Меркурій

Входить до складу майже 30 мінералів з вмістом до 0,02%, основний - кіновар HgS

Інколи Меркурій зустрічається у віль­ному стані.

Добування

Для одержання кадмію їх сульфідні руди піддають окиснювальному випалюванню:

2CdS + ЗО₂ = 2CdO + 2SO₂

або CdСО₃ = CdO + СO₂

Утворений оксид відновлюють карбоном:

CdO + С = Cd + CO.

CdSO₄ + Zn = Cd + ZnSO₄

Ртуть одержують випалюванням кіноварі:

HgS + О₂ = Hg + SО₂

HgS + Fe = Hg + FeS

4HgS + 4CaO = 4Hg + 3CaS + CaSО₄

Фізичні і хімічні властивості

На відміну від лужноземельних елементів, за величинами густини Zn, Cd і Hg є важкими металами, але струм проводять гірше. На повітрі метали ІІВ групи втрачають блиск внаслідок утво­рення на їх поверхні оксидної плівки.

Кадмій — сріблясто-білий метал

Ртуть — сріблясто-білий, єдиний рідкий за звичайних умов метал, твердне при –38˚, кипить при 357˚С. в твердому стані має добру ковкість та еластичність. В ній розчиняються метали, утворюючи амальгами. Пари ртуті дуже отруйні, вона не виводиться з організму.

В електрохімічному ряді напруг Кадмій розміщений до водню, тому він витісняє водень з кислот неокисників:

Cd + 2H₃O⁺ = Cd²⁺ + H₂ + 2H₂O.

Ртуть більш електронегативна, ніж водень, тому вона розчиняється лише в кислотах-окисниках. Азотна кислота розчиняє усі три метали:

3Cd + 8HNO_3(р) = 3Cd(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O,

Hg + 4HNO_3(к) = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

Нg_(нсд) + 2H₂S0_4(K) = HgS0₄ + S0₂ + 2Н₂0

У присутності аніонів, які утворюють міцні комплекси, ртуть також розчиняється:

Hg + 4HI = H₂[HgI₄] + H₂.

Ртуть з лужними, лужноземельними металами та елементами підгрупи міді утворює амальгами. Амальгами срібла, золота та олова використовують у стоматології.

У зв’язку з рідким станом металічна ртуть за звичайних умов реагує з сіркою:

Hg + S = HgS.

На цій реакції базується знезараження приміщень від ртуті.

Її попередньо збирають амальгамованою мідною пластинкою, а рештки ртуті засипають порошком сірки.

Оксид кадмію CdO — речовина коричневого кольору, розчинна у кислотах:

CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O.

Гідроксид Cd(OH)₂ одержують дією лугів на розчини солей:

CdCl₂ + 2KOH = Cd(OH)₂ + 2КСl.

Амфотерні властивості гідроксиду кадмію Cd(OH)2 виражені досить слабо, він лише частково розчиняється у дуже концентрованих розчинах лугів при кип’ятінні:

Cd(OH)₂ + 2KOH(к) = К₂[Сd(OH)₄].

Гідроксид кадмію також розчиняється у водному розчині аміаку з утворенням амінокомплексів, наприклад:

Cd(OH)2 + 6NH3 = [Cd(NH₃)₆](OH)₂.

Солі сильних кислот кадмію (нітрати, сульфати) добре розчиняються у воді.

Сульфід кадмію одержують безпосередньою взаємодією з металом, а також їх осадженням із водних розчинів солей за допомогою H₂S.

CdS утворюється у вигляді яскраво-жовтого осаду. Малорозчинний у воді, розчиняється у концентрованих кислотах:

ZnS + 2НСl = ZnCl₂ + H₂S.

При їх кип’ятінні з концентрованою азотною кислотою утворюються розчинні сульфати:

CdS застосовують як жовту фарбу.

