Оксид и гидроксид цинка
Тема 28 Элементы IIБ группы: цинк, кадмий, ртуть Общая характеристика. Элементы этой подгруппы – полные электронные аналоги друг друга, каждый в своем периоде является последним элементом d-семейства, у них завершена d-электронная конфигурация, валентные электроны (n-1)d10ns2. На внешней электронной оболочке содержатся 2 электрона и 18 электронов на предыдущей оболочке. Цинк и его аналоги отличаются от d-элементов и в большей степени проявляют сходство с p-элементами больших периодов. У атомов цинка, кадмия и ртути, как и у атомов меди, (n-1)d-подуровень целиком заполнен и вполне стабилен. Удаление из него электронов требует очень большой затраты энергии. Поэтому рассматриваемые элементы проявляют в своих соединениях максимальную степень окисления +2. Только ртуть образует соединения, в которых ее степень окисления равна +1. Характерной особенностью элементов является их склонность к комплексообразованию (к.ч.= 4; 6). В отличие от элементов главных подгрупп элементы подгруппы цинка труднее окисляются, проявляют меньшую реакционную способность и обнаруживают более слабые металлические свойства. В подгруппе сверху вниз: возрастает атомный радиус, уменьшается температура плавления и кипения, возрастает электроотрицательность и электродный потенциал. Минимальная энергия ионизации наблюдается у кадмия (8,99 эВ), т.к. на свойствах ртути сказывается лантаноидное сжатие, в результате которого ее энергия ионизации возрастает до 10,43 эВ (у цинка 9,39 эВ). Распространенности и основные минералы. ZnS – цинковая обманка, HgS – киноварь, ZnCO3 – галмей, CdS – гринокит. Природные соединения цинка входят в состав полиметаллических сульфидных руд, которые содержат пирит FeS2, галенит PbS, халькопирит CuFeS2, и в меньшем количестве ZnS. Ртуть является редким элементом и встречается в самородном состоянии.
Металлический цинк, его получение, свойства и применение. Серебристо-белый мягкий металл, на воздухе покрывается оксидной пленкой. Полиморфных модификаций не имеет, диамагнетик. Внешняя электронная конфигурация атома Zn 3d104s2. Степень окисления в соединениях +2. Нормальный окислительно-восстановительный потенциал, равный 0,76 в, характеризует Цинк как активный металл и энергичный восстановитель. Для выделения цинка, полученный после обогащения концентрат ZnS подвергается обжигу, а образовавшийся оксид восстанавливается углем: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑ ZnO + C = Zn + CO↑ Другой способ заключается в том, что руду, содержащую ZnS, обжигают, а затем обрабатывают разбавленной серной кислотой: ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O Полученный раствор сернокислого цинка подвергают электролизу. По химической активности подгруппа цинка уступает щелочноземельным металлам. В подгруппе с ростом атомной массы химическая активность металлов падает, о чем свидетельствуют значения стандартных электродных потенциалов (см. выше). Цинк – химически активный металл, легко растворяется в кислотах и при нагревании – в щелочах: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Zn + H2SO4(р-р) = ZnSO4 + H2↑ Эти реакции идут медленно, т.к. образующийся атомарный водород покрывает поверхность цинка. Zn + 2H2SO4(конц.) = ZnSO4 + SO2↑ + H2O 4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ Металлический цинк вытесняет менее активные металлы и восстанавливает H2CrO4, HMnO4, соли железа (III) и олова (IV): 5Zn + 2KMnO4 + 8H2SO4(р-р) = 2MnSO4 + 5ZnSO4 + K2SO4 + 8H2O Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Применение цинка разнообразно. Из цинка готовят сплав с алюминием, медью, магнием, которые имеют промышленное значение. Значительная часть цинка идет на нанесение покрытий на железные и стальные изделия, которые защищают основной металл от коррозии. Оксид и гидроксид цинка. Оксид цинка – рыхлый белый порошок, желтеющий при нагревании, но при охлаждении снова становящийся белым, полупроводник. Оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием солей, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксицинкаты (Na2[Zn(OH)4], Ba2[Zn(OH)6]): ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ ZnO + 2NaOH + 2H2O Na2[Zn(OH)4] + H2↑ Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат: ZnO + 4NH3 + Н2O — [Zn(NH3)4](OH)2 При сплавлении с щелочами и оксидами металлов оксид цинка образует цинкаты: ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O ZnO + CoO CoZnO2 При сплавлении с оксидами бора и кремния оксид цинка образует стекловидные бораты и силикаты: ZnO + B2O3 Zn(BO2)2 ZnO + SiO2 ZnSiO3 При температуре выше 1000°С восстанавливается до металлического цинка углеродом, угарным газом и водородом: ZnO + C = Zn + CO ZnO + CO = Zn + CO2 ZnO + H2 = Zn + H2O С водой не реагирует. При взаимодействии с оксидами неметаллов образует соли, где является катионом: 2ZnO + SiO2 = Zn2SiO4 ZnO + B2O3 = Zn(BO2)2 Получается при горении металлического цинка: 2Zn + O2 = 2ZnO при термическом разложении солей: ZnCO3 = ZnO + CO2 Оксид цинка применяют для изготовления белой масляной краски (цинковые белила), в медицине и косметике (для изготовления различных мазей); значительная часть оксида цинка используется в качестве наполнителя резины.
Гидроксид цинка – бесцветное кристаллическое или аморфное вещество. При температуре выше 125°С разлагается: Zn(OH)2 = ZnO + H2O Гидроксид цинка проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах: Zn(OH)2 + H2SO4(конц) = ZnSO4 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] также легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием гидроксида тетраамминцинка: Zn(OH)2 + 4NH3 = [Zn(NH3)4](OH)2 Получается в виде осадка белого цвета при взаимодействии солей цинка со щелочами: ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2 + 2NaCl
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (4019)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |