Подгруппа цинка

12

4

30	Цинк
Zn 65,38
3d¹⁰4s²

5

48	Кадмий
Cd 112,414
4d¹⁰5s²

6

80	Ртуть
Hg 200,592
4f¹⁴5d¹⁰6s²

7

112	Коперниций
Cn (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]⁻.

Металлы подгруппы цинка
Цинк чистотой 99.995 %. Слева кристаллический фрагмент слитка, справа дендритная структура, полученная в результате возгонки. Для сравнения приведён кубик цинка объёмом 1 см³.
Кристаллический кадмий чистотой 99,99%
Жидкая ртуть

ПримечанияПравить

↑ Таблица Менделеева Архивировано 17 мая 2008 года. на сайте ИЮПАК
↑ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, А. (1997), химии элементов (2-е изд.) М.: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9 (англ.)
↑ Cotton, F.Albert Wilkinson, Sir Geoffrey Murillo Advanced inorganic chemistry. (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5 (англ.)
↑ Housecroft, C. E. Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6 (англ.)
↑ Международный химический союз признал 112-й химический элемент (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2010. Архивировано 6 февраля 2012 года.
↑ 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.)

[1] Таблица Менделеева Архивировано 17 мая 2008 года. 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 (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2010. Архивировано 6 февраля 2012 года.

[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.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]