Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Соединения золота (Ч), (ЧП). Взаимодействие золота и фторида криптона (П) получен пентафторид золота АпГз — кристаллическое вещество красно-коричневого цвета (г5Н~ з — — 420 кДж/моль): 2Ап + 5КгГг = 2АпГз + 5Кг Пентафторид АпГз проявляет кислотные свойства, с основными фторидами образует фтороаураты (Ч), например: Атомная масса .............................,....... Валентные электроны ........................" —....,. Металлический радиус атома, нм .................. йрд ус Энергия ионизации, эВ Эо -в Э' . Э -а Эг' Эг — в Эз. Содержание в земной коре, уо (мол. доли) .....
ввС6 воН8 112,40 200,59 44зо5вг 54зо63 0,156 0,160 0,099 0,112 (н — 1) 6!о. В соответствии с этим для элементов подгруппы цинка характерна степень окисления +2. Вместе с тем (и — 1) И'о — электроны цинка и его аналогов, как и у других с(-элементов, способны к участию в донорно-акценторном взаимодействии. При этом в ряду Хпг'-ч:с(г'— — Нбг' по мере увеличения размеров (и — 1) сес»рбиталей электроннодонорная способность ионов возрастает. Ионы Эг' (Ззд) проявляют ярко выраженную тенденцию к образованию комплексных соединений.
Высокая устойчивость 6вг-электронной пары ртути накладывает отпечаток на все ее свойства и обусловливает ее существенное отличие от цинка и кадмия. В частности, в противоположность соединениям 7п и Сб большинство соединений Н8 мало устойчивы Далее, в отличие от цинка и кадмия для ртути характерны производные радикала Нбг г+ В радикале Нбгг атомы связаны между собой ковалентной связью -Н8-Н8-.
В производных Нбг~' степень окисления Н8 принимают равной +1. 3 1. ПОДГРУППА ЦИНКА В земной коре цинк находится в виде смеси шести, кадмий — восьми и ртуть — семи стабильных изотопов. Искусственно получены также многочисленные радиоактивные изотопы. Важнейшие минералы Хп, Сс), Н8: ХпЯ вЂ” цинковая облганха, Н85— хинвварь, ХпСОз — слттсоннт, СсБ — зрннохит. Цинк и его аналоги входят в состав полиметаллических руд. Самородная ртуть встречается в природе.
Простые вещества. В виде простых веществ цинк, кадмий и ртуть— серебристо-белые металлы (см. табл. 28). Но во влажном воздухе они постепенно покрываются пленками оксидов и теряют блеск. Все три металла (особенно ртуть) достаточно легкоплавки. Некоторые их константы приведены ниже; гг 0 т к»7ж/ьсааь а Хп + 2ОН', + 2НгО = Нг + [Хп(ОНг)з]' 7п + 2НгО + 2ОН = Н» + [Хп(ОН)з)г Кадмий в щелочах практически не растворяется, а в кислотах— менее энергично, чем цинк; ртуть же растворяется только в кислотах, являющихся достаточно сильными окислителями за счет своих анионов При этом могут получиться производные как Н6 (П), так и Н8 (!).
Например, при действии на Н8 концентрированной азотной кислоты получается Н8()5!Оз)г.' Нд + 4Н5105 = Н8(х10з)г + 2ИОг + 2НгО При действии на избыток Н8 разбавленной Н140з получается 6Н6 + 8Н!5!Оз — ЗН8г(х!Оз)г + 2х!О + 4НгО По химической активности цинк и его аналоги уступают щелочно-земельным металлам. При этом в противоположность подгруппе кальция в подгруппе цинка с ростом атомной массы химическая активность металлов (как и в других подгруп- 466 ~" Са пах Ы-элементов, кроме подгруппы скандия) понижается. Об этом, в частности, -666 ~Ы свидетельствуют г5 С»' дихлоридов и -666 1 Са яг а йа характер изменения" их значений в зави- и га аа и ва 3 симости от порядкового номера элементов !» и с.
