Cynkowce - (grupa 12)

cynk

kadm

rtęć

Charakterystyka grupy:

Cynkowce charakteryzuje konfiguracja elektronowa (n-1)d¹⁰ ns². Ze względu na obecność wypełnionej podpowłoki d, co jest układem bardzo stabilnym, w pierwiastkach tej grupy elektronami walencyjnymi są praktycznie tylko dwa elektrony podpowłoki s. Powoduje to, że pierwiastki te występują w związkach na +2 stopniu utlenienia (podobnie jak berylowce). Ze względu na trwałość konfiguracji d¹⁰ ich zwiazki są zazwyczaj bezbarwne Ponieważ jednak istnieje możliwość tworzenia połączeń walencyjnych Me—Me zdarzają się związki, w których formalnie występują na +1 stopniu utlenienia. Trwałe związki tego typu obserwujemy jednak wyłącznie w przypadku rtęci. Związki rtęci, w których formalnie rtęć występuje jako jednowartościowa zbudowane są z dwóch atomów rtęci połączonych wiązaniem kowalencyjnym np. Cl(-)(+)Hg—Hg(+)(-)Cl, co zapisujemy jako Hg₂Cl₂ (kalomel). Związki rtęci jednowartościowej otrzymujemy działając na związki rtęci dwuwartościowej rtęcią metaliczną:

Hg²⁺ + Hg ——>  Hg₂²⁺

Cynk i kadm maja potencjały normalne ujemne, rtęć zaliczamy do metali szlachetnych z potencjałem normalnym dodatnim (+0,8V).

Także zasadowość rośnie od cynku do rtęci. Wszystkie cynkowce tworzą kompleksy z udziałem nieobsadzonych orbitali p ostatniej powłoki. Kompleksów nie tworzy jedynie rtęć jednowartościowa.

Zn - cynk   (liczba atomowa 30)		średnia masa atomowa  65,37
wartościowość	+2	[konfiguracja elektronowa]

Twardy, kruchy metal o barwie białosrebrzystej. Dość pospolity (0,0004% wag.). Należy do bardzo reaktywnych metali. Na powietrzu ulega pasywacji, pokrywając się cienką warstewką zasadowego węglanu. Spala się w powietrzu niebieskozielonym płomieniem dając biały tlenek ZnO. Cynk jest używany do powlekania blach, rur i drutów żelaznych w celu ochrony przeciwkorozyjnej. Będąc metalem aktywniejszym od żelaza, w przypadku uszkodzenia powłoki zabezpieczającej pełni w powstałym mikroogniwie role anody i utlenia się pierwszy, chroniąc żelazo przed korozją.

Z kwasów wypiera wodór przechodząc w odpowiednią sól, rozpuszcza się również w roztworach ługu tworząc cynkany (pochodne kwasu cynkowego):

Zn + 2NaOH + 2H₂O ——>  H₂  +  Na₂[Zn(OH)₄]   (lub w formie nieuwodnionej Na₂ZnO₂)

Wodorotlenki wytracają z roztworów soli cynku wodorotlenek cynku, rozpuszczający się w nadmiarze odczynnika:

Zn + 2HCl —>  ZnCl₂ + H₂

ZnCl₂ + 2NaOH —> Zn(OH)₂ + 2NaCl

Zn(OH)₂ + 2Na(OH) —> Na₂[Zn(OH)₄] 

Siarkowodór wytrąca z obojętnych lub słabo kwaśnych roztworów soli cynku biały siarczek.

Bezwodny chlorek cynku jest substancją silnie higroskopijna. Rozpuszcza się z wydzieleniem ciepła, podobnie siarczan.

W swych związkach jest zawsze dwuwartościowy. Tworzy sole obojętne i zasadowe, na ogół dobrze rozpuszczalne w wodzie. Cynk metaliczny w postaci pyłu często bywa stosowany jako katalizator, a w postaci granulek stosuje się go w laboratoriach chemicznych do otrzymywania wodoru.

