HÓA VÔ CƠ NHÓM 2BMỎ ĐỊA CHẤT

Bài Thuyết Trình Hóa Vô Cơ 2
Các nguyên tố nhóm IIB

Giáo Viên Hướng Dẫn :
Lê Thị Phương Thảo




Các nguyên tố nhóm IIB


Các nguyên tố nhóm IIB
1) Đặc điểm cấu tạo nguyên tử
2) Tính chất vật lý
3) Tính chất hoá học
4) Các hợp chất quan trọng
5) Nhận biết một số hợp chất, ion
6) Điều chế


Kẽm
Kí hiệu: Zn , chu kì: 4 , ô: 30
10 2
Cấu hình e: [Ar]3d 4s

Nhóm IIB

Cađimi

Thuỷ ngân

Kí hiệu: Cd , chu kì: 5 , ô: 48

Kí hiệu: Hg , chu kì: 6 , ô: 80

Cấu hình e: [Kr]4d

10 2
5s

Cấu hình e: [Xe] 4f

14

10 2
5d 6s


1.Đặc điểm cấu tạo nguyên tử
→ Đặc điểm lớp electron hóa trị : (n-1)d10ns2
→Tính chất hóa học đặc trưng : M – ne = M+n
Số ô xi hóa đặc trưng của các nguyên tố nhóm IIB là +2
2+
Ngoại trừ Hg thể hiện số ôxi hóa +1 trong các hợp chất ở dạng Hg2

→ Bán kính nguyên tử tăng từ Zn đến Cd, nhưng tăng chút ít từ Cd đến Hg

→Năng lượng ion hóa giảm ít từ Zn đến Cd sau đó lại tăng mạnh từ Cd đến Hg

Kim

Z

Loại

Cấu hình

Năng lượng ion hóa

Bán kính

electron

(kJ/mol)

()

I1

I2

I3

M

2+
M

Độ âm điện

Zn

30

10 2
[Ar]3d 4s

906,4

1733,3

3833,6

1,39

0,74

1,6

Cd

48

[Kr]4d

10 2
5s

867,6

1631

3616

1,56

0,97

1,7

Hg

80

10 2
5d 6s

1007

1809

3300

1,60

1,10

1,9

[Xe]4f

14


 Bán kính nguyên tử tăng từ Zn đến Hg
 Năng lượng ion hóa giảm từ Zn đến Cd, rồi tăng lại từ Cd đến Hg. Nguyên nhân giảm năng lượng

ion hóa từ Zn đến Cd là do sự tăng bán kính nguyên tử, còn từ Cd đến Hg tăng là do độ bền của cặp
electron 6s2 của Hg cao hơn cặp 5s2 của Cd. Từ Cd đến Hg, điện tích hạt nhân tăng 32 đơn vị trong
khi đó bán kính nguyên tử không tăng đáng kể, nên cặp 6s 2 bị hạt nhân hút mạnh hơn và có thể xâm
nhập sâu vào các lớp bên trong dẫn tới liên kết với hạt nhân bền hơn

Tuy nhiên so với nhóm IIA thì bán kính nguyên tử của nhóm IIB đều bé hơn nên có năng lượng ion
hóa cao hơn, vì thế kim loại nhóm IIB có tính khử yếu hơn và các ion của chúng dễ bị khử hơn


2.Tính chất vật lý

Trạng thái tự nhiên

Zn

Cd

Tồn tại dạng quặng chính như blen

Tồn tại trong quặng grinokit (CdS)

Hg

Tồn tại trong khoáng vật chính là

kẽm (ZnS) , Calamin

xinaba, thành phần chính là HgS

(ZnCO3),Zincit (ZnO),ferit kẽm

(thần sa hay chu sa)

(Zn(FeO2)2)

Đặc điểm bên ngoài

Màu trắng xanh óng ánh

Mềm, màu trắng ánh xanh, có độc

Ở dạng lỏng ở nhiệt độ thường, có

tính

ánh bạc


Một số hằng số vật lí của các kim loại nhóm IIB
Tính chất

Zn

Cd

Hg

Khối lượng riêng
3
( g/cm )

7,14

8,64

13,55

419

321

-39

Nhiệt độ sôi
o
( C)

907

767

357

Độ dẫn điện

16

13

1

140

112

61

o
Nhiệt độ nóng chảy ( C )

( so với Hg )

Nhiệt thăng hoa
( kJ/mol )


3.Tính chất hóa học

Nhận xét chung: từ Zn đến Hg hoạt tính hóa học giảm nhanh.Zn là nguyên tố hoạt động trung bình,
Cd hoạt động kém hơn, còn Hg khá trơ. Hg đứng sau hidro trong dãy hoạt động hóa học, tuy nhiên do
là kim loại này ở trạng thái lỏng nên làm cho các phản ứng dễ dàng hơn.

