II G B: O GRUPO DO ZINCO. Basílio Alberto Assane

II G B: O GRUPO DO ZINCO

Vista Geral Do Grupo

Elemento Símbolo Z Estrutura Electrónica Estados de Oxidação

Zinco Zn 30 [Ar]3d10_4s2 _{(I) II}

Cádmio Cd 48 [Kr]4d10_5s2 _{(I) II}

Mercúrio Hg 80 [Xe]5d10_6s2 _{I II}

Copernício Cp 112 [Rn]6d107s2 II

Os estados de oxidação apresentados em bold são os mais estáveis e os que aparecem ente parêntesis são quase inexistentes

• Zn, Cd e Hg mostram estados de oxidação +1 e +2, mas em solução só são encontrados iões simples hidratados M2+_.

• O ião monovalente M+ _{não existe isolado, so formando molécula-iões [M-M]}2+_.

O Hg (I) forma iões [Hg-Hg]2+_{. Foram também isoladas espécies Zn}

22+ e Cd22+

em misturas fundidas como as de Cd/CdCl₂ e Cd/CdCl₂/AlCl₃ e o composto anómalo [Cd]₂[AlCl₄]₂ já foi isolado. Porém, estas espécies disproporcionam-se em Água, só existem em compostos insolúveis.

• A ligação Hg-Hg é mais forte e estável do que a Cd-Cd e esta mais forte e estável do que a Zn-Zn.

• Para estes elementos, valência superior a 2 não foi encontrada, pois, isto destruiria a simetria das orbitais d10 _completas.

Potenciais de redução (em Volts, V):

Zn

Zn

Hg

Hg

Hg

Cd

Cd

Propriedade Gerais dos Elementos

• Estes metais não têm a estrutura compacta dos metais verdadeiros. As distâncias entre os seus átomos são cerca de 15% maiores do que a ideal. As suas estruturas são distorcidas. Por isso, têm pontos de fusão e de ebulição relativamente baixos e as suas resistências à tracção são baixas. Eleme nto r_A (Å) r_i (Å) Ei (KJ/mol) _P.F. (o_C) P.E. (o_C) ρ (g/cm3₎ Abundância Ei₁ (I₁) Ei₂ (I₂) Ei₃ (I₃) ppm % Zn 1,25 0,74 906 1733 3831 420 907 7,1 132 0,02 Cd 1,41 0,97 879 1631 3616 321 768 8,6 0,15 2.10-5 Hg 1,44 1,10 1007 1810 3302 -38 357 13,6 0,5 5.10-5 Cp 1,10 1 154,9 2 170,0 3 164,7

Extracção e Aplicações dos Elementos

• O Zinco, cerca de 0,02% da crusta terrestre (132 ppm),

• Ocorre como esfarelite, (ZnFe)S (que geralmente ocorre com a

Galena, PbS), Bleda de Zinco, ZnS (a mais comum), Calamina ou

Smithsonite, ZnCO

, e Wurtzite ou Willenite, Zn

SiO

(a menos

comum)

• O Ferro e o Cádmio estão sempre como impurezas de substituição,

também podem ser concentrados alguns elementos raros como o

Índio, o Gálio e o Germânio

• Os minérios são concentrados por sedimentação selectiva ou por

flutuação e ustulados dando ZnO que é reduzido com antracite ou

coque a 1400 K. Liberta-se vapor de Zn que é condensado para dar o

metal sólido.

• Também pode ser extraído electroliticamente, a partir de ZnO,

usando uma solução aquosa de H

SO

, Alumínio como cátodo e

Chumbo como ânodo.

Extracção e Aplicações dos Elementos

• Da produção mundial de Zinco, cerca de 5 milhões de

ton/ano, cerca de um terço é usado na galvanização de Ferro.

Também forma outras ligas, como o latão.

• Uma liga recente, 80% de Zn e 20% de Al, torna-se super

plástica a 540 K e pode ser comprimida em formas complexas,

mas tem dureza e resistência, à temperatura ambiente,

comparáveis com as do aço –um material adequado para

carroçarias de automóveis. O ZnO é usado como pigmento

branco, é brilhante (absorve raios ultra-violetas e emite-os

como luz vizível, mesmo no escuro).

Extracção e Aplicações dos Elementos

• O Cádmio, faz cerca de 2.10

_{% da litosfera}

• Obtém-se exclusivamente de minérios de Zinco. O mineral

Greenockita (CdS) está bastante disseminado mas não tem valor

comercial.

• O Cádmio, que pode existir no Zinco bruto numa percentagem até

0,5 pode ser separado por destilação. Pode também ser precipitado

de soluções Zn

_/Cd

_{por adição de Zinco em pó.}

• Usa-se em galvanoplastia, nalguns metais para chumaceiras e ligas

fusíveis, e ainda, nas barras de controlo de reactores nucleares,

porque o

_{Cd tem uma secção eficaz particularmente grande para}

a captura de neutrões.

• O CdS é um pigmento amarelo importante e caro (usado em

pinturas anti-insectos).

