У элементов IIБ-группы (Zn, Сd, Нg) предпоследний электронный слой полностью заполнен, «неспаренных» электронов нет.
Это и определяет стабильность и особенности химических свойств элементов.
Элементы IIБ-группы имеют два спаренных электрона на s-подуровне внешнего уровня. Эти электроны и определяют постоянную валентность, равную двум.
В соединениях элементы этой группы имеют степень окисления +2. Для ртути характерна степень окисления +1 в результате образования атомных димеров Нg22+ (соединения Нg2Сl2, Нg2(NO3)2). В этих димерах связь между атомами ртути неполярна +Нg—Нg+. Поэтому суммарное значение степени окисления равно +1.
Увеличение электроотрицательности в ряду элементов IIБ-группы Zn(1,6)—Сd(1,7)—Нg(1,9) приводит к ослаблению основных и восстановительных свойств, т.е. возрастает неметалличность элемента. Это, в частности, способствует димеризации атомов ртути.
По физическим и химическим свойствам ртуть значительно отличается от цинка и кадмия. Ртуть в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода, поэтому растворяется лишь в кислотах-окислителях:
3Нg + 8НNО3 → ЗНg(NО3)2 + 2NО + 4Н2О
Zn, Сd, Нg находятся на границе между неметаллами (p-элементами) и металлами (d-элементами), поэтому оксо- и гидроксосоединения Zn, Сd и Нg проявляют амфотерный характер. Амфотерность соединения от Zn к Нg резко уменьшается. Цинк растворяется в щелочи при нагревании.
Zn + 2NаОН + 2Н2О → Nа2[Zn(ОН)4] + Н2
Кадмий в тех же условиях не растворяется.
Металлы IIБ-группы (так же как их оксиды и гидроксиды) хорошо растворяются в кислотах. Zn и Сd реагируют с разбавленными (содержание меньше 10%) НСl, НNО3, Н2SO4 с выделением водорода. Zn, Сd и Нg с концентрированными НNО3 и Н2SО4 реагируют с выделением NO и SО2.
Элементы IIБ-группы являются своеобразным «экватором», при переходе через которых свойства элементов меняются от основных к кислотным. Аналогичное явление наблюдается в случае s-элементов для бериллия, обладающего амфотерными свойствами. Бериллий расположен между металлом Li и неметаллом В.
Близость химических свойств Zn и Сd можно объяснить почти равными значениями электроотрицательности элементов, соответственно 1,6 и 1,7. Амфотерный характер элементов IIБ-группы проявляется еще и в том, что цинк, кадмий и ртуть могут находиться не только в гидратированной кати-онной форме [М2+(Н2О)n], где n = 4, 6, но и в анионной [М2+(ОН)n], где n = 4, 6, в том числе и.в виде аутокомплексов: Сd[СdI3], Сd[СdI4], Нg[НgСl3]2, Нg[НgСl4].
Цинк, кадмий и ртуть, как и все d-элементы, образуют большое число комплексных соединений. Комплексообразование идет за счет свободных орбиталей ионов металлов и за счет неподеленных пар d-электронов (n—1)-слоя. Для цинка характерно координационное число, например, К2[Zn(ОН)4], К2[НgI4] для кадмия — 4,6, например, [Сd(NН3)6]Сl2.
Химические свойства соединений цинка, кадмия и ртути.
Металлы IIБ-группы реагируют при нагревании с галогенами (если без нагревания, то необходимо увлажнение), кислородом, серой. Цинк и кадмий реагируют также с фосфором.
При взаимодействии с кислородом образуются оксиды общей формулы МО. Оксиды имеют характерную окраску: ZnО — белый, СdO — коричневый, НgО — желтый или красный. Оксиды не растворяются в воде, но растворяются в кислотах.
Оксидам МО соответствуют гидроксиды типа М(ОН)2, нерастворимые в воде. Термическая устойчивость гидроксидов Zn (II) и Сd(II) значительно выше гидроксида ртути (II), который разлагается в момент осаждения из раствора.
При обработке НgО водным раствором NНз образуется желтый осадок (основание Миллона):
При нагревании этого соединения до 125°С образуется гидроксид:
Диспергированный гидроксид ртути (II) в коллоидном состоянии служит бактерицидным средством. Антисептическим действием обладает также белый осадок ртути амидохлорида, который получается взаимодействием водного раствора аммиака с сулемой (НgСl2) или каломелью (Нg2Сl2):
НgСl2 + 2NН3 → НgNH2Сl + NН4Сl
Нg2Сl2 + 2NН3 → НgNН2Сl + NН4Сl + Нg
Обе реакции используются в химическом анализе для обнаружения ионов Нg2+ и Нg22+.
Амидохлорид ртути НgNН2Сl может взаимодействовать в биологической системе с сульфогидроксильными группами белков. Этим объясняется антисептическое действие амидохлорида ртути.
Для обнаружения ионов аммония NH4+ также используются соединения ртути К2[НgI4] (калий тетраиодомеркурат — реактив Несслера)
2К2[НgI4] + NН3 + 3КОН → НОНgNННgI + 7КI + 2Н2О
Из других солей ртути в медицине и ветеринарии применялись Нg2Сl2 и НgСl2.
Каломель в воде растворяется незначительно и поэтому менее токсична, чем сулема.
Сулема НgСl2 представляет собой бесцветные кристаллы, достаточно хорошо растворимые в воде, спирте, эфире, пиридине и др.
Интересно, что в водных растворах НgСl2 почти не диссоциирует и находится в молекулярной форме. Поэтому водные растворы сулемы не проводят электрический ток.
