Kadmis

2B grupė: Zn, Cd, Hg
2B grupės metalų savybes nulemia užpildytos d ir s orbitalės: (n-1)d10ns2. Kai kurios šių elementų savybės nurodytos lentelėje 24-6. 2B grupės metalai lydosi ir verda žemoje temperatūroje; tai turbūt yra susiję su “18+2” elektronų konfigūracijos apsprendžiamu santykinai silpnu metališkuoju ryšiu. Gyvsidabris yra vienintelis metalas, išliekantis skystas kambario ir net žemesnėje temperatūroje (aušinant skystą galį galima gauti peršaldytą skystą metalinį galį kambario temperatūroje.) Gyvsidabris nuo cinko ir kadmio skiriasi ne tik fizinėmis savybėmis.
• Gyvsidabris nelabai linkęs jungtis su deguonimi. Okksidas HgO yra termiškai nepatvarus.
• Tik nedaugelis gyvsidabrio junginių tirpsta vandenyje bei sudaro hidratus.
• Dauguma gyvsidabrio junginių yra kovalentiniai. Gyvsidabrio halidai (išskyrus HgF2) vandeniniuose tirpaluose yra tik silpnai jonizuoti.
• Gyvsidabris(I) sudaro joną su kovalentine jungtimi tarp dviejų metalo atomų, Hg22+.
• Gyvsidabris neišstumia H2 iš rūgščių.
Dalį šių skirtumų lemia 6s elektronams pasireiškiantis reliatyvistinis efektas. (## reliatyvistinis efektas detaliau išnagrinėtas 10 skyriaus papildomų skaitinių paragrafe.) 6s elektronų greitis tiek priartėja prie šviesos greičio, kad pradeda pasireikšti reliatyvistinis elektronų masės padidėjimas. Todėl sumažėja 6s orrbitalės matmenys, o 6s elektronus veikia didesnis efektyvusis branduolio krūvis, padidinantis Hg jonizacijos energijas.
Kai kurios 2B grupės metalų charakteristikos:

Zn Cd Hg
Tankis, g/cm3 7,14 8,64 13,59(s)
Lydymosi temperatūra, °C 419,6 320,9 -38,87
Virimo temperatūra, °C 907 765 357
Elektronų konfigūracija [Ar]3d104s2 [Kr]4d105s2 [Xe]4f145d106s2
Atomo spindulys pm 133 149 160
Jonizacijos energijos, kJ/mol Pirmoji 906 867 1006

Antroji 1733 1631 1809
Svarbiausieji oksidacijos laipsniai +2 +2 +1 +2
Elektrodo potencialas E0,V M2+(aq) + 2 e- M(k) -0,763 -0,403 +0,854

