К этой группе относятся: цинк, кадмий, ртуть. Электронное строение: Zn …3d10, 4s2; Cd…4d10, 5s2; Hg…5d10, 6s2. Возможные степени окисления: для Zn +2; Cd +2; Hg +1, +2.
8.2.1. Способы получения
Цинк и кадмий – восстановлением или электролизом растворов соединений: ZnO+C Zn+CO, ртуть – обжиг киновари: HgS+O2 Hg+SO2 (t=>400оС).
8.2.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Химическая активность в ряду Zn-Hg понижается. Zn и Cd и их соединения сходны и проявляют одну степень окисления +2. Hg из-за особой устойчивости 6s2- конфигурации существенно отличается от цинка и кадмия: образует два ряда соединений со степенями окисления +1 и +2.Это единственный металл, образующий катион Hg2+2, устойчивый в водном растворе. Многие соли Hg+2 – слабые электролиты. Растворяется ртуть только в кислотах-окислителях, цинк и кадмий вытесняют водород из кислот-неокислителей.
При нагревании все металлы реагируют с активными неметаллами, способны к комплексообразованию (координационные числа: для цинка – 4, для кадмия – 6, для ртути (II) – 2, 4, 6. С углеродом, водородом, азотом эти металлы не реагируют, с металлами при нагревании образуют сплавы.
С галогенами: Cu+CI2 CuCI2, Hg+J2=HgJ2
С кислородом: Cu+О2 CuО
С фосфором: Cu+Р Cu3Р2
С серой: Cu+S CuS; Hg – при обычных условиях.
С водой металлы не реагируют, со щелочами только цинк:
Zn + 2NaOH Na2ZnO2 +H2
Zn + 2NaOH+2H2O Na2[Zn(OH)4] +H2
Me+2H2SO4(конц.)=MeSO4 +SO2+2H2O
Me+H2SO4(разб.)=MeSO4 +H2 (кроме Hg)
Me+2HF(разб.)=MeF2 +H2 (кроме Hg)
Me+2HCI(разб.)=MeCI2 +H2 (кроме Hg)
Me+3HCI +HNO3=MeCI2 +NO+H2O
Me+4HNO3(конц.)=Me(NO3)2+2NO+2H2O
4Zn+10HNO3(разб.)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
6Hg+8HNO3(разб.)=3Hg2(NO3)2+2NO+4H2O
3Hg+8HNO3(разб.)=3Hg(NO3)2+2NO+4H2O
8.1.3. СОЕДИНЕНИЯ элементов
С водородом (гидриды) ЭН2 – твердые малоустойчивые вещества. Получают:
2ЭJ+LiAIH4=2ЭH2+LiJ+AIJ3
С галогенами (галогениды) ЭГ2 – в основном бесцветные кристаллические вещества; хорошо растворимые в воде (исключение фториды, HgBr2 и HgJ2). Термическая устойчивость уменьшается в ряду Zn-Hg и повышается при переходе от иодидов к фторидам. Галогениды ртути практически нерастворимы в воде, неустойчивы, разлагаются, диспропорционируют, при нагревании или действии света:
|
Hg2Г2 Hg + HgГ2
Галогениды цинка и кадмия в водных растворах гидролизуются: ZnCI2+H2O=ZnOHCI+HCI;
2HgCI2+ H2O=HgOCI2+2HCI
С галогенидами щелочных и щелочноземельных металлов образуют комплексы (кроме HgF2):
2KJ+Hg(NO3)2®HgJ2+2KNO3
HgJ2+2KJ=K2[HgJ4]
С раствором аммиака галогениды цинка и кадмия образуют комплексы типа [Э(NH3)4] Г2
HgCI2+2NH3 [Hg(NH3)2]CI2
Галогениды ртути (+1) в зависимости от условий могут окисляться, восстанавл иваться, способны к реакциям диспропорционирования: Hg2CI2+CI2=2HgCI2
Hg2CI2+SnCI2=2Hg+SnCI4; HgCI2 HgCI2+Hg
С кислородом (оксиды) ЭО иHg2О – кристаллические вещества, практически нерастворимы в воде, оксиды ртути термически устойчивы. В ряду Zn-Hg происходит усиление основных свойств. Получение: 2Э+О2=2ЭО, Э(ОН)2 ЭО+Н2О (Zn, Cd); Э(NO3)2 2ЭO+4NO2+O2
(ZnOH)2CO3 2ZnO+CO2+H2O; CdCO3 CdO+CO2
Оксиды ртути: Hg(NO3)2+2KOH=HgO+2KNO3+H2O
Hg2(NO3)2+2KOH=Hg2O+2KNO3+H2O
Химические свойства. Оксиды ртути – основные свойства, цинка и кадмия – амфотерные. Оксиды ртути проявляют окислительные, цинка и кадмия – восстановительные свойства: HgO+Fe FeO+Hg; ZnO+C Zn+CO;
CdO+H2 Cd+H2O
Hg2O – в зависимости от условий способны к диспропорционированию: Hg2O Hg+HgO
С серой (сульфиды) типа ЭS, практически нерастворимы в воде, термически устойчивы, тугоплавки. Получают:
Э(NO3)2+ Na2S=S+2NaNO3 (=Zn, Cd, Hg)
HgS – способен к образованию комплексов: HgS+K2S=K2[HgS2], HgS растворяется в царской водке:
|
ZnS – в разбавленных кислотах, CdS – в концентрированных. 3HgS+6HCI +8HNO3 3HgCI2 +8NO+3H2SO4+4H2O
ZnS+2HCI=ZnCI2+H2S.
Гидроксиды ртути (+1, +2) неустойчивы при своем образовании (см. получение). Гидроксиды известны для цинка и кадмия, их получают при действии щелочей на растворы солей, они легко растворяются в аммиаке с образованием аминокомплексов: Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4](OH)2
Применение. Цинк и кадмий – в производстве сплавов, для защиты металлов от коррозии. Ртуть как катод при электрохимическом получении щелочей и хлора, в амальгамной металлурги для получения ряда металлов и сплавов тугоплавких металлов, для изготовления ламп дневного света, ртутных манометров и термометров. Соединения цинка и его аналогов применяются в производстве минеральных красок, в медицине, фотографии, в производстве пергамента.