства.
 
Легко восстанавливается;  при нагревании  разлагается  на ртуть и кислород. Реагирует с кислотами с кислотами с образованием солей и воды.
Сульфид ртути (II) HgS (киноварь) – ярко-красный нерастворимый в воде порошок.
 
Hg + S ® HgS
Hg2+ + S2- ® HgS
 
Галогениды ртути (II)
 
Получение
 
Hg + Br2 ® HgBr2
HgO + 2HCl(сулема) ® HgCl2 + H2O
 
Сулему также получают растворением ртути в царской водке.
 
Химические свойства:
 
HgI2 + 2KI ® K2[HgI4](реактив Несслера)
 
Реактив Несслера используется в качестве очень чувствительного аналитического реагента для обнаружения иона  NH4+:
 
2[HgI4]2- + NH4+ + 4OH- ® []+(коричневый осадок) I-¯ + 7I- + 3H2O
 
Сульфат ртути (II) и нитрат ртути (II). Получают растворением ртути или оксида ртути (II)  в концентрированных серной или азотной кислотах соответственно.
 
Hg + 2H2SO4(горячая,конц.) ® HgSO4 + SO2 + 2H2O
HgO + H2SO4 ® HgSO4 + H2O
3Hg + 8HNO3(конц.) ® 3Hg(NO3)2 + 2NO ­+ 4H2O
HgO + 2HNO3  ®  Hg(NO3)2 + H2O
 
Более активные металлы легко вытесняют ртуть из  ее солей:
 
Cu + Hg(NO3)2 ® Cu(NO3)2 + Hg

 

Другие записи

10.06.2016. Подгруппа хрома
Подгруппа хрома - побочная подгруппа VI группы Свойства элементов подгруппы хрома Атомный номер Название Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО Атомный радиус, нм Степень окисления 24 Хром…
10.06.2016. Подгруппа меди
Подгруппа меди – побочная подгруппа I группы Свойства элементов подгруппы меди Атомный номер Название Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО Атомный радиус, нм Удельная злектро- проводность м,мм-2,ом-1 Степень окисления 29 Медь…
10.06.2016. Подгруппа железа
Свойства элементов подгруппы железа  Атомный номер Название Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО Атомный радиус, нм Степень окисления 26 Железо…
10.06.2016. Подгруппа алюминия
Свойства элементов подгруппы алюминия Атомный номер Название Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО ПИ эВ Атомный радиус, нм Степень окисления 5 Бор…
10.06.2016. Металлы - общие свойства
ОБЩИЕ СВОЙСТВА Положение металлов в периодической таблице Если в периодической таблице элементов Д.И.Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы…