Os elementos do grupo 12, segundo a numeración recomendada pola IUPAC, é un grupo de elementos químicos da táboa periódica que inclúe o cinc (Zn), o cadmio (Cd) e mailo mercurio (Hg). Varios experimentos sobre átomos individuais de copernicio (Cn) apoian a inclusión deste elemento tamén no grupo 12. Segundo o sistema de numeración antigo, tanto da IUPAC coma do CAS, este grupo coñecíase como IIB.
Tanto o cinc coma o cadmio e o mercurio están presentes na natureza e teñen aplicacións moi variadas nos eidos da electricidade e a electrónica, así como para a formación de aliaxes. Os dous primeiros, metais sólidos en condicións normais, teñen propiedades moi semellantes. O mercurio, pola súa banda, é o único metal líquido a temperatura ambiente. O cinc ten unha grande importancia na bioquímica dos seres vivos, pero o cadmio e o mercurio son altamente tóxicos. Canto ao copernicio, dado que non existe de xeito natural, debe sintetizarse no laboratorio.
Propiedades físicas Coma noutros grupos da táboa periódica, os elementos do grupo 12 amosan certos padróns na súa configuración electrónica, especialmente nas capas máis externas, o cal orixina tendencias no seu comportamento químico:
Z Elemento Núm. de electróns por capa 30 cinc 2, 8, 18, 2 48 cadmio 2, 8, 18, 18, 2 80 mercurio 2, 8, 18, 32, 18, 2 112 copernicio 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 (predición)
Os elementos do grupo 12 son metais brandos, diamagnéticos e bivalentes, cos puntos de fusión máis baixos de todos os metais de transición. O cinc é branco azulado e brillante, aínda que a meirande parte de calidades comerciais posúen un acabado mate. O cadmio é brando, maleable, dúctil e de cor branca azulada. O mercurio, pola súa banda, é un metal líquido denso e prateado. É o único metal líquido a temperatura ambiente e, en comparación con outros metais, é un mal condutor da calor pero un condutor eléctrico moderadamente bo.
Na táboa inferior amósase un resumo das principais propiedades físicas dos elementos do grupo 12. Sábese moi pouco sobre o copernicio e ningunha das súas propiedades físicas se confirmou aínda, agás o seu punto de ebulición (provisionalmente).
Propiedades dos elementos do grupo 12 Nome Cinc Cadmio Mercurio CopernicioPunto de fusión 693 K (420 °C) 594 K (321 °C) 234 K (−39 °C) ?Punto de ebulición 1180 K (907 °C) 1040 K (767 °C) 630 K (357 °C) 357 K (84 °C)Densidade 7,14 g cm−3 8,65 g cm−3 13,534 g cm−3 23,7 g cm−3 (?)Aparencia branco azulado metálico branco azulado prateado ?Raio atómico 135 pm 155 pm 150 pm 147 pm (?)
O cinc é algo menos denso ca o ferro e ten unha estrutura cristalina hexagonal. Trátase dun metal duro e fráxil en condicións normais, pero vólvese maleable entre 100 e 150 °C. Por riba dos 210 °C recupera a súa fraxilidade e pode pulverizarse por golpeo. O cinc é un condutor eléctrico aceptable e, para se tratar dun metal, ten uns puntos de fusión e ebulición relativamente baixos. O cadmio é semellante a el en moitos aspectos, pero este forma complexos. Contrariamente a outros metais, o cadmio é resistente á corrosión; é por iso que se emprega como cobertura protectora revestindo outros metais. En bloque, o cadmio é insoluble en auga e non é inflamable, pero en forma de po pode arder e liberar fumes tóxicos. Canto ao mercurio, ten unha temperatura de fusión excepcionalmente baixa para ser un metal do bloque d.
O cinc, o cadmio e o mercurio poden formar un amplo abano de aliaxes. O latón, por exemplo, é unha aliaxe de cinc e cobre. Tamén poden formar aliaxes co cinc o aluminio, o antimonio, o bismuto, o chumbo, o cobalto, o estaño, o ferro, o magnesio, o mercurio, o níquel, a prata, o ouro, o sodio e o telurio. Aínda que nin o cinc nin o circonio son ferromagnéticos, a súa aliaxe ZrZn2 si amosa ferromagnetismo por debaixo dos 35 K. O cadmio, pola súa banda, emprégase en numerosas aliaxes para soldadura e chumaceiras, grazas ao seu baixo coeficiente de fricción e á súa resistencia á fatiga. Tamén se atopa nalgunhas das aliaxes de punto de fusión máis baixo, coma o metal de Wood. O mercurio, como é un líquido, disolve outros metais e as aliaxes que forma chámanse amálgamas. Por exemplo, coñécense amálgamas co ouro, o cinc, o sodio e moitos outros metais. O ferro é unha excepción, polo que se empregaron tradicionalmente recipientes deste metal para o almacenamento do mercurio. Outros metais que non se amalgaman co mercurio son o tántalo, o volframio e o platino. A amálgama de sodio é un axente redutor moi común en síntese orgánica e tamén se emprega nas lámpadas de vapor de sodio de alta presión. O mercurio tamén se combina facilmente co aluminio para formar unha amálgama de aluminio cando ambos os metais puros entran en contacto. Como a amálgama reacciona co aire para dar óxido de aluminio, pequenas cantidades de mercurio poden corroer o aluminio; é por iso que, normalmente, non se permite introducir mercurio en avións ou barcos.
