Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Тема. Элементы подгруппы цинка.






 

Общая характеристика подгруппы. Zn, Cd, Hg – металлы.

3d10 4s2 4d10 5s2 5d10 6s2 – переходные элементы от S к р-элементам.

Степени окисления в соединениях – Zn (+2), Cd (+2), Hg (+1, +2).

Химическая активность уменьшается от цинка к ртути. Электроны d-подуровня (d10) этих элементов, как и других d-элементов способны участвовать в образовании донорно-акцепторной связи. Ионы М2+ проявляют склонность к комплексообразованию.

Высокая устойчивость 6s2 атома ртути обуславливает ее отличие (в химических свойствах) от цинка и кадмия. Так, например, большинство соединений ртути малоустойчивы, в отличие от соединений цинка и кадмия.

Нахождение в природе. Минералы: ZnS – сфалерит (цинковая обманка), ZnCO3 (цинковый шпат) галмей. Кадмий сопутствует цинку в его рудах, собственные минералы встречаются очень редко. Для ртути основным минералом является киноварь HgS, также ртуть встречается в самородном состоянии (капли в породе).

Получение.

Пирометаллургический метод:

2. обжиг руды или термическое разложение:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2;

ZnCO3 = ZnO + CO2.

 

2. восстановление углем (прокаливают оксид ZnO вмуфельных печах без доступа воздуха с углем):

ZnO + C = Zn + CO.

Электролиз растворов соединений:

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.

Электролиз сульфата цинка.

 

Кадмий получают как побочный продукт цинкового производства, осаждением из сульфатного раствора при действии цинковой пыли.

Ртуть получают обжигом киновари:

HgS + O2 = Hg + SO2.

 

Применение. Цинком покрывают изделия из железа и стали для защиты от коррозии, для производства сплавов, создания анодов.

Кадмий используют при создании никель-кадмиевых аккумуляторов, гальванических покрытий, легкоплавких сплавов.

Ртуть используется в производстве термометров и других измерительных приборов. Парами ртути заполняют лампы дневного света. В фармакологии ртуть применяют для изготовления ртутных мазей. В органическом синтезе (СН3СООН) как катализатор.

Физические свойства. Цинк и кадмий – мягкие металлы, ртуть – единственный металл, жидкий в обычных условиях. Цинк хорошо подвергается прокатке, ковке, пайке. На воздухе металлы покрываются оксидной пленкой.

 

  Zn Cd Hg
tпл., `C     -38, 9
d, г/см3 7, 14 8, 65 13, 53

Сверху вниз в группе химическая активность уменьшается.

 

Химические свойства.

Цинк легко растворяется в кислотах и при нагревании в щелочах, с выделением водорода:

Zn + 2H2O + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] + H2.

 

Кадмий в кислотах растворяется менее энергично, а в щелочах практически не растворяется.

 

Ртуть растворяется только в кислотах:

Hg + 4HNO3 = Hg(NO3)2 = 2NO2 + 2H2O, Hg (II);

конц.

6Hg + 8HNO3 = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 2H2O, Hg (I).

разб.

 

При нагревании цинк и кадмий реагируют с галогенами, серой и кислородом. Ртуть взаимодействует с серой без нагревания и галогенами. И цинк, и кадмий, и ртуть не реагируют с водородом, углеродом и азотом. Цинк осаждает многие металлы из растворов их солей. Жидкая ртуть растворяет металлы (Fe, Co, Ni) с образованием сплавов, называемых амальгамами. Эти сплавы могут оставаться жидкими, а могут затвердевать сразу или через некоторое время после их приготовления. Соль ртути (II) легко выделяет ртуть при действии металлов:

Hg(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Hg.

 

Оксиды и гидроксиды.

ZnO – CdO – HgO: устойчивость оксидов уменьшается от цинка к ртути. Оксиды цинка и кадмия получают разложением гидроксидов или карбонатов (нитратов):

t

ZnCO3 ZnO + CO2;

белый цв.

t

Cd(OH)2 CdO + H2O.

корич.цв.

 

Оксид ртути получают действием щелочей на растворы солей Hg (II):

Hg(NO3)2 + 2KOH = HgO + 2KNO3 + H2O.

желтый или красный

в зависимости от дисперсности

Температура разложения оксида цинка = 1950`С, оксида кадмия = 1813`C, а оксид ртути разлагается при 400`C:

400`C

2HgO Hg + O2.

300`C

 

Оксид цинка – амфотерный, а оксиды цинка и кадмия – основные. Гидроксиды цинка и кадмия в виде осадков получают косвенным путем. Гидроксид цинка является амфотерным:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

При подкислении раствора:

Na2[Zn(OH)4] + 2HCl = Zn(OH)2 + 2NaCl

 

вновь выпадает осадок гидроксида цинка:

Zn(OH)2 + 4NH4OH = [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O.

 

Гидроксид кадмия не проявляет амфотерных свойств, то есть растворяется в кислотах. Но легко переводится в раствор про взаимодействии водным раствором аммиака в результате образования комплексного иона:

Cd(OH)2 + 6NH4OH = [Cd(NH3)6](OH)2 + 6H2O.

 

Соли ртути. Комплексы ртути(II) очень устойчивы и легко образуются в растворах:

2KI + Hg(NO3)2 = HgI2 + 2KNO3;

2KI + HgI2 = K2[HgI4] (p);

K2S (p) + HgS (т) = K2[HgS2] (p).

HgCl2 (сулема) – белый порошок, очень ядовит, используется в фармакологии для приготовления кожных мазей.

 

Hg(NCS)2 (тиоцианат ртути) – «фараоновы змеи».

 

HgS (киноварь) – в виде черной и красной модификаций, красная модификация для изготовления художественных красок.

Соли ртути проявляют окислительные свойства:

HgCl2 + SO2 + 2H2O = Hg + H2SO4 + 2HCl.

 

Соли кадмия(II). Соединения кадмия ядовиты.

CdS – желтоватый порошок, используется как люминофор в цветных кинескопах.

 

Соли цинка(II).

ZnCl2 – входит в состав «травильной» жидкости, получаемый из цинка и соляной кислоты.

 

ZnS – как люминофор, в смеси с радиоактивными веществами применяют для изготовления светящихся циферблатов.

 

ZnSO4 – для протравливания тканей перед нанесением рисунка, для гальванического цинкования проводов.

 

Соединения ртути(I).

Содержат ион Hg+ - Hg+ (Hg2+2).

Hg2O – черный оксид, неустойчив:

 

Hg2O Hg + HgO.

Hg2O можно получить из соли Hg(I):

Hg(NO3)2 + 2NaOH = Hg2O + 2NaNO3 + H2O.

 

Нитрат ртути(I) получают, встряхивая раствор нитрата ртути(II) с ртутью:

Hg(NO3)2 + Hg Hg2(NO3)2.

 

Соединения Hg2+2 в зависимости от условий проявляют восстановительные и окислительные свойства:

Hg2Cl2 + Cl2 = 2HgCl2;

Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4.

Соединения Hg2+2 склонны к диспропорционированию с образованием свободной ртути и соединений Hg(II):

Hg2+2 = Hg(ж) + Hg2+.

Hg2Cl2 (каломель) – как лекарственное средство, для изготовления стандартных каломельных электродов.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.