研究锌族元素的通性

锌族元素的通性 锌族元素位于周期表ds区 B族锌族元素包括锌 Zn 镉 Cd 汞 Hg 及Uub 112号 放射性元素 锌主要以氧化物或硫化物存在于自然界 重要的矿石有闪锌矿 ZnS 红锌矿 ZnO 菱锌矿 ZnCO3 等 我国锌矿资源丰富 著名的锌矿产地为湖南长宁水口山和临湘桃林 闪锌矿含锌量低 经浮选法得含ZnS到40 60 的精矿 然后焙烧为氧化锌 用焦炭在1200 1300 下还原并蒸馏出Zn 焙烧热还原2ZnS 3O2 2ZnO 2SO2 2C O2 2COZnO CO Zn CO2 现在较先进的湿法是本世纪80年代出现的 直接将精矿加压浸出的 全湿法 工艺 2ZnS 2H2SO4 O2 2ZnSO4 2H2O 2S 所得的ZnSO4溶液经净化后电解可得99 5 纯度的锌 再经熔炼可获得纯度为99 9999 的锌 锌族元素基本性质如下 锌族元素的价层电子构型为 n 1 d10ns2 由于 n 1 d电子未参与成键 故锌族元素的性质与典型过渡元素有较大区别 而与p区 四 五 六周期 元素接近 如氧化数主要为 2 汞有 1 总是以双聚离子 Hg Hg 2 形式存在 离子无色 金属键较弱而硬度 熔点较低等 锌 镉 汞的标准元素电势图如下 酸性溶液中Zn2 0 7626ZnCd2 0 6Cd22 0 6Cd 0 403 Hg2 0 911Hg22 0 7960Hg 0 8535 HgCl20 63Hg2Cl20 2682Hg 饱和溶液 碱性溶液中Zn OH 2 1 249Zn Zn OH 4 2 1 249Zn Cd OH 4 2 0 622CdHgO0 0724Hg2O 0 123Hg 0 8535 由元素电势图可看出 锌族元素的金属活泼性比铜族强 除Hg外 Zn Cd是较活泼金属 活泼性依Zn Cd Hg次序减弱 Zn和Cd化学性质较接近 汞和它们相差较大 类似于铜族元素 小结 锌族元素的M2 均无色 所以它们的许多化合物也无色 但是 由于M2 具有18电子构型外壳 其极化能力和变形性依Zn2 Cd2 Hg2 的顺序而增强 以致Cd2 特别是Hg2 与易变形的阴离子形成的化合物 往往显色并具有较低的溶解度 锌族元素一般都能形成较稳定的配合物 锌族单质 锌 镉 汞均为银白色金属 其中锌略带蓝白色 本族元素的单质熔 沸点较低 按Zn Cd Hg的顺序降低 这与p区金属类似 而比d区和铜族金属低得多 常温下 汞是唯一液态金属 有 水银 之称 汞受热均匀膨胀且不润湿玻璃 故用于制造温度计 室内空气中即使含有微量的汞蒸气 都有害于人体健康 若不慎将汞撒落 可用锡箔把它 沾起 形成锡汞齐 再在可能有残汞的地方撒上硫粉以形成无毒的HgS 应采用铁罐或厚瓷瓶作容器贮存汞 汞的上面加水封 以防汞蒸发 Zn Cd Hg之间或和其他金属可形成合金 大量金属锌用于制锌铁板 白铁皮 和干电池 锌与铜形成合金 黄铜 应用也很广泛 在冶金工业上 锌粉作为还原剂应用于金属镉 金 银的冶炼 汞能溶解许多金属形成汞齐 汞齐是汞的合金 钠汞齐与水反应放出氢 在有机合成中常用作还原剂 利用汞与某些金属形成汞齐的特点 自矿石中提取金 银等 银锡合金用汞溶解制得银锡汞齐 它能在很短的时间内硬化 并有很好的强度 故作补牙的充填材料 锌和镉的化学性质相似 而汞的化学活泼性差得多 锌在加热条件下可以和绝大多数非金属发生化学反应 在1000 时 锌在空气中燃烧生成氧化锌 汞需加热至沸才缓慢与氧作用生成氧化汞 它在500 以上又重新分解成氧和汞 2Zn O2 高温 2ZnO2HgO O2 2HgO 锌在潮湿空气中 表面生成的一层致密碱式碳酸盐Zn OH 2 ZnCO3起保护作用 使锌有防腐蚀的性能 故铜铁等制品表面常镀锌防腐 2Zn O2 H2O CO2 Zn OH 2 ZnCO3 锌与铝相似 具有两性 即可溶于酸 也可溶于碱 Zn 2H Zn2 H2 Zn 2OH 2H2O Zn OH 4 2 H2 与铝不同的是