Báo cáo Hóa vô cơ 2

 BÁO CÁO HÓA VÔ CƠ 2 Năm học 2013 - 2014 Nội dung: I. Cấu Tạo Nguyên Tử, Tính Chất Vật Lí. II. Tính Chất Hóa Học. III. Trạng Thái Tự Nhiên, Điều Chế. IV. Ứng Dụng. V. Hợp Chất. Tổng Quan: - Nhóm IIB là phân nhóm phụ gồm ba nguyên tố: Zinc(Zn), Cadmium(Cd) và Mercury(Hg). - Zn được Andreas Marggraf tìm ra ở Đức. Nguồn gốc tên gọi theo tiếng Đức là “zink”. Hàng thế kỉ trước khi được nhận ra như một nguyờn tố độc lập, quặng kẽm đó được - Zn được Andreas Marggraf tìm ra ở Đức. Nguồn gốc tên gọi theo tiếng Đức là “zink”. Hàng thế kỷ trước khi được nhận ra như một nguyên tố độc lập, quặng kẽm đã được sử dụng để làm đồng thau. Đồng thau có niên đại 1400 – 1000 BC đã được tìm thấy ở Palestin - Cd có nguồn gốc tên gọi xuất phát từ tiếng Latin “cadmia” có nghĩa là “calamine” (kẽm cacbonat, ZnCO3) (ban đầu người ta đã nhầm lẫn Cd với Zn). Cd được Friedrich Strohmeyer tìm ra ở Đức năm 1817 từ một số mẫu quặng không tinh khiết ZnCO3. Ông nhận thấy rằng những mẫu đặc biệt này đổi màu khi nung nóng trong khi ZnCO3 tinh khiết thì không. Sau đó ông đã kiên trì theo đuổi sự quan sát này và cuối cùng đã tách được Cd kim loại bằng cách nung và khử hợp chất sunfua. - Thuỷ ngân là một trong 7 kim loại biết từ thời cổ đại. Thuỷ ngân được đặt tên theo sao Thuỷ (mercury). Nguồn gốc của ký hiệu Hg là xuất phát từ tiếng Latin “Hydragyrum” có nghĩa là bạc lỏng. I. Cấu Tạo Nguyên Tử, Tính Chất Vật Lí. Phân nhóm IIB còn được gọi là phân nhóm kẽm, gồm các nguyên tố.Chúng có cấu hình electron ở các lớp ngoài cùng như sau:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2. Nguyên tử của các nguyên tố này có hai electron ở lớp ngoài cùng (ns2). Khác với các nguyên tố của các phân nhóm phụ khác, ở các nguyên tố Zn, Cd, Hg các electron của các phân lớp dke62 lớp ngoài cùng đã điền đủ 10 electron, nên các phân lớp bền vững và các electron của phân nhóm này không tham gia tạo liên kết hóa học. Các nguyên tố này chỉ có khả năng cho đi hai electron ở lớp ngoài cùng nên chúng chỉ có một số oxi hóa dương là +2 giống các nguyên tố phân nhóm chính. So với các nhóm khác thì ở nhóm này các nguyên tố phân nhóm chính và phân nhóm phụ có nhiều điểm giống nhau hơn cả, ví dụ: các nguyên tố hai phân nhóm này đều có tnc thấp. Các nguyên tố nhóm IIB kém hoạt động hóa học hơn nhiều so với các nguyên tố nhóm IIA, do vỏ 18e trong nguyên tử Zn, Cd, Hg chắn các electron so với hạt nhân kém hiệu quả hơn so với vỏ 8e bền của khí hiếm trong nguyên tử các nguyên tố nhóm IIA. Tính kim loại yếu đi rõ rệt và giảm dần từ Zn đến Hg. Các hydroxit của chúng không tan trong nước và là những bazo yếu hơn các hydroxyt của các kim loại kiềm thổ. Riêng Zn(OH)2 là hydroxyt lưỡng tính. Đi từ Zn đến Hg khả năng tạo phức của nguyên tố tăng dần giống phân nhóm đồng.Đặc biệt Hg có những tính chất khác với với Zn và Cd do cặp electron 6s2 khá bền. Ở trạng thái tự do, Zn có màu trắng hơi xanh, Cd và Hg có màu trắng bạc, và Zn, Cd, Hg có cấu trúc mạng lập phương. Nguyên tố Zn Cd Hg Bán kính 1.33 1.49 1.50 NL ion hóa 9.331 8.991 10.43 Nhiệt độ nc 419 321 -39 Nhiệt độ sôi 907 767 357 Bán kính nguyên tử tăng từ Zn đến Cd,nhưng tăng chút ít từ Cd đến Hg.So với các kim loại kiềm cùng chu kỳ, bán kính nguyên tử của Zn, Cd, Hg đều bé hơn nên có năng lượng ion hóa cao hơn nhiều so với các kim loại kiềm. Do vậy so với các kim loại kiềm thổ, các kim loại Zn, Cd, Hg có tính khử yếu hơn và các ion của chúng cũng dễ bị khử hơn.Điều này có mối tương quan giữa sự tăng điện tích hạt nhân và sự tăng số lớp electron ở vỏ nguyên tử. Sự biến đổi năng lượng ion hóa: năng lượng ion hóa thứ nhất giảm chút ít từ Zn đến Cd sau đó tăng mạnh từ Cd đến Hg.Nguyên nhân làm giảm năng lượng ion hóa từ Zn đến Cd là do sự tăng bán kính nguyên tử, còn từ Cd đến Hg năng lương ion hóa tăng lên là do độ bền của cặp electron 6s2 của Hg cao hơn cặp 5s2 của Cd. Từ Cd đến Hg, điện tích hạt nhân tăng lên 32 đơn vị trong khi bán kính nguyên tử hầu như không đổi, do vậy cặp electron 6s2 bị hạt nhân hút mạnh hơn và có thể xâm nhập sâu vào các lớp bên trong dẫn tới liên kết với hạt nhân bền hơn. Cả ba kim loại đều dễ nóng chảy và khá dễ bay hơi. Hg ở điều kiện thường là một chất lỏng. Cd có thể rèn và kéo dài, còn Zn thì khá dòn ở điều kiện thường. Cả ba nguyên tố đều dễ tạo thành hợp kim với nhau và với các kim loại khác. Trong số đó, những hợp kim của Hg ( gọi là hỗn hống) chiếm vị trí đặc biệt. Đặc biệt, hợp chất cả ba kim loại đều độc, nhất là Hg. Hơi Hg làm suy nhược hệ thần kinh, hợp chất Hg làm rối loạn ruột, thận, loét miệng, suy tim. II. Tính Chất Hóa Học. Nhận xét chung về hoạt tính hóa học của Zn, Cd, Hg. Từ Zn đến Hg, hoạt tính hóa học giảm nhanh. Zn là nguyên tố hoạt động trung bình, Cd hoạt động kém hơn, còn Hg khá trơ, kim loại này đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hóa học. Tuy nhiên, do là kim loại ở trạng thái lỏng nên đã làm cho các phản ứng của Hg dễ dàng hơn. 1. Tác Dụng Với Phi Kim: - Hiđro: không có phản ứng trực tiếp. - Nhóm IVA: carbon, silic: không phản ứng trực tiếp. - Nhóm VA: nitơ (không phản ứng trực tiếp), với photpho tạo photphua. - Nhóm VIA (oxi, lưu huỳnh):  Với oxi; cả 3 nguyên tố đều bền với không khí ở nhiệt độ thường, nhưng khi nung nóng Zn và Cd phản ứng mãnh liệt: Zn cho ngọn lửa màu lam, Cd cho ngọn lửa màu sẫm và tạo thành ZnO (> 2250C), CdO (325 – 3500C). Đối với Hg chỉ phản ứng rõ rệt với oxi ở 3000C tạo thành HgO và ở trên 4000C oxit đó lại bị phân hủy thành nguyên tố.  Với lưu huỳnh; cả ba kim loại này đều có phản ứng trực tiếp. Với Zn và Cd cần đun nóng hỗn hợp bột mịn các kim loại này với lưu huỳnh tạo thành sẩn phẩm là ZnS (>3000C) và CdS (>3500C). Đối với Hg phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường tạo thành HgS.  Nhóm halogen: cả ba kim loại đều phản ứng trực tiếp với halogen tạo thành halogenua màu trắng, trừ HgI2 màu đỏ. Hợp chất HgI2 màu vàng không được tạo ra vì dễ phân hủy thành HgI2 và Hg dưới ánh sáng. 2. Tác Dụng Với Nước: - Zn và Cd bền với nước ở nhiệt độ thường. Về mặt nhiệt động, Zn có thể đẩy được H2 ra khỏi nước nguyên chất: E0(H2O/H2, OH-) = -0.414V; E0(Zn2+/Zn) = - 0.763V. - Tuy nhiên trên thực tế, Zn cũng giống như Al, đều không thể hiện được tính chất này vì trên bề mặt kim loại có lớp oxit bền bảo vệ và sản phẩm phản ứng là hiđroxit không tan. - Khi nung nóng có thể khử hơi H2O giải phóng H2: Zn (600 – 8000C) và Cd (>3500C). Zn + H2O 𝑡𝑜 → ZnO + H2 Cd + H2O 𝑡𝑜 → CdO + H2 3. Tác Dụng Với Dung Dịch Kiềm: - Hg và Cd không phản ứng với dung dịch kiềm , còn Zn tan trong dung dịch kiềm dặc nóng tạo ra zincat: Zn + NaOH  Na2ZnO2 + H2 - Các zincat