Какая валентность у цинка

Металлическая валентность

Cтраница 2

После хрома такого повышения прочности связи не наблюдается. Вместо этого прочность, твердость и другие свойства переходных металлов остаются по существу постоянными для пяти элементов — хрома, марганца, железа, кобальта и никеля; такое положение вполне согласуется с небольшим изменением их условной идеальной плотности, показанным на рис. 17.3. ( Низкое значение для марганца связано с необычной кристаллической структурой этого металла; подобной структуры не имеет ни один другой элемент. Таким образом, можно сделать вывод, что металлическая валентность более не возрастает, а остается для этих элементов равной шести.

Затем после никеля металлическая валентность вновь уменьшается в последовательности медь, цинк, галлий и германий, как это показывает быстрое уменьшение идеальной плотности ( см. рис. 17.3) и соответствующее снижение значений твердости, температуры плавления и других свойств.  

Прочность связи в структурах металлов зависит от числа валентных электронов, которые может отдавать каждый атом. Увеличение прочности связи при переходе от К к Сг очевидно, так как при этом повышаются точки плавления и твердость и уменьшаются межатомные расстояния. Приведенные им значения металлической валентности меди и цинка ( 5 5 и 4 5 соответственно) вычислены на основании магнитных свойств этих элементов.  

Имеется девять устойчивых орбиталей, доступных для переходных элементов ( одна 4s, три 4р, пять 3d), а учитывая, что одна ор-биталь должна служить металлической орбиталью, можно ожидать дальнейшего увеличения металлической валентности до значения 7 для марганца и 8 для железа. Однако, как уже упоминалось, физические свойства показывают, что металлическая валентность сохраняет свое максимальное значение 6 для марганца, железа, кобальта и никеля, а затем, начиная с меди, снижается. Максимальное значение 6 соответствует числу орбиталей связи, которые могут быть образованы путем гибридизации s -, p — и d — орбиталей. Начинающееся с меди уменьшение металлической валентности обусловлено ограниченным числом орбиталей, как показано на примере с оловом.  

Феррохром — сплав железа с большим содержанием хрома — получают восстановлением хромита углеродом в электропечах. Его используют при производстве легированных сталей. Хромовые стали отличаются высокой твердостью, вязкостью и прочностью. Их свойства — можно связать с высокой металлической валентностью хрома ( VI) и взаимодействием между разнородными атомами, что, как правило, приводит к получению сплавов, отличающихся более высокой твердостью и вязкостью, чем исходные металлы. Хромовые стали идут на изготовление брони, ракет, сейфов и пр. Обычная нержавеющая сталь содержит 14 — 18 % хрома и, как правило, 8 % никеля.  

Их можно поместить на три орбиты, которые заняты электронными парами, не участвующими в образовании связи. Таким образом, согласно высказанным соображениям, металлическая валентность меди должна считаться равной пяти.  

Цинк имеет 12 электронов вне оболочки аргона, и для них имеется 8 28 орбитали, которые могут быть заняты. Отнесем к этим орбиталям 8 28 электрона с положительными спинами, а оставшиеся 12 — 8 28 3 72 электрона с отрицательными спинами к 3 72 орбитали. Следовательно, 3 72 орбитали в расчете на один атом заняты электронными парами, а оставшиеся 8 28 — 3 72 4 56 орбитали на атом заняты одиночными электронами. Эти 4 56 электрона могут быть использованы при образовании связей. Отсюда следует, что металлическая валентность цинка равна 4 56, как уже указывалось.  

Страницы:      1    2

Цинк (Zn)

  • Обозначение — Zn (Zincum);
  • Период — IV;
  • Группа — 12 (IIb);
  • Атомная масса — 65,39;
  • Атомный номер — 30;
  • Радиус атома = 138 пм;
  • Ковалентный радиус = 125 пм;
  • Распределение электронов — 1s22s22p63s23p63d104s2;
  • t плавления = 419,88°C;
  • t кипения = 907°C;
  • Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,65/1,66;
  • Степень окисления: +2, 0;
  • Плотность (н. у.) = 7,13 г/см3;
  • Молярный объем = 9,2 см3/моль.

Цинк люди использовали еще до нашей эры в виде его сплава с медью — латуни. Впервые чистый цинк удалось выделить англичанину Уильяму Чемпиону в 18 веке.

В земной коре цинка содержится 8,3·10-3% по массе. Много цинка содержится в термальных источниках, из которых происходит осаждение сульфидов цинка, имеющих важное промышленное значение. Цинк играет активную роль в жизни животных и растений, являясь важным биогенным микроэлементом.

Цинк в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева, стоит под номером «30», относится к переходным металлам (См. Атомы переходных элементов).


Рис. Строение атома цинка.

Электронная конфигурация атома цинка — 1s22s22p63s23p63d104s2 (см. Электронная структура атомов). Предпоследний электронный слой атома цинка полностью заполнен, а на внешнем слое находится два s-электрона, которые и взаимодействуют с другими элементами, поэтому в соединениях цинк проявляется степень окисления +2. (см. Валентность).

Цинк обладает высокой химической активностью.

Физические свойства цинка:

  • голубовато-белый металл;
  • хрупкий при н. у.;
  • при нагревании более 100°C хорошо куется и прокатывается;
  • обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Химические свойства цинка:

  • на воздухе быстро окисляется, покрываясь тонкой пленкой оксида цинка, предохраняющей металл от дальнейшей реакции;
  • при нагревании реагирует с кислородом, хлором, серой, образуя оксиды, хлориды, сульфиды соответственно:
    2Zn + O2 = 2ZnO; Zn + Cl2 = ZnCl2; Zn + S = ZnS.
  • реагирует с разбавленной серной кислотой и растворами кислот неокислителей, вытесняя из них водород:
    Zn + H2SO4(рзб.) = ZnSO4 + H2; Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;
  • реагирует с азотной и концентрированной серной кислотой, восстанавливая азот или серу соответственно:
    Zn + H2SO4(кнц.) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O;
  • реагирует при нагревании с растворами щелочей, образуя гидроцинкаты: Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2;
  • вытесняет менее активные металлы (см. электрохимический ряд напряжений металлов) из растворов их солей: Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu.

Получение цинка:

  • чистый цинк получают электролизом его солей;
  • промышленным способом цинк получают из сульфидных руд:
    • на первом этапе получают оксид цинка, подвергая руду окислительному обжигу: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2;
    • на втором этапе оксид цинка восстанавливают углем при высокой температуре: ZnO + C = Zn + CO.

Применение цинка:

  • в качестве антикоррозионного покрытия металлических изделий (цинкование);
  • для изготовления сплавов, широко применяющихся в машиностроении;
  • в АКБ и сухих элементах;
  • в лакокрасочной промышленности (изготовление цинковых белил);
  • как восстановитель в реакциях органического синтеза.

В начало страницы

Добавить комментарий

Закрыть меню