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4060%的精矿，然后焙烧为氧化锌，用焦炭在12001300下还原并蒸馏出Zn：,焙烧热还原2ZnS+3O22ZnO+2SO22C+O22COZnO+COZn+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+O22ZnSO4+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-0.403Hg2+0.911Hg22+0.7960Hg0.8535HgCl20.63Hg2Cl20.2682Hg(饱和溶液),碱性溶液中Zn(OH)2-1.249ZnZn(OH)42-1.249ZnCd(OH)42-0.622CdHgO0.0724Hg2O+0.123Hg0.8535,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)2ZnCO3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+CO2Zn(OH)2ZnCO3,锌与铝相似，具有两性，即可溶于酸，也可溶于碱：Zn+2H+Zn2+H2Zn+2OH-+2H2OZn(OH)42-+H2与铝不同的是，锌