chỉ tồn tại trong dung dịch kiềm dư vì Na2ZnO2 bị thủy phân mạnh như Na2SnO2 hay NaAlO2, do đó trong dung dịch nước không phải là Na2ZnO2 mà là mà là Na[Zn(OH)3], Na2[Zn(OH)4] , Ba2[Zn(OH)]6. Zn + 4NH3 + 2H2O  [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 4. Tác Dụng Với Axít: HNO3 tùy lượng có thể bị khử thành nhiều sản phẩm khác nhau tạo NO2, NO, N2O Zn + 4HNO3đZn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 4Zn + 10HNO3đ4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O Với H2SO4 đặc nóng nếu acid dư Hg2+, tạo ra Hg+ nếu Hg dư: 2Hgdư + 2H2SO4(đặc) t0 → Hg2SO4 + SO2 + 2H2O Hg + 2H2SO4(đặc, dư) t0 → HgSO4 + SO2 + 2H2O - HCl, H2SO4 loãng, dung dịch muối amoni 5- Tác dụng với axit - HCl, H2SO4 loóng, dung dịch muối amoni; - HNO3, H2SO4 đặc. Zn + 2NH4Cl (đặc, nóng)  [Zn(NH3)2(H2O)2]Cl2 + H2 2Cd + 4NH4NO3 (đặc, nóng)  [Cd(NH3)4(H2O)2] (NO2)2 + Cd(NO3)2 4Zn + 10HNO3 (rất loãng, nóng)  4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O Hg + axit dư và không dư. - Phản ứng của Zn với dung dịch kiềm, dung dịchNH3. Zn + 2NaOH (đặc)+ 2H2O  Na2[Zn(OH)4] + H2 Zn + 2NaOH (đặc)+ 2H2O  Na2[Zn(OH)4] + H2 4Zn + 7NaOH (đặc) + NaNO3 + 6H2O  4Na2[Zn(OH)4] + NH3 Zn + 4NH3 + 2H2O  [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 2Cd + 8NH3 + 6H2O + O2 2[Cd(NH3)4(H2O)2](OH)2 Với H2SO4 đặc nóng nếu acid dư Hg2+, tạo ra Hg+ nếu Hg dư: 2Hgdư + 2H2SO4(đặc)→ Hg2SO4 + SO2 + 2H2O Hg + 2H2SO4(đặc, dư) t0 → HgSO4 + SO2 + 2H2O III. Trạng Thái Tự Nhiên, Điều Chế. 1. Điều chế kẽm - Quặng kẽm được làm giàu bằng phương pháp tuyển nổi và được nung oxi hóa trong các lò giống như lò nung oxi hóa pirit trong sản xuất acid sulfuric. Quá trình oxi hóa biến kẽm sulfua thành kẽm oxit và khí sulfurơ. 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 - Phản ứng oxi hóa kẽm sulffua tỏ nhiệt đủ để duy trì nhiệt độ phản ứng. công nghiệp luyện kẽm thường gắn với việc sản xuất acid sulfuric để tận dụng khí sulfurơ thoát ra khỏi lò nung. Kẽm oxit được khử thành kim loại bằng carbon hay khí carbon oxit. 2 ZnO + C(cốc) 2 Zn + CO2 ∆H=233,52 kJ/mol 2 ZnO + 2 CO 2Zn + 2 CO2 ∆H=70,14kJ/mol - Quá trình này đươc thực hiện ở nhiệt độ trên nhiệt độ sôi của kẽm (kẽm có nhiệt độ sôi ở 1179 k). bởi vậy sản xuất kẽm có thể thưc hiện các lò nung nhỏ có gắn phong ngưng tụ hơi kẽm. các lò loại này có thể gia nhiệt bằng khí đốt. - Sản xuất kẽm có thể được thực hiện trong lò điện hồ quang. Hỗn hợp kẽm oxit, than cốc và vôi được nung trong ngọn lửa hồ quang. Kẽm bốc hơi được dẫn qua một lớp than cốc nóng trước khi đi vào buồng ngưng tụ để khử phần hơi kẽm đã bị oxi hóa kẽm thu được đạt độ tinh khiết 99.5%. cất kẽm lại một lần nữa người ta thu được kẽm tinh khiết 99.99%. - Kẽm còn được sản xuất bằng phương pháp điện phân. - Kẽm oxit sau quá trình nung oxi hóa kẽm sulfua được hòa tan vào acid sulfuric. Dung dịch kẽm sulfat được đem điện phân. Quá thế của hydro ở điện cực kẽm rất cao nên tạo điều kiện thuận lợi để kết tủa kẽm teong môi trường axit. Dung dịch kẽm sulfat trong axit sulfuric phải được loại bỏ các tạp chất hòa tan trước khi điện phân để thu được những khối kẽm tinh khiết hoàn hảo. nếu dùng catot bằng thủy ngân thì người ta không cần phải tinh chế dung dịch một cách có hệ thống. sản phẩm trung gian trong trường hợp này là một hỗn hống kẽm. từ hỗn