Введение. 
Химия и биологическая роль элементов IIБ-группы

Цинк, кадмий и ртуть являются элементами побочной подгруппы II группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Все элементы этой группы являются металлами.

Актуальность изучения элементов группы II B заключается в том, что металлы подгруппы цинка являются микроэлементами, имеющими токсикологическое значение. Они имеют пределы доз, определяющие их дефицит, оптимальный уровень и уровень токсического действия.

Задачи данной работы состоят в том, чтобы изучить:

• — Общую характеристику каждого из представителей побочной подгруппы II группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
• — Свойства простых веществ каждого элемента
• — Определить пределы доз, определяющие их дефицит, оптимальный уровень и уровень токсического действия.

Цель исследований данной темы состоит в том чтобы, выявить при каких дозах цинк, ртуть и кадмий не оказывают вредного действия, а наоборот их применяют в качестве лекарственных средств.

Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе

Подгруппа цинка — химические элементы 12-й группы периодической таблицы химических элементов. В группу входят цинк Zn, кадмий Cd и ртуть Hg. Все три иона металлов образуют тетраэдрические молекулярные формы.

У элементов IIБ-группы (Zn, Сd, Нg) предпоследний электронный слой полностью заполнен, «неспаренных» электронов нет.

Это и определяет стабильность и особенности химических свойств элементов. Элементы IIБ-группы имеют два спаренных электрона на s-подуровне внешнего уровня. Эти электроны и определяют постоянную валентность, равную двум. В соединениях элементы этой группы имеют степень окисления +2. Для ртути характерна степень окисления +1 в результате образования атомных димеров Нg22+.

Zn, Сd, Нg находятся на границе между неметаллами (p-элементами) и металлами (d-элементами), поэтому оксои гидроксосоединения Zn, Сd и Нg проявляют амфотерный характер. Амфотерность соединения от Zn к Нg резко уменьшается. Цинк растворяется в щелочи при нагревании.

Краткая история открытия элементов.

Цинк является тем элементом, который человек знает и использует с древних времен. Цинк человеком применялся для приготовления латуни, сплава меди и цинка. Латунь применялась повсеместно, и в Китае, и в Индии, и в Греции и в Риме. Историки и археологи установили, что впервые получили латунь римляне. Это произошло во времена правления императора Августа, в начале нашей эры по летоисчислению. И этот способ применялся до XIX века. Когда был получен цинк установить точно не удалось. В развалинах Дакии археологи нашли идола, который содержал более 27% цинка. Предположительно, цинк получали как побочный продукт при получении латуни. Искусство получения цинка в Европе было утеряно в X—XI вв. Но цинк требовался для получения латуни, поэтому его приходилось завозить из Китая и Индии. Первое промышленное производство было открыто в Китае. Но способ был очень простым. Для получения цинка каламин засыпали в глиняные горшки, которые плотно закрывались, складывались в пирамиду, промежутки между ними заполнялись углем и нагревались горшки до высоких температур. Горшки нагревались докрасна. После данной операции горшки охлаждали, разбивали их и извлекали металлический цинк в виде слитков. В Европе цинк стали получать вторично в XVI веке. Задачей химиков было совершенствование способов получения металлического цинка. Огромная заслуга в этом принадлежит А. Маргграфу, который занимался методами выделения цинка из природных минералов. Название цинка произошло от аналогичного по звучанию слову из латинского языка, которое означало белый налет. Хотя есть другое мнение, что название металла произошло от немецкого слова цинн, что означало олово.

В 1817 году ученый-химик Ф. Штромейер, доцент химии Геттингенского университета, который к тому же был главным инспектором по контролю за аптеками, прокаливая карбонат цинка, который продавался, практически, в каждой аптеке, обнаружил вещество желтого цвета. Примесей железа, которые могли бы придать такую окраску веществу, в образцах не было. Появление желтой окраски он списывал на присутствие неизвестного оксида металла. Ф. Штромейер отделил неизвестный оксид от оксида цинка и восстановил его до металла. Его метод получения металла был относительно сложным: первоначально он растворил оксид цинка с примесями в растворе серной кислоты, затем через получившийся раствор пропустил газ сероводород. Образовавшиеся нерастворимые сульфиды отфильтровал и промыл, а затем растворил в высококонцентрированной хлороводородной (соляной) кислоте, выпарил досуха. Остаток растворил в воде и добавил в больших количествах карбонат аммония. Карбонат неизвестного металла не растворялся в присутствии избытка карбоната аммония. Осадок переводился вновь в оксид и восстанавливал углем до металла при нагревании. Ф. Штромейером в результате эксперимента удалось получить около 3 граммов металла с голубовато-серым оттенком. малые количества металла не позволили ему исследовать физические и химические свойства. Только через год ему удалось провести более тщательные исследования металла. Назван металл по способу получения при прокаливании карбоната цинка (кадмиапо-гречески название природного карбоната цинка). Практически одновременно, независимо от Ф. Штромейера открыли кадмий В. Майсснер и К. Керстен.

Ртуть входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э., уже тогда ее умели получать из киновари. Ртуть употребляли в Египте, Индии, Месопотамии и Китае; она считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. В IV — Ш вв. до н.э. о ртути как о жидком серебре (от греч. вода и серебро) упоминают Аристотель и Теофраст. Позднее Диоскорид описал получение ртути из киновари путем нагревания последней с углем. Ртуть считали основой металлов, близкой к золоту и поэтому называли меркурием (Mercurius), по имени ближайшей к солнцу (золоту) планеты Меркурий. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром (откуда произошло лат. Hydrargirum).

Распространённость в природе Земная кора содержит 1,5*10−3% цинка по массе. Это 23-е место среди других элементов. Ртуть же занимает 66-е место 7,0*10−6% по массе. Важнейший минерал цинка — сфалерит или цинковая обманка. ZnS — входит в состав многих сульфидных руд. При постепенном окислении сульфида в природе образовывались цинкит ZnO, смитсонит ZnCO3 и другие минералы цинка. Обычно цинковые руды — полиметаллические; они содержат также минералы меди, свинца и других металлов. Ртуть — рассеянный металл. В месторождениях ртути сконцентрировано лишь 0,02% от всех известных ее запасов в земной коре. Иногда встречается самородная ртуть, причем чаще ее находят в виде сплавов (амальгам) с золотом, серебром и палладием. Основной рудный минерал ртути — киноварь HgS.

Содержание кадмия в земной коре составляет 1,6· 10−5%. Он близок по распространенности к сурьме (2· 10−5%) и в два раза более распространен, чем ртуть (8· 10−6%). Для кадмия характерна миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и другими химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов. Он концентрируется в гидротермальных отложениях. Вулканические породы содержат до 0,2 мг кадмия на кг, среди осадочных пород наиболее богаты кадмием глины — до 0,3 мг/кг, в меньшей степени — известняки и песчаники (около 0,03 мг/кг). Среднее содержание кадмия в почве — 0,06 мг/кг. У кадмия есть собственные минералы — гринокит CdS, отавит CdCO3, монтепонит CdO. Однако своих месторождений они не образуют. Единственным промышленно значимым источником кадмия являются руды цинка, где он содержится в концентрации 0,01−5%. Кадмий накапливается также в галените (до 0,02%), халькопирите (до 0,12%), пирите (до 0,02%), станните (до 0,2%). Общие мировые ресурсы кадмия оцениваются в 20 млн. т, промышленные — в 600 тыс. т.