• Usa-se também o Cd em pilhas alcalinas Cd/Ni, usadas em baterias

para locomotivas a diesel e outros equipamentos.

Extracção e Aplicações dos Elementos

• O Mercúrio é também raro faz cerca de 5.10

_{% da litosfera.}

• O seu minério importante é apenas o Cinábrio (Cinabar),

vermelho, romboédrico, HgS, encontrado principalmente na

Espanha.

• O minério é moído e concentrado por lavagem e flutuação

selectivas.

• Por ustulação ao ar a 900 K liberta-se o vapor,

que é condensado no líquido metálico.

• Produção mundial: cerca de 8 milhões ton/ano.

• É utilizado em lâmpadas de vapor de Mercúrio e em muitos

equipamentos científicos, como termómetros, barómetros;

como detonador em bombas de difusão e em

“relais”

eléctricos.

Hg

SO

O

HgS





 





Extracção e Aplicações dos Elementos

• O Fenilacetato de mercúrio e outros compostos

organometálicos

usam-se

na

agricultura

como

insecticidas e fungicidas em culturas de leguminosas.

• O HgO usa-se em tintas anti-sujidade (que podem ser

lavadas sem descorar).

• Também, o Hg é usado ma medicina, por exemplo, na

medicina dentária.

• O HgCl

é

usado

para

produzir

os

derivados

Extracção e Aplicações dos Elementos

• O Copernício, inicialmente chamado de Unúnbio, Unúmbio (do latim um, um, dois) é sintético, de símbolo Cn, número atômico 112, com massa atómica [285] u. pertence ao grupo 12 (IIG B) da Tabela Periódica.

• É superpesado, radioativo, através da emissão alfa com meia-vida de somente alguns milissegundos.

• Alguns pesquisadores lhe atribuíram o nome de “Eka-Mercúrio" devido a algumas semelhanças com este elemento. É, provavelmente, metálico, líquido, de aspecto prateado.

• Pela sua posição na Tabela Periódica, provavelmente forma compostos análogos aos do Hg, com estados de oxidação +1 e +2. Seu ponto de fusão seria mais baixo que o do Mercúrio.

• Entretanto, ainda não se conhecem compostos do Copernício, pois foi obtido em quantidades extremamente pequenas (cerca de 6 átomos), e seu tempo de desintegração é de apenas alguns nanossegundos, tempo curto demais para seus compostos serem isolados antes do elemento decair. Aliás, os possíveis compostos do Copernício seriam decompostos pelos efeitos da própria radiação do elemento (auto-radiólise).

O Copernício

• Foi obtido em 09/02/1996 no "Gesellschaft für Schwerionenforschung" (GSI) em Darmstadt, Alemanha, pela de Peter Armbruster e Sigurd Hofmann. Ele foi sintetizado fundindo um átomo de Zinco-70 com um átomo de Chumbo-208, acelerando núcleos de Zinco sobre um alvo de Chumbo num acelerador de iões pesados (UNILAC). A IUPAC confirmou a descoberta em 11/07/2009.

• Foi conhecido como "Unúnbio“, pela IUPAC, até Julho de 2009, quando foi batizado como Copernicium, em homenagem a Nicolau Copérnico. Nome aprovado oficialmente pela IUPAC em 20/02/2010.

• Cinco isótopos são conhecidos:

• O Cn-277 com meia-vida de 0,28 milissegundos, decaindo para Ds-273 com emissão alfa.

• O Cn-282 com meia-vida de 0,8 milissegundos, decaindo por fissão espontânea.

• Cn-283 com meia-vida de 4 segundos, decaindo para Ds-279 com emissão alfa. • Cn-284 com meia-vida de 97 milissegundos, decaindo por fissão espontânea. • Cn-285 com meia-vida de 29 segundos, dando para Ds-281 com emissão alfa.

Propriedades Químicas

• O Zn e o Cd formam iões, em solução, mais facilmente que o Cu e a Ag, porque as suas entalpias de vaporização são pequenas. Dissolvem-se facilmente em ácidos não oxidantes e reagem directamente com o O₂, S, P e halogénios, sob aquecimento. O Zn, até, dissolve-se em soluções alcalinas concentradas, formando o ião Zincato, [Zn(OH)₄]2-_.

• O Hg assemelha-se ao Cu e Ag nas suas reacções com ácidos, sendo dissolvido apenas em ácidos oxidantes. Reage lentamente com O₂ a 620 K, mas, o HgO formado decompõe-se a 670 K. Contudo, o metal reage facilmente com o S e os halogénios.

• Estes metais formam ligas, muitas das quais com importância tecnológica. As soluções de outros metais em Hg chamam-se amálgamas; nalguns casos formam-se compostos estequiométricos autênticos, como NaHg₂.

• A química do Zinco é semelhante à dos metais activos. A química do Cádmio e do Mercúrio pode ser resumida nos seguintes esquemas:

Reacções Do Cádmio:

Cd

CdCl

CdC

CdS

O

H

CdSO



O

H

NO

Cd

(

)



4

Reacções do Mercúrio:

Hg

O

H

NO

Hg

(

)



O

H

NO

Hg

(

)



2

HgSO