hống, người ta cất thủy ngân để thu kẽm có độ tinh khiết 99.999%. trong điện phân bình thường anot được làm bằng các tấm chì. Để sản xuất một tấn kẽm phải sử dụng điện khoảng 24000kWh. - Quá trình điện chiết tách kẽm từ quặng tinh bằng axít sulfuric: ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O - Sau đó, người ta dùng phương pháp điện phân để sản xuất kẽm kim loại. 2 ZnSO4 + 2 H2O 2 Zn + 2 H2SO4 + O2 2. Điều chế cadimi Quá trình khử và cất kẽm trong lò luyện kẽm, cadimi cùng bốc hơi theo kẽm. cadimi oxit dễ bị khử hơn kẽm và cadimi kim loại cũng dễ bốc hơi hơn kẽm, vì vậy cadimi tập trung cho phần đầu khi kẽm mới bốc hơi và ngưng tụ. cất loại bột này trộn với than cốc có khống chế nhiệt độ, người ta nhận được cadimi tinh khiết. Từ dung dịch kẽm sulfat trong quá trình điện phân có chứa cdimi sulfat, người ta dùng bột kẽm để khử cadimi ion (Cd+2) thành cadimi kim loại trước khi điện phân kẽm. cadimi thô này được hòa tan vào aicd sulfuric và điện phân dung dịch để có cadimi tinh khiết.  Dùng kẽm khử: CdSO4+Zn(bột) ZnSO4+Cd  Nhiệt phân cadmi(II) oxit: 2CdO 2Cd+O2  Điện phân muối Cadmi: 2CdSO4 + 2H2O 2Cd ↓(catot)+O2↑(anot)+H2SO4 CdCl2 Cd+Cl2 3. Điều chế thủy ngân Phương pháp luyện kim để sản xuất thủy ngân cũng giống như phương pháp sản xuất kẽm, nhưng mức độ thực hiện dễ hơn nhiều. thủy ngân sulfua dễ chuyển thành oxit bằng quá trình nung oxi hóa. Thủy ngân oxit bị nhiệt phan tạo thành thủy ngân và giải phóng oxi, thủy ngân được cất ngay ở nhiệt độ phân hủy của oxit. Người ta có thể thực hiện phản ứng khử thủy ngân sulfau bằng bột sắt hoặc canxi oxit.  Nhiệt phân thủy ngân(II) oxit: 2HgO 2Hg+O2 (450 – 5000C)  Dùng kim loại mạnh hơn đẩy thủy ngân ra khỏi dung dịch: Hg2(NO3)2+Cu 2Hg+Cu(NO3)2  Nhiệt phân muối nitrat, sulfua: Hg(NO3)2 Hg+2NO2+O2 (trên4000C) HgS+Fe Hg+FeS (350 – 4500C) 4HgS+4CaO 4Hg+3CaS+CaSO4 (400 – 5000C) IV. Ứng Dụng. điện phân điện phân ỨNG DỤNG CỦA Zn: Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm. 1. Chống ăn mòn và pin - Kim loại kẽm chủ yếu được dùng làm chất chống ăn mòn, ở dạng mạ. Năm 2009 ở Hoa Kỳ, 55% tương đương 893 tấn kẽm kim loại được dùng để mạ. - Kẽm phản ứng mạnh hơn sắt hoặc thép và do đó nó sẽ dễ bị ô xy hóa cho đến khi nó bị ăn mòn hoàn toàn.Một lớp tráng bề mặt ở dạng bằng ôxít và carbonat (Zn5(OH)6(CO3)2) là một chất ăn mòn từ kẽmLớp bảo vệ này tồn tại kéo dài ngay cả sau khi lớp kẽm bị trầy xướt, nhưng nó sẽ giảm theo thời gian khi lớp ăn mòn kẽm bị tróc đi Kẽm được phủ lên theo phương pháp hóa điện bằng cách phun hoặc mạ nhúng nóng. Mạ được sử dụng trên rào kẽm gai, rào bảo vệ, cầu treo, mái kim loại, thiết bị trao đổi nhiệt, và bộ phận của ô tô. - Độ hoạt động tương đối của kẽm và khả năng của nó bị ôxy hóa làm nó có hiệu quả trong việc hi sinh anot để bảo vệ ăn mòn catot. Ví dụ, bảo vệ catot của một đường ống được chôn dưới đất có thể đạt hiệu quả bằng cách kết nối các anot được làm bằng kẽm với các ống này. Kẽm có vai trò như một anot (âm) bằng các ăn mòn một cách chậm chạp khi dòng điện chạy qua nó đến ống dẫn bằng thép. Kẽm cũng được sử dụng trong việt bảo vệ các kim loại được dùng làm catot khi chúng bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước biển. Một đĩa kẽm được gắn với một bánh lái bằng sắt của tàu sẽ làm chậm tốc độ ăn mòn so với không gắn tấm