Цинк, ртуть PDF Печать E-mail
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ - Цинк и ртуть
Автор: SergeiMegan   
10.06.2008 16:12

Цинк, ртуть

 

Цинк и ртуть относятся к элементам побочной подгруппы II группы. Относительные атомные массы 65,39 и 200,59 соответственно. Электроны по энергетическим уровням
«распределяются так, что на внешнем энергетическом уровне располагаются два валентных
электрона, находящихся на s-подуровне.
Валентными в атомах элементов в данной подгруппе являются лишь электроны внешнего электронного слоя. Электроны предвнешнего слоя в образовании валентных связей не участвуют, в отличие от элементов побочной подгруппы I группы. С возрастанием заряда ядра
от цинка к ртути снижается восстановительная активность. Цинк в ряду напряжений располагается левее водорода.
Природный элемент цинк — это смесь 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и 70; наиболее распространен 64Zn (48,89%). Природная ртуть состоит из смеси семи изотопов с массовыми числами 196, 198-202, 204; среди них наиболее распространен изотоп 202Hg (29,8%).

Распространенность в природе

Земная кора содержит 1,5•10-3% цинка по массе. Это 23-е место среди других элементов. Ртуть же занимает 66-е место 7,0•10-6% по массе). Важнейший минерал цинка — сфалерит или цинковая обманка) ZnS — входит в состав многих сульфидных руд. При постепенном окислении сульфида в природе образовывались цинкит ZnO, смитсонит ZnCO3 и другие минералы цинка. Обычно цинковые руды — полиметаллические; они содержат также минералы меди, свинца и других металлов. Ртуть — рассеянный металл. В месторождениях ртути сконцентрировано лишь 0,02% от всех известных ее запасов в земной коре. Иногда встречается самородная ртуть, причем чаще ее находят в виде сплавов (амальгам) с золотом, серебром и палладием. Основной рудный минерал ртути — киноварь HgS.

Физические свойства

Цинк — металл синевато-белого цвета средней твердости. Плотность 7,13 г/см3. Легко плавится (tпл=419,5°C) и принадлежит к числу наиболее летучих металлов (tкип=906°С). Цинк высокой чистоты пластичен, т.е. его можно ковать и прокатывать в тонкую фольгу. Технический же металл становится пластичным лишь при нагреве до 100-250°С.
Ртуть — единственный металл, жидкий при комнатной температуре (затвердевает при -38,87°С). Это блестящая серебристая жидкость — самая тяжелая из всех известных жидкостей; ее плотность 13,52 г/см3. Ртуть проводит электрический ток и тепло примерно в 50 раз хуже, чем серебро. Сосуд с ртутью легко нагреть — удельная теплоемкость ртути мала (почти в 30 меньше, чем у воды). При нагревании ртуть сильно расширяется, что используется при измерении температуры (ртутные термометры). Кипит ртуть при 356,58°С. Пары ртути при высоких температурах излучают голубовато-зеленый свет, богатый ультрафиолетовыми лучами. Такое же излучение происходит и при электрическом разряде в стеклянной трубке, содержащей пары ртути. Ртутные кварцевые лампы гораздо экономичнее электрических ламп накаливания. В твердом состоянии при температуре ниже -38,87°С ртуть легко режется ножом и куется.