M22+(aq) + 2 e- 2M(k) – – +0,796
2B grupės me

etalų naudojimas
Apie trečdalį viso pagaminamo cinko sunaudojama geležiai cinkuoti. Cinkuota geležis pasidaro atspari korozijai (žr. paragrafą 21-6). Daug cinko sunaudojama lydinių gamybai. Pavyzdžiui žalvariu vadinamas vario lydinys, turintis 20-45% cinko ir nedidelius kiekius Sn, Pb ir Fe. Žalvaris gerai laidus elektrai ir atsparus korozijai. Iš cinko gaminami sausųjų elementų korpusai, spaustuvinės plokštės, ant kurių litografijos būdu perkeliamas spausdinamas tekstas ir piešiniai. Cinkiniai tirpūs anodai apsaugo geležines konstrukcijas nuo korozijos (žr. paragrafą 21-6).
Kadmis, nors ir nuodingas, naudojamas vietoje cinko, kai reikalinga blizganti apsauginė danga geležiai. Kadmis yra kai kurių lydinių sudedamoji dalis (pvz. specialūs lydmetaliai aliuminiui lituoti). Vario lydiniai su kadmio priedais yra tvirtesni. Kadmis sugeria neutronus, todėl iš jo gaminami apsauginiai skydai ir valdantieji strypai branduoliniams reaktoriams (žr. paragrafą 26-8).
Gyvsidabrio panaudojimo sritys suusijusios su jo metališkumu, skystumu ir dideliu tankiu. Gyvsidabris naudojamas termometruose, barometruose, dujų slėgio reguliatoriuose, elektros grandinių rėlėse ir jungikliuose. Gyvsidabriniai elektrodai naudojami aktyviųjų metalų gamybai elektrolizės būdu. Dienos šviesos lempose yra guvsidabrio garų. Gyvsidabris su dauguma metalų sudaro lydinius, vadinamus amalgamomis. Stomatologų naudojamą amalgamą sudaro 70% Hg ir 30% Cu.
• Geležis yra vienas iš nedaugelio metalų, nesudarančių amalgamos. Todėl gyvsidabrį galima laikyti geležiniuose induose.
2B grupės elementų junginiai
Kai kurie svarbesni 2B grupės elementų junginiai ir jų naudojimas nurodyti lentelėje 24-7. Labai įdomūs yr
ra ZnO, CdS ir HgS, pasižymintys puslaidininkinėmis savybėmis. Dailininkai naudoja CdS ir HgS pigmentus dažams gaminti. Paragrafe 12-7 buvo išnagrinėta puslaidininkių elektroninė sandara. Tarp valentinės juostos ir laidumo juostos yra draustinė juosta. Paveikus medžiagą šviesa elektronai gali absorbuoti šviesos kvantus ir peršokti iš valentinės juostos į laidumo juostą. Absorbuotoji energija turi būti lygi arba didesnė už draustinės juostos plotį. Puslaidininkių spalva priklauso nuo draustinės juostos pločio (žr. paragrafą ).
Kai kurie svarbesni 2B grupės metalų junginiai ir jų panaudojimas:
ZnO gumos užpildas; pigmentas; kosmetinės priemonės; kopijavimo mašinų fotolaidininkai.
ZnS ekranų danga televizorių kineskopuose ir Rentgeno vamzdžiuose; pigmentas; šviečiantys dažai.
ZnSO4 dirbtinio šilko gamyboje; medienos apsaugai nuo puvimo.
CdO dengimui elektrolizės būdu; beterijose; katalizatorius; nematocidas.
CdS saulės elementai; fotolaidininkai kserografijoje; pigmentas.
CdSO4 dengimui elektrolizės būdu; standartiniai galvaniniai elementai (Weston’o elementas).
HgO poliravimo medžiagos; sausieji elementai; dezinfekuojantys dažai; fungicidai; pigmentas.
HgCl2 Hg junginių gamyba; dezinfekuojanti priemonė; fungicidas; insekticidas; medienos apsauga nuo puvimo.
Hg2Cl2 elektrodai; farmacijos gaminiai; fungicidai.
Gyvsidabrio ir kadmio nuodingumas
Kaupdamasis organizme gyvsidabris veikia nervų sistemą ir sukelia smegenų sutrikimus. Viena iš apsinuodijimo gyvsidabriu formų yra ištikusi Skrybėlių iš knygos “Alisa stebuklų šalyje”. Gaminant skrybėles gyvsidabrio junginiai naudojami vilną perdirbant į fetrą. Viena iš teorijų, aiškinančių apsinuodijimą gyvsidabriu teigia, kad gyvsidabris sutrikdo sieros turinčių fermentų veiklą. Teiginys grindžiamas dideliu gyvsidabrio giminingumu sierai, t.y. stipriu polinkiu re
eaguoti su siera. Organiniai gyvsidabrio junginiai yra daug nuodingesni už neorganinius ir už laisvą metalą. Kai kurie mikroorganizmai paverčia gyvsidabrį metilgyvsidabrio (CH3Hg+) junginiais, kurie kaupiasi žuvyje ir kituose vandens organizmuose.
Kontaktuojant su laisvu gyvsidabriu pavojingiausi yra gyvsidabrio garai. Net tokios mažos gyvsidabrio koncentracijos ore, kaip 10 [mikro]g/m3 yra pavojingos. Nors gyvsidabrio sočių garų slėgis yra labai nedidelis, jis viršija lestiną gyvsidabrio koncentraciją ore, todėl gamyklose naudojančiose gyvsidabrį būtina kontroliuoti jo koncentraciją ore.
Kadmis daugeliu savo savybių labai primeną cinką. Tačiau mikrokiekiai cinko yra būtini normaliam organizmų vystymuisi, o mikrokiekiai kadmio yra nuodingi. Apsinuodijimas kadmiu sukelia labai skausmingą kaulų ligą, kuri kartais vadinama “itai – itai kyo” vardu (išvertus iš japonų kalbos reikštų “ai-ai liga”). Ši liga buvo paplitusi vienoje Japonijos vietovėje, kurioje cinko kalnakasybos atliekos pakliūdavo į vandenį, naudojamą ryžių laukams drėkinti. Žmonės, valgę ružius iš šių laukų, apsinuodijo kadmiu. Galimi ir kitokie negalavimai dėl apsinuodijimo kadmiu, pavyzdžiui kepenų, inkstų, plaučių veiklos sutrikimai. Gali būti, kad kadmis kai kuriuose fermentuose pakeičia cinką ir sutrikdo normalią fermentų veiklą. Susidomėjimas apsinuodijimu kadmiu stipriai išaugo supratus, kad plačiai naudojamuose cinko junginiuose beveik visada yra kadmio priemaišų.

Leave a Comment