CHƯƠNG 16. NHÓM IIB CHƯƠNG 16. NHÓM IIB
NỘI DUNG NỘI DUNG
1. ĐƠN CHẤT
1. Tính chất lý học
2. Tính chất hóa học
3. Ứng dụng
4. Trạng thái tự nhiên, điều chế
2. HỢP CHẤT
1. Hợp chất chứa nguyên tố có số OXH II
2. Hợp chất chứa nguyên tố có số OXH I
ZnZn 30 [Ar]3d104s2 II 419 906 140 1.39
CdCd 48 [Kr]4d105s2 II 321 767 112 1.56
HgHg 80 [Xe]4f145d106s2 I, II -39 357 61 1.60
Mp Bp ΔH kJ/mol rA
7.13 9.39
8.63 8.99
13.55 g/cm3 10.43
17.96-27.35
16.90-25.89
18.75-29.18
32.43
39.90 -0.763
37.47 -0.402
I1 eV I2 eV I3 eV εo V
0.854
1.
Cấu hình (n-1)d10 giống IB nhưng bền hơn do I3 rất cao làm năng lượng solvat hóa và năng lượng tạo mạng lưới tinh thể không đủ lớn để làm bền trạng thái +III IIB chỉ có e hóa trị ở ns (+I, +II).
2.
(I1+I2) lớn hơn nhiều so với IIA cùng chu kỳ do vỏ 18e chắn các e-ns kém hiệu quả so với vỏ 8e bền của khí trơ kém hoạt động hóa học so với IIA.
3.
Từ Zn Cd, I giảm do rA tăng.
4.
Từ Cd Hg, I tăng do e-6s2 xâm nhập vào e-5d10 và e-4f14. Độ bền cao của e-6s2 làm I của Hg cao hơn các nguyên tố d và có nhiều tính chất khác với Zn, Cd.
5.
IIB không là kim loại chuyển tiếp do nguyên tử và ion không có AO-d hoặc AO-f chưa điền đầy e; kim loại mềm, dễ nóng chảy, hoạt động hóa học mạnh hơn IB; không thể hiện hóa trị biến đổi.
6.
IIB là kim loại chuyển tiếp do tạo được phức chất với amoniac, amin, ion halogen, ion xianua.
7.
Hợp chất 3 kim loại đều độc, nhất là Hg. Hơi Hg làm suy nhược hệ thần kinh; hợp chất Hg làm rối loạn ruột, thận, loét miệng, suy tim.
TÍNH CHẤT LÝ HỌC 1. Là kim loại, có Mp và Bp thấp nhất trong số
các kim loại d
2. Hg là kim loại duy nhất tồn tại trạng thái lỏng
ở nhiệt độ thường
3. Các e (n-1)d10 bền không tham gia liên kết kim loại, tính trơ cặp e ns tăng dần từ trên xuống trong nhóm năng lượng liên kết kim loại là yếu và giảm dần từ trên xuống trong nhóm 4. Dễ tạo hợp kim với nhau và với nhiều kim loại
khác. Hợp kim của Hg gọi là hỗn hống
TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Hoạt động hơn nhóm IB do liên kết kim loại yếu hơn. 2. Hoạt tính hóa học giảm dần từ Zn-Cd-Hg do tính trơ cặp e-ns
tăng dần: Zn, Cd tương đối hoạt động, Hg khá trơ.
3. Với Oxy: không tác dụng ở nhiệt độ thường do màng oxit bảo vệ. Ở nhiệt độ cao: Zn cháy màu lam, sáng chói mãnh liệt; Cd cháy màu sẫm; Hg phản ứng ở 300oC tạo HgO, đến 400oC lại bị phân hủy thành nguyên tố.
4. Với X, S, P, Se: đều tác dụng. S, I2 tác dụng Hg ở nhiệt độ
thường thu gom Hg.
5. Với H2O: bền với nước ở nhiệt độ thường do màng oxit bảo
vệ.; Ở nhiệt độ cao khử hơi nước thành hidro.
