8. Цинк. Кадмий (Пособие)

Глава 8. Цинк. Кадмий.8.1. Теоретическая часть.Цинк и кадмий входят во IIB или 12 группу элементов. Единственная степень окисления,которую эти элементы проявляют в своих соединениях, является степень окисления +2.На воздухе цинк и кадмий покрываются оксидной пленкой, которая защищает их отдальнейшего окисления. Оксидная пленка препятствует вытеснению цинком или кадмиемводорода из воды, однако, при нагревании такие реакции идут.В разбавленных HCl и H2SO4 цинк растворяется легко, а кадмий медленно.Me + 2H+ → Me2+ + H2Кислоты – окислители растворяют оба эти металла. При этом Zn восстанавливают сернуюкислоту до серы или H2S, а Cd — до SO2.4Zn + 5H2SO4 (конц.) → 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2OCd + 2H2SO4(конец.) → Cods + SO2↑ + 2H2OПри действии азотной кислоты на металл происходит образование различных продуктов еевосстановления:Э + 8HNO3(конец.) = Э(NO3)2 + 2NO + 4H2O4Zn + 10HNO3 (5%.) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O3Cd + 8HNO3 (5%.) = 3Cd(NO3)2 + 2N2O + 4H2OВосстановительные свойства цинка и кадмия проявляются также и при их взаимодействии ссильными окислителями такими, как перманганат калия или ванадат натрия.

Привзаимодействии с перманганатом калия в кислой среде происходит обесцвечивание раствора врезультате реакции:5Me + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5MeSO4 + K2SO4 + 8H2OПри взаимодействии цинка или кадмия с ванадатом натрия в кислой среде происходитпоследовательное восстановление ванадат иона по схеме:VO3- → VO2+ → V3+ → V2+Т.е. последовательно идут следующие реакции:Me + 2NaVO3 + 4H2SO4 = MeSO4 + 2(VO)SO4 + Na2SO4 + 4H2OMe + 2MeVO3 + 6H2SO4 = V2(SO4)3 + 3MeSO4 + 6H2OMe + V2(SO4)3 = 2VSO4 + MeSO4Цвет раствора при этом меняется от желтого (VO3-) до синего (VO2+), затем до зеленого (V3+) идо фиолетового (V2+).Металлический цинк способен растворяться в концентрированных растворах щелочейвследствие амфотерности своего гидроксида. Кадмий такой способностью не обладает.Zn + 2KOH + 2H2O = K2[Zn(OH)4] + H2Оксиды MeО цинка и кадмия можно получить не только синтезом из простых веществ, но итермическим разложением гидроксидов, карбонатов или нитратов.Э(OH)2 = ЭO + H2O↑ЭCO3 = ЭO + CO2↑2Э(NO3)2 = 2ЭO + 4NO2↑ + O2↑Оксид цинка обладает амфотерными свойствами, а оксид кадмия - основными свойствами.

Обаоксида при взаимодействии с кислотами образуют аквакомплексы с координационнымичислами 4 для цинка и 6 для кадмия: [Zn(H2O)4]2+, [Cd(H2O)6]2+. Со щелочами взаимодействуеттолько оксид цинка с образованием гидроксокомплекса [Zn(OH)4]2-.Гидроксиды цинка и кадмия получают косвенным путем, при взаимодействии растворимыхсолей элементов со щелочью:Э2+ + OH- = Э(OH)2Гидроксид кадмия обладает основными свойствами и взаимодействует только с кислотами, агидроксид цинка проявляет амфотерные свойства и легко растворяется как в кислотах, так и вщелочах, образуя комплексные гидроксоцинкаты [Zn(OH)4]2-.Гидроксиды цинка и кадмия способны растворяться в водном растворе аммиака за счетобразования комплексов [Zn(NH3)4]2+ или [Cd(NH3)6]2+.Соли цинка и кадмия гидролизуются.

В наибольшей степени гидролизу подвергаются солицинка. Вследствие этого взаимодействие металлического цинка с подогретым растворомхлорида цинка идет практически так же, как и с соляной кислотой, т.е. с выделениемгазообразного водорода.[Zn(H2O)4 ]2+ + H2O ⇔ [ZnOH(H2O)3 ]+ + H3O+Zn + H3O+ = Zn2+ + H2↑ + H2OДобавление в растворы солей цинка и кадмия карбонат иона приводит к образованиюмалорастворимых основных карбонатов цинка или кадмия.2Э2+ + 2H2O + CO32- = (ЭOH)2CO3↓ + 2H+8.1.1.

Вопросы по теме.1.2.3.4.5.Какие степени окисления проявляют элементы II B группы в соединениях?Напишите реакции взаимодействия цинка и кадмия с кислотами и щелочами.Назовите способы получения оксидов и напишите соответствующие реакцииОхарактеризуйте кислотно-основные свойства гидроксидов цинка и кадмия.Приведите примеры катионных и анионных комплексов цинка. Какоекоординационное число характерно для комплексных соединений цинка..