 So sánh nhóm IIA và IIB
Tính chất

IIA

IIB

Khả năng tách e

Dễ dàng

Khó hơn

Tính kim loại

Tăng từ trên xuống dưới

giảm từ trên xuống dưới

Độ tương tác hóa học

Mạnh

Kém hơn nhiều

Khả năng tạo phức

không

Đặc trưng

Số oxh

+2

+2, +1 ( Hg2

2-

)



 Phản ứng với phi kim
- Phản ứng với lưu huỳnh, oxi
Zn + S

ZnS

2Zn + O2 2ZnO

Cd + S CdS

2Cd + O2

2CdO

Hg + S HgS

2Hg + O2 2HgO

- Phản ứng với Halogen tạo ra các halogenua màu trắng, riêng HgI2 màu đỏ
Zn + Cl2 ZnCl2
Cd + Br2 CdBr2
Hg + I2 HgI2 ( màu đỏ )

 Phản ứng với axit:
- Phản ứng với axit không có tính oxh:
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Cd + H2SO4 loãng CdSO4 + H2
Hg + HCl





- Phản ứng với axit có tính oxh :
4Zn + 10HNO3 loãng 4Zn(NO3) + NH4NO3 + 3H2O
5Cd + 12HNO3 loãng 5Cd(NO3) + N2 + 6H2O
3Hg + 8HNO3 loãng 3Hg(NO3) + 2NO + 4H2O
3Zn + 8HSO4 đặc 3ZnSO4 + 2S + 8H2O
- Phản ứng với dung dịch kiềm, dung dịch NH3:
Zn + 2NaOH đặc Na2[Zn(OH)4] + H2
4Zn + 7NaOH + NaNO3 + 6H2O 4Na2[Zn(OH)4] + NH3
Zn + 4NH3 + 2H2O [Zn(NH3)4](OH)2 + H2
2Cd + 8NH3 + 6H2O + O2 2[Cd(NH3)4(H2O)2](OH)2





- Một số phản ứng cần lưu ý:
Zn + 2NH4Cl đặc,nóng [Zn(NH3)2(H2O)2]Cl2 + H2
2Cd + 10NH4NO3 đặc,nóng [Cd(NH3)4(H2O)2](NO2)2 +H2
Zn + FeCl3 ZnCl2 + FeCl2
2+
2+
2Zn +Co +2[Hg(SCN)4] Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] ( xanh chàm thẫm )
Zn + 2Na[Ag(CN)2] Na2[Zn(CN)4] + 2Ag
2Zn + 8HCN đậm đặc 2H2[Zn(CN)4] + 2H2


4. Các hợp chất quan trọng
a)
 Zn(II):
) ZnO:
•) bột màu trắng, ít tan trong nước
•) Tính bazơ:

ZnO + SO2 ZnSO3
ZnO + H2SO4 + 6H2O ZnSO4.7H2O
2ZnO + SiO2 Zn2SiO4
ZnO + SiO2 ZnSiO3
ZnO + H2 Zn + H2O

•) tính lưỡng tính:

ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O
ZnO + NaOH đậm đặc Na2ZnO2 + H2O
ZnO + Fe2O3 Fe2ZnO4


 Zn(OH)2 :
• Thường ở dạng kết tủa màu trắng, không tan trong nước.
• Tính lưỡng tính:
Zn(OH)2 + 2HCl ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2KOHđậm đặc K2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 4NH3 [Zn(NH3)4](OH)2

Zn(OH)2 + 4HCNđậm đặc [Zn(CN)4](OH)2 + 2H2
Zn(OH)2 + 2HCNloãng Zn(CN)2 + 2H2O

•

Nhiệt phân:
Zn(OH)2 ZnO + H2O



 Zn2+:
• Đa số muối kẽm(II) đều dễ tan trong nước,ngoại trừ một số muối sau: ZnF2, ZnCO3, ZnC2O4,
Zn3(PO4)2…..

•

Ion Zn2+ có khả năng tạo nhiều phức chất khá bền, các phức tạo ra thường có cấu trúc tứ diện:
ZnSO4 + 4NH3 [Zn(NH3)4]SO4
Kkb=2.10-9
ZnSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Zn(OH)4]+Na2SO4 Kkb=2.10-18

•

Phản ứng thủy phân:
[Zn(H2O)4]2+ + H2O [Zn(H2O)3(OH)]2- + H3O+ pKa=7,69

•

Ngoài ra thì muối kẽm (II) còn có thể phản ứng với một số axit,bazo,muối và kim loại khác:
ZnSO4 + K2S ZnS trắng + K2SO4
ZnSO4 + H2SO4 đậm đặc,lạnh Zn(HSO4)2
ZnSO4 + KOH loãng Zn(OH)4 trắng + K2SO4
3ZnCl2 + 2Al 2AlCl3 + 3Zn


a)
 Cd(II):
)CdO:
•) Thường tồn tại ở dạng bột màu nâu sẫm,không tan trong nước ở điều kiện thường.
•) Tính bazo:
CdO + CO2 CdCO3
2CdO + 3S SO2 + 2CdS
CdO + H2 Cd + H2O

