Химические свойства

Соединения цинка

Химические свойства

Цинк. Простое вещество

D - элементы II группы

Особенность атомов d-элементов II группы в том, что валентными являются только ns² – электроны

Zn ….. 3d¹⁰4s²

Cd ….. 4d¹⁰5s²

Hg ….. 4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²

Вследствие высокой стабильности полностью заполненного (n-1)d-подуровня d-электроны не участвуют в образовании химической связи и атомы этих элементов не проявляют степени окисления выше +2. D-элементы II группы проявляют сходство с s-элементами главной подгруппы (отсутствие переменных степеней окисления, сравнительно невысокие температуры плавления (ртуть при обычных условиях находится в жидком состоянии, из-за высокой летучести ее хранят под водой), отсутствие окраски и диамагнитность катионов), но в то же время отличаются от них по химической активности. Как и другие d-элементы, Zn, Cd, Hg проявляют склонность к комплексообразованию.

Ртуть заметно отличается по своим свойствам от цинка и кадмия.

6s²-электроны у ртути называют «инертной парой», так как вследствие эффекта проникновения этих электронов под экран 5d¹⁰ и 4f¹⁴ электронов они менее активны, чем ns² – электроны цинка и кадмия. Ртуть способна образовывать кластеры – соединения со связью металл-металл (- Hg – Hg -)⁺² , проявляя степень окисления +1. Цинк и кадмий образуют в основном ионные соединения. Для ртути характерны ковалентные соединения вследствие высокой поляризующей способности и поляризуемости ее ионов.

Цинк – голубовато-белый металл с высокой электро- и теплопроводностью.

Цинк – металл средней химической активности, однако он более активен, чем железо. На воздухе всегда покрыт слоем гидроксокарбоната цинка («белая ржавчина»), предохраняющим металл от дальнейшего окисления.

I. Взаимодействие с простыми веществами – неметаллами (при нагревании)

2Zn + O₂ → 2ZnO (t)

Zn + S → ZnS (t)

Zn + Cl₂ → ZnCl₂ (t)

3Zn + 2P → Zn₃P₂ (t)

II. Взаимодействие со сложными веществами (после разрушения оксидной пленки)

1.С водой:

Zn + 2H₂O → Zn(OH)₂ + H₂↑ (t)

2.С разбавленными «кислотами-неокислителями»:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑ (t)

3.При взаимодействии с концентрированной серной кислотой (при нагревании) или с азотной кислотой любой концентрации получаются различные продукты восстановления серы или азота:

3Zn + 4H₂SO₄ (к) → 3ZnSO₄ + S↓ + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ (к) → 4ZnSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O

4Zn + 10HNO_{3 (сильно разб.)} → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

4.Цинк как амфотерный металл реагирует со щелочами:

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

Zn + 2NaOH_{(расплав)} → Na₂ZnO₂ + H₂↑

Оксид цинка – ZnO – белый порошок, желтеющий при нагревании.

С водой не реагирует, но обладает амфотерными свойствами: вступает в реакции как с кислотами, так и со щелочами:

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]

Гидроксид цинка - Zn(OH)₂ – белый, рыхлый порошок, нерастворим в воде.

Гидроксид цинка выпадает в виде белого слизистого осадка из растворов его солей при осторожном добавлении раствора щелочи:

ZnCl₂ + 2NaOH → Zn(OH)₂↓ + 2NaCl