Элементы II б подгруппы

1. Общая характеристика элементов

2. Природные формы

3. Простые вещества

3.1 Методы получения

3.2 Физические и химические свойства

4. Соединения элементов

5. Области применения элементов

1. Общая характеристика элементов

Во IIБ-подгруппе Периодической системы находятся элементы цинк, кадмий и ртуть.

В соединениях, образованных элементами этой подгруппы, цинк, кадмий, ртуть находятся, в основном, в степени окисления (+2); в этой степени окисления атомы элементов характеризуются d¹⁰-конфигурацией. Исключением являются производные иона Hg₂²⁺, который формально содержит ртуть в степени окисления (+1).

Несмотря на положение в блоке d-элементов, эти элементы демонстрируют мало свойств, характерных для переходных элементов, что связано с устойчивостью полностью заселенной d-оболочки. Так цинк похож на магний. Многие из соединений магния и цинка изоморфны. С другой стороны, цинк имеет большую склонность, по сравнению с магнием, к образованию соединений с ковалентными связями. Кадмий в этом отношении очень похож на цинк. Ртуть имеет еще большую склонность к образованию ковалентных связей.

Соединения двухзарядных ионов элементов этой группы являются диамагнитными.

Таблица 1.

Основные характеристики элементов IIБ подгруппы

Основные характеристики	Zn	Cd	Hg
Атомный радиус, пм	139	146	149
Электроотрицательность (по Полингу), эВ	1,66	1,7	1,9
Температура плавления, °C	419,58	321,1	- 38,87
Температура кипения, °C	906,5	766,5	356,58
Плотность, г/см3	7,133	8,65	13,5951
Электродный потенциал, Е °(М2+/М), В	- 0,763	- 0,404	+0,852
Место по распространенности	23	66	70
Содержание в земной коре, % (масс.)	5,1·10-3	1,6·10-5	3,3·10-6

2. Природные формы

Цинк в земной коре распространен примерно так же, как рубидий, и чуть больше, чем медь. Кадмий близок по распространенности к сурьме и немного более распространен, чем ртуть. Все элементы образуют устойчивые соединения с серой. Поэтому в восстановительной атмосфере, которая преобладала во время затвердевания земной коры, они выделились в виде сульфидов. Впоследствии по мере разрушения горных пород цинк выщелачивался и осаждался в виде карбонатов, силикатов или фосфатов.

Все три элемента встречаются преимущественно в виде сернистых соединений типа ЭS. Важнейшими рудами цинка и ртути являются минералы цинковая обманка (ZnS) и киноварь (HgS). Аналогичный им природный сульфид кадмия – минерал гринокит (CdS)–самостоятельно встречается крайне редко. Напротив, небольшие количества CdS почти всегда содержатся в цинковой обманке. Важной рудой цинка является также минерал галмей (ZnСО₃). Минералы цинка очень часто встречаются совместно со свинцовыми и серебряными. В состав большинства подобных полиметаллических (содержащих несколько металлов) руд входит также и кадмий.

Важнейшими рудами цинка и ртути являются минералы цинковая обманка (ZnS) и киноварь (HgS). Аналогичный им природный сульфид кадмия – минерал гринокит (CdS)–самостоятельно встречается крайне редко. Напротив, небольшие количества CdS почти всегда содержатся в цинковой обманке. Важной рудой цинка является также минерал галмей (ZnСО₃). Минералы цинка очень часто встречаются совместно со свинцовыми и серебряными. В состав большинства подобных полиметаллических (содержащих несколько металлов) руд входит также и кадмий.

Наиболее известные минералы: цинковая обманка, сфалерит (ZnS); каламин, смитсонит (ZnCO₃); гемиморфит (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O); франклинит ((Zn, Fe)O·Fe₂O₃); гринокита (CdS); киноварь (HgS).