Pierwiastki grup pobocznych (żelazo, cynk, rtęć)

Występowanie

Cynobrowe naczynie
źródło:http://www.divinehandicrafts.com/

Żelazo najłatwiej jest spotkać w postaci rudy. Składają się na nią różne tlenki, a także siarczki, jak na przykład: Fe₃O₄ magnetyt, Fe₂O₃ hematyt, Fe₂O₃ ⋅ nH₂O limonit, FeS₂ piryt. Można również spotkać żelazo w postaci pierwiastkowej, jednak zazwyczaj są to fragmenty pochodzące z meteorytów. Poza tym żelazo jest głównym składnikiem jądra Ziemi.

Cynk i rtęć występują pod postacią siarczków. ZnS występuje w dwóch odmianach krystalicznych - blendy cynkowej oraz wurcytu. Siarczek rtęci łatwo się rozkłada pod wpływem temperatury, przez co jest niezwykle toksyczny. Ma charakterystyczną, czerwoną barwę i od niej nosi nazwę cynober. W dawnych czasach cynober był stosowany jako czerwony pigment przez malarzy.

Charakterystyka pierwiastków

Wystawione na działanie powietrza żelazo ulega reakcji pasywacji, czyli pokrywa się swoim tlenkiem. Po ogrzaniu reaguje z kwasem solnym oraz wodą. Żelazo występuje na +II i +III stopniu utlenienia. Oba rodzaje jonów żelaza chętnie tworzą związki kompleksowe. Przykładem jest heksacyjanożelazian(II) potasu żelaza(III), czyli prościej błękit pruski, szeroko stosowany w malarstwie oraz... elektrochemii ze względu na swoje unikalne właściwości redoks.

Rtęć jest jedynym metalem, który w warunkach normalnych jest cieczą. Chętnie rozpuszcza inne metale tworząc amalgamaty, które są ciekłe bądź stałe w zależności od proporcji rtęć:metal. Pary rtęci są niezwykle toksyczne, czego nie trzeba chyba nikomu powtarzać, jednak jeszcze większą toksycznością odznaczają się związki organiczne zawierające rtęć, ponieważ łatwiej wbudowują się w organizm. Rtęć reaguje wyłącznie z kwasami utleniającymi.

Cynk wypiera wodór z kwasów, jest też relatywnie kruchy.

Związki z tlenem

Pierwiastek	Związek	Nazwa
Fe	FeO	tlenek żelaza(II)
	Fe2O3	tlenek żelaza(III), tritlenek diżelaza, hematyt
	Fe3O4	tlenek żelaza(II) i żelaza(III), tetratlenek triżelaza, magnetyt
Zn	ZnO	tlenek cynku, biel cynkowa
Hg	HgO	tlenek rtęci(II)

Charakterystyka tlenków

Tlenek żelaza(II) jest mało trwały i ulega reakcji dysproporcjonowania do tlenku żelaza (II, III) oraz żelaza. Ma właściwości lekko zasadowe. \[ 4 FeO \rightarrow Fe_{3}O_{4} + Fe \] Tlenek żelaza(III) występuje pod postacią dwóch różnych odmian krystalicznych. Po ogrzaniu oddaje tlen i przechodzi w tlenek żelaza (II, III). \[ 6 Fe_{2}O_{3} \rightarrow 4 Fe_{3}O_{4} + O_{2}\uparrow \] Tlenek żelaza (II, III) najłatwiej otrzymać poprzez spalenie żelaza w tlenie. Jest on też odporny na działanie kwasów. \[ 3 Fe + 2 O_{2} \rightarrow Fe_{3}O_{4} \] Tlenek cynku ma właściwości amfoteryczne, czyli reaguje zarówno z kwasami, jak i z zasadami. W obecności mocnej zasady i wody cynk potrafi tworzyć związki kompleksowe z grupami OH^{-}. \[ ZnO + 2 HCl \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2}O\\ ZnO + 2 H^{+} \rightarrow Zn^{2+} + H_{2}O\\ ZnO + 2 NaOH \rightarrow Na_{2}ZnO_{2} + H_{2}O\\ ZnO + 2 OH^{-} \rightarrow ZnO_{2}^{2-} + H_{2}O\\ \\ ZnO + 2 NaOH + H_{2}O \rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]\\ ZnO + 2 OH^{-} + H_{2}O \rightarrow [Zn(OH)_{4}]^{2-} \] Tlenek rtęci ma właściwości zasadowe. Rozkłada się po ogrzaniu, dając metaliczną rtęć i tlen.

Wodorotlenki

• Wodorotlenek rtęci jest bardzo nietrwały. Nie da się go otrzymać działając mocną zasadą na sól rtęci - od razu wytrąca się wtedy tlenek rtęci(II).
• Wodorotlenek cynku jest amfoteryczny.
\[ Zn(OH)_{2} + 2 HCl \rightarrow ZnCl_{2} + 2 H_{2}O\\ Zn(OH)_{2} + 2 NaOH \rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}] \]
• Wodorotlenek żelaza(II) ma jasnozielony kolor. Utlenia się na powietrzu do tlenku żelaza(III) i przybiera brunatne zabarwienie.
• Wodorotlenek żelaza(III) ma rdzawy kolor i nie rozpuszcza się w wodzie, ale za to rozpuszcza się w kwasach. Dosyć szybko traci część wody i przyjmuje postać uwodnionego tlenku nFe₂O·mH₂O.

Sole

"Prussian blue" autorstwa Picture created by publunch - image was taken from En-Wiki: en:Image:Prussian blue.jpg. Licencja Domena publiczna na podstawie Wikimedia Commons.
źródło: wikipedia.org

Rozpuszczalne sole rtęci i żelaza powoli hydrolizują w wodzie - proces zachodzi stopień po stopniu. Wszystkie jony omawianych metali mają zdolność do tworzenia licznych ciekawych związków kompleksowych, jak wspomniane wcześniej heksacyjanożelaziany. Cynk tworzy związki kompleksowe w roztworze amoniaku, co tłumaczy znakomitą rozpuszczalność soli i wodorotlenku tego metalu w amoniaku.