12. група хемијских елемената
12. група хемијских елемената је једна од 18 група у периодном систему елемената према IUPAC номенклатури.[1] У овој групи се налазе: цинк, кадмијум, жива и коперницијум.[2][3][4][5] Сва четири елемента ове групе су прелазни метали. Цинк, кадмијум и жива се јављају у природи док је коперницијум вештачки добијен. Атомске масе ових елемената крећу се између 65,41 и 285. Ова група носи назив и IIB група хемијских елемената.[6]
| Група 12 периодног система | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||
| ↓ Периода | |||||||||
| 4 |  30 Прелазни метал | ||||||||
| 5 |  48 Прелазни метал | ||||||||
| 6 |  80 Прелазни метал | ||||||||
| 7 | Коперницијум (Cn) 112 прелазни метал | ||||||||
|
Легенда
| |||||||||
| Група | 12 |
|---|---|
| Периода | |
| 4 | 30 Zn |
| 5 | 48 Cd |
| 6 | 80 Hg |
| 7 | 112 Cn |
Физичка и атомска својства уреди
Као и друге групе периодног система, чланови групе 12 показују обрасце у својој електронској конфигурацији, посебно најудаљеније љуске, што резултира трендовима у њиховом хемијском понашању:
| Z | Елемент | Бр. електрона/љуска |
|---|---|---|
| 30 | цинк | 2, 8, 18, 2 |
| 48 | кадмијум | 2, 8, 18, 18, 2 |
| 80 | жива | 2, 8, 18, 32, 18, 2 |
| 112 | коперницијум | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (предвиђено) |
Свеи елементи групе 12 су меки, дијамагнетни, двовалентни метали. Они имају најниже тачке топљења међу свим прелазним металима.[7] цинк је плавичасто-бео и сјајан,[8] иако већина уобичајених комерцијалних метала има безизражајну завршну обраду.[9] Цинк се у ненаучним контекстима назива и спелтер.[10] Кадмијум је мекан, савитљив, растегљив и плавичасто-беле боје. Жива је течан, тежак, сребрно-бели метал. То је једини уобичајени течни метал на обичним температурама, а у поређењу са другим металима, лош је проводник топлоте, али је добар проводник електричне енергије.[11]
Доња табела представља резиме кључних физичких својстава елемената групе 12. Подаци за коперницијум засновани су на релативистичким симулацијама теорије густине и функционалности.[12]
| Назив | Цинк | Кадмијум | Жива | Коперницијум |
|---|---|---|---|---|
| Тачка топљења | 693 K (420 °C) | 594 K (321 °C) | 234 K (−39 °C) | 283±11 K[12] (10 °C) |
| Тачка кључања | 1180 K (907 °C) | 1040 K (767 °C) | 630 K (357 °C) | 340±10 K[12] (60 °C) |
| Густина | 7,14 g·cm−3 | 8,65 g·cm−3 | 13,534 g·cm−3 | 14,0 g·cm−3 [12] |
| Изглед | сребрнасто плавичастосив | сребрно-сив | сребрнаста | ? |
| Атомски радијус | 135 pm | 155 pm | 150 pm | ? 147 pm |
Цинк је нешто мање густ од гвожђа и има хексагоналну кристалну структуру.[13] Овај метал је тврд и ломљив на већини температура, али постаје савитљив између 100—150 °C (212—302 °F).[8][9] Изнад 210 °C (410 °F), метал поново постаје ломљив и може се уситнити млаћењем.[14] Цинк је добар проводник електричне струје.[8] За метал, цинк има релативно ниске тачке топљења (419,5 °C, 787,1 °F) и тачке кључања (907 °C, 1.665 °F).[7] Кадмијум је по много чему сличан цинку, али ствара комплексна једињења.[15] За разлику од других метала, кадмијум је отпоран на корозију и стога се користи као заштитни слој тако што се наноси на друге метале. Као расути метал, кадмијум је нерастворљив у води и није запаљив; међутим, у прашкастом облику може изгорети и ослободити отровне паре.