Cd - kadm   (liczba atomowa 48)		średnia masa atomowa  112,40
wartościowość	+2	[konfiguracja elektronowa]

Srebrzystobiały metal, podobny w cechach fizycznych i chemicznych do cynku. W powietrzu spala się czerwonym płomieniem dając CdO. W odróżnieniu jednak od cynku nie rozpuszcza się w alkaliach. Rozpowszechnienie w przyrodzie niewielkie (0,00005%). 

Stosowany jako powłoka antykorozyjna na wyrobach z żelaza, o lepszej jakości od powłok cynkowych (ale droższa).

Siarkowodór wytrąca z obojętnych lub  kwaśnych roztworów soli kadmu żółty siarczek, stosowany jako pigment farb malarskich.

Hg - rtęć   (liczba atomowa 80)		średnia masa atomowa  200,59
wartościowość	+1 +2	[konfiguracja elektronowa]

Jedyny pierwiastek metaliczny występujący w pokojowej temperaturze w stanie ciekłym. Błyszcząca, ruchliwa ciecz o wysokim napięciu powierzchniowym i dość dużej prężności par. Na powietrzu nie matowieje. Przewodzi prąd elektryczny, ale z dość dużym oporem. W przyrodzie występuje głównie w minerałach, ale spotyka się ją też w stanie pierwiastkowym, rozpowszechnienie niewielkie (0,00005%). Jest pierwiastkiem dość odpornym chemicznie. 

Nie reaguje z kwasami beztlenowymi (dodatni potencjał normalny). Rozpuszcza się w kwasie azotowym(V), stężonym siarkowym(VI) i wodzie królewskiej.

Reaguje z siarką oraz chlorowcami. Występuje na +1 i +2 stopniu utlenienia. Związki rtęci, w których formalnie rtęć występuje jako jednowartościowa zbudowane są z dwóch atomów rtęci połączonych wiązaniem kowalencyjnym np. Cl(-)(+)Hg—Hg(+)(-)Cl, co zapisujemy jako Hg₂Cl₂ (kalomel). Związki rtęci jednowartościowej otrzymujemy działając na związki rtęci dwuwartościowej rtęcią metaliczną:

Hg²⁺ + Hg ——>  Hg₂²⁺

Na przykład rozcieńczony kwas azotowy z nadmiarem rtęci daje azotan rtęci(I):

6Hg + 8HNO₃ = 2Hg₂(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Wodorotlenki wytrącają z roztworów soli rtęci(II) nie wodorotlenek lecz tlenek HgO (żółty lub czerwony, w zależności od stopnia rozdrobnienia). Z roztworów soli rtęci(I) wodorotlenki wytrącają czarny osad będący mieszaniną HgO i metalicznej, silnie rozdrobnionej rtęci (stąd czarne zabarwienie osadu).

Siarkowodór wytrąca z wodnych roztworów soli rtęci czarny siarczek rtęci HgS. W przyrodzie HgS występuje jako czerwony minerał - cynober.

Jodek rtęci HgI₂ otrzymuje się przez wytrącenie jodkiem potasu z roztworu soli rtęciowej. Osad rozpuszcza się w nadmiarze jodku potasu, dając bezbarwna kompleksową sól:

HgI₂ + 2 KI  =  K₂[HgI₄]

Kompleks ten, w postaci zasadowego roztworu stosowany jest do wykrywania amoniaku (tzw. odczynnik Nesslera), z którym daje żółte zabarwienie, lub przy większych stężeniach żółtobrunatny osad. 

Zarówno rtęć, jej pary, jak i jej związki są silnie toksyczne. Z licznymi metalami tworzy stopy zwane amalgamatami. Związki rtęciowe (II) łatwo ulegają redukcji do związków rtęci jednowartościowej a nawet wolnej rtęci.

---