Сполуки Меркурію

При нагріванні ртуті на повітрі при незначній температурі одер­жують оксид меркурію(ІІ) HgO червоного кольору:

2Hg + 0₂ = 2HgO.

При подальшому сильному нагріванні HgO знову розкладаєть­ся на ртуть і кисень:

2HgO = Hg + 0₂.

При дії лугів на розчини солей меркурію(ІІ) виділяється дрібно­дисперсний жовтий осад HgO:

Hg(N0₃)₂ + 2КОН = HgO + 2KN0₃ + H₂O.

Hg₂(NO₃)₂ утворюється при відновленні Hg(NO₃)₂ металічною ртуттю:

Hg + Hg(N0₃)₂ = Hg₂(N0₃)₂.

Динітрат димеркурію є вихідною сполукою для одержання інших сполук меркурію(І).

Хлорид меркурію(І) Hg₂Cl₂ (каломель) — нерозчинна біла речо­вина, яка утворюється при додаванні до Hg₂(NO₃)₂ розчинів, які містять хлорид-іони:

Hg₂²⁺ + 2С1^- = Hg₂Cl₂.

Молекула хлориду меркурію(ї) має лінійну форму: Cl-Hg-Hg-Cl.

Каломель раніше використовували у медичній практиці як антисептичний, сечогінний та послаблюючий засіб. Зараз з кало-мелі виробляють каломельні електроди, які широко застосовують в електрохімічних вимірюваннях.

Йодид меркурію(І) є малорозчинною речовиною (ДР= 4,5 • 10^-29), що перешкоджає її дисмутації:

Hg₂(N0₃)₂+ 2KI = Hg₂I₂ + 2KN0₃.

При додаванні надлишку КІ осад Hg₂I₂ диспропорціонує, утворю­ючи комплекс — тетрайодомеркурат(ІІ) калію та осад ртуті:

Hg₂I₂ + 2KI = KjIHglJ + Hgl.

Нітрат, сульфат і хлорат меркурію(ІЇ) — іонні сполуки, які ди­соціюють у водному розчині з утворенням катіона Hg²⁺: Hg(N0₃)₂ = Hg²⁺ + 2N0₃^-. Внаслідок гідролізу катіонів Hg²⁺ реакція їх водних розчинів кисла:

Hg²⁺ + Н₂0 = HgOH⁺ + Н⁺.

Хлорид меркурію(П) HgCl₂ (сулема) добре розчиняється у воді, але дисоціює лише частково (її ступінь дисоціації у насиченому розчині складає 0,1 %). У розведених розчинах HgCl₂ реагує з NH₃ з утворенням малорозчинної речовини білого кольору амідохлориду меркурію:

HgCl₂ + 2NH₃ = HgNH₂Cl + NH₄C1.

HgNH₂Cl використовують у косметології для відбілювання шкіри. Катіон меркурію(ІІ) є вираженим комплексоутворювачем. На­приклад, при розчиненні оранжевого йодиду меркурію(П) у розчині йодиду калію утворюється безбарвна комплексна сіль тетрайодо-меркурат(ІІ)-калію:

HgI₂ + 2KI = K₂[HgI₄].

Цю реакцію використовують для якісного виявлення солей меркурію(ІІ).

Похідні меркурію(ІІ) виявляють окиснювальні властивості. Ак­тивні метали легко відновлюють ртуть із її солей:

Hg(NO₃)₂ + Mg = Hg + Mg(N0₃)₂.

Солянокислий розчин хлориду стануму(ІІ) відновлює солі меркурію(П) з утворенням білого осаду Hg₂Cl₂, який у надлишку відновника перетворюється на металічну ртуть:

Біологічна роль кадмію досліджена недостатньо. Сполуки Кад­мію токсичні та кумулюються в печінці та нирках.

