Поширення в природі і одержання металів підгрупи цинку

Основні мінерали цих металів: сфалерит ZnS (цинкова обманка), гринокіт CdS, кіновар HgS. Інколи ртуть зустрічається у вільному стані.

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

2ZnS + ЗО₂ = 2ZnO + 2SO₂.

Утворений оксид цинку відновлюють вуглецем:

ZnO + С = Zn + CO.

Ртуть одержують випалюванням кіноварі:

HgS + О₂ = Hg + SO₂

Фізичні і хімічні властивості

Цинк і кадмій — сріблясто-білі м'які метали, а ртуть — єдиний рідкий за звичайних умов метал. На відміну від лужноземельних елементів, за величинами густини Zn, Cd і Hg є важкими металами.

На повітрі метали ІІВ групи втрачають блиск внаслідок утворення на їх поверхні оксидної плівки.

В електрохімічному ряді напруг цинк і кадмій розміщені до водню, тому вони витісняють водень з кислот неокисників:

Cd + 2Н₃О⁺ = Cd²⁺ + Н₂ + 2Н₂О.

Ртуть більш електронегативна, ніж водень, тому вона розчиняється лише в кислотах-окисниках. Азотна кислота розчиняє усі три метали:

4Zn + 10НNО_{3(дуже розв)} = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + ЗН₂О,

3Cd + 8HNO_3(p) = 3Cd(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O,

Hg + 4HNO_3(K) = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

У присутності аніонів, які утворюють міцні комплекси, ртуть також розчиняється:

Hg + 4НІ = H[Hgl₄] + Н₂.

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

Zn + 2NaOH + 2Н₂О = Na₂[Zn(OH)₄] + Н₂.

Для металів ІІВ групи найбільш характерною ознакою є утворення інтерметалічних сполук. Ртуть з лужними, лужноземельними металами та елементами підгрупи міді утворює амальгами. Амальгами срібла, золота та олова використовують у стоматології.

У зв'язку з рідким станом металічна ртуть за звичайних умов реагує з сіркою:

Hg + S = HgS.

На цій реакції базується знезараження приміщень від ртуті. її попередньо збирають амальгамованою мідною пластинкою, а рештки ртуті засипають порошком сірки.

Сполуки цинку та кадмію

Оксиди цинку та кадмію одержують окисненням відповідних елементів:

2Zn + О₂ = 2ZnO.

Оксид цинку ZnO — білий порошок, використовують у медичній практиці, а також для виготовлення фарби — цинкових білил. Це амфотерний оксид, який розчиняється у кислотах і лугах:

ZnO + 2НС1 = ZnCl₂ + Н₂О,

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄].

Оксид кадмію CdO — речовина коричневого кольору, розчинна у кислотах:

CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + Н₂О.

Гідроксиди цинку Zn(OH)₂ і кадмію Cd(OH)₂ одержують дією лугів на розчини їх солей:

ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂ + Na₂SO₄,

CdCl₂ + 2K0H = Cd(OH)₂ + 2KC1.

Zn(OH)₂ — типова амфотерна сполука, яка при взаємодії з лугами у розчинах утворює гідроксоцинкати:

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄].

При сплавленні з лугами Zn(OH)₂ утворює цинкати:

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O.

Амфотерні властивості гідроксиду кадмію Cd(OH)₂ виражені досить слабо, він лише частково розчиняється у дуже концентрованих розчинах лугів при кип'ятінні:

Cd(OH)₂ + 2КOН_(к) = K₂[Cd(OH)₄].

Гідроксиди цинку та кадмію також розчиняються у водному розчині аміаку з утворенням амінокомплексів, наприклад:

Zn(OH)₂ + 6NH₃ = [Zn(NH₃)₆](OH)₂.

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

[Zn(OH₂)₄]²⁺ + Н₂О = [Zn(OH₂)₃OH]⁺ + Н₃О⁺.

У вигляді розчинів з масовою часткою 0,25 % і 0,5 % сульфат цинку ZnSO₄ використовують для виготовлення очних крапель. Для запобігання гідролізу сульфату цинку очні краплі стабілізують додаванням розчину Н₃ВО₃ з масовою часткою 2 %.

Сульфіди цинку та кадмію одержують безпосередньою взаємодією елементів, а також їх осадженням із водних розчинів солей за допомогою H₂S. ZnS — єдиний сульфід, який має білий колір. CdS утворюється у вигляді яскраво-жовтого осаду. Обидва сульфіди малорозчинні у воді. ZnS розчиняється у розведених, a CdS — у концентрованих кислотах:

ZnS + 2HC1 = ZnCl₂ + H₂S.

При їх кип'ятінні з концентрованою азотною кислотою утворюються розчинні сульфати:

-2 +5 +6 +2

3CdS + 8HNO_3(k) = 3CdSO₄ + 8NО + 4H₂O.

ZnS у кристалічному стані здатний фосфоресціювати, тому його використовують для виробництва екранів, призначених для рентгенівського випромінювання та телевізорів. CdS застосовують як жовту фарбу.