6. Với axit loãng: do Zn, Cd có ε âm nên tác dụng giải phóng H2 7. Với axit oxi hóa mạnh: có phản ứng 8. Với kiềm: Zn là chất khử mạnh trong môi trường kiềm cao; giống Al do khử NO3 - thành NH3, khác Al bởi tan được cả trong NH3. Cd, Hg không có khả năng này, Hg(OH)2 không bền phân hủy thành ngay oxit.
chay
ZnO
2
2
chay
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
CdO 2
+ Zn O 2 + Cd O 2 2
o
o
C
C
300
400
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
Z
HgO
2
2
2
+ Hg O 2
+ Hg O 2
RT
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
HgS RT
+ (cid:0) Hg S +
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Hg
HgCl
FeCl
2
2
FeCl 3
2
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
o C
~700
+
Z
+ Zn H O
ZnO H
2
2
+
+
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
Z
H
M H O 2
2
[
M H O (
3
H O 2
2
2 ) ] 4
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
4
+ + (cid:0) (cid:0) (cid:0) ( ) + 2 M H SO dac 2 MSO SO 4 2
3
2 + Z + (cid:0) (cid:0) (cid:0) M HNO loang NO 3 8 ( ) M NO 3 ( 2 + 4 H O 2
+ ) 3 2 + (cid:0) (cid:0) (cid:0) Z Hg ) H O 2 Z + 2 2 Hg NO ( HNO dac ( 3 ) 3 2
4 + NO 2 + (cid:0) (cid:0) (cid:0) Z Hg NO 6 8 ) 3 2 HNO loang ( 3 Hg NO ( 2 H O 2
+
+ ) 3 2 + H O 2 + 4 + (cid:0) (cid:0) (cid:0) Zn 4 10 ) 4 Zn NO ( 3 HNO loang ( 3 ) 3 2 NH NO 4 3 H O 2
Hg Hg NO
(
) 3 2
Hg NO ( 2
) 3 2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
+
[
]
Z
Zn
NaOH
Na Zn OH
H
2
2
(
)
H O 2
2
4
2
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
[
]
Z
Zn
NH
H
4
2
Zn NH (
OH (
)
3
H O 2
) 3 4
2
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
+
ZnO
2
3
2
2
+ ZnS O 2
SO 2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Z
+ (cid:0) ZnO C
+ Zn CO
(cid:0) (cid:0)
+ ZnO H SO 4
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
dien phan
2 +
+ ZnSO H O 4 +
+
-
Z
Zn
2
2
2
2
ZnSO 4
H O 2
H SO O 4 2
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Zn CdSO 4
ZnSO Cd 4
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
HgS O 2
+ Hg SO 2
Hợp chất chứa nguyên tố có
số OXH II
+
[
ZnO màu trắng, lưỡng tính, bền nhiệt. CdO màu nâu, tính bazo yếu, bền nhiệt. Có thể thăng hoa không phân hủy, hơi rất độc. HgO màu vàng, tính bazo yếu, không bền nhiệt Đều không tan trong nước, dễ tan trong axit. ZnO tan trong kiềm. CdO chỉ tan trong kiềm nóng chảy ] ZnO
+ NaOH H O
Na Zn OH
2
)
(
2
4
2
nongchay
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
KOH
ZnO có nhiều ứng dụng làm sơn trắng, thuốc trong y học + CdO 2
K CdO H O 2
2
2
Kali catmiat
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
• Điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hidroxit, muối cacbonat, muối nitrat
o
C
100 250
-
+ ZnO H O
Zn OH (
)
2
2
o
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
C
170 300
-
+ CdO H O
Cd OH (
)
2
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
Hydroxit Zn(OH)2, Cd(OH)2 là kết tủa nhầy trắng xốp, rất ít tan trong nước. +
-
M
OH 2
M OH (
)
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
2
+
+
Zn(OH)2 lưỡng tính điển hình Zn H O ( ) [
Zn OH (
[
Zn OH (
2 ) ] 4
2
2
) ] 4
OH ﾈ ﾈ ﾈ ﾈﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈﾈ H O 3
OH ﾈ ﾈ ﾈ ﾈﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈﾈ H O 3
Hidroxozincat
+
- -
2
Hydroxit Hg(OH)2 không bền: +
-
Hg
+ H O HgO
OH 2
2