251. Зависимость (рис. 251). Об этом же свидетельствуют зугр/ дихлоридов от атомно- значения электродных потенциалов ме- го номера элементов П групталлов: цинк и кадмий в электрохими- н, ческом ряду напряжений расположены до водорода, ртуть — после. Цинк — химически активный металл, легко растворяется в кислотах и при нагревании в щелочах. -0,76 -0,40 0,85 41,6 51,8 75,9 690 691 Пл., г/смз Т. пл., С Т. кип., 'С Электрическая проводимость (Н8 = !) гзН гда, кДж/моль 'х д Эг~ + 2е сх Э, В 5;„, Дж/(К,,) ..........,......................, .. Хи С6 н8 7,1 8,7 13,55 419,5 321 -38,9 906 767 357 16 13 1 140 112 6! Цинк и кадмий по отношению к НХОз и концентрированной Нг804 ведут себя значительно активнее. Цинк, например, очень разбавленную Н)5!Оз восстанавливает до иона аммония: 5 -з 4Хп + 10Й 5105 — ЛХгг(5!Оз) + ХНзх!Оз + ЗНгО При нагревании цинк и его аналоги весьма энергично взаимодействуют с активными неметвллами.
Интересно, что ртуть взаимодействует с серой и иодом даже в обычных условиях. Цинк, кадмий и ртуть легко образуют сплавы как друг с другом, так и с другими металламн. Сплавы ртути с другими металлами алаль<аль< — обычно жидки или тестообразны. Их можно получить растиранием или даже простым перемешиванием металла со ртутью. Тяк, при растирании натрия со ртутьк! происходит экзотермический процесс образования амальгамы, в которой обнаружено не менее семи интерметаллических соединений.
Амальгама кадмия представляет собой металлический раствор. На растворимости в ртути золота основан один нз методов выделения гго из руды. В противополоя<ность щелочно-земельным металлам цинк и кядмий в свободном состоянии можно получить химическил< восстановлением или электролизом растворов их соединений. Пирометаллургическое получение Хп и Сб из их сернистых руд проводится в две стадии Сначала руды подпер<як>тся окислительному обжигу, зятем полученные оксиды восстанавливают углем. 27пБ + 30 = 2ХпО + 280< Х О+С=Х +СО ) 2 СОЕ<(ИНЕНИ51;)ЛГ<ИЕПТОВ ПОДГРУППЫ ЦИНКА Соединении Хп (П), С<) (П), Нп (П).
Для цинка (П) наиболее характерно координационное число 4. а для кадмия (П) 6. Для ртути (П) примерно одинаково характерны координационные числа 2, 4, 6 (табл 48). Гяблица 48. Структурные единицы соединений элементов подгруппы цинка Структурная ~ еди 1! римеры со< динении Октя Координа ционное ч испо К (7п(!5Н)<], (Хп!ОНт)а]БОе <Хл (ННз)4]С1п 7<<(5!!я) СП!, !<<О, 7п8<, С<18, Н88. ХпС!э С1(!<Н;)а](МОПя С<!О, (С<1(Г1!!т)<С!т], С6В<т, С<!С!2 Н8НН С1, П8О, Н8(С!9)э Вследствие малой устойчивости Н80 (ЬС' . = — 59 кДж<моль) полу.'7двн чение Н8 из Н88 сводится к одной реакции: Н88 + От =- !18+ ВОз В гндрометяллургиче< ком методе получения цинка обожженные руды вьпцелачивяют разбавленной <ерной кислотой, полученный Раствор ХпВОа подвергают электролизу.
