Iib. Цинк, кадмий, ртуть

Электронная конфигурация внешнего и предшествующего уровней атомов ns²(n-1)d¹⁰. Эти металлы могут проявлять степень окисления +2. Ртуть может иметь степень окисления +1. Например, в соединении Hg₂Cl₂ степень окисления ртути +1, а валентность равна 2, что отражено в структурной формуле Cl-Hg-Hg-Cl. Все они - типичные металлы, ртуть - единственный металл, жидкий при нормальных условиях.

Если щелочноземельные металлы (IIA подгруппы) относятся к числу сильных восстановителей, то восстановительная активность металлов подгруппы цинка значительно ниже: цинк и кадмий – средние восстановители, а ртуть - слабый. Все три элемента легко образуют сплавы друг с другом и многими другими металлами. Сплавы с ртутью называются амальгамами. Способность к взаимодействию этих металлов с простыми веществами представлена схемой:

В ряду напряжений Zn и Cd находятся левее водорода, а Hg – значительно правее водорода. На воздухе цинк и кадмий покрываются тонким слоем оксида (или гидроксида), предохраняющим их от дальнейшей коррозии. Поэтому, несмотря на то, что эти элементы находятся в ряду напряжений левее водорода, они практически не вытесняют его из воды. Однако, если с них снять оксидную пленку, то они взаимодействуют с водой, выделяя водород:

Zn + 2H₂O = Zn(OH)₂ + H₂ .

Цинк растворяется в щелочах с образованием цинкатов:

Zn + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂ .

Растворение в щелочах характерно и для оксида и гидроксида цинка, благодаря их амфотерности. Оксиды и гидроксиды кадмия и ртути амфотерными свойствами не обладают и в щелочах не растворяются.

В разбавленных растворах соляной и серной кислот цинк растворяется легко, кадмий медленно, а ртуть нерастворима. Азотная кислота легко растворяет все три металла, при этом выделяются различные оксиды азота.

Особенность взаимодействия ртути с азотной кислотой состоит в том, что в зависимости от соотношения кислоты и металла могут получаться как соли окисной (при избытке кислоты), так и закисной ртути (при избытке ртути), например:

Соли ртути (I) в водных растворах диссоциируют с образованием ионов [Hg₂]²⁺:

    .

Гидролиз солей цинка и его аналогов протекает ступенчато с образованием основных солей:

   

   

Поскольку гидроксид ртути неустойчив, основные соли ртути, образующиеся при гидролизе, содержат не группу , а ион кислорода:

   

    .

В окислительно–восстановительных реакциях Zn, Cd, Hg являются только восстановителями, ионы Э²⁺ - только окислителями, а ионы [Hg₂]²⁺ могут проявлять окислительно-восстановительную двойственность:

1) Восстановительные свойства нейтральных атомов металлов:

2) окислительные свойства соединений элементов в высшей степени окисления:

HgCl₂ + SnCl₂ + 2НСl = Н₂[SnCl₆] + Hg;

3) окислительно-восстановительная двойственность ионов [Hg₂]²⁺:

Hg₂I₂ + 2KI = K₂[HgI₄] + Hg.

Цинк, кадмий, ртуть - хорошие комплексообразователи, образуют комплексные соединения с различными лигандами:

Zn(OH)₂ + 4NН₃ = [Zn(NH₃)₄](ОН)₂.

Благодаря комплексообразованию можно растворить любые нерастворимые в воде соединения цинка, кадмия, ртути при подборе комплексообразующего растворителя. Так, осадок HgS (ПР = 1,6·10^-52), растворимый лишь в царской водке, легко растворяется в смеси КI и НСl:

HgS + 4KI + 2НС1 = K₂[HgI₄] + Н₂S + 2КСl.