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
NH
OH
M OH (
)
(cid:0) + 4
[
M NH (
)
2
3
2
) ]( 3 4 Amoniacat
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
SnCl
SnCl
Hg(II) có tính OXH rõ rệt hơn nhiều so với hợp chất Cd(II), Zn(II): 2
)
Hg Cl 2
2
HgCl 2
2
4
(cid:0) +
trang ( +
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
den
Hg
(
2
)
2
4
Hg Cl 2 2 +
SnCl +
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
HgCl
Hg
HCl
2
)
(
2
H O 2
SnCl + den H SO 4
2 +
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
Z
HCl
2 + ) 2
trang (
SO 2 + HgCl H C O 4
2
2
2
2
Hg Cl 2
CO 2 2 2 Các phản ứng này không xảy ra với Cd(II), Zn(II) Các muối sunfua ít tan, độ tan giảm dần: ZnS trắng, CdS vàng, HgS đen: +
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
2
2
-
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
M
S
MS
ZnS, ZnO phát huỳnh quang
+
[
]
Cl
Cl
NH
Hg NH (
Hg NH (
2
ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ
) 3 4
2
) 3 2
2
3
+
[ [
] ]
Cl
HgNH Cl
Hg NH (
trang (
)
ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ
) 3 2
2
2
NH Cl 4
+
(cid:0)
KI
Hg NO (
2
+ ) 2
(
KNO 3
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
do ]
HgI
KI
Hg I 2 2 [ K HgI
) 3 2 (cid:0) + 2
2
2
4
+
Thuốc thử Nessler để phát hiện vết NH3 hoặc NH4
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
+
HgI
NH
nau
I
2
OH 3
(
+ ) 7
3
2 4
3
Hg NI 2
H O 2
- - - (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
Hợp chất chứa nguyên tố có
số OXH I
2+ (Hg-Hg):
Hg+ tồn tại dưới dạng ion Hg2 • Đo tính chất từ hợp chất Hg(I) đều nghịch từ,
trong khi Hg+ còn 1e độc thân.
• Đo XRD trong hợp chất Hg(I) liên kết Hg-Hg có độ dài biến đổi từ 2.43 đến 2.69 tùy thuộc anion.
• Đo độ dẫn điện dung dịch nitrat Hg(I) cho thấy trong dung dịch tồn tại Hg2(NO3)2 chứ không có monome HgNO3.
2+ dễ bị KH
Đa số muối Hg(I) ít tan trừ nitrat, peclorat, florua. Do số OXH trung gian nên ion Hg2 thành Hg và OXH thành Hg2+.
+
+
oE
2
+
Hg
Hg
Hg
=- 0.13 ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ
2 2
+
2 2
3
=
= (cid:0)
K
+
2
-
+
(cid:0) +
� �� � Hg � �� � Hg
+ HgO H O
OH 2
6 10 + 2 Hg 2
2
+
- (cid:0) (cid:0) (cid:0)
2
+
Hg (cid:0) +
Hg
S
Hg
2 2
+
- (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
HgS (cid:0) +
Hg
Hg
CN 2
Hg CN (
)
2 2
2
+
- (cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
Hg
Hg
CN 4
(cid:0) + [
Hg CN (
2 2
2 ) ] 4
(cid:0) +
(cid:0) +
- - (cid:0) (cid:0) (cid:0)
Hg
SnCl
SnCl
2
4
Hg Cl 2
2
2
(cid:0) +
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
HgCl
2
2
Hg Cl 2
2
Cl 2
(cid:0) +
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
2
2
2
2
SO 2
Hg H SO 4
2
H O 2
(cid:0) +
HCl +
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
Z
HgCl
NO
3
8
4
3
3
Hg NO (
2
Hg Cl 2 Hg Cl 2
2
HNO 3
2
) 3 2
H O 2
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
+
Hg
NO
6
8
3
2
+Z 4
HNO 3
Hg NO ( 2
) 3 2
H O 2
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
+
-
Hg
2
Hg NO ( 2
) 3 2
2 2
NO 3
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
NaCl
2
trang (
+ ) 2
Hg NO ( 2
) 3 2
Hg Cl 2
2
NaNO 3
+
+
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
NaOH
Hg O den H O
2
(
)
2
Hg NO ( 2
) 3 2
2
2
NaNO 3
+
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
HgO vang Hg
den
(
)
(
)
Hg O 2
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
