Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Цинк, кадмий, ртуть
Элементы IIБ подгруппы имеют завершенную конфигурацию валентных электронов ns2 (n-1)d10 и проявляют постоянную валентность, равную 2. В виде простых веществ цинк, кадмий и ртуть представляют собой серебристо-белые металлы, поверхность которых покрыта оксидной пленкой. Ртуть является в нормальных условиях жидким металлом, так как имеет низкую температуру плавления (- 39° С). Химическая активность металлов этой группы от Zn к Hg уменьшается. Об этом свидетельствуют значения их окислительно-восстановительных потенциалов: j° Zn2+/ Zn = -0, 76 в j°Cd2+ / Cd = -0, 403 в j°Hg2+ /Hg = +0, 789 в Наиболее активным является цинк. В воде цинк не растворяется, так как его поверхность покрыта нерастворимым в воде оксидом. Очищенный от оксидной пленки цинк способен вытеснять водород из воды: Zn + 2H2O ® Zn(OH)2 + H2 Цинк легко растворяется в разбавленных кислотах (HCl, H2SO4): Zn + 2H+ ® Zn2+ + H2 и при нагревании в щелочах, так как обладает амфотерностью, и его оксид и гидроксид хорошо растворяются в щелочном растворе. Zn + 2OH- + 2H2O ® H2 + [Zn(OH)4]2- В азотной кислоте цинк способен восстановить N+5доN-3: 4 Zn + 10 HNO3 (разб.)® 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O При взаимодействии цинка с концентрированной серной кислотой могут образовываться разные продукты восстановления S+6: SO2, S, H2S. Например: 4Zn + 5H2SO4 ® 4ZnSO4 + H2S + 4H2O Кадмий в щелочах практически не растворяется, а в кислотах - менее энергично, чем цинк. Ртуть способна растворяться в растворах концентрированных кислот-окислителей (HNO3, H2SO4 конц.) и в разбавленной HNO3: Hg + 4HNO3 (конц.) ® Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 6Hg + 8HNO3 (разб.) ® 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4 H2O Hg + H2SO4 (конц.) ® SO2 + HgSO4 + H2O Свойства однотипных соединений по группе закономерно изменяются. Например, основные свойства оксидов (ЭО) и гидроксидов (Э(ОН)2) от цинка к ртути усиливаются. Поэтому гидроксид кадмия Cd(OH)2 кислотные свойства проявляет в значительно меньшей степени, чем Zn(OH)2. Если Zn(OH)2 легко растворяется в щелочах, то Cd(OH)2 взаимодействует с концентрированными щелочами при длительном кипячении: Cd(OH)2 + 4NaOH ® Na4[Cd(OH)6] В отсутствие избытка щелочи гидроксокадматы легко разрушаются водой: Na4[Cd(OH)6] ® Cd(OH)2 + 4NaOH При действии на соли катионов подгруппы цинка раствором аммиака образующиеся вначале гидроксиды растворяются с образованием аммиакатных комплексов: Zn2+ + 2NH4OH ® Zn(OH)2 + 2NH4+ Zn(OH)2 + 4NH4OH ® [Zn(NH3)4](OH)2 + 4H2O Аммиакаты ртути (II), [Hg(NH3)4](NO3)2 образуются только при большом избытке NH3 и в присутствии солей аммония. Взаимодействие HgCl2 c NH3 в концентрированном растворе NH4Cl приводит к выпадению осадка [Hg(NH3)2Cl2]: HgCl2 + 2NH3 ® [Hg(NH3)2Cl2]¯ В разбавленных же растворах образуется нерастворимое в воде амидное производное [HgNH2]Cl: HgCl2 + 2NH3 ® [HgNH2]Cl + NH4Cl Соединения цинка не проявляют в водных растворах активных окислительных свойств, тогда как соединения ртути являются достаточно сильными окислителями, о чем свидетельствует диаграмма Латимера для ртути. Соли ртути (II) способны окислять даже такой неактивный металл, как медь: Cu + Hg2+ ® Cu2+ + Hg Проявляя постоянную валентность - два, ртуть способна к образованию соединений со степенью окисления +1, в которых ртуть находится в виде сложного катиона (Hg - Hg)2+. Соединения такой ртути весьма склонны к диспропорционированию: Hg22+ ® Hg + Hg2+
Диаграмма Латимера для ртути:
+0, 854 +0, 920 +0, 788 Hg2+ Hg22+ Hg0 +0, 53 +0, 2676 HgCl2 Hg2Cl2 X=Br, +0, 306 X=Br, + 0, 1397 [НgX4]2- Hg2X2 X=I, +0, 116 X=I, -0, 0405 X= Br, +0, 223 X= I, -0, 038
В зависимости от условий соединения Hg22+ могут проявлять или восстановительные или окислительные свойства: Hg2Cl2 + Cl2 ® 2HgCl2 Hg2Cl2 + SnCl2 ® 2Hg + SnCl4 Соединения кадмия и ртути ядовиты, особенно соединения ртути.
Вопросы для подготовки к занятию 1. Электронные конфигурации атомов, валентные электроны, степени окисления. 2. Свойства простых веществ – металлов: - активность металлов, положение в «ряду стандартных окислительно-восстановительных (электродных) потенциалов металлов»; - взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотом и другими неметаллами; - взаимодействие с водой, с водными растворами щелочей, водными растворами кислот, окисляющими H+ (HF, HCl, HBr, HI, разбавленной H2SO4, H3PO4, RCOOH и другими); - взаимодействие с концентрированной H2SO4, разбавленной и концентрированной HNO3. 3. Свойства оксидов и гидроксидов металлов IIБ подгруппы: - растворимость, взаимодействие с водой, диссоциация в водном растворе; - взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами; - взаимодействие соединений Zn с основаниями при сплавлении и растворами щелочей, основными оксидами. 4. Свойства солей металлов IIБ подгруппы: - растворимость в воде, гидролиз; - растворимость в кислотах, щелочах 5. Комплексные соединения металлов IIБ подгруппы 6. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов IIБ подгруппы. 7. Нахождение в природе и получение простых веществ – металлов. 8. Получение и применение металлов IIБ подгруппы и их соединений.
|