Ртуть відома з стародавніх часів, її препарати використовують у медичній практиці ще з XVI сторіччя. Завдяки специфічним вла­стивостям сполуки меркурію виявляють антисептичну, протипара-зитарну, сечогінну та послаблюючу дію. Оксид меркурію(П) вико­ристовують в офтальмології, а також дерматології у вигляді мазей. Хлорид меркурію(П) HgCl₂ (сулема) у концентрації 1:1000 викори­стовують для дезінфекції. Хлорид меркурію(І) Hg₂Cl₂ (каломель) певний час використовували як сечогінний та послаблюючий засіб. Слід пам'ятати, що ртуть та її розчинні солі дуже токсичні.

d-елементи I та ІІ груп

141. Дати загальну характеристику d-елементів I групи: будова

атомів, зміна радіусів атомів, енергії іонізації і металевої активності

цих елементів. Які ступені окиснення є найхарактернішими для ато-

мів d-елементів I групи?

142. Пояснити, чому хімічна активність міді, срібла, золота зна-

чно менша ніж лужних металів? Як впливає f - стиснення атомів на

хімічну активність d-елементів I групи?

143. Способи добування міді, срібла та золота у промисловості.

Навести основні рівняння відповідних реакцій.

144. Як мідь і срібло реагують з кислотами-окисниками (концен-

трованими та розбавленими). Написати рівняння відповідних реак-

цій, розставити коефіцієнти методом електронного балансу.

145. Написати рівняння реакцій розчинення золота у „царській

горілці“ та в розплавах, які містять луги та нітрати лужних металів.

Коефіцієнти у цих рівняннях розставити методом електронного ба-

лансу.

10 7

146. Як солі міді (II) реагують з водними розчинами аміаку за

умови:

а) надлишку аміаку;

б) надлишку іонів міді(II)?

Навести рівняння відповідних реакцій.

147. Чому солі міді (I) розчиняються в NH3 і концентрованих

розчинах, які містять відповідні аніонні ліганди? Чому комплексні

сполуки міді (I) незабарвлені? Яку геометричну конфігурацію вони

мають? Яку реакцію з використанням аміачного комплексу міді (I)

застосовують для вбирання кисню з газових сумішей?

148. Як можна одержати галогеніди срібла? Як змінюється роз-

чинність галогенідів срібла в разі переходу від AgF до AgI? Поясни-

ти, чому в розчині аміаку добре розчиняється лише хлорид срібла

(I), а йодид срібла (I) не розчиняється? Навести рівняння відповід-

них реакцій.

149. Які сполуки відомі для міді (III) та срібла (III)? Навести рів-

няння одержання цих сполук. Як можна одержати оксид та гідро-

ксид золота (III). Які властивості вони мають?

150. Одержання оксиду та гідроксиду міді (II). Властивості цих

сполук. Який гідроксид CuOH чи Cu(OH)2 і чому проявляє більш ос-

новні властивості?

151. Дати загальну характеристику d-елементів II групи. Як змі-

нюються радіуси атомів, металічна активність цих елементів із збі-

льшенням порядкового номера? Які ступені окиснення характерні

для атомів цинку, кадмію та ртуті? Як впливає f -стиснення на радіус

атомів і хімічну активність металічної ртуті?

152. Методи добування цинку, кадмію та ртуті у промисловості.

Способи очищення цих металів. Наведіть рівняння відповідних реа-

кцій.

Який об’єм повітря ( містить 22 % об. кисню ) витрачається при

одержанні 260 кг цинку з 1 т цинкової обманки, в якій масова частка

сульфіду цинку дорівнює 40 %?

153. Як цинк, кадмій, ртуть реагують з розчинами сильних кис-

лот ( HCl, H2SO4), а також з концентрованою та розбавленою азо-

тною кислотою. Навести рівняння відповідних реакцій. За допомо-

гою метода електронного балансу розставте коефіцієнти в цих рів-

няннях.

10 8

154. Пояснити, чому для ртуті на відміну від цинку та кадмію

характерні два ступеня окиснення +1 та +2? Яка валентність ртуті у

відповідних сполуках?