[16] Жива има изузетно ниску температуру топљења за метал са d-блоком. Потпуно објашњење ове чињенице захтева дубоко квантно физично разматрање, али се може сажети на следећи начин: жива има јединствену електронску конфигурацију где електрони испуњавају све доступне 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d и 6s подљуске. Како се таква конфигурација снажно опире уклањању електрона, жива се понаша слично елементима племенитог гаса, који стварају слабе везе и стога се слично опходе и лако топљиве чврсте материје. Стабилност 6s љуске је последица присуства испуњене 4f љуске. Љуска f слабо екранизује нуклеарни набој који повећава атрактивну Кулонску интеракцију љуске 6s и језгра (види контракцију лантанида). Одсуство испуњене унутрашње љуске разлог је нешто веће температуре топљења кадмијума и цинка, иако се оба ова метала и даље лако топе и уз то имају необично ниске тачке кључања. Злато има атоме са једним 6s електроном мање од живе. Ти електрони се лакше уклањају и деле између атома злата формирајући релативно јаке металне везе.[17][18]
Цинк, кадмијум и жива чине велики распон легура. Међу онима који садрже цинк, месинг је легура цинка и бакра. Остали метали за које се одавно зна да формирају бинарне легуре са цинком су алуминијум, антимон, бизмут, злато, гвожђе, олово, жива, сребро, калај, магнезијум, кобалт, никал, телур и натријум.[10] Иако ни цинк, ни цирконијум нису феромагнетни, њихова легура ZrZn
2 показује феромагнетизам испод 35 K.[8] Кадмијум се користи у многим врстама лемљења и легура лежаја, због ниског коефицијента трења и отпорности на замор.[19] Такође се налази у неким од легура са најнижим талиштем, као што је Вудов метал.[20] Пошто је течност, жива раствара друге метале, а легуре које настају називају се амалгами. На пример, такви амалгами су познати са златом, цинком, натријумом и многим другим металима. Пошто је гвожђе изузетак, гвоздени фласкови су се традиционално користиле за трговину живом. Остали метали који не стварају амалгаме са живом су тантал, волфрам и платина. Натријум амалгам је уобичајено редукционо средство у органској синтези, а такође се користи у натријумовим лампама под високим притиском. Жива се лако комбинује са алуминијумом и формира алуминијумски амалгам када два чиста метала дођу у контакт. Пошто амалгам реагује са ваздухом дајући алуминијум оксид, мале количине живе нагризају алуминијум. Из тог разлога, жива није дозвољена у авионима у већини околности због опасности да формира амалгам са изложеним алуминијумским деловима авиона.[21]
Референце уреди
- ^ Fluck, E. (1988). „New Notations in the Periodic Table” (PDF). Pure Appl. Chem. 60 (3): 431—436. S2CID 96704008. doi:10.1351/pac198860030431. Приступљено 24. 3. 2012.
- ^ Greenwood & Earnshaw 1997.
- ^ Cotton et al. 1999.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Eichler, R.; Aksenov, N. V.; Belozerov, A. V.; Bozhikov, G. A.; Chepigin, V. I.; Dmitriev, S. N.; Dressler, R.; Gäggeler, H. W.; Gorshkov, V. A.; Haenssler, F.; et al. (2007). „Chemical Characterization of Element 112”. Nature. 447 (7140): 72—75. Bibcode:2007Natur.447...72E. PMID 17476264. S2CID 4347419. doi:10.1038/nature05761.
- ^ Simmons, L. M. (децембар 1947). „A modification of the periodic table”. Journal of Chemical Education. 24 (12): 588. Bibcode:1947JChEd..24..588S. doi:10.1021/ed024p588.
- ^ а б „Zinc Metal Properties”. American Galvanizers Association. 2008. Архивирано из оригинала 21. 2. 2009. г. Приступљено 2009-02-15. Архивирано на сајту Wayback Machine (21. фебруар 2009)
- ^ а б в г Lide, David R., ур. (2006). Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. стр. 4—41. ISBN 978-0-8493-0487-3.
