余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性;该过程δQ≡T·dS;δWv≡-p·dV

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汞的化学特性介绍

已有 1833 次阅读 2022-5-13 11:58 |系统分类:教学心得

       汞,俗称水银,常温下为液态金属. 汞的原子序数为80,位于元素周期中第六周期、ⅡB,属ds分区,价电子构型为5d106s2,化学性质较稳定. 

      本文拟重点介绍汞及汞化合物的化学特性.

 1. 汞齐

       汞为液态金属,可溶解其他金属(金、银、钾、钠、锌等)形成汞齐,也称汞合金, 含汞多时汞齐是液体,含汞少时汞齐为固体。

       天然存在的汞齐主要有银汞齐和金汞齐;人工制备的汞齐包括钠汞齐、锌汞齐、锡汞齐、钛汞齐等。由于汞的化学性质非常稳定,汞齐中其它金属可最大限度保有自身的化学性质. 

       例如钠汞齐与水反应可释放出氢气;钠汞齐在有机合成中用作还原剂;银锡汞齐可在短时间内硬化,并具有较高的硬度,常用作补牙的充填材料;另利用汞齐原理,可自矿石中提取金银等贵金属.

 2. Hg(Ⅰ)的双聚离子形式

       Hg(Ⅰ)的价电子构型为5d106s1,最外层只有一个单电子,6s1,不稳定,必须成对. 因此Hg(Ⅰ)通常以双聚离子形式(Hg22+)存在,结构简式为[–Hg–Hg–]2+,例如Hg2Cl2、Hg2(NO3)2及Hg2SO4. 另Hg(Ⅰ)化合物的逆磁性也验证了双聚离子形式假定的正确性.

 3. HgCl2的氧化性

       Hg(Ⅱ)的电子构型为5d10, 同汞单质相比,最外层的6s2电子完全失去. 

       6s2电子是惰性电子对效应表现最为明显的一对电子,一旦失去将产生重新夺回的强烈趋势,因此Hg(Ⅱ)化合物表现出较强的氧化性. 参见下列反应:

       HgCl2+SnCl2(适量)→Hg2Cl2↓(白色)+ SnCl     (1)

       HgCl2+SnCl2(过量)→Hg↓(黑色)+ SnCl           (2)

 4. Hg(Ⅰ)与Hg(Ⅱ)的转化

      酸性介质中Hg的元素电势图参见图1[1].

                                 无标题.jpg

                                         图1. 酸性介质中Hg元素电势图

     由图1可知: 因Eθ<Eθ,酸性介质中,Hg(Ⅱ)转化为Hg(Ⅰ)自发, 即可发生如下反应:

     Hg2++Hg→Hg22+     (3)

     此时要想使Hg22+歧化反应发生,即反应(3)逆向进行,必须设法降低溶液中Hg2+浓度. 参见如下反应:

     Hg22++2OH-→HgO↓+Hg↓+H2O                     (4)

     Hg2Cl2+2NH3→Hg(NH2)Cl↓+Hg↓+NH4Cl      (5)

     Hg22++4I-→[HgI4]2-+Hg↓                               (6)

     方程式(4)、(5)及(6)显示,由于Hg(Ⅱ)为沉淀或配离子形式,降低了溶液中Hg2+浓度,导致了Hg22+歧化反应的发生.

 5. 结论

   ⑴汞齐可最大限度保有其他金属自身的化学性质;

   ⑵Hg(Ⅰ)化合物的逆磁性验证了双聚离子(Hg22+)形式假定的正确性;

   ⑶惰性电子对效应可解释HgCl2具有较强氧化性的事实;

   ⑷设法使Hg(Ⅱ)以沉淀或配离子形式存在,降低溶液中Hg2+浓度,可满足Hg22+歧化反应发生的热力学条件.

参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社,2018,6:372




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