У чому полягає особливість дисоціації солей ртуті (I)? Як пере-

бігає реакція диспропорціювання солей ртуті (I)? Навести рівняння

відповідних реакцій.

155. Як одержують оксиди та гідроксиди цинку (II), кадмію (II),

ртуті (II)? Як змінюються кислотно-основні властивості оксидів та

гідроксидів цих металів? Наведіть рівняння відповідних реакцій.

156. Методи одержання сульфідів цинку (II), кадмію (II), ртуті

(II). Пояснити, чому сульфіди кадмію (II) та ртуті (II) забарвленні, а

сульфід цинку (II) білий? Охарактеризуйте розчинність цих сульфі-

дів у воді та кислотах.

157. Як одержують аміачні комплекси цинку (II), кадмію (II),

ртуті (II)? Яка будова цих комплексів? Як змінюється склад аміач-

них комплексів у водних розчинах за умови нестачі аміаку? Написа-

ти рівняння відповідних реакцій.

158. Написати молекулярне та іонно-молекулярне рівняння гід-

ролізу хлориду цинку (II). Як можна прискорити або подавити гід-

роліз цієї солі?

159. Обґрунтуйте, чому водний розчин хлориду ртуті (II) погано

проводить електричний струм? Які сполуки утворюються при дії

розчину аміаку на сулему (HgCl2) та каломель (Hg2Cl2)? Навести рі-

вняння відповідних реакцій.

160. Складіть рівняння реакцій:

а) Hg(NO3)2 + NaOH→

б) HgCl2 + SO2 + H2O→

в) Zn(OH)2 + OH - →

г) HgCl2 + NH3 →__

d-елементи VІІІ групи

201. Дати загальну характеристику d-елементів сімейства заліза:

електронні конфігурації атомів, ступені окиснення, зміна радіусів

атомів, енергії іонізації та металічної активності. Пояснити , чому у

ряду залізо–кобальт–нікель характерні ступені окиснення зменшу-

ються.

202. Навести рівняння реакції взаємодії заліза, кобальту, нікелю

з сірчаної та азотної кислотами (концентрованими та розбавленими).

Указати умови їх перебігу. Чому концентровані Н2SO4 та HNO3 мо-

жна перевозити в залізних цистернах?

203. Як добувають карбоніли заліза, кобальту, нікелю? Які

зв’язки виникають в їхніх молекулах? Яка будова молекул карбоні-

лів? Як можна добути високодисперсні залізо, кобальт і нікель з їх

карбонілів? Скласти рівняння відповідних реакцій.

204. Як можна одержати оксиди заліза (ІІ), кобальту (ІІ) та ніке-

лю (ІІ). Які властивості ці оксиди мають? Як вони відносяться до ки-

сню? Написати рівняння відповідних реакцій.

205. Як одержують гідроксиди заліза (ІІ), кобальту (ІІ) та нікелю

(ІІ)? Які властивості вони мають? Чому за наявності кисню білий із

зеленкуватим відтінком гідроксид заліза (ІІ) змінює колір до буро-

зеленого? Як можна окиснити гідроксиди кобальту (ІІ) та нікелю

(ІІ)? Написати рівняння відповідних реакцій.

206. Порівняти стандартні електродні потенціали у кислому се-

редовищі, які відповідають окисненню іонів Fe2+ до Fe3+ та Со2+ до

Со3+. Як їх значення пов’язані з відновними властивостями іонів Fe2+

та Со2+. Навести рівняння відповідних реакцій.

207. Написати рівняння реакцій у молекулярній та молекулярно-

іонній формі гідролізу хлориду заліза (ІІІ). Як можна зменшити сту-

пень гідролізу цієї солі.

