Gruppo IIB: caratteristiche di zinco, cadmio e mercurio
Il gruppo IIB include gli elementi zinco, cadmio e mercurio che, nonostante facciano parte dello stesso gruppo, presentano proprietà diverse. Il mercurio, in particolare, si distingue nettamente dal cadmio e dallo zinco.
Lo zinco e il cadmio, invece, condividono alcune somiglianze con gli elementi del gruppo IIA, in quanto formano solo ioni bipositivi e sono metalli teneri, elettropositivi e piuttosto volatili.
Invece, il mercurio presenta due numeri di ossidazione: +1 (composti mercurosi) e +2 (composti mercurici). Nei composti mercurosi non esiste lo ione Hg+, ma è presente l’ione dimero Hg22+ in cui i due atomi di mercurio sono uniti da un legame covalente metallo-metallo.
Il mercurio risulta liquido a temperatura ambiente ed è il più volatile del gruppo. Gli elementi del gruppo IIB mostrano somiglianze con i metalli di transizione, soprattutto per quanto riguarda la capacità di formare ioni complessi.
Principali caratteristiche chimico-fisiche degli elementi del gruppo IIB
Elemento | Zinco | Cadmio | Mercurio
—|—|—|—
Simbolo | Zn | Cd | Hg
Numero atomico | 30 | 48 | 80
Peso atomico | 65.37 | 112.40 | 200.59
Potenziale di I ionizzazione | 9.39 eV | 8.99 eV | 10.43 eV
Forma cristallina | ec* (distorta) | ec* (distorta) | romboedrico
Raggio metallico (Å) | 1.33 | 1.49 | 1.50
Raggio ionico (Å) M2+ | 0.74 | 0.97 | 1.10
Potenziale di riduzione M2+/M | -0.763 V | -0.403 V | +0.85 +0.80 (Hg22+/Hg)
Punto di fusione | 419 °C | 321 °C | -38.9 °C
Punto di ebollizione | 908 °C | 765 °C | 356.6 °C
Densità | 7.14 g/cm3 | 7.64 g/cm3 | 13.53 g/cm3
Abbondanza (% in peso) | 8 · 10-3 | 1.8 · 10-5 | 5 · 10-5
Zinco e cadmio: proprietà e caratteristiche
Lo zinco è presente in vari minerali, come il solfuro di zinco (blenda e wurzite, ZnS) e il carbonato (smithsonite, ZnCO3). Il cadmio, meno diffuso dello zinco, è spesso associato a quest’ultimo nei suoi minerali e viene ottenuto come sottoprodotto dello zinco.
Per ottenere lo zinco con un maggior grado di purezza, è possibile sciogliere l’ossido in acido solforico ed elettrolizzare la soluzione. Lo zinco è in grado di ridurre il cadmio attraverso la reazione di cementazione.
Entrambi i metalli si sciolgono negli acidi non ossidanti, liberando idrogeno. Mentre lo zinco è anfotero e si scioglie anche nelle basi, il cadmio no.
Gli ossidi di zinco e cadmio si ottengono per combustione dei metalli o per decomposizione termica dei nitrati, sono insolubili in acqua e possono formare idrossidi precipitando basi dai sali solubili. L’idrossido di zinco si ridissolve in eccesso di alcali dando un anione complesso solubile.
Inoltre, entrambi i metalli formano composti nello stato di ossidazione II, in cui il legame è prevalentemente ionico.
Conclusione
Il gruppo IIB presenta elementi con proprietà uniche e differenziate. Mentre lo zinco e il cadmio condividono alcune similitudini, il mercurio mostra caratteristiche particolari rispetto agli altri. La conoscenza di tali differenze è fondamentale per comprendere le proprietà e le applicazioni di questi metalli.
Cationi – Studi di Chimica Generale
I cationi presentano caratteristiche distintive all’interno dello studio della chimica generale. Tra questi, i fluoruri spiccano per la loro scarsa solubilità e per il carattere estremamente ionico. Si può osservare che sia lo ione Zn2+ che lo ione Cd2+ formano con gli alogeni anioni complessi del tipo [MX4]2-.
Altri sali di particolare interesse sono i solfati, i nitrati, i carbonati e i solfuri. È emerso che sia i solfati che i nitrati sono solubili, mentre i carbonati sono insolubili e precipitano trattando soluzioni dei sali solubili con idrogenocarbonato di sodio NaHCO3. Le soluzioni dei sali solubili risultano acide a causa dell’idrolisi degli acquoioni.
Mercurio
Il mercurio, elemento raro, è prevalentemente trovato in natura come solfuro, denominato cinabro HgS. È importante notare che il mercurio è tossico e presenta una bassa temperatura di fusione, oltre a essere volatile. Molti metalli si sciolgono nel mercurio formando amalgami, tra cui sodio, potassio, oro e rame.
Composti del mercurio (I)
I composti mercurosi presentano lo ione dimero Hg22+, con caratteristiche simili a quelli dell’argento. Il cloruro Hg2Cl2, noto come calomelano, è un solido bianco che tende a disproporzionarsi in mercurio metallico e cloruro di mercurio (II). Il nitrato, Hg2(NO3)2, si ottiene trattando il mercurio con acido nitrico diluito. Molti composti mercurosi, come l’ossido e il solfuro, sono instabili rispetto al disproporzionamento a mercurio e sali mercurici.
Composti del mercurio (II)
Il mercurio ha scarsa affinità con l’ossigeno, e l’idrossido formuletta non ben caratterizzata. Trattando soluzioni di sali mercurici con acido solfidrico precipita il solfuro HgS.
Gli alogenuri, ad eccezione del fluoruro HgF2, sono composti molecolari allo stato sia di vapore, sia solido e in soluzione. La loro solubilità diminuisce dal cloruro allo ioduro. Fra i sali solubili vanno ricordati il nitrato, il solfato e il perclorato, che danno tutti soluzioni acide per la notevole idrolisi del catione.
Questi studi offrono una panoramica dei cationi, del mercurio e dei suoi composti, fornendo una base fondamentale per ulteriori ricerche e applicazioni pratiche in campo chimico.