2015-01-30
14075
Подгру́ппа ци́нка — химические элементы 12-й группы периодической таблицы химических элементов. В группу входят цинк Zn, кадмий Cd и ртуть Hg. На основании электронной конфигурации атома к этой же группе относится и искусственно синтезированный элемент коперниций Cn, эксперименты с отдельными атомами которого начали проводиться совсем недавно[5][6].
Все элементы этой группы являются металлами. Близость металлических радиусов кадмия и ртути обусловлено косвенным влиянием лантаноидного сжатия. Все три металла имеют сравнительно низкие температуры плавления и кипения, что говорит о том, что металлическая связь относительно слабая, с относительно небольшим перекрытием между валентной зоной и зоной проводимости. Таким образом, цинк близок к границе между металлами и металлоидами, которая обычно помещается между галлием и германием, хотя галлий присутствует в полупроводниках, таких как арсенид галлия.
Цинк является наиболее электроположительным элементом в группе, следовательно, он является хорошим восстановителем. Окислительно-восстановительный статус группы равен +2, причём ионы имеют достаточно стабильную d10 электронную конфигурацию, с заполненными подуровнями.
|
|
|
Все три иона металлов образуют тетраэдрические молекулярные формы, такие как MCl42−. Когда двухвалентные ионы этих элементов формируют тетраэдрический координатный комплекс, он подчиняется правилу октета. Цинк и кадмий могут также формировать октаэдрических комплексы, такие как ионы [M(H2O)6]2+, которые присутствуют в водных растворах солей этих металлов. Ковалентный характер достигается за счет использования 4d или 5d-орбиталей соответственно, формируя sp³d²гибридные орбитали. Ртуть, однако, редко превышает координационное число четыре. Когда это происходит, должны быть вовлечены 5f-орбитали. Известны также координационные числа 2, 3, 5, 7 и 8.
Элементы группы цинка как правило, считаются d-блок элементами, но не переходными металлами, у которых s-оболочка заполнена. Некоторые авторы классифицируют эти элементы как основные элементы группы, поскольку валентные электроны у них расположены на ns²-орбиталях. Так, цинк имеет много сходных характеристик с соседним переходным металлом — медью. Например, комплексы цинка заслужили включения в ряд Ирвинга-Уильямса, поскольку цинк образует многие комплексные соединения с такой же стехиометрией, как и комплексы меди (II), хотя и с меньшей константой устойчивости. Очень мало сходства между кадмием и серебром, поскольку соединения серебра (II) являются редкими, а те, что существуют, являются очень сильными окислителями. Аналогичным образом, окислительно-восстановительный статус для золота равен +3, что исключает сходство между химией ртути и золота, хотя есть сходство между ртутью (I) и золотом (I), такое как формирование линейных цианистых комплексов [M(CN)2]−.
|
|
|
53. Соединения цинка. Оксид и гидроксид цинка. Амфотерность. Соли цинка
Оксид цинка (II) ZnO – белые кристаллы, при нагревании приобретают желтую окраску, кристаллизуются в гексагональной сингонии. Плотность 5,7 г/см3, температура возгонки 1800°С.
При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом:
ZnO + C = Zn + CO;
ZnO + CO = Zn + CO2;
ZnO + H2 = Zn + H2O.
С водой не взаимодействует. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с растворами кислот и щелочей:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O;
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4].
При сплавлении с оксидами металлов образует цинкаты:
ZnO + CoO = CoZnO2.
При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом:
2ZnO + SiO2 = Zn2SiO4,
ZnO + B2O3 = Zn(BO2)2.
Получается при горении металлического цинка:
2Zn + O2 = 2ZnO;
при термическом разложении солей:
ZnCO3 = ZnO + CO2.
Гидроксид цинка (II) Zn(OH)2 – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество, существует в пяти полиморфных модификациях, устойчивой является только ромбическая ε-Zn(OH)2. Плотность 3,05 г/см3, при температуре выше 125°С разлагается:
Zn(OH)2 = ZnO + H2O.
Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O;
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4];
также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка:
Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4](OH)2.
Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами:
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaCl.
