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标  题: 第IIB族[转]
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Jul 24 18:13:58 2003)


发信人: arkong (体元主人), 信区: chemistry
标  题: 第IIB族包括锌、镉、汞三种元素
发信站: 饮水思源站 (Tue Nov 16 17:43:21 1999) , 站内信件

第IIB族包括锌、镉、汞三种元素，通常称它们为锌族元素。
锌族元素原子的价电子层结构为(n－1)dns，最外电子层和碱土金属一样，只有2个s电子

，但是碱土金属原子次外层具有8个电子(Be只有2个电子)，而锌族元素原子的次外层有

18个电子，所以IIB族与IIA族在性质上有很大差别。
由于18电子层结构对原子核的屏蔽效应比8电子结构小得多，因此锌族元素的有效核电荷

较大，对最外层s电子的吸引力比碱土金属强。与同周期的碱土金属比较，原子半径和离

子半径(M)都较小，电负性和电离势比碱土金属大，所以锌族元素没有碱土金属那么活泼

。
从标准电极电势看，锌族元素的活泼性不仅小于碱土金属，而且在族中自上而下，按锌

、镉、汞的顺序，金属活泼性依次降低，这恰与碱土金属的活泼性顺序相反，而和铜族

的变化趋势相同。
这种变化趋势的的原因与铜族相似：
1.在锌族中自上而下，原子半径增加不大，而核电荷却明显增加，有效核电荷对价电子

的吸引力增大，因此表现出金属活泼性依次减弱。
2.另一方面，从能量数据分析固体金属形成正二价水合阳离子时，所需要的能量按Zn、

Cd、Hg的次序越来越大，所以从Zn到Hg表现出金属活泼性依次减弱。
锌族元素的标准电极电势值比同周期的铜族元素更负，所以锌族元素比铜族元素活泼。

另一方面从能量变化上分析，由Cu转化为Cu(aq)所需要的能量为914kJ·mol ，比同周期

的Zn转化为Zn(aq)所需能量709.4kJ·mol大得多，所以铜没有锌活泼，铜族与锌族元素

的金属活泼次序是：
Zn＞Cd＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au
铜族元素为d电子刚填满d轨道(n－1)dns，s电子与d电子的电离势之差较小，所以在配位

体适宜的条件下尚能失去1~2个d电子形成+2或+3氧化态，它们仍能保持着过渡元素的同

族中从上到下高价氧化态稳定性增加的总趋势。
而锌族元素，因为d轨道已经填满，从满层中失去电子更加困难，s电子与d电子的电离势

之差远比铜族的大，所以锌族元素一般只失去２个s电子而显+2氧化态。只有Hg有+1氧化

态的亚汞离子能够稳定存在。这是由于Hg原子中4f电子对6s的屏蔽作用较小使得Hg的第

一电离势特别的高(1007kJ·mol)，与氡Rn的第一电离势(1037kJ·mol)相近，于是使得

6s电子很难失去(惰性电子对效应)，而宁愿共用，形成[－Hg:Hg－]离子。或者说，Hg原

子的外三层的电子层结构为32、18、2，这是一种封闭的饱和结构，在Hg中每个原子Hg
仍保持这种封闭结构，这就是单质以液态出现和表现一定惰性的结构原因。所以族元素

在族中自上而下不再保持过渡元素的高价氧化态稳定性增加的总趋势，而表现出了类似

p区主族元素的在族中自上而下，由于惰性电子对效应，低氧化态趋于稳定的趋势。
锌、镉、汞单质都是银白色的金属，其中锌略带蓝色。
锌族金属的特点主要表现为低熔点和低沸点，其熔沸点不仅低于碱土金属，还低于铜族

金属，并按Zn—Cd—Hg的顺序下降。汞是金属中熔点最低的，是室温下唯一的液态金属

，有流动性。锌族金属为低熔点金属。原因是最外层的s电子成对，由于惰性电子对效应

，稳定性增加，而且这种稳定性随着原子序数的增加而增高。在汞原子里，这一对电子

最稳定，所以金属键最弱，因此在室温下为液体。锌、镉的s电子对也有一定的稳定性，

所以金属间的结合力较弱，熔点、沸点当然也就比较低。
第IIB族包括锌、镉、汞三种元素，通常称它们为锌族元素。
锌族元素原子的价电子层结构为(n－1)dns，最外电子层和碱土金属一样，只有2个s电子