kẽm này. Các ứng dụng tương tự như gắn kẽm vào chân vịt hoặc lớp kim loại bảo vệ lườn tàu. - Với một thế điện cực chuẩn 0,76 vôn, kẽm được sử dụng làm vật liệu anot cho pin. Bột kẽm được sử dụng theo cách này trong các loại pin kiềm và các tấm kẽm kim loại tạo thành vỏ bọc và cũng là anot trong pin kẽm-carbon. Kẽm được sử dụng làm anot hoặc nhiên liệu cho tế bào nhiêu liệu kẽm/pin kẽm-không khí. 2. Hợp kim. Hợp kim của kẽm được sử dụng rộng rãi nhất là đồng thau, bao gồm đồng và khoảng từ 3% đến 45% kẽm tùy theo loại đồng thau. Đồng thau nhìn chung giòn và cứng hơn đồng và có khả năng chống ăn mòn rất cao. Các tính chất này giúp nó được sử dụng nhiều trong các thiết bị truyền thông, phần cứng máy tính, dụng cụ âm nhạc, và các van nước. Vi cấu trúc đồng thau đúc phóng đại 400 lần - Các ứng dụng rộng rãi khác của hợp kim chứa kẽm bao gồm niken bạc, máy đánh chữ bằng kim loại, hàn nhôm và mềm, và đồng điếu thương mại. Kẽm cũng được sử dụng trong các bộ phận đường ống hiện đại như là một sản phẩm thay thế các đường ống trước đây sử dụng hợp kim chì/thiếc. Các hợp kim chiếm 85–88% kẽm, 4–10% đồng, và 2–8% nhôm được sử dụng hạn chế trong một số trường hợp của các bệ nâng đỡ máy. Kẽm là một kim loại ban đầu được sử dụng trong việc sản xuất các đồng tiền 1 cent của Hoa Kỳ từ năm 1982. Lõi kẽm được áo một lớp đồng mỏng để tạo độ bắt mắt của đồng tiền bằng đồng. Năm 1994, 33.200 tấn (36.600 tấn Mỹ) kẽm được sử dụng để sản xuất 13,6 triệu đồng xu ở Hoa Kỳ in the United States. - Các hợp kim chủ yếu là kẽm với một lượng nhỏ đồng, nhôm, và magiê có ích trong việc đúc chết cũng như đúc quay, đặc biệt trong các ngành công nghiệp tự động, điện tử, và phần cứng. Các hợp kim này được chào bán trên thị trường với tên gọi là ZamakVí dụ về hợp kim kẽm nhôm, nó có điểm nóng chảy thấp và độ nhớt thấp nên có thể chế tạo ra những vật có hình dạng nhỏ và phức tạp. Nhiệt độ gia công thấp làm cho các sản phẩm đúc nguội nhanh và do đó có thế lắp ráp chúng một cách nhanh chóng. Một hợp kim khác được chào bán trên thị trường với tên gọi là Prestal chứa 78% kẽm và 22% nhôm và được cho là có độ cứng gần bằng thép nhưng lại dẻo như nhựa. Tính chất siêu nhựa này của hợp kim cho phép đúc chúng dễ dàng trong các khuôn bằng sứ và xi măng. - Các hợp kim tương tự khi có thêm vào một lượng nhỏ chì có thể cuốn nguội thành các tấm. Hợp kim có 96% kẽm và 4% nhôm được sử dụng đễ dập cho các ứng dụng có tốc độ sản xuất thấp mà màu kim loại đen có thể quá đắt. Trong việc xây các bề mặt ngoài, mái nhà hoặc các ứng dụng khác, kẽm được sữ dụng ở dạng tấm kim loại và có thể dùng để cán, cuộn hoặc uốn người ta sử dụng các hợp kim của kẽm với titan và đồng. - Là một vật liệu dễ gia công, không đắt mà nặng, kẽm được sử dụng để thay thế cho chì. Do ngộ độc chì ngày càng nhiều nên kẽm được dùng làm vật nặng trong nhiều ứng dụng khác nhau như câu cá đến cân bằng lốp và bánh đà (bánh trớn). - Kẽm cadmi tellurua (CZT) là một hợp kim bán dẫn có thể được chia thành một chuổi các thiết bị cảm ứng nhỏ.Các thiết bị này tương tự như mạch tích hợp và có thể phát hiện nguồn năng lượng của các photon tia gama. Khi được đặt sau một mặt nạ hấp thụ, thiết bị cảm ứng CZT cũng có thể được sử dụng để xác định hướng của các tia gamma. 