Подгруппа цинка

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Группа → 12
↓ Период
4
30
Цинк
65,39
3d104s2
5
48
Кадмий
112,411
4d105s2
6
80
Ртуть
200,59
4f145d106s2
7
112
Коперниций
285
5f146d107s2

Подгру́ппа ци́нка — химические элементы 12-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы II группы)[1]. В группу входят цинк Zn, кадмий Cd и ртуть Hg[2][3][4]. На основании электронной конфигурации атома к этой же группе относится и искусственно синтезированный элемент коперниций Cn, эксперименты с отдельными атомами которого начали проводиться совсем недавно[5][6].

Некоторые физические свойства элементов
Цинк Кадмий Ртуть
Электронная конфигурация [Ar]3d104s2 [Kr]4d105s2 [Xe]4f145d106s2
Металлический радиус, пм 134 151 151
Ионный радиус, пм (M2+) 74 95 102
Электроотрицательность 1.6 1.7 1.9
Температура плавления, °C 419.5 320.8 −38.9
Температура кипения, °C 907 765 357

Все элементы этой группы являются металлами. Близость металлических радиусов кадмия и ртути обусловлено косвенным влиянием лантаноидного сжатия. Таким образом, тренд в этой группе отличается от тренда в группе 2 (щёлочноземельные металлы), в которой металлический радиус плавно увеличивается от верхней к нижней части группы. Все три металла имеют сравнительно низкие температуры плавления и кипения, что говорит о том, что металлическая связь относительно слабая, с относительно небольшим перекрытием между валентной зоной и зоной проводимости. Таким образом, цинк близок к границе между металлами и металлоидами, которая обычно помещается между галлием и германием, хотя галлий присутствует в полупроводниках, таких как арсенид галлия.

Цинк является наиболее электроположительным элементом в группе, следовательно, он является хорошим восстановителем. Окислительно-восстановительный статус группы равен +2, причём ионы имеют достаточно стабильную d10 электронную конфигурацию, с заполненными подуровнями. Однако, ртуть легко переходит к статусу +1. Обычно, как, например, в ионах Hg22+, два иона ртути (I) соединяются в виде металл-металл и образуют диамагнитный образец. Кадмий может также формировать связи, такие как [Cd2Cl6]4−, в которых окислительно-восстановительный статус металла равен +1. Так же как и для ртути, в результате формируется связь металл-металл в виде диамагнитного соединения, в котором нет непарных электронов, делающих соединение сильно химически активным. Цинк (I) известен только в виде газа, в таких соединениях как вытянутые в линию Zn2Cl2, аналогичные каломели.

Все три иона металлов образуют тетраэдрические молекулярные формы, такие как MCl42−. Когда двухвалентные ионы этих элементов формируют тетраэдрический координатный комплекс, он подчиняется правилу октета. Цинк и кадмий могут также формировать октаэдрических комплексы, такие как ионы [M(H2O)6]2+, которые присутствуют в водных растворах солей этих металлов. Ковалентный характер достигается за счет использования 4d или 5d-орбиталей соответственно, формируя sp³d² гибридные орбитали. Ртуть, однако, редко превышает координационное число четыре. Когда это происходит, должны быть вовлечены 5f-орбитали. Известны также координационные числа 2, 3, 5, 7 и 8.

Элементы группы цинка как правило, считаются d-блок элементами, но не переходными металлами, у которых s-оболочка заполнена. Некоторые авторы классифицируют эти элементы как основные элементы группы, поскольку валентные электроны у них расположены на ns²-орбиталях. Так, цинк имеет много сходных характеристик с соседним переходным металлом — медью. Например, комплексы цинка заслужили включения в ряд Ирвинга-Уильямса, поскольку цинк образует многие комплексные соединения с такой же стехиометрией, как и комплексы меди (II), хотя и с меньшей константой устойчивости. Очень мало сходства между кадмием и серебром, поскольку соединения серебра (II) являются редкими, а те, что существуют, являются очень сильными окислителями. Аналогичным образом, окислительно-восстановительный статус для золота равен +3, что исключает сходство между химией ртути и золота, хотя есть сходство между ртутью (I) и золотом (I), такое как формирование линейных цианистых комплексов [M(CN)2].

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
  2. Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, А. (1997), химии элементов (2-е изд.) М.: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9 (англ.)
  3. Cotton, F.Albert Wilkinson, Sir Geoffrey Murillo Advanced inorganic chemistry. (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5 (англ.)
  4. Housecroft, C. E. Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6 (англ.)
  5. Международный химический союз признал 112-й химический элемент
  6. Eichler, R; Aksenov, NV; Belozerov, AV; Bozhikov, GA; Chepigin, VI; Dmitriev, SN; Dressler, R; Gäggeler, HW et al. (2007). «Chemical Characterization of Element 112». Nature 447 (7140): 72-75 (англ.)