•) Tính lưỡng tính:

CdO + 2KOH nóng chảy K2CdO2 (vàng) + H2
CdO + HClloãng CdCl2 + H2O

•) Nhiệt phân:

CdO Cd + O2



 Cd(OH)2:
• Thường tồn tại ở dạng kết tủa màu trắng, không tan trong nước.
•

Tính lưỡng tính:
Cd(OH)2 + NH3 [Cd(NH3)6](OH)2
Cd(OH)2 + NaOH đặc Na2[Cd(OH)4]
Cd(OH)2 + 2HCl CdCl2 + 2H2O
Cd(OH)2 + 2HCNloãng Cd(CN)2 + H2O

•

Nhiệt phân:
Cd(OH)2 CdO + H2O


 Cd2+ :

•
•

Đa số muối cadimi (II) đều có khả năng trong nước
Ion Cd

2+

có khả năng tạo phức chất có cấu trúc tứ diện và bát diện:

CdSO4 + NH3 [Cd(NH3)6]SO4
CdCl2 rắn + 2HClđậm đặc H2[CdCl4]
CdSO4 + 4NaOHđậm đặc Na2[Cd(OH)4] + Na2SO4

•

Phản ứng thủy phân:
[Cd(H2O)6]

•

2+

+
+
+ H2O [Cd(H2O)5(OH)] + H3O

Muối cadimi (II) thể hiện đầy đủ tính chất của muối kim loại
CdCl2 rắn + H2SO4 đậm đặc CdSO4 + HCl
CdCl2 + Na2CO3 CdCO3 + 2NaCl
CdSO4 + 2KCN loãng Cd(CN)2 + K2SO4
CdCl2 + Na2S CdS + 2NaCl
CdSO4 + Zn ZnSO4 + Cd


a)
 Zn2+:

b) Cd2+:
c) Hg2+:
) HgO:
•) Thường tồn tại ở dạng bột màu đỏ cam,không tan trong nước ở điều kiện thường.
•) Tính bazo:
HgO + HCl HgCl2 + H2O
HgO + 2I2 + H2O HgI2 + 2HIO
HgO + HNO3 loãng Hg(NO3)2 + H2O
HgO + Cl2 HgCl2 + Cl2O

•) Nhiệt Phân:

2HgO Hg + O2



 Hg2+:
• Tính oxh:

2HgCl2 + SO2 + 2H2O Hg2Cl2 + H2SO4 + 2HCl
2HgCl2 + SnCl2 Hg2Cl2 + SnCl4
Hg2Cl2 + SnCl2 2Hg + SnCl4
4HgCl2 rắn+ 2H2O 4HCl + O2 + 2Hg2Cl2
HgCl2 + (COOH)2 Hg2Cl2 + CO2 + HCl

•

Phản ứng tạo phức chất:
HgI2 + 2KI K2[HgI4]
HgCl2 + 4KCNđậm đặc 2KCl + K2[Hg(CN)4]

 Hg22+
• Phản ứng dị phân:

Hg2X + 2NH3 Hg + HgNH2X + NH4X
Hg2(NO3)2 + H2S Hg + HgS + 2HNO3
Hg2(NO3)2 + KCN Hg + Hg(CN)2 + 2KNO3





Ngoài ra thì muối Hg (II) còn có thể phản ứng với một số axit, muối, kim loại khác:
HgCl2 + H2S HgS + 2HCl
HgCl2 + Zn ZnCl2 + Hg
HgCl2 + CaI2 HgI2 + CaCl2


5. Nhận biết 1 số hợp chất và ion


2+
Zn + (NH4)2 S



2+
2+
Zn + Co + 2[Hg(SCN)4 ] Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4]

ZnS rắng

(xanh chàm thẫm)



2+
Cd
+ (NH4)2S CdS vàng



Hg

2+

+ KI

HgI2 Hg ↓ xám


6. Điều chế

Các kim loại IIB đều điều chế được bằng phương pháp điện phân dung dịch hay điện phân

 nóng
chảy
 Zn + Cd
ZnCl2 Zn + Cl2
Trong công nghiệp người ta điều chế kẽm bằng cách khử ôxit kẽm bằng than ở điều kiện nhiệt độ

khoảng 1200
ZnO + C

Zn + CO

Khi điều chế kẽm người ta thu được cả Cd vì trong quặng kẽm có chứa CdS vì Cd dễ bay hơi hơn
Zn nên phần lớn Cd chứa trong bụi Zn người ta hoà tan bụi vào dung dịch H2SO4 sau đó dùng Zn
để khử ion Cd2+ sau đó điện phân dung dich
Cd2+



Cd

Riêng Hg có thể nhiệt phân ôxit kim loại
HgO

Hg + O2

Có thể dùng Fe hay vôi tôi sống để điều chế Hg từ HgS
HgS + Fe

Hg + FeS

4HgS + 4CaO → CaSO4 + 3CaS + 4Hg