Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций

Подгруппа цинка

Элементы этой подгруппы – цинк, кадмий и ртуть –

характеризуются наличием двух электронов в

наружном слое атома и восемнадцати в предыдущем.

Строение двух наружных электронных оболочек их

атомов можно отразить формулой:

(п— l)s2 (n – 1)р6 (п— 1)d10 ns2.

Восстановительные свойства элементов подгруппы цинка выражены значительно слабее, чем у элементов главной подгруппы.

Это объясняется меньшими размерами атомов и,

соответственно, более высокими энергиями ионизации

этих элементов по сравнению с соответствующими

элементами главной подгруппы.

Подгруппа цинка

У атомов цинка, кадмия и ртути, как и у атомов

элементов подгруппы меди, подуровень второго снаружи электронного слоя целиком заполнен.

Однако у элементов подгруппы цинка этот подуровень

уже вполне стабилен и удаление из него электронов

требует очень большой затраты энергии.

Поэтому рассматривавмые элементы проявляют в своих соединениях степень окисленности +2.

Ртуть, кроме того, образует соединения, в которых ее степень окисленности равна +1, но, как будет показано ниже, и в этих соединениях ртуть следует считать

двухвалентной.

Характерной особенностью элементов подгруппы цинка, сближающей их с элементами подгруппы меди,

является их склонность к комплексообразованию.

Цинк

Главные природные соединения цинка, из которых его добывают, – минералы галмей ZnCО3 и цинковая обманка ZnS.

Общее содержание цинка в земной коре составляет приблизительно 0,01 % (масс).

Большинство цинковых руд содержат небольшие

количества цинка, поэтому их предварительно обогащают, получая цинковый концентрат.

Последний подвергают обжиг; при этом сульфид цинка превращается в оксид:

2= 2ZnO +2SO2 ↑.

Обжиг ведется в многоподовых или в шахтных печах.

В последнее время при обжиге цинковых руд широко

применяется обжиг в «кипящем слое».

Цинк

Через слой порошкообразного материала, помещенного на решетке, продувают снизу воздух

(или какой-либо газ) с такой скоростью, что его струи пронизывают и интенсивно перемешивают материал, приводя его как бы в «кипящее» состояние.

Такое состояние твердого материала часто называют

«псевдоожиженным», так как кипеть могут только вещества, находящиеся в жидком состоянии.

Благодаря тесному соприкосновению твердого материала с газом химические реакции в «кипящем слое» протекают с большой скоростью.

Применение обжига в «кипящем слое» дает

повышение производительности обжиговых печей в

3 – 4 раза при более полном извлечении цинка из

концентрата.

Цинк

Из обожженного концентрата цинк

извлекают, восстанавливая его коксом и

отгоняя образующиеся пары цинка.

Другой метод восстановления цинка

заключается в электролитическом выделении

его из сульфата.

Последний получается обработкой обожженных концентратов серной кислотой.