IV. ỨNG DỤNG CỦA CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÚNG:
B. TÍNH CHẤT CỦA KẼM:
I. Tính chất lí học:
Kẽm là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Trong thiên nhiên, kẽm có 5 đồng vị bền, trong đó 64Zn chiếm 50.9%. Kẽm là kim loại mềm và dễ nóng chảy.
Kim loại Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ). Nhiệt độ sôi. ( 0C ) Nhiệt độ thăng hoa ( kJ/mol )
Tỉ khối Độ dẫn điện
Zn 419,5 906 140 7,13 16
Hằng số vật lý của kim loại kẽm.
Nguyên nhân của tính dễ nóng chảy và tương đối dễ bay hơi của kim loại này là tương tác yếu giữa các nguyên tử trong kim loại, gây nên bởi cấu hình tương đối bền d10 cản trở các electron d tham gia vào liên kết kim loại.
Kẽm tạo nên rất nhiều hợp kim. Một trong những hợp kim của kẽm quan trọng đối với thực tế là thau.
Đặc biệt trong bụi kẽm thường có chứa 80-90% Zn, 5-15% ZnO, chứa những lượng thay đổi Cd, Pb và Fe, đôi khi chứa những lượng nhỏ As, Sb, Cu, SiO2 luôn luôn có gần 0.4%
kẽm nitrua Zn3N2.
Zn có cơ cấu lục lăng đặc biến dạng, cơ cấu này thường tương đối không chặt chẽ so với cơ cấu lập phương mặt tâm. Vì dãy hóa trị đầy đủ điện tử và có cơ cấu lục lăng đặc nên Zn có tính dẫn điện, dẫn nhiệt và tính cơ học kém hơn hẳn kim loại nhóm IB.
Cấu trúc tinh thể của kẽm.
Hóa học lập thể của kẽm ở trạng thái hóa trị hai:
Chỉ số phối trí. Hình học. Các hợp chất thí dụ.
2 Thẳng hàng Zn(CH3)2 4 Tứ diện Phẳng [Zn(CN)4]2-, ZnCl2 (r), ZnO Bis (gricinil) Zn 5 Lưỡng tháp Tháp vuông Terpy ZnCl2, [Zn(SCN) tren]+ Zn(acac)2.H2O
6 Bát diện [Zn(NH3)6]2+ (chỉ ở trạng
thái rắn)
8 Thập nhị diện (Ph4As)2 Zn (NO3)4
Bởi vì ta không có hiệu ứng an định trường ligand trong ion Zn2+ do phụ tầng d đầy đủ của nó nên hóa học lập thể của nó được xác định bởi sự khảo sát về độ lớn, các lực tĩnh điện và các lực nối cộng hóa trị.
Thí dụ: ZnO kết tinh trong mạng tinh thể trong đó ion Zn2+ nằm ở trong lỗ trống tứ diện được bao quanh bởi 4 ion oxit. ZnCl2 kết tinh ít nhất trong 3 dạng đa hình trong đó có các nguyên tử Zn bị phối trí tứ diện.
Trong các phức chất, Zn thường có chỉ số phối trí 5.
II.Tính chất hóa học:
Zn có điện thế E0 âm, Zn là kim loại có tính hoàn nguyên khá mạnh.
Kẽm là kim loại có tính khử khá mạnh.
Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Lớp này phủ kín lên bề mặt làm cản trở sự oxit hóa không tiếp tục vào trong sâu được.
Với thời gian lâu dài thì lớp này biến thành lớp cacbonat có tính bazo.
Nhưng ở nhiệt độ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành oxit, cho ngọn lửa màu lam sáng chói.
Zn +
2 1
O2 → ZnO.
2) Tác dụng với một số phi kim khác:
Zn + Cl2 → ZnCl2. Zn + S →ZnS. ...
3) Tác dụng với nước:
Ở nhiệt độ thường, kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước biến thành oxit.
Zn + H2O → ZnO + H2.
4) Tác dụng với axit:
Có thế điện cực khá âm, kẽm tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa giải phóng khí hidro:
Zn + 2H3O+ + 2H2O → [ Zn( H2O)4 ]2+ + H2.
Tuy nhiên kẽm rất tinh khiết gần như không tan trong axit. Nguyên nhân là quá thế quá cao của Hidro ở trên kẽm ( 0,7V ). Nhưng nếu buộc thanh kẽm với sợi dây Pt rồi thả vào dung dịch HCl chẳng hạn thì những bọt khí H2 bay lên từ sợi dây Pt và kẽm tan dễ dàng. Sở dĩ như vậy là vì quá thế của Hidro trên dây Pt chỉ là 0,3V.
Ngoài ra, kẽm cũng tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh ( HNO3 ; H2SO4 đặc ) tạo muối Zn2+ và nhiều sản phẩm khử ( tùy nồng độ axit và nhiệt độ ). Ví dụ: NH4NO3 , N2 , N2O , NO , NO2 , SO2 ,....
4 Zn + 10 HNO3 loãng → 4 Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O. 4 Zn + 10 HNO3 rất loãng → 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.
5) Tác dụng với bazơ:
Kẽm có thể tan dễ dàng trong dung dịch kiềm giải phóng Hidro giống như nhôm Zn + 2H2O + 2OH- → [ Zn(OH)4]2- + H2.
Chính vì phản ứng này mà Zn là chất khử rất mạnh trong môi trường kiềm cao, nó có thể khử được ion NO3- thành khí NH3 giống như Al, nhưng khác với Al, kẽm tan không chỉ trong dung dịch kiềm mạnh mà cả trong dung dịch NH3:
Zn + 4NH3 + 2H2O → [ Zn(NH3)4](OH)2 + H2.
6) Tác dụng với các kim loại khác:
Kẽm được sử dụng nhiều trong sự tạo hợp kim như: hợp kim đồng kẽm (tuy nhiên hợp kim này thường có chứa thêm một ít kim loại khác như thiếc, nhôm, sắt...). Các hợp kim của kẽm còn chứa thêm khoảng 10% Mg. Kẽm tinh khiết được sử dụng làm điện cực âm cho pin khô.