Кадмий из сульфатных растворов обычно вытесняют леталлическим цинком. Большая часть добываемого цинка используется для оцинкования железа (предохранения от ржявления), а также для получония различных сплавов. Из последних наибочее известны латунь (60% Сп, 40% 7п), то ияах (90% Сп, 10% Хп), неилальб<р (65% Сп, 20% Хп, 15% К1). Ия кадмия изготовля<от рогулирук>щие стержни атомных реакторов. Его применяю< для получения легкоплавких сплавов, гальванических покрытий, электродов щелочных аккумуляторов, механически прочных медно-кадмиевых сплавов для электропроводов и т. д. Ртуть широко используется как катод при электрохимическом получении гидроксида натрия и хлора, клк катализатор в органическом синтезе (например, в производстве уксусной кислоты), для изготовления выпрямителей, ламп дневного свата, ртутных манометров.
692 Координационное число 4 '< О (11) проявляется, например, в кристаллах ХьО, Хпб. С<1<<:1Бе, ЭТе. !!88, ии<н<шнх структуру типа Хп8 (см, рис 198). Координационн «число 6 щ оя<лясгся ь кристаллах С<гО (структурный тип МаС!). Кои~талды С4В<э С81ь С<!(ОН)э Сд(ОН)С1, 7п<ОН)С! имеют слоистую структуру (сл<. ряс.
236). Из акта'дончо<них <трухтур<гых единиц построено и соединение СОС1т 21!Нм ЧНа .'Их НН, Сй С<! С<! !4ня НН, Ннз В отличие от элементов подгруппы кальция в подгруппе цинка с увели п,нием атомного номера элем< нта устойчивость однотипных бинарных соединений уменыпается. Об этом, например, м<пкно судить по характеру изменения значений Ь С (кДж<<моль). Хп01-321) — С40( — 229) — Н80(-59); ХпВ( — 200) — С<)Б(-153) — Н85( — 51). Особо заметно устойчивость соединений падает при переходе от С<1 к П8. Например, Хп(ОН) и С<1(ОН) устойчивы, а гидроксид Н8 (П) неизвестон, так как уже при получении разлагается на Н8 и воду; Н8(НО<0 + 2КОН = НД(! 1- 2К9!Он+ Н90 693 Для Н8 (П) неизвестен и карбопат.
Температуры распада ХпО и С410 соответственно 1950 и 1813'С, а Н80 разлагается на простые вещества при 400 С; малоустойчивы также Н82Н2 и Н8С2, распадазощиеся со взрывом. Из окрашенных соединений необходимо отметить коричневый 0410, красный Н8!г, желтый СсБ; Н86 может существовать в виде двух модификаций— черной и красной Получаемый при обменных реакциях Н86 черного цвета при возгонке превращается в красную модификацию Красную окраску имеет н киноварь. В зависимости от дисперсности Н80 может быть красного либо желтого цвета.
Из соединений цинка и его аналогов в воде растворяются галогениды (кроме Хна, НдВгг, Нд(2), сульфаты, нитраты и некоторые другие. Многие из них растворяются также в органических растворителях. При растворении соединений Э (П) в воде, а также при взаимодействии ЭО или Э(ОН)2 с. кислотами образуются устойчивые аквакомп- [Э(ОН ),Р' и [Э(ОН ) Р'. П .. у д Хп (и), Сс) (П) и Нд (П) характерны кристаллогидраты, например Хп(5102)г 6Н20, 7п604.7Н20, Хп(ВгОз)2'6НгО Сс1(5102)2'4Н20, Н6 (5102)г 2НгО, Н8(с!04)2.6Н20. Из других катионных комплексов наиболее устойчивы амминокомплексы типа [Э(74Нз)4]2' и [Э()з1Нз)з]2', легко образующиеся действиом аммиака на растворы солей; Хп504 + 4ЫНз —— [Хп(ННз)4]604 Образованием аммиакатов объясняется легкая растворимость Э(ОН)2 в присутствии аммиака; С41(ОН)2+ 614!Из = [Сд(!з1Нз)зИОН)2 Аммиакаты ртути (Н), например [Н8(ННз)4](НОз)г, образуются только при большом избытке 14Нз и в присутствии солей аммония.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
