Характеристика елементів і простих речовин іів групи

	Zn	Cd	Hg
Вміст у земній корі, мас. частка, %	2,0 · 10-2	1,3 · 10-5	7·10-6 8·10-6
Металічний радіус атома, нм	0,139	0,156	0,160
Відносна електронегативність	1,7	1,5	1,5
Густина, г/см3	7,14	8,65	13,55
Температура плавлення, °С	419,5	321	-38,9
Стандартний електродний потенціал, В	-0,763	-0,403	+0,854

Як видно з таблиці, у елементів підгрупи Цинку атомнй радіус монотонне збільшується, а енергія іонізації від Zn до Cd зменшується. У Zn, Cd і Hg радіуси атомів менші, а енергія іонізації вища, ніж у металів ІІ групи. У порівнянні з лужноземельними метала­ми ці елементи мають значно меншу відновну активність, яка змен­шується при переході від Цинку до Меркурію.

Передостанній електронний рівень атомів Цинку, Кадмію та Меркурію, на відміну від елементів ІВ групи, є досить стабільним. Цим пояснюється, чому в утворенні хімічного зв'язку приймають участь лише s-електрони зовнішнього енерге­тичного рівня.

Цинк, Кадмій та Меркурій у сполуках виявляють ступінь окиснення +2, але Меркурій може утворювати сполуки із ступенем окиснення +1. Мова йде про радикал Hg₂²⁺, в якому атоми меркурію пов'язані між собою ковалентним зв'язком —Hg—Hg—. Як показали дослідження, одновалентного меркурію не існує.

За фізичними і особливо за хімічними властивостями ртуть дуже відрізняється від цинку та кадмію, тому її слід розглядати окремо.

Цинк та його сполуки.

Поширення Цинку в природі

• сфалерит ZnS (цинкова обман­ка),

• ZnCO₃ – галмей

• ZnSiO₄· Н₂О – кремнецинкова руда

• ZnO · Al₂O₃ – цинкова шпінель

• ZnO – цинкіт або червона цинкова руда

Добування Zn

Для одержання цинку та кадмію їх сульфідні руди піддають окиснювальному випалюванню:

2ZnS + ЗО₂ = 2ZnO + 2SO₂

або ZnСО₃ = ZnO + СO₂

Утворений оксид цинку відновлюють карбоном:

ZnO + С = Zn + CO.

Фізичні властивості

На відміну від лужноземельних елементів, за величинами густини Zn, Cd і Hg є важкими металами, але струм проводять гірше. На повітрі метали ІІВ групи втрачають блиск внаслідок утво­рення на їх поверхні оксидної плівки.

Цинк – сріблясто-блакитний метал, при нормальній Т˚ та на холоді – крихкий, але при 100-150˚С розм’якшується і легко піддаєтьсяпрокату і витяжці (дроти, листи). На повітрі він вкривається оксидною плівкою і його поверхня тускніє. Т_плавл = 420˚, густина = 7,1 г/см³. Легко утворює сплави з іншими металами.

Хімічні властивості

В електрохімічному ряді напруг Цинк і кадмій розмішені до Гідрогену, тому вони витісняють водень з кислот.

Цинк – досить активний метал:

Zn + O₂ = ZnO

Zn + Cl₂ = ZnCl₂

Zn + S = ZnS

Z n + P = Zn₃P₂

Zn + H₂ =

Zn + NH₃ = Zn₃N₂ + H₂

Zn + H₂S = ZnS + H₂

Zn + HCl = ZnCl₂ + H₂

Zn + HNO_{3 (p)} = Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Цинк витісняє з розчинів солей менш активні метали:

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

У зв'язку з тим, що цинк має амфотерні властивості, він розчи­няється не лише в кислотах, а і у лугах з утворенням тетрагідроксо-цинкат(ІІ)-іону:

Zn + 2NaOH + 2Н₂0 = Na₂[Zn(OH)₄] + Н₂.

На відміну від алюмінію, цинк розчиняється у водному розчині аміаку:

Zn + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + Н₂ + 2H₂O

Застосування цинку:

• для оцинковування заліза з метою попередження його ржавління

• виготовлення гальванічних елементів

Оксид цинку ZnO — білий порошок, використовують у медичній практиці, для виготовлення фарби — цинкових білил, як каталізатор.

Одержують окисненням цинку:

2Zn + О₂ = 2ZnO.

Це амфотерний оксид, який розчиняється у кислотах і лугах:

ZnO + 2НС1 = ZnCl₂ + Н₂О,

ZnO + 2NaOH + Н₂О = Na₂[Zn(OH)₄]

Або ZnO + NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

При сплавлянні реагує з основними і кислотними оксидами:

ZnO + CaO = CaZnO₂

ZnO + SiO₂ = ZnSiO₃

Цинку гідроксид

Одержують дією лугів на розчини солей:

ZnS0₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂ + Na₂S0₄,

Це амфотерний гідроксид:

Zn(OН)₂ + 2НС1 = ZnCl₂ + 2Н₂О,

Zn(OН)₂ + NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

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

Zn(OH)₂ = ZnO + H₂O

Солі сильних кислот Цинку (нітрати, сульфати) доб­ре розчиняються у воді. Внаслідок гідролізу аквакатіон цинку (II) утворює у розчині слабокисле середовище:

[Zn(OH₂)₄]²⁺ + Н₂0 = [Zn(OH₂)₃OH]⁺ + Н₃0⁺.

Сульфіди цинку одержують безпосередньою взаємо­дією елементів, а також їх осадженням із водних розчинів солей за допомогою H₂S. ZnS — єдиний сульфід, який має білий колір. Він ма­лорозчинний у воді. ZnS розчиняється у розведених кислотах:

ZnS + 2HC1 = ZnCl + Н₂S

Біологічна роль і використання в медицині сполук Цинку

Цинк належить до незамінних мікроелементів організму люди­ни. Його загальна масова частка складає 1 • 10^-3 %. Добова потреба в Цинку складає 10-15 мг. У організм людини сполуки Цинку по­трапляють як з рослинною, так і з тваринною їжею. Біологічна роль Цинку пов'язана з діяльністю залоз внутрішньої секреції. Як скла­дова частина деяких ферментів Цинк впливає на процеси розмно­ження, жирового та вуглецевого обмінів. При недостачі Цинку в організмі виявляються досить серйозні захворювання — цироз пе­чінки, ураження шкіри та очей.

Із сполук Цинку в медичній практиці використовують сульфат цинку ZnS0₄ у вигляді очних крапель з масовою часткою 0,25 і 0,5 %. Для запобігання гідролізу сульфату цинку очні краплі стабілізують до­даванням розчину Н₃ВО₃ з масовою часткою 2%. Сульфат цинку пригнічує розмноження мікроорганізмів.

Оксид цин­ку ZnO використовують у дерматології у вигляді мазей та присипок як в'яжучий, підсушуючий та антимікробний засіб.

ZnS у кристалічному стані здатний фосфоресціювати, тому його використовують для виробництва екранів, призначених для рентгенівського випромінювання та телевізорів.

Кадмій. Меркурій.

Поширення в природі

Кадмій

• гринокіт CdS,

• отавіт CdCO₃