3. Bổ sung trong khẩu phần ăn. Kẽm có trong hầu hết các khẩu phần ăn cung cấp dưỡng chất và vitamin hàng ngày. Các sản phẩm chế biến gồm kẽm ôxít, kẽm acetat, và kẽm gluconat. Nó được tin là có tính chất chống ôxy hóa, chúng có thể chống lại sự gia tăng tốc độ lão hóa của da và cơ trong cơ thể; các nghiên cứu chỉ ra sự khác biệt về các hiệu quả của nó. Kẽm cũng giúp làm tăng tốc sự hồi phục vết thương. 4. Dùng làm thuốc ngoài da. Kẽm dùng trong điều trị ngoài da thường được làm từ kẽm ôxít. Các hợp chất này có thể chống cháy nắng trong mùa hè và khô vì lạnh trong mùa đông. Độc tính: Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với thực vật, động vật không xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương sống. Mô hình hoạt động của ion tự do đã được công bố trong một số ấn phẩm, cho thấy rằng chỉ một lượng mỏ mol ion kẽm tự do cũng giết đi một số sinh vật. ỨNG DỤNG CỦA Hg Thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất,trong kỹ thuật điện và điện tử. Nó cũng được sử dụng trong một số nhiệt kế. Các ứng dụng khác là:  Máy đo huyết áp chứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi).  Thimerosal, một hợp chất hữu cơ được sử dụng như là chất khử trùng trong vaccin và mực xăm (Thimerosal in vaccines).  Bơm khuyếch tán, tích điện kế thủy ngân và nhiều thiết bị phòng thí nghiệm khác. Là một chất lỏng với tỷ trọng rất cao, Hg được sử dụng để làm kín các chi tiết chuyển động của máy khuấy dùng trong kỹ thuật hóa học.  Điểm ba trạng thái của thủy ngân, -38,8344 °C, là điểm cố định được sử dụng như nhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo nhiệt độ quốc tế (ITS-90).  Trong một số đèn điện tử.  Hơi thủy ngân được sử dụng trong đèn hơi thủy ngân và một số đèn kiểu "đèn huỳnh quang" cho các mục đích quảng cáo. Màu sắc của các loại đèn này phụ thuộc vào khí nạp vào bóng.  Thủy ngân được sử dụng tách vàng và bạc trong các quặng sa khoáng.  Thủy ngân vẫn còn được sử dụng trong một số nền văn hóa cho các mục đích y học dân tộc và nghi lễ. Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngân lỏng (100-200 g). Ở trạng thái kim loại không phân tán, thủy ngân không độc và có tỷ trọng lớn nên sẽ chảy trong hệ thống tiêu hóa và giúp thông ruột cho bệnh nhân. - Các ứng dụng khác: chuyển mach điện bằng thủy ngân, điện phân với cathode thủy ngân để sản xuất NaOH và clo, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúc tác, thuốc diệt cỏ (ngừng sử dụng năm 1995), thuốc trừ sâu, hỗn hống nha khoa, pha chế thuốc và kính thiên văn gương lỏng. Độc tính: Nhiễm độc cấp tính: khi tiếp xúc với Hg ở nhiệt độ cao, không gian kín ® ho, khó thở, tim đập nhanh, nếu liều lượng Hg tăng dần ® nhiệt độ cơ thể tăng, choáng váng, nôn mửa, hôn mê, tức ngực, một số người da tím tái, rét. Quá trình khó thở có thể kéo dài đến vài tuần. - Ngộ độc cấp tính do ăn uống phải một lượng lớn Hg. Ngộ độc cấp tính có thể là bị ngất, hôn mê (VD: năm 1952, một ngôi làng ở Irăc có 1450 người chết do ăn phải lúa mì giống do Liên hợp quốc viện trợ, do lua lúa mì giống được phun tẩm CH3Hg+ để chống nấm. Nhiễm độc mãn tính: khi tiếp xúc với Hg trong một thời gian dài. Nhiễm độc ở hệ thần kinh, thận, chủ yếu do Hg hữu cơ và một số Hg vô cơ. Triệu trứng sớm nhất của nhiễm độc Hg là lơ đãng, da xanh tái, ăn khó tiêu, hay đau đầu, có thể kèm theo viêm lợi, chảy nước bọt, sau đó răng