11 4

208. Написати рівняння реакцій, за допомогою яких можна ви-

конати такі перетворення:

Fe2O3 → FeO → FeCl2 → FeCO3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → K2FeO4→

FeCl3 → Fe S;

Ni → Ni(NO3)2 → Ni(OH)2 → Ni(OH)3 → Ni Cl2 → [Ni(NH3)6]Cl2

209. Якими способами одержують ціаніди комплекси заліза (ІІ),

кобальту (ІІ), нікелю(ІІ)? Як змінюється стійкість ціанідних компле-

ксів у ряду Fe(ІІ) – Со (ІІ) – Ni(ІІ)? Підтвердити рівняннями відпові-

дних реакцій.

210. За допомогою яких реакцій у аналітичній хімії виявляють у

розчинах іони Fe2+ та Fe3+? Написати рівняння цих реакцій у молеку-

лярній та молекулярно-іонній формі. Дати назви продуктів реакцій.

211. Якими способами добувають аміачні комплекси заліза (ІІ),

кобальту(ІІ), нікелю(ІІ)? Як і чому змінюється стійкість цих компле-

ксів у ряду Fe(ІІ) – Со (ІІ) – Ni(ІІ)? Які перетворення відбуваються з

аміачними комплексами заліза (ІІ) та кобальту (ІІ) у водних розчи-

нах?

212. З позиції теорії кристалічного поля пояснити, чому компле-

ксні сполуки кобальту (ІІ) з лігандами слабкого поля мають слабкі

відновні властивості, а з лігандами сильного поля відновні властиво-

сті зростають.

213. Скласти рівняння реакцій взаємодії сульфату заліза (ІІ) у

середовищі сірчаної кислоти з розчинами:

а) дихромату калію;

б) перманганату калію;

Коефіцієнти у рівняннях реакцій розставити методом електро-

нного балансу.

214. Як добувають оксид заліза (ІІІ)? Які структурні модифікації

для нього існують? Властивості оксиду заліза (ІІІ). Написати рівнян-

ня відповідних реакцій.

215. Добування гідроксидів заліза (ІІІ), кобальту (ІІІ), ніке-

лю(ІІІ). Властивості цих гідроксидів. Як змінюється стійкість гідро-

ксидів у ряду Fe(OH)3 – Co(OH)3 – Ni(OH)3? Чому загальні формули

Ме(ОН)3 є умовні? Написати рівняння відповідних реакцій.

216. Пояснити, чому розчини, які містять іони заліза (ІІІ) забарв-

лені у жовтий колір?

Які процеси відбуваються при тривалому кип’ятінні водного розчи-

ну хлориду заліза(ІІІ)? Підтвердити рівняння реакціями.

11 5

217. Які окисно-відновні властивості виявляють сполуки заліза

(ІІІ) у водних розчинах? Відповідь підтвердити рівняннями відпові-

дних реакцій.

218. Написати рівняння реакцій, за допомогою яких можна ви-

конати наступні перетворення:

Co→Co(NO3)2 →(CoOH)NO3 →Co(OH)2 →Co(OH)3 →CoCl2 →

K2[ Co(NCS)4];

Fe →FeSO4 →Fe2(SO4) 3→Fe(OH)3 →Fe2O3 →K2FeO4 →

Fe2(SO4)3⎯H⎯2⎯O→

219. Одержання иu1089 .полук заліза (VI). Окиснювальні властивості

фератів. Відповідь підтвердити рівняннями відповідних реакцій.

220. Обґрунтуйте, яка сіль хлорид заліза (II) або хлорид заліза

(III) зазнає сильнішого гідролізу при ізомолярних концентраціях?

Наведіть рівняння гідролізу цих солей у молекулярній та молекуля-

рно-іонній формі.__

ЛАБОРАТОРНІ ТА ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ

Одержання і властивості купрум (II) гідроксиду. Одержання амінокомплексу Купруму (II). Якісні реакції на іони Феруму (II) та Феруму (III). Взаємодія заліза з кислотами. Гідроліз солей Феруму та Купруму. Розв’язання експериментальних задач.

24