Propiedades químicas A meirande parte da química só se estudou para os tres primeiros membros do grupo 12. A química do copernicio aínda non está ben establecida; polo tanto, esta sección trata unicamente os casos do cinc, o cadmio e o mercurio.
Tendencias periódicas Todos os elementos deste grupo son metais. A semellanza dos raios metálicos do cadmio e o mercurio débese á contracción dos lantánidos; como consecuencia, a tendencia neste grupo é diferente á do grupo 2, os metais alcalinotérreos, onde o raio metálico increméntase progresivamente ao baixar no grupo. Os tres metais teñen puntos de fusión e ebulición relativamente baixos, o que é sinal dun enlace metálico feble cun solapamento relativamente pequeno entre as bandas de valencia e condución. Por isto o cinc está preto da liña de demarcación entre os metais e os metaloides, que normalmente se establece entre o galio e o xermanio, se ben o galio participa en semicondutores como o arseniuro de galio.
O cinc e o cadmio son electropositivos, pero o mercurio non; en consecuencia, ambos os metais son bos axentes redutores. Os elementos do grupo 12 teñen un estado de oxidación +2 no cal os ións teñen unha configuración electrónica d10 relativamente estable, cunha subcapa chea. Porén, o mercurio pode reducirse facilmente ao estado de oxidación +1, no cal dous ións mercurio(I) xúntanse por medio dun enlace metal-metal para formar a especie diamagnética Hg22+. O cadmio tamén pode formar ións como o [Cd2Cl6]4−, onde o estado de oxidación do metal é +1. Como sucede co mercurio, a formación dun enlace metal-metal resulta nun composto diamagnético sen electróns desemparellados, o que o fai moi reactivo. O cinc(I) só se coñece en fase gasosa, en compostos como o Zn2Cl2, lineal e análogo ao calomelanos.
Clasificación Normalmente, considérase que os elementos do grupo 12 forman parte do bloque d, pero non se consideran metais de transición porque a súa capa d está completa. Algúns autores considéranos dentro dos elementos representativos porque os seus electróns de valencia se atopan en orbitais ns2; porén, comparten moitas características cos veciños elementos do grupo 11 da táboa periódica, que se consideran elementos de transición de xeito case universal. Por exemplo, o cinc ten características en común co metal de transición adxacente, o cobre: os complexos de cinc están incluídos na serie de Irving–Williams ao posuíren a mesma estequiometría ca os complexos de cobre(II), se ben con constantes de estabilidade menores. Hai poucas semellanzas entre o cadmio e a prata, pois os compostos de prata(II) son escasos e os que existen son axentes oxidantes moi fortes. Do mesmo xeito, o estado de oxidación máis común para o ouro é +3, así que tampouco hai unha gran similitude entre a química do mercurio e a do ouro; emporiso, si existen parecidos entre o mercurio(I) e o ouro(I), tales como a formación de complexos lineais diciano, [M(CN)2]−.
miniatura|Modelo de barras e bólas da molécula de fluoruro de mercurio(IV), HgF4. De acordo coa definición da IUPAC de metal de transición como «elemento cuxo átomo ten unha subcapa d incompleta ou pode dar lugar a catións cunha subcapa d incompleta», Versión XML corrixida en liña (2006-) creada por M. Nic, J. Jirat e B. Kosata; actualizacións compiladas por A. Jenkins. o cinc e o cadmio non son metais de transición, pero o mercurio si: só o mercurio forma un composto coñecido cun estado de oxidación maior ca +2, o fluoruro de mercurio(IV). De todos os xeitos, esta clasificación basearíase nun composto extraordinariamente raro que non se observou en condicións de equilibrio e que contradí a química máis típica do mercurio, polo que se suxeriu que sería mellor clasificalo fóra dos metais de transición.
Relación cos metais alcalinotérreos Aínda que o grupo 12 está incluído no bloque d da moderna táboa periódica de 18 columnas, os electróns d do cinc, o cadmio e, case sempre, o mercurio, compórtanse como electróns internos e non teñen parte no enlace. Este comportamento é semellante ao dos elementos representativos, pero contrasta sensiblemente co dos veciños elementos do grupo 11 (cobre, prata e ouro), que tamén posúen as súas subcapas d completas no estado fundamental pero que se comportan quimicamente coma metais de transición. Por exemplo, os enlaces no sulfuro de cromo(II) (CrS) envolven principalmente os electróns 3d, os do sulfuro de ferro(II) (FeS) envolven tanto os electróns 3d coma os 4s, pero os do sulfuro de cinc (ZnS) envolven só os electróns 4s e os electróns 3d compórtanse coma electróns internos.
Pódese, entón, facer unha comparación útil entre as propiedades dos elementos do grupo 12 e as dos dous primeiros elementos do grupo 2, o berilio e o magnesio. Por exemplo, o cinc e o cadmio son semellantes a eles nos seus raios atómicos, raios iónicos, electronegatividades e tamén na estrutura dos seus compostos binarios e na súa capacidade para formar ións complexos con diversos ligandos nitroxenados e osixenados, tales como hidratos e aminas. Con todo, o berilio e o magnesio son átomos pequenos, contrariamente aos alcalinotérreos máis pesados e igual ca os elementos do grupo 12 (que teñen unha maior carga nuclear pero o mesmo número de electróns de valencia), e as tendencias periódicas ao descender polo grupo 2 desde o berilio ata o radio non están tan definidas ao baixar desde o berilio ata o mercurio, por mor das contraccións dos lantánidos e do bloque d. Débense tamén ás devanditas contraccións moitas das propiedades características do mercurio.