Группа II Б

Zn, Cd и Hg составляют группу элементов IIБ.

На внешнем электронном слое их атомов содержится по два s-электрона (ns²). Для них характерна постоянная валентность II и положительная степень окисления +2. Однако ртуть образует соединения, в которых она двухвалентна, а степень окисления равна +1, например, в соединении Hg₂CI₂ (каломель): Cl–Hg–Hg–Cl.

Из трёх металлов IIБ-группы цинк выполняет наиболее важную биологическую роль и по степени своей необходимости для человека относится к металлам жизни. Считают, что кадмий и ртуть какой-либо заметной биологической функции не выполняют. Если цинк является активатором многих биохимических процессов, то кадмий и ртуть попадают в организм извне, оказывают ингибирующее (тормозящее) действие на ряд ферментов, разрушая их. Кадмий и ртуть – примесные токсичные элементы, они концентрируются в основном в почках.

Цинк в организме концентрируется главным образом в мышцах, печени, поджелудочной железе, содержится также в гипофизе, половых железах, щитовидной железе. Цинк входит в состав более 40 металлоферментов, которые катализируют гидролиз пептидов, белков, некоторых эфиров и альдегидов. Одним из наиболее изученных ферментов является карбоангидраза. Этот фермент крови представляет собой бионеорганический комплекс, в котором координационное число цинка равно 4. Он влияет на процесс дыхания, газообмен в организме.

Цинк входит в состав гормона инсулина, который влияет на содержание сахара в крови. Другими словами, цинк участвует в углеводном обмене.

Растворимые соединения цинка, кадмия и ртути оказывают раздражающее воздействие на кожу, а при попадании внутрь организма в больших концентрациях вызывают отравление. Токсичность их увеличивается от цинка к ртути, что обусловлено усилением способности ионов этих металлов взаимодействовать с SH-группами, а это приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков.

Некоторые соединения цинка в небольших концентрациях нашли применение в медицинской практике. Использование их основано на вяжущем, прижигающем и небольшом антисептическом действии. Так, сульфат цинка используют для приготовления глазных капель (0,25%-ный раствор). Оксид, хлорид и сульфат цинка используют также в стоматологической практике.

Цинк, как и все d-элементы, способен образовывать соединения с неорганическими лигандами. Для него координационное число 4.

К числу важнейших соединений цинка относятся оксид, гидроксид, некоторые простые и комплексные соли. Оксид ZnO и гидроксид Zn(ОН)₂ проявляют амфотерные свойства, растворяются не только в кислотах, но и в щелочах:

ZnO + H₂O + 2OН^– = [Zn(OH)₄]^2–

Zn(OH)₂ + 2OН^– = [Zn(OH)₄]^2–

Гидроксид цинка получают с помощью обменной реакции при взаимодействии растворимых солей цинка со щелочами:

Zn²⁺ + 2OН^– = Zn(OH)₂

Гидроксид цинка растворяется в избытке аммиака с образованием растворимых комплексных солей – аммиакатов:

Zn(OH)₂+ 4NH₃ = [Zn(NH₃)₄](OH)₂

Опыт 2. Амфотерность гидроксида цинка

В пробирку налейте примерно 1мл раствора соли цинка (сульфат или хлорид). Добавьте медленно, по каплям, раствор щелочи (NaOH). Отметьте цвет и характер образовавшегося осадка. Разделите его на две пробирки, в одну добавьте раствор кислоты (НС1), а в другую – раствор щелочи (NaOH). Что наблюдаете? Объясните наблюдения. Напишите уравнения в молекулярной и ионной форме.

Опыт 3. Комплексные соединения цинка

В пробирку налейте 1 мл раствора соли цинка. Медленно, по каплям, добавьте раствор гидроксида аммония (NH₄OH) до образования осадка, а затем до полного его растворения.

Напишите уравнения происходящих реакций в молекулярной и ионной форме, учитывая, что координационное число цинка в полученном комплексном соединении равно четырем.

Напишите уравнение электролитической диссоциации образовавшегося комплексного соединения цинка и выражение константы нестойкости комплексного иона.