Sloučeniny zinku, kadmia a rtuti

Hydrid zinečnatý ZnH2 lze získat reakcí vhodného halogenidu zinečnatého s hydridem alkalického kovu jako poměrně stabilní pevnou bílou nerozpustnou látku (známy jsou i hydridokomplexy Lin[ZnHn+2]; n = 1 až 3). Hydridy kademnatý CdH2 a rtuťnatý HgH2 jsou méně stálé. Acetylidy a nitridy všech tří prvků jsou nestabilní (v případě rtuti explozivní) látky.

Oxid zinečnatý ZnO je nejdůležitější z průmyslově vyráběných sloučenin zinku. Podobně jako oxid kademnatý CdO ho lze mimo spalováním kovu získat i řadou jiných reakcí

rovnice
rovnice
rovnice

Oxid zinečnatý (má wurtzitovou strukturu, koordinační čísla zinku i kyslíku jsou čtyři) je bílý a zahříváním vratně žloutne (zbarvení působí ztráta nepatrné části atomů kyslíku při zahřívání spojená se vznikem defektů krystalové mříže, obohacením ZnO o 0,02 až 0,03 % Zn lze získat produkty v celé škále barev). Rovněž barva (hnědá, tmavočervená, černá, žlutozelená) kubického oxidu kademnatého (má strukturu chloridu sodného, koordinační číslo kadmia je šest) je závislá na velikosti částic a způsobu jeho přípravy. Oba oxidy jsou málo rozpustné ve vodě a lze je sublimovat (to naznačuje převážně kovalentní charakter vazeb MO (M = Zn, Cd)). Oxid zinečnatý se používá při výrobě pryže (jeho přídavek zkracuje dobu vulkanizace), zinečnatých mýdel (sušidla nátěrových hmot, stabilizátory plastů, fungicidy), zinkových ferritů (spinelové struktury se složením ZnIIxMII1-xFeIII2O4, M = Mn, Ni), speciálních skel a glazur a jako bílý netoxický pigment do barev (zinková běloba). Hydratované peroxidy MO2 (M = Zn, Cd) proměnlivého složení vznikají působením peroxidu vodíku na hydroxidy zinečnatý a kademnatý.

Oxid rtuťnatý HgO je jediným oxidem rtuti a vedle přímé syntézy je možno ho připravit srážením rozpustných rtuťných i rtuťnatých solí hydroxidy (žlutá modifikace)

rovnice
rovnice

nebo termickým rozkladem dusičnanu rtuťnatého (červená modifikace)

rovnice

Barva souvisí pouze se zrnitostí preparátů, obě modifikace oxidu rtuťnatého jsou tvořeny lomenými řetězci z téměř lineárních jednotek O-Hg-O. Ve vodě se slabě bazický oxid rtuťnatý nerozpouští. Jeho reakcí s vodným roztokem amoniaku se tvoří Millonova zásada Hg2NOH.2H2O s vlastnostmi měniče aniontů

rovnice

Je tvořena trojrozměrnou sítí jednotek Hg2N (každý atom dusíku tetraedricky obklopují čtyři atomy rtuti a každý atom rtuti je lineárně koordinován dvěma atomy dusíku), stejně jako její soli Hg2NX.H2O (X = halogen).

Bílý sulfid zinečnatý ZnS krystaluje buď jako kubický sfalerit nebo hexagonální wurtzit (vysokoteplotní modifikace). Podobně jako oxid se i sulfid zinečnatý používá jako bílý pigment (často ve směsi se síranem barnatým pod názvem litophon). Je-li znečištěn stopami mědi nebo manganu, fosforeskuje (toho se využívá při výrobě televizních obrazovek). Čerstvě vysrážený produkt se se snadno rozpouští v kyselinách za vývoje sulfánu, vyžíháním se jeho reaktivita sníží. Žlutý sulfid kademnatý CdS (kadmiová žluť) krystaluje ve stejných strukturách, jejich stabilita je však obrácená. Extrémně nerozpustný černý sulfid rtuťnatý HgS (se sfaleritovou strukturou) se získá srážením roztoků rtuťnatých solí sulfánem. Na červenou modifikaci (ta vzniká také přímou syntézou z prvků a v přírodě se nachází jako minerál rumělka) s deformovanou strukturou chloridu sodného ho lze převést sublimací.

