Zink, Cadmium, Quecksilber - Department Chemie und Biologie

Zink, Cadmium, Quecksilber
-Eigenschaften, wichtige Verbindungen, VerwendungElemente bilden die 12 Gruppe im Periodensystem; Oxidationsstufen in der Regel + II, in
Ausnahmen +I (Quecksilber, kovalente Hg- Hg-Bindung), große Ähnlichkeit zu den
Erdalkalimetallen
Zink:
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bläulich weißes duktiles Metall, Smp. 419 °C, Sdp. 908 °C, hcp
−
witterungsbeständig durch Passivierung, Redoxpotenzial: -0,763 V (unedles Metall)
Gewinn/Darstellung:
1) Gewinn von Zinkoxid aus Zinksulfid / Zinkspat durch Rösten oder aus ZnCO3 durch
Erhitzen
2) a) Reduktion mit C (ZnO + C ô Zn + CO)
b) Lösen von ZnO in verd. Schwefelsäure und anschließende Elektrolyse
3) Reinigung durch Destillation möglich
Verwendung:
Hauptanwendung in Legierungen, Korrosionsschutz von Eisen, Verwendung in Akkus als
Anode, als Titanzink für Regenrinnen und Dachverkleidung
Wichtige Verbindungen:
−
ZnO: weißes Pigment; Verwendung in LED’s, Solarzellen
−
ZnS: wichtiges Zinkerz für die Zinkdarstellung
−
ZnSO4: wegen bakterientötende Wirkung Einsatz bei Bindehautentzündungen oder zum
Konservieren von Holz
−
ZnCO3: wichtiges Zinkerz für die Zinkdarstellung
Cadmium:
−
silbergraues duktiles Metall, Smp. 321 °C, Sdp. 767 °C, hcp
−
witterungsbeständig, Redoxpotenzial: -0,403 V (unedles Metall)
−
alle Cadmiumverbindungen hoch toxisch;
−
Bei Aufnahme durch Nahrung: Symptome sind Durchfall, Nierenschäden, Knochenabbau
Gewinn/Darstellung:
Wird gleichzeitig bei der Zinkdarstellung gewonnen und durch Kondensation von Zink
getrennt.
Verwendung:
Wegen der toxischen Wirkung werden Cadmiumverbindungen heute selten verwendet.
Verwendung in Kernreaktoren als Regelstäbe für den Neutronenfluss, in Akkus (NickelCadmium-Akku), früher Korrosionsschutz, früher in Lacken (CdS, CdSe), in niedrig
schmelzenden Legierungen
Wichtige Verbindungen:
−
CdS: gelbes Pigment, Verwendung in Belichtungsmessern
−
CdTe: Verwendung in Solarzellen
−
CdSe: obwohl hoch toxisch Verwendung als Künstlerfarbe
Quecksilber:
−
silbrigweißes Metall, Smp. -39 °C, Sdp. 357 °C
−
als einziges Metall bei Raumtemperatur flüssig, sehr flüchtig
−
Redoxpotenzial: +0,85 V (edles Metall)
−
Quecksilberdämpfe sind toxisch; reines Quecksilber über den Verdauungstrakt
aufgenommen dagegen eher ungiftig
Gewinn/Darstellung:
Quecksilber wird aus Zinnober (HgS) durch Rösten an Sauerstoff gewonnen.
Verwendung:
in Thermometern, Barometern; Wird aber durch ungiftige Verbindungen ersetzt (zum
Beispiel eingefärbter Alkohol), Quecksilberdampflampen, Zahnmedizin (Amalgamfüllungen), Legierungen, früher Goldwäscherei
Verbindungen:
−
HgCl2: sublimiert, da sehr giftig und pilztötende Wirkung Verwendung als
Desinfektionsmittel
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HgO: Darstellung von reinem Quecksilber
−
HgI2: Verwendung in Neßler-Reaktion (sehr empfindlicher Nachweis für NH4+/NH3)
−
HgS: rotes Pigment; ungiftig im Gegensatz zu fast allen anderen Quecksilberverbindungen;
wichtigste Verbindung für die Darstellung von Quecksilber
−
Hg2Cl2: Verbindung bildet mit NH3 „Kalomel“; Quecksilber Oxidationsstufe + I wegen
kovalenter Hg-Hg-Bindung
Versuch: Phasenumwandlung von Quecksilberiodid
HgI2 kommt in zwei enantiotropen Modifikationen vor, welche temperaturabhängig
ineinander übergeführt werden können
rote Modifikation:
unter 127 °C (Hg tetraedrisch von I umgeben)
gelbe Modifikation: über 127 °C; (Hg oktaedrisch von I umgeben, Oktaeder mit
unterschiedlichen Bindungslängen CNHg = 2 + 4
Fragen:
1) Was wissen Sie über Eigenschaften (Smp., Sdp, Redoxpotenzial, Oxidationsstufen) und
Darstellung der Elemente Zn, Cd, Hg?
2) Nennen Sie jeweils zwei wichtige Anwendungen der Elemente Zn, Cd, Hg.