- ^ а б Heiserman 1992, стр. 123
- ^ а б Ingalls 1902, стр. 142–6
- ^ Hammond, C. R The Elements in Lide, D. R., ур. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ а б в г Mewes, Jan-Michael; Smits, Odile R.; Kresse, Georg; Schwerdtfeger, Peter (2019). „Copernicium: A Relativistic Noble Liquid”. Angewandte Chemie. 131 (50): 18132—18136. ISSN 1521-3757. doi:10.1002/ange.201906966
.
- ^ Lehto 1968, стр. 826.
- ^ Scoffern, John (1861). The Useful Metals and Their Alloys. Houlston and Wright. стр. 591–603. Приступљено 2009-04-06.
- ^ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). „Cadmium”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на језику: немачки) (91–100 изд.). Walter de Gruyter. стр. 1056—1057. ISBN 978-3-11-007511-3.
- ^ „Case Studies in Environmental Medicine (CSEM) Cadmium”. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Архивирано из оригинала 3. 2. 2011. г. Приступљено 30. 5. 2011.
- ^ Norrby, L. J. (1991). „Why is mercury liquid? Or, why do relativistic effects not get into chemistry textbooks?”. Journal of Chemical Education. 68 (2): 110. Bibcode:1991JChEd..68..110N. doi:10.1021/ed068p110.
- ^ „Why is mercury a liquid at STP?”. Приступљено 2009-07-07.
- ^ Scoullos, Michael J.; Vonkeman, Gerrit H.; Thornton, Iain; Makuch, Zen (2001). Mercury, Cadmium, Lead: Handbook for Sustainable Heavy Metals Policy and Regulation. Springer. ISBN 978-1-4020-0224-3.
- ^ Brady, George Stuart; Brady, George S.; Clauser, Henry R.; Vaccari, John A. (2002). Materials handbook: an encyclopedia for managers, technical professionals, purchasing and production managers, technicians, and supervisors. McGraw-Hill Professional. стр. 425. ISBN 978-0-07-136076-0.
- ^ Vargel, C.; Jacques, M.; Schmidt, M. P. (2004). Corrosion of Aluminium. Elsevier. стр. 158. ISBN 978-0-08-044495-6.
Литература уреди
- Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). „Cadmium”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на језику: немачки) (91–100 изд.). Walter de Gruyter. стр. 1056—1057. ISBN 978-3-11-007511-3.
- Heiserman, David L. (1992). „Element 30: Zinc”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. стр. 123. ISBN 978-0-8306-3018-9.
- Lide, David R., ур. (2006). Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. стр. 4—41. ISBN 978-0-8493-0487-3.
- Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th изд.). New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19957-1.
- Emsley, John (2001). „Zinc”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements
. Oxford, England, UK: Oxford University Press. стр. 499–505. ISBN 978-0-19-850340-8. - Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- Lehto, R. S. (1968). „Zinc”. Ур.: Hampel, Clifford A. The Encyclopedia of the Chemical Elements . New York: Reinhold Book Corporation. стр. 822–830. ISBN 978-0-442-15598-8. LCCN 68-29938.
- Ingalls, Walter Renton (1902). Production and Properties of Zinc: A Treatise on the Occurrence and Distribution of Zinc Ore, the Commercial and Technical Conditions Affecting the Production of the Spelter, Its Chemical and Physical Properties and Uses in the Arts, Together with a Historical and Statistical Review of the Industry. The Engineering and Mining Journal. стр. 142–6.
- Stwertka, Albert (1998). „Zinc”. Guide to the Elements (Revised изд.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-508083-4.
- Weeks, Mary Elvira (1933). „III. Some Eighteenth-Century Metals”. The Discovery of the Elements. Easton, PA: Journal of Chemical Education. ISBN 978-0-7661-3872-8.
