Вопрос 59. Общая характеристика d-элементов II группы. Их оксиды, гидроксиды, соли, комплексные соединения. Химические свойства этих соединений

Это элементы: Zn, Cd, Hg. Цинк и кадмий относятся к достаточно активным металлом. Ртуть малоактивна.

Химические свойства.

Цинк и кадмий легко взаимодействуют с кислородом 2Zn + O₂ = 2ZnO 2Cd + O₂ = 2CdO В отличие от них, ртуть взаимодействует с кислородом с трудом, образуя неустойчивый оксид 2Hg + O₂ = 2HgO

Зато в отличие от ртути цинк и кадмий взаимодействуют с серой лишь при нагревании, а ртуть – уже на холоду. Это свойство используется для удаления ртути с поверхности. Hg + S =^{на холоду} HgS Zn + S =^t ZnS Cd + S =^t CdS

С водой эти металлы не реагируют

Цинк и кадмий растворяются в кислотах с выделением водорода Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ Cd + 2HCl = CdCl₂ + H₂

Цинк – амфотерный металл. Растворяется в щелочах, образуя гидроксокомплексы, или в растворе аммиака, образуя аммиакаты Zn + 4NH₃ + 2H₂O = [Zn(NH₃)₄](OH)₂ + H₂ Zn + 2KOH + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂

Реагируют с серной концентрированной кислотой. Кадмий всегда восстанавливает серную кислоту до SO₂, а цинк – только на холоду. При нагревании выделяется сероводород. Hg с серной кислотой не реагирует 4Zn + 5H₂SO₄ =^t 4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O Zn + 2H₂SO₄ =^{на холоду} ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O Cd + 2H₂SO₄ =^t CdSO₄ + SO₂ + 2H₂O

С азотной кислотой цинк и кадмий реагируют с образованием соответствующих нитратов 4Zn + 10HNO_{3 (разб)} = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O Ртуть же дает нитрат лишь в недостатке Hg + 4HNO₃ = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O Если же ртути избыток, то ртуть окисляется до степени окисления +1, однако два ее атома связываются между с собой и образуется вот такое странное соединение 6Hg _(изб) + 8HNO₃ = 3Hg₂(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Соли цинка и кадмия реагируют со щелочами с образованием малорастворимых амфотерных гидроксидов Zn(OH)₂ и Cd(OH)₂, выпадающих в осадки. Гидроксид цинка легко растворяется и в кислотах и в щелочах. Гидроксид кадмия взаимодействует в обычных условиях только с кислотами. С щелочами реагирует только при нагревании и только когда они концентрированные Cd(OH)₂ + 2NaOH _(конц) = Na­₂[Cd(OH)₄] Эти гидроксиды также реагируют с аммиаком, образуя аммиакаты Cd(OH)₂ + 4NH₃ = [Cd(NH₃)₄](OH)₂ Zn(OH)₂ + 4NH₃ = [Zn(NH₃)₄](OH)₂

В отличие от цинка и кадмия соли ртути при взаимодействии с щелочами не образуют соответствующие гидроксиды. Образуются оксиды ртути (I) и (II) в зависимости от соли Hg(NO₃)₂ + 2NaOH = HgO + H₂O + 2NaNO₃ Hg₂(NO₃)₂ + 2NaOH = Hg₂O + H₂O + 2NaNO₃

Гидролиз солей также различаются. Для солей цинка и кадмия: Э²⁺ + H₂O ↔ ЭOH⁺ + H⁺ 2Э²⁺ + 2CO₃^2- + H₂O = (ЭOH)₂CO₃ + CO₂ Растворимые соли ртути гидролизуются до нерастворимых оксосолей. Из растворимых солей ртути известны только нитраты 2Hg²⁺ + H₂O + 2NO₃^- = Hg₂O(NO₃)₂ + 2H⁺ 2Hg₂²⁺ + H₂O + 2NO₃^- = Hg₄O(NO₃)₂ + 2H⁺

Соединения цинка и кадмия окислительно-восстановительные свойства почти не проявляют, в отличие от соединений ртути Hg⁺² восстановителями восстанавливается до Hg⁺¹ 2HgCl₂ + SO₂ +2H₂O = Hg₂Cl₂ + H₂SO₄ + 2HCl А соединения Hg⁺¹ до Hg⁺² можно окислить сильными окислителями Hg₂(NO₃)₂ + 4HNO₃ = 2Hg(NO₃ )₂ +2NO₂ +2H₂O И восстановить до степени окисления 0 сильными восстановителями Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = SnCl₄ + 2Hg

С аммиаком соли ртути (II) образуют аммиачные комплексные соединения HgSO₄ + 4NH₃ = [Hg(NH₃)₄]SO₄ HgCl₂ + 2NH₃ = [Hg(NH₃)₂]Cl₂ Соединение [Hg(NH₃)₂]Cl₂ называется плавкий белый преципитат. При нагревании он разлагается и образуется неплавкий белый преципитат, где ртуть связана с хлором и аминогруппой. [Hg(NH₃)₂]Cl₂ = NH₄Cl + [H₂NHgCl]