，但是碱土金属原子次外层具有8个电子(Be只有2个电子)，而锌族元素原子的次外层有

18个电子，所以IIB族与IIA族在性质上有很大差别。
由于18电子层结构对原子核的屏蔽效应比8电子结构小得多，因此锌族元素的有效核电荷

较大，对最外层s电子的吸引力比碱土金属强。与同周期的碱土金属比较，原子半径和离

子半径(M)都较小，电负性和电离势比碱土金属大，所以锌族元素没有碱土金属那么活泼

。
从标准电极电势看，锌族元素的活泼性不仅小于碱土金属，而且在族中自上而下，按锌

、镉、汞的顺序，金属活泼性依次降低，这恰与碱土金属的活泼性顺序相反，而和铜族

的变化趋势相同。
这种变化趋势的的原因与铜族相似：
1.在锌族中自上而下，原子半径增加不大，而核电荷却明显增加，有效核电荷对价电子

的吸引力增大，因此表现出金属活泼性依次减弱。
2.另一方面，从能量数据分析固体金属形成正二价水合阳离子时，所需要的能量按Zn、

Cd、Hg的次序越来越大，所以从Zn到Hg表现出金属活泼性依次减弱。
锌族元素的标准电极电势值比同周期的铜族元素更负，所以锌族元素比铜族元素活泼。

另一方面从能量变化上分析，由Cu转化为Cu(aq)所需要的能量为914kJ·mol ，比同周期

的Zn转化为Zn(aq)所需能量709.4kJ·mol大得多，所以铜没有锌活泼，铜族与锌族元素

的金属活泼次序是：
Zn＞Cd＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au
铜族元素为d电子刚填满d轨道(n－1)dns，s电子与d电子的电离势之差较小，所以在配位

体适宜的条件下尚能失去1~2个d电子形成+2或+3氧化态，它们仍能保持着过渡元素的同

族中从上到下高价氧化态稳定性增加的总趋势。
而锌族元素，因为d轨道已经填满，从满层中失去电子更加困难，s电子与d电子的电离势

之差远比铜族的大，所以锌族元素一般只失去２个s电子而显+2氧化态。只有Hg有+1氧化

态的亚汞离子能够稳定存在。这是由于Hg原子中4f电子对6s的屏蔽作用较小使得Hg的第

一电离势特别的高(1007kJ·mol)，与氡Rn的第一电离势(1037kJ·mol)相近，于是使得

6s电子很难失去(惰性电子对效应)，而宁愿共用，形成[－Hg:Hg－]离子。或者说，Hg原

子的外三层的电子层结构为32、18、2，这是一种封闭的饱和结构，在Hg中每个原子Hg
仍保持这种封闭结构，这就是单质以液态出现和表现一定惰性的结构原因。所以族元素

在族中自上而下不再保持过渡元素的高价氧化态稳定性增加的总趋势，而表现出了类似

p区主族元素的在族中自上而下，由于惰性电子对效应，低氧化态趋于稳定的趋势。
锌、镉、汞单质都是银白色的金属，其中锌略带蓝色。
锌族金属的特点主要表现为低熔点和低沸点，其熔沸点不仅低于碱土金属，还低于铜族

金属，并按Zn—Cd—Hg的顺序下降。汞是金属中熔点最低的，是室温下唯一的液态金属

，有流动性。锌族金属为低熔点金属。原因是最外层的s电子成对，由于惰性电子对效应

，稳定性增加，而且这种稳定性随着原子序数的增加而增高。在汞原子里，这一对电子

最稳定，所以金属键最弱，因此在室温下为液体。锌、镉的s电子对也有一定的稳定性，

所以金属间的结合力较弱，熔点、沸点当然也就比较低。


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