rụng, mòn, thủng, và có vết đen ở răng, gây tổ thương da. - Triệu trứng điển hình của nhiễm độc mãn tính Hg biểu hiện ở thần kinh: liệt, run, liệt mí mắt, môi, lưỡi, cánh tay, bàn chân... Người nhiễm độc khó có khả năngđiều khiển vận động, cách diễn đạt thay đổi, nói khó, bắt đầu câu nói khó khăn, nói lắp. Đối với trẻ em khi bị nhiễm độc Hg thì thần kinh phân lập, thiểu năng trí tuệ. - Metyl thủy ngân (CH3)Hg+: ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương, ngoài ra nó còn gây ra các rối loạn về tiêu hoá và ít ảnh hưởng tới thận. Trong môi trường nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất, nó làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào. ỨNG DỤNG CỦA Cd: - Khoảng 3/4 cadmi sản xuất ra được sử dụng trong các loại pin (đặc biệt là pin Ni- Cd) và phần lớn trong 1/4 còn lại sử dụng chủ yếu trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ kim và làm chất ổn định cho plastic. Các sử dụng khác bao gồm:  Trong một số hợp kim có điểm nóng chảy thấp.  Trong các hợp kim làm vòng bi hay gối đỡ do có hệ số ma sát thấp và khả năng chịu mỏi cao.  6% cadmi sử dụng trong mạ điện.  Nhiều loại que hàn chứa kim loại này.  Lưới kiểm soát trong các lò phản ứng hạt nhân.  Các hợp chất chứa cadmi được sử dụng trong các ống hình của ti vi đen trắng hay ti vi màu (phốt pho đen, trắng, lam và lục).  Cadmi tạo ra nhiều loại muối, trong đó sulfua cadmi là phổ biến nhất. Sulfua này được sử dụng trong thuốc màu vàng.  Một số vật liệu bán dẫn như sulfua cadmi, selenua cadmi và telurua cadmi thì nó dùng trong các thiết bị phát hiện ánh sánghay pin mặt trời. HgCdTe nhạy cảm với tia hồng ngoại.  Một số hợp chất của cadmi sử dụng trong PVC làm chất ổn định.  Sử dụng trong thiết bị phát hiện nơtrino đầu tiên. Độc tính: - Cađimi xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm. Theo nhiều nghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm cađimi. - Cađimi xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối loạn chức năng thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch. IV. CÁC HỢP CHẤT Trong các hợp chất Zn và Cd luôn luôn thể hiện trạng thái oxy hóa dương +2. Đối với Hg ngoài số oxy hóa +2 còn nhiều hợp chất trong đó về hình thức Hg có số oxy hóa +1. Các hợp chất của Zn, Cd, Hg tồn tại phổ biến dưới dạng các hợp chất đơn giản cũng như phức chất. 1. Các hợp chất X(+2) Số phối trí đặc trưng của Zn(+2) là 4(sp3), Cd(+2) là 4, 6 (sp3, sp3d2), Hg(+2) là 2,4,6(sp, sp3, sp3d2). Các oxyt XO là những chấ rắn: ZnO có màu trắng (số phối trí 4), CdO có màu nâu (số phối trí 6), còn HgO có màu đỏ (số phối trí 2). CdO và ZnO được điều chế bằng cách nung nóng mạnh kim loại còn HgOtạo thành khi nung lâu Hg gần ở nhiệt độ sôi Khi cho kiềm dư tác dụng với dung dịch muối Hg2+ tan thì được kết tủa oxyt HgO màu vàng chứ không phải hyrđoxyt Hg(OH)2: Hg2+ + 2OH- HgO + H2O Sở dĩ như thế vì các ion Hg+ (cũng như các ion Hg22+) có tác dụng phân cực mạnh, chúng hút dễ dàng các ion O2- của nhòm OH-, làm phân hủy hyđroxyt thànhoxyt kim loại và nước ở điều kiện thường. Oxyt HgO dạng vàng khi nấu nóng chuyển sang màu đỏ. Nghiên cứu bằng tia X người ta thấy HgO màu vàng cũng có cấu trúc tinh thể giống HgO đỏ, chỉ khác nhau về khích thước của hạt. Theo chiều Zn-Cd-Hg độ bền nhiệt của các oxyt XO giảm dần, trong khi ở nhiệt độ thăng hoa ZnO và CdO (tương ứng là 1950 và 1813oC) chỉ mới phân hủy một phần thành nguyên tố, thì HgO đã phân hủy ngay ở 400oC: 2HgO ot 2Hg + O2 Các oxyt XO hầu như không tan trong nước, nhưng tan trong axit tạo thành các muối. ZnO là oxyt lưỡng tính nên tan được trong kiềm: ZnO + 2NaOH ot Na2ZnO2 + H2O ZnO dùng để chế sơn dầu trắng (gọi là belin kẽm) và dùng để làm chất độn cao su. Các hyđroxyt X(OH)2 được điều chế khi cho muối X2+ tác dụng với kiềm. Ví dụ: X(NO3)2 + 2NaOH  X(OH)2 + 2NaNO3 Zn(OH)2 có màu trắng, Cd(OH)2 không màu. Zn(OH)2 là hợp chất lưỡng tính, tính bazơ trội hơn tính axit, vì vậy nó tan được trong dung dịch kiềm tạo thành muối zincat tan, ví dụ: Zn(OH)2 + 2H3O+ [Zn(H2O)4]2+ Zn(OH)2 + 2OH- [Zn(H2O)4]2- Hg(OH)2 mất nước tạo thành HgO ngay sau khi vừa mới điều chế, nên thực tế không tồn tại. Các cation Zn2+, Cd2+, Hg2+ đều không màu, vì vậy muối chúa những ion này thường không màu, vì vậy các muối chúa những ion này thường không màu. Các muối có màu của chúng là HgI2 màu đỏ, CdS màu vàng, HgS tồn tại dưới hai dạng đỏ và đen. Những hợp chất tan trong nước của chúng là: các halogenua (trừ ZnF2, HgBr2, HgI2 ) các sunfat, các nitrat,… Khi hòa tan các hợp chất X(+2) vào nước hay axit thì sẽ tạo thành các phức cation aquơ bền kiểu [X(H2O)4]2+ và [X(H2O)6]2+. Vì thế đặc trưng đối với X(+2) là các hyđrat tinh thể như: Zn(NO3)2.6H2O, Cd(NO3)2.4H2O, ZnSO4.7H2O, Hg(ClO4)2.6H2O. Khi cho NH3 tác dụng với các dung dịch muối X2+ (trừ Hg2+) sẽ tạo thaanh2 các phức chất amiacat bền kiểu [X(NH3)4]2+ và [X(NH3)6]2+. Chính sự tạo thành amiacat giải thích tại sao X(OH)2 dễ tan trong dung dịch NH3: ZnSO4 + 4NH3 [Zn(NH3)4]SO4 Cd(OH)2 + 6NH3 [Cd(NH3)6](OH)2 Các halogenua của X(+2) khi tương tác với ion halogenua sẽ tạo thành các phức anion tương ứng. Độ bền của chúng tăng lên từ Zn2+ đến Hg2+ do khả năng tương tác π- cho tăng lên. Cũng với lý do như vậy mà độ bền của các phức halogenua của Hg(+2) tăng lên theo chiều F- - Cl- - Br- - I-. Trong số này phức [HgI4]2- rất bền (Kkb=1,8.10-30): KI + Hg(NO3)2 HgI2 + 2KNO3 2KI + HgI2 K2[HgI4] Ngoài ra còn gặp các phức anion khác như [X(CN)4]2-, [X(CNS)]2-,…Các dẫn xuất Hg(+2) thể hiện tính oxy hóa, ví dụ: Hg(NO3)2 + Hg  Hg2(NO3)2 HgCl2 + SO2 + 2H2O  Hg + H2SO4 + 2HCl 2. Các hợp chất Hg(+1) Trong các muối Hg tương ứng trạng thái dương (+1) như Hg2(NO3)2, Hg2I2,…không có ion Hg+ mà chỉ có ion Hg22+cả hai nguyên tử đều hóa trị II nhưng số oxy hóa dương +1. Khi điện ly, nhóm Hg22+ không phân ly nên trong dung dịch luôn chứa ion Hg22+. Đối với Hg (+1) có oxyt Hg2O (màu đen), các halogenua Hg2Hal2, nitrat Hg2(NO3)… đa số các dẫn xuất của Hg(+1) không màu, khó tan trong nước, chỉ có muối Hg2(NO3)2 dễ tan, nên nó là chất đầu chủ yếu dùng để điều chế các muối Hg22+ khác. Tùy thuộc vào điều kiện mà muối Hg22+ thể hiện tính khử hay oxy hóa, ví dụ: Hg2Cl2 + Cl2 2HgCl2 (tính khử) Hg2Cl2 + SnCl2 2Hg + SnCl4 (tính oxy hóa) Các hợp chất Hg22+ có khuynh hướng dị phân cho Hg và các hợp chất Hg(+2) tương ứng: Hg22+ Hg + Hg2+ Đôi khi quá trình dị phân xảy ra nhanh đến mức không thể thu được xuất Hg22+, ví dụ không thể tạo thành được dẫn xuất Hg2(CN)2, Hg2S khi cho Hg2(NO3)2 tác dụng với KCN, H2S. Bền nhất trong các muối Hg22+ là Hg2Cl2 (calomen), Hg2SO4, tuy nhiên cũng bị phân hủy khi đốt nóng 100 – 2500C,….