Лайнус Полінг, Пітер Полінг — Хімія
Цинк — синевато-белый металл, обладающий средней твердостью. При комнатной температуре он хрупок, но при температуре 100—150 °C отличается ковкостью и тягучестью, а выше 150 °C снова становится хрупким. Это активный металл, занимающий в ряду напряжений место до водорода; он вытесняет водород даже из разбавленных растворов кислот. На влажном воздухе цинк окисляется, покрываясь прочным слоем основного карбоната цинка Zn2CO3(OH)2, предохраняющим его от дальнейшей коррозии. Благодаря этому свойству цинк и находит свое важнейшее применение в качестве покрытия, предохраняющего железо от ржавления. Железную проволоку или листовое железо, предварительно протравленные серной кислотой или очищенные пескоструйным аппаратом, погружают в расплавленный цинк; тонкий слой цинка при этом плотно пристает к железу. Железные изделия, имеющие сложную форму, покрывают цинком электролитическим способом.
Цинк применяют также при производстве сплавов, наиболее важным из которых является латунь (сплав с медью), а также при производстве электродов для сухих электрических батарей и для аккумуляторов.
Кадмий имеет приятный синевато-белый цвет. Этот металл находит все большее применение в качестве материала для защитных покрытий железа и стали. Кадмиевое покрытие наносят электролитическим методом, причем электролитическую ванну готовят из веществ, содержащих ионы цианидного комплекса кадмия Cd(CN)42−. Кадмий применяют также при производстве некоторых сплавов; он входит, например, в состав легкоплавких сплавов, используемых в автоматических огнетушителях. Сплав Вуда, плавящийся при 65,5 °C, содержит 50% Bi, 25 Pb, 12,5 Sn и 12,5% Cd. Вследствие токсичности соединений элементов этой группы применять кухонную посуду, покрытую кадмием, не следует; пары цинка, кадмия и ртути ядовиты.
Ртуть является единственным металлом, который при комнатной температуре представляет собой жидкость (цезий плавится при 28,5 °C, а галлий при 29,8 °C). Ртуть неактивна и в ряду напряжений металлов стоит правее водорода. Благодаря своим свойствам — слабой реакционной способности, текучести, высокой плотности и высокой электропроводности — она находит широкое применение при изготовлении термометров, барометров и многих видов специальной научной аппаратуры.
Таблица 19.6. Некоторые физические свойства цинка, кадмия и ртути
| Элемент | Атомный номер | Атомная масса | Плотность, г·см−3 | Температура, °C | Металлический радиус, пм | Цвет | Энтальпия сублимации при 25 °C, кДж·моль−1 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| плавления | кипения | |||||||
| Цинк | 30 | 65,37 | 7,14 | 419,4 | 907 | 138 | Синевато-белый | 131 |
| Кадмий | 48 | 112,40 | 8,64 | 320,9 | 767 | 154 | Синевато-белый | 113 |
| Ртуть | 80 | 200,59 | 13,55 | −38,89 | 356,9 | 157 | Серебристо-белый | 61а |
а Энтальпия парообразования. — Прим. ред.
Сплавы ртути называют амальгамами. Амальгамы серебра, золота и олова находят применение в стоматологии. Ртуть не смачивает железо, и поэтому ее обычно перевозят и хранят в стальных баллонах, вмещающих 30—35 кг ртути.
Низкие температуры кипения и небольшие значения энтальпии сублимации цинка и родственных ему элементов (табл. 19.6) обусловлены тем, что в нормальном состоянии в газовой фазе атомы имеют только заполненные подоболочки электронов, а следовательно, они не имеют неспаренных электронов, которые могут быть использованы для образования химических связей. Первое возбужденное состояние атома цинка на 385 кДж·моль−1 менее устойчиво, чем нормальное (основное) состояние. В этом возбужденном состоянии атом цинка имеет два неспаренных электрона (4s4p), что соответствует его двухвалентности.