Je známo všech dvanáct halogenidů MX2 (M = Zn, Cd, Hg) a čtyři halogenidy rtuťné Hg2X2. Dihalogenidy lze připravit z oxidů, hydroxidů nebo uhličitanů reakcemi s halogenovodíkovými kyselinami. Pouze převážně iontové fluoridy jsou ve vodě málo rozpustné. V ostatních halogenidech převažuje kovalentní vazebná interakce, jsou ve vodě velmi dobře rozpustné a z roztoků krystalují jako hydráty. Bezvodé chloridy, bromidy a jodidy mají vrstevnaté struktury a nejlépe se získají působením halogenovodíků nebo elementárních halogenů na zahřátý kov. Stabilní fluorokomplexy nejsou známy, s ostatními halogenidy se tvoří anionty [MX3] a [MX4]2−. V metalurgii slouží chlorid zinečnatý ZnCl2 jako součást tavidel, protože se v něm dobře rozpouštějí některé kovové oxidy, jeho koncentrované vodné roztoky rozpouštějí škrob, celulózu a hedvábí (toho se využívá v textilním průmyslu). Rozpustnost halogenidů rtuťnatých HgX2 klesá s rostoucí hmotností halogenu. Vysoce toxický chlorid rtuťnatý HgCl2 (žíravý sublimát, b. v. 302 °C) je tvořen lineárními molekulami (bromid a jodid rtuťnatý tvoří vrstevnaté struktury) a lze ho získat reakcí oxidu rtuťnatého s kyselinou chlorovodíkovou nebo zahříváním chloridu sodného se síranem rtuťnatým

rovnice

Ve vodě i v mnoha organických rozpouštědlech se chlorid rtuťnatý rozpouští, ale jen nepatrně ionizuje. S vodným roztokem amoniaku poskytuje amid-chlorid rtuťnatý Hg(NH2)Cl, chlorid diamminrtuťnatý [Hg(NH3)2]Cl2 a chlorid Millonovy baze Hg2NCl.H2O (nejčastěji se získá jejich směs)

rovnice
rovnice
rovnice

Srážením rozpustných rtuťnatých solí jodidy alkalických kovů vzniká žlutá sraženina ve vodě prakticky nerozpustného jodidu rtuťnatého HgI2, která pomalu přechází na stálejší červenou modifikaci. Působením nadbytku příslušného halogenidu na HgX2 vznikají anionty [HgX3] a [HgX4]2−, z nichž nejstálejší jsou tetrajodortuťnatany M2]I[HgI4]2−

rovnice

Vodný roztok obsahující alkalický hydroxid a tetrajodortuťnatan draselný K[HgI4] se používá jako Nesslerovo činidlo k důkazu amoniaku (reakcí vzniká žlutohnědá sraženina jodidu Millonovy zásady Hg2NI.H2O)

rovnice

Fluorid rtuťný Hg2F2 vzniká působením kyseliny fluorovodíkové na uhličitan rtuťný a ve vodě se rozpouští za současné hydrolýzy na černý oxid (směs oxidu rtuťnatého a rtuti).Málo rozpustné halogenidy rtuťné Hg2X2 (X = Cl, Br) vznikají reakcemi rtuti s halogenidy rtuťnatými. Jejich rozpustnost klesá od chloridu k jodidu, sklon k disproporcionaci na Hg a HgX2 (při osvětlení nebo varu s vodou) se ve stejném směru zvyšuje. Chlorid rtuťný Hg2Cl2 (kalomel) se dříve používal v lékařství (jako projímadlo; byl ovšem nebezpečným lékem vzhledem k možné kontaminaci rozpustnějším, silně toxickým chloridem rtuťnatým). Působením vodného roztoku amoniaku na chlorid rtuťný dochází k disproporcionaci a produkty této reakce jsou proto stejné (až na elementární rtuť) jako v případě analogické reakce chloridu rtuťnatého.

Hydroxidy zinečnatý Zn(OH)2 a kademnatý Cd(OH)2 jsou bílé ve vodě nepatrně rozpustné látky. Základem struktury hydroxidu zinečnatého jsou vrcholy spojené tetraedry Zn(OH)4, hydroxid kademnatý má vrstevnatou strukturu jodidu kademnatého. Připravují se srážením rozpustných solí zinečnatých resp. kademnatých hydroxidy alkalických kovů. V nadbytku alkalického hydroxidu se rozpouští jen hydroxid zinečnatý za tvorby tetrahydroxozinečnatanů [Zn(OH)4]2−. Oba hydroxidy se rozpouštějí ve vodných roztocích amoniaku na stabilní amminkomplexy

rovnice

Hydroxidy rtuťnatý Hg(OH)2 ani rtuťný Hg2(OH)2 nejsou známy.

Zinečnaté a kademnaté soli oxokyselin jsou často izomorfní se solemi hořečnatými (rozpustné jsou síran, dusičnan, chloristan a octan). V roztocích zinečnatých solí je převládající částicí [Zn(H2O)6]2+, v důsledku hydrolýzy jsou přítomny i ionty [Zn(H2O)x(OH)]+ a [Zn2(H2O)x(OH)]3+, jejichž existence umožňuje srážení zásaditých solí typu ZnCO3.2Zn(OH)2.H2O. Heptahydrát síranu zinečnatého ZnSO4.7H2O je znám jako bílá skalice. Běžnější než heptahydrát je u síranu kademnatého 3CdSO4.8H2O. Uhličitany MIICO3 (M = Zn, Cd) se tvoří srážením roztoků rozpustných solí zinečnatých resp. kademnatých oxidem uhličitým a termicky se snadno rozkládají na příslušné kovové oxidy a oxid uhličitý. Zahřátím octanu zinečnatého Zn(CH3COO)2 ve vakuu vzniká oxid-hexaacetát tetrazinečnatý [Zn4O(CH3COO)6], který je izomorfní s [Be4O(CH3COO)6].

Dobře rozpustný dusičnan rtuťný Hg2(NO3)2 krystaluje z okyselených roztoků (jinak dochází ke srážení zásaditého dusičnanu Hg2(OH)(NO3)) jako dihydrát obsahující komplexní kation [Hg2 (H2O)2]2+. Další dostatečně rozpustnou rtuťnou sloučeninou je chloristan rtuťný Hg2(ClO4)2.

Zinek, kadmium a rtuť tvoří mimo již zmíněné hydroxo- a halogenokomplexy řadu dalších koordinačních sloučenin s anorganickými i organickými ligandy. U zinečnatých a kademnatých sloučenin převažuje tetraedrické uspořádání, málo početné oktaedrické komplexy jsou častější u kadmia. U komplexů rtuťnatých se lze setkat nejčastěji s koordinačními čísly dvě a čtyři (tetraedr), oktaedrické komplexy jsou vzácné. Byly připraveny i vícejaderné komplexy většinou s můstkovými atomy halogenů.

Organozinečnaté sloučeniny jsou známy se složením R2Zn i RZnX (R = alkyl, X = halogen), u kadmia existuje pouze první typ. Organortuťnaté sloučeniny (R2Hg i RHgX) jsou nepolární jedovaté těkavé kapaliny nebo pevné látky s nízkým body tání. Pro svou reaktivitu jsou často používané při syntéze organokovových sloučenin jiných kovů.