Химические свойства

Цинк Zn — химически активен, обладает хорошо выраженными восстановительными свойствами. Подобно алюминию, при хранении на воздухе тускнеет благодаря образованию тонкого, но плотного слоя оксида, который предохраняет металл от дальнейшего окисления. Однако при достаточном нагревании на воздухе цинк сгорает ярким голубоватым пламенем, образуя оксид цинка ZnO:
2Zn+O2=2ZnO
В соединениях цинк постоянно проявляет степень окисления +2.
Ртуть — химически стойкий элемент. В сухом воздухе чистая ртуть не меняет своего внешнего вида, подобно благородным металлам. Однако выше 300°С окисляется кислородом, образуя оксид ртути (II):
2Hg+O2=2HgO
Если смешать тонкий порошок металлического цинка с мелко растертой серой и нагреть, то происходит бурная реакция, сопровождающаяся яркой вспышкой, — образуется сульфид цинка белого цвета:
Zn+S=ZnS
Ртуть очень легко взаимодействует с серой, образуя сульфид ртути (II) черного цвета: Hg+S=HgS
Если его нагреть до 350°С, он переходит в киноварь — красную модификацию.
Цинк и ртуть реагируют с галогенами без нагревания: Zn+Сl2=ZnCl2 Hg+Сl2=HgCl2
Однако следует иметь в виду, что, в отличие от цинка, ртуть бывает не только двухвалентной, но и формально одновалентной (на самом деле два атома двухвалентной ртути непосредственно связаны друг с другом: —Hg—Hg—. Поэтому простейшая формула
HgCl неверна — следует писать Hg2Cl2 или Сl—Hg—Hg—Cl. При электролитической диссоциации таких солей ртути в раствор переходят двухзарядные катионы Hg2+2).
Взаимодействие цинка с водой практически прекращается сразу же после начала реакции, т.к. на поверхности металла образуется плотная пленка гидроксида цинка, которая прекращает доступ воды к металлу. Однако если вода поступает в виде перегретого пара, а цинк сильно раскален, то идет реакция с образованием оксида цинка:
Zn+H2O=ZnO+H2
Ртуть с водой в реакцию не вступает.
В ряду напряжений цинк стоит значительно раньше водорода и вытесняет его из таких кислот, как соляная, разбавленная серная и т.д.:
Zn+2HCl=ZnCl2+H2
Реакция идет при обычных условиях и служит общеизвестным способом получения водорода в лаборатории.
Также цинк реагирует и с кислотами-окислителями (концентрированной серной и азотной кислотами) с образованием соответствующих оксидов неметаллов:
Zn+2H2SO4(конц)=ZnSO4+SO2+2H2O Zn+4HNO3(конц)=Zn(NO3)2+2NO2+2H2O
4Zn+10НNO3(разб)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
Ртуть стоит в ряду напряжений после водорода и поэтому не вытесняет его из кислот. В азотной и концентрированной серной кислотах ртуть растворяется. Если взять избыток ртути, то получается соль Hg22+, а при избытке кислоты — образуется соль Hg2+:
Hg+2H2SO4=HgSO4+SO2+2H2O
2Hg+2H2SO4=Hg2SO4+SO2+2H2O
Hg+4HNO3(конц)=Hg(NO3)2+2NO2+2H2O
6Hg+8HNO3=3Hg2(NO3)2+2NO+4H2O
Цинк, в отличие от ртути, взаимодействует с растворами щелочей, с образованием комплексов:
Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2
В этом проявляется его особенность — амфотерность.

Получение

Полиметаллические руды, из которых добывают цинк, содержат 1-3% Zn. После их обогащения получают цинковые концентраты (48-58% Zn) и одновременно концентраты пиритные, медные и свинцовые. Переработка цинкового концентрата начинается с обжига:
2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2
От ZnO к Zn идут двумя путями.
1. Пирометаллургический
ZnO нагревают с коксом при 1250-1350°С в специальных огнеупорных ретортах:
ZnO+С=Zn+CO
Пары цинка конденсируются в приемниках. Жидкий металл отливают в формы.
2. Гидрометаллургический
Оксид цинка, полученный обжигом концентрата, растворяют в серной кислоте. А затем полученный раствор ZnSO4 подвергают электролизу; цинк осаждается на катоде.
Ртуть в промышленности получают главным образом пирометаллургически: нагреванием до 700-800°С рудного концентрата, состоящего преимущественно из сульфида ртути, в токе воздуха:
HgS+O2=Hg+SO2
Пары ртути отводят в специальные холодильники. Техническую ртуть очищают от механических примесей фильтрованием через пористые перегородки, керамические фильтры, сукно и замшу; она просачивается через фильтр под действием силы тяжести.

Применение

Свободный цинк широко применяется в промышленности. Так как он образует на поверхности металла защитную оксидную пленку, им покрывают изделия из железа для защиты от коррозии. Для этого изделия погружают в расплавленный цинк — происходит цинкование. Чистый цинк довольно хрупок, чаще он применяется в составе сплавов, например латуни.
Металлическую ртуть используют при изготовлении термометров, барометров и измерительных приборов, а также при добыче золота для его очистки от примесей, т.к. ртуть легко образует амальгамы с золотом и некоторыми другими драгоценными металлами (амальгама — сплавы ртути с другими металлами). Этим свойством пользуются и в зубоврачебной практике при изготовлении пломб. Ртуть применяют в горнодобывающей и в химической промышленности, в производстве ртутных кварцевых ламп для физиотерапии. Ртуть используют как катализатор в органической химии, в производстве красок. Но следует помнить, что ртуть чрезвычайно ядовита, уже при комнатной температуре испаряется и может вызвать тяжелые отравления с сильным поражением сердца. При попадании соединений ртути внутрь поражается нервная система, нарушается обмен веществ.

LAST_UPDATED2
 

Комментарии  

 
0 #1 Karencealo 24.04.2017 14:26
Buy Cheap Essay

Buy Cheap Essay

http://www.purevolume.com/cheapblogpostghostwritingsiteforschool
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить