Elementos del Grupo 12

El grupo 12, según la numeración moderna de la IUPAC, es un grupo de elementos químicos en la tabla periódica. Incluye zinc (Zn), cadmio (Cd) y mercurio (Hg). La inclusión adicional de copernicium (Cn) en el grupo 12 está respaldada por experimentos recientes en átomos individuales de copernicium. Anteriormente, este grupo se denominó IIB (pronunciado como "grupo dos B", ya que "II" es un número romano) por CAS y el antiguo sistema IUPAC.

Los tres elementos del grupo 12 que ocurren naturalmente son zinc, cadmio y mercurio. Todos ellos son ampliamente utilizados en aplicaciones eléctricas y electrónicas, así como en diversas aleaciones. Los dos primeros miembros del grupo comparten propiedades similares ya que son metales sólidos en condiciones estándar. El mercurio es el único metal que es líquido a temperatura ambiente. Mientras que el zinc es muy importante en la bioquímica de los organismos vivos, el cadmio y el mercurio son altamente tóxicos. Como el copernicio no existe en la naturaleza, debe sintetizarse en el laboratorio.

Propiedades físicas y atómicas

Al igual que otros grupos de la tabla periódica, los miembros del grupo 12 muestran patrones en su configuración electrónica, especialmente en las capas más externas, lo que da como resultado tendencias en su comportamiento químico:

Z	Elemento	No. de electrones/cáscara
30	zinc	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 (previsto)

Los elementos del grupo 12 son todos metales blandos, diamagnéticos y divalentes. Tienen los puntos de fusión más bajos entre todos los metales de transición. El zinc es de color blanco azulado y lustroso, aunque los grados comerciales más comunes del metal tienen un acabado opaco. El zinc también se conoce en contextos no científicos como espelta. El cadmio es blando, maleable, dúctil y de color blanco azulado. El mercurio es un metal líquido, pesado, de color blanco plateado. Es el único metal líquido común a temperaturas ordinarias y, en comparación con otros metales, es un mal conductor del calor, pero buen conductor de la electricidad.

La siguiente tabla es un resumen de las propiedades físicas clave de los elementos del grupo 12. Los datos de copernicium se basan en simulaciones de la teoría funcional de la densidad relativista.

Nombre	Zinc	Cadmio	Mercurio	Copernicio
Punto de fusion	693 K (420 °C)	594 K (321 °C)	234 K (−39 °C)	283±11 K (10 °C)
Punto de ebullición	1180 K (907 °C)	1040 K (767 °C)	630 K (357 °C)	340±10 K (60 °C)
Densidad	7,14 g·cm	8,65 g·cm	13,534 g·cm	14,0 g·cm
Apariencia	gris azulado plateado	gris-plata	plateado	?
Radio atómico	135 horas	155 horas	150 horas	? 147 horas

El zinc es algo menos denso que el hierro y tiene una estructura cristalina hexagonal. El metal es duro y quebradizo a la mayoría de las temperaturas, pero se vuelve maleable entre 100 y 150 °C (212 y 302 °F). Por encima de los 210 °C (410 °F), el metal se vuelve quebradizo nuevamente y puede pulverizarse al golpearlo. El zinc es un buen conductor de electricidad. Para ser un metal, el zinc tiene puntos de fusión (419,5 °C, 787,1 °F) y de ebullición (907 °C, 1665 °F) relativamente bajos. El cadmio es similar en muchos aspectos al zinc, pero forma compuestos complejos.A diferencia de otros metales, el cadmio es resistente a la corrosión y, como resultado, se utiliza como capa protectora cuando se deposita sobre otros metales. Como metal a granel, el cadmio es insoluble en agua y no es inflamable; sin embargo, en forma de polvo puede quemarse y liberar gases tóxicos.El mercurio tiene una temperatura de fusión excepcionalmente baja para un metal del bloque D. Una explicación completa de este hecho requiere una incursión profunda en la física cuántica, pero se puede resumir de la siguiente manera: el mercurio tiene una configuración electrónica única en la que los electrones llenan todos los 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p disponibles. subcapas, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d y 6s. Como tal configuración resiste fuertemente la eliminación de un electrón, el mercurio se comporta de manera similar a los elementos de gas noble, que forman enlaces débiles y, por lo tanto, se derriten fácilmente. La estabilidad de la carcasa 6s se debe a la presencia de una carcasa 4f llena. Una capa f filtra mal la carga nuclear que aumenta la atractiva interacción de Coulomb de la capa 6s y el núcleo (ver contracción de lantánidos). La ausencia de una capa interior f llena es la razón de la temperatura de fusión algo más alta del cadmio y el zinc, aunque ambos metales aún se derriten fácilmente y, además, tienen puntos de ebullición inusualmente bajos. El oro tiene átomos con un electrón 6s menos que el mercurio. Esos electrones se eliminan más fácilmente y se comparten entre los átomos de oro formando enlaces metálicos relativamente fuertes.

El zinc, el cadmio y el mercurio forman una amplia gama de aleaciones. Entre los que contienen zinc, el latón es una aleación de zinc y cobre. Otros metales que se sabe desde hace mucho tiempo que forman aleaciones binarias con zinc son el aluminio, el antimonio, el bismuto, el oro, el hierro, el plomo, el mercurio, la plata, el estaño, el magnesio, el cobalto, el níquel, el telurio y el sodio. Si bien ni el zinc ni el circonio son ferromagnéticos, su aleación ZrZn₂exhibe ferromagnetismo por debajo de 35 K. El cadmio se usa en muchos tipos de soldaduras y aleaciones para cojinetes, debido a un bajo coeficiente de fricción y resistencia a la fatiga. También se encuentra en algunas de las aleaciones de punto de fusión más bajo, como el metal de Wood.Debido a que es un líquido, el mercurio disuelve otros metales y las aleaciones que se forman se llaman amalgamas. Por ejemplo, tales amalgamas se conocen con oro, zinc, sodio y muchos otros metales. Debido a que el hierro es una excepción, los frascos de hierro se han utilizado tradicionalmente para comerciar con mercurio. Otros metales que no forman amalgamas con el mercurio son el tantalio, el tungsteno y el platino. La amalgama de sodio es un agente reductor común en la síntesis orgánica y también se utiliza en lámparas de sodio de alta presión. El mercurio se combina fácilmente con el aluminio para formar una amalgama de mercurio y aluminio cuando los dos metales puros entran en contacto. Dado que la amalgama reacciona con el aire para dar óxido de aluminio, pequeñas cantidades de mercurio corroen el aluminio. Por esta razón,

Química

La mayor parte de la química se ha observado solo para los tres primeros miembros del grupo 12. La química del copernicio no está bien establecida y, por lo tanto, el resto de la sección trata solo del zinc, el cadmio y el mercurio.

Tendencias periódicas

Todos los elementos de este grupo son metales. La similitud de los radios metálicos de cadmio y mercurio es un efecto de la contracción de los lantánidos. Entonces, la tendencia en este grupo es diferente a la tendencia en el grupo 2, los alcalinotérreos, donde el radio metálico aumenta suavemente de arriba a abajo del grupo. Los tres metales tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos, lo que indica que el enlace metálico es relativamente débil, con una superposición relativamente pequeña entre la banda de valencia y la banda de conducción. Por lo tanto, el zinc está cerca del límite entre los elementos metálicos y metaloides, que generalmente se ubica entre el galio y el germanio, aunque el galio participa en semiconductores como el arseniuro de galio.

El zinc y el cadmio son electropositivos mientras que el mercurio no lo es. Como resultado, el zinc y el cadmio metálico son buenos agentes reductores. Los elementos del grupo 12 tienen un estado de oxidación de +2 en el que los iones tienen la configuración electrónica d bastante estable, con una subcapa completa. Sin embargo, el mercurio se puede reducir fácilmente al estado de oxidación +1; por lo general, como en el ion Hg₂, dos iones de mercurio (I) se juntan para formar un enlace metal-metal y una especie diamagnética. El cadmio también puede formar especies como [Cd ₂ Cl ₆ ] en las que el estado de oxidación del metal es +1. Al igual que con el mercurio, la formación de un enlace metal-metal da como resultado un compuesto diamagnético en el que no hay electrones desapareados; por lo tanto, haciendo que la especie sea muy reactiva. El zinc(I) se conoce principalmente en fase gaseosa, en compuestos como el Zn ₂ Cl ₂ lineal, análogo al calomelano. En la fase sólida, se conoce el compuesto bastante exótico decametildizincoceno (Cp*Zn–ZnCp*).

Clasificación

Los elementos del grupo 12 generalmente se consideran elementos de bloque d, pero no elementos de transición, ya que el caparazón d está lleno. Algunos autores clasifican estos elementos como elementos del grupo principal porque los electrones de valencia están en orbitales ns. Sin embargo, comparten muchas características con los elementos vecinos del grupo 11 en la tabla periódica, que casi universalmente se consideran elementos de transición. Por ejemplo, el zinc comparte muchas características con el metal de transición vecino, el cobre. Los complejos de zinc merecen ser incluidos en la serie de Irving-Williams ya que el zinc forma muchos complejos con la misma estequiometría que los complejos de cobre (II), aunque con constantes de estabilidad más pequeñas.Hay poca similitud entre el cadmio y la plata ya que los compuestos de plata (II) son raros y los que existen son agentes oxidantes muy fuertes. Asimismo, el estado de oxidación común para el oro es +3, lo que impide que haya mucha química común entre el mercurio y el oro, aunque existen similitudes entre el mercurio (I) y el oro (I), como la formación de complejos diciano lineales, [M (CN) ₂ ]. De acuerdo con la definición de metal de transición de la IUPAC como un elemento cuyo átomo tiene una subcapa d incompleta, o que puede dar lugar a cationes con una subcapa d incompleta,el zinc y el cadmio no son metales de transición, mientras que el mercurio sí lo es. Esto se debe a que solo se sabe que el mercurio tiene un compuesto donde su estado de oxidación es superior a +2, en el fluoruro de mercurio (IV) (aunque se cuestiona su existencia, ya que los experimentos posteriores que intentaron confirmar su síntesis no pudieron encontrar evidencia de HgF ₄). Sin embargo, esta clasificación se basa en un compuesto muy atípico que se observa en condiciones de no equilibrio y está en desacuerdo con la química más típica del mercurio, y Jensen ha sugerido que sería mejor considerar que el mercurio no es un metal de transición.

Relación con los metales alcalinotérreos

Aunque el grupo 12 se encuentra en el bloque d de la tabla periódica moderna de 18 columnas, los electrones d del zinc, el cadmio y (casi siempre) el mercurio se comportan como electrones centrales y no participan en el enlace. Este comportamiento es similar al de los elementos del grupo principal, pero contrasta fuertemente con el de los elementos vecinos del grupo 11 (cobre, plata y oro), que también tienen subcapas d llenas en su configuración electrónica de estado fundamental pero se comportan químicamente como metales de transición. Por ejemplo, el enlace en el sulfuro de cromo (II) (CrS) involucra principalmente a los electrones 3d; que en el sulfuro de hierro (II) (FeS) involucra tanto a los electrones 3d como a los 4s; pero el del sulfuro de zinc (ZnS) involucra solo los electrones 4s y los electrones 3d se comportan como electrones centrales. De hecho, se puede hacer una comparación útil entre sus propiedades y los dos primeros miembros del grupo 2, berilio y magnesio, y en diseños anteriores de tablas periódicas de forma abreviada, esta relación se ilustra más claramente. Por ejemplo, el zinc y el cadmio son similares al berilio y al magnesio en sus radios atómicos, radios iónicos, electronegatividades y también en la estructura de sus compuestos binarios y su capacidad para formar iones complejos con muchos ligandos de nitrógeno y oxígeno, como hidruros complejos y aminas. Sin embargo, el berilio y el magnesio son átomos pequeños, a diferencia de los metales alcalinotérreos más pesados ​​y como los elementos del grupo 12 (que tienen una mayor carga nuclear pero el mismo número de electrones de valencia), y las tendencias periódicas hacia abajo del grupo 2 de berilio a radio (similar a la de los metales alcalinos) no son tan suaves cuando se baja de berilio a mercurio (que es más similar a la de los grupos principales del bloque p) debido a la d -Contracciones de bloque y lantánidos. También son las contracciones del bloque d y los lantánidos las que le dan al mercurio muchas de sus propiedades distintivas.

Nombre	Berilio	Magnesio	Calcio	Estroncio	Bario	Radio
Configuración electrónica de valencia	2s	3s	4s	5s	6s	7s
Configuración electrónica del núcleo	[Él]	[Nordeste]	[Arkansas]	[Kr]	[Xe]	[Rn]
Estados de oxidación	+2, +1	+2, +1	+2, +1	+2, +1	+2	+2
Punto de fusion	1560 K (1287 °C)	923 K (650 °C)	1115 K (842 °C)	1050 K (777 °C)	1000 K (727 °C)	973 K (700 °C)
Punto de ebullición	2742 K (2469 °C)	1363 K (1090 °C)	1757 K (1484 °C)	1655 K (1382 °C)	2170 K (1897 °C)	2010 K (1737 °C)
Apariencia	blanco-gris metalizado	gris metalizado brillante	gris plateado opaco	blanco plateado metalizado	gris plateado	blanco plateado metalizado
Densidad	1,85 g·cm	1.738 g·cm	1,55 g·cm	2,64 g·cm	3,51 g·cm	5,5 g·cm
Electronegatividad de Pauling	1.57	1.31	1.00	0,95	0.89	0.9
Radio atómico	105 p. m.	150 horas	180 horas	200 p. m.	215 horas	215 horas
Radio iónico de cristal	59 p. m.	86 p. m.	114 p. m.	132 horas	149 horas	162 horas
Color de prueba de llama	blanco	blanco brillante	rojo ladrillo	carmesí	manzana verde	rojo carmesí
Química organometálica	bueno	bueno	pobre	muy pobre	muy pobre	extremadamente pobre
Hidróxido	anfótero	básico	básico	fuertemente básico	fuertemente básico	fuertemente básico
Óxido	anfótero	fuertemente básico	fuertemente básico	fuertemente básico	fuertemente básico	fuertemente básico
Nombre	Berilio	Magnesio	Zinc	Cadmio	Mercurio	Copernicio
Configuración electrónica de valencia	2s	3s	4s	5s	6s	? 7s
Configuración electrónica del núcleo	[Él]	[Nordeste]	[Ar]3d	[Kr]4d	[Xe]4f 5d	? [Rn]5f 6d
Estados de oxidación	+2, +1	+2, +1	+2, +1	+2, +1	+2, +1	? +4, +2, +1, 0
Punto de fusion	1560 K (1287 °C)	923 K (650 °C)	693 K (420 °C)	594 K (321 °C)	234 K (−39 °C)	283±11 K (10 °C)
Punto de ebullición	2742 K (2469 °C)	1363 K (1090 °C)	1180 K (907 °C)	1040 K (767 °C)	630 K (357 °C)	340±10 K (60 °C)
Apariencia	blanco-gris metalizado	gris metalizado brillante	gris azulado plateado metalizado	gris-plata	plateado	?
Densidad	1,85 g·cm	1.738 g·cm	7,14 g·cm	8,65 g·cm	13,534 g·cm	14,0 g·cm
Electronegatividad de Pauling	1.57	1.31	1.65	1.69	2.00	?
Radio atómico	105 p. m.	150 horas	135 horas	155 horas	150 horas	? 147 horas
Radio iónico de cristal	59 p. m.	86 p. m.	88 p. m.	109 p. m.	116 p. m.	? 75 p. m.
Color de prueba de llama	blanco	blanco brillante	verde azulado	?	?	?
Química organometálica	bueno	bueno	bueno	bueno	bueno	?
Hidróxido	anfótero	básico	anfótero	débilmente básico	?	?
Óxido	anfótero	fuertemente básico	anfótero	levemente básico	levemente básico	?

Compuestos

Los tres iones metálicos forman muchas especies tetraédricas, como MCl₄. Tanto el zinc como el cadmio también pueden formar complejos octaédricos como los iones agua [M(H ₂ O) ₆ ] que están presentes en soluciones acuosas de sales de estos metales. El carácter covalente se logra utilizando los orbitales s y p. Mercurio, sin embargo, rara vez excede un número de coordinación de cuatro. También se conocen los números de coordinación 2, 3, 5, 7 y 8.

Historia

Los elementos del grupo 12 han sido encontrados a lo largo de la historia, siendo utilizados desde la antigüedad hasta ser descubiertos en laboratorios. El grupo en sí no ha adquirido un nombre trivial, pero en el pasado se le llamó grupo IIB.

Zinc

Se ha descubierto que el zinc se usa en formas impuras en la antigüedad, así como en aleaciones como el latón que se ha encontrado que tienen más de 2000 años. El zinc fue claramente reconocido como un metal bajo la designación de Fasada en el Léxico médico atribuido al rey hindú Madanapala (de la dinastía Taka) y escrito alrededor del año 1374. El metal también fue útil para los alquimistas. El nombre del metal se documentó por primera vez en el siglo XVI y probablemente se deriva del alemán zinke por la apariencia de aguja de los cristales metálicos.

El aislamiento del zinc metálico en Occidente puede haber sido logrado de forma independiente por varias personas en el siglo XVII. Al químico alemán Andreas Marggraf generalmente se le atribuye el descubrimiento de zinc metálico puro en un experimento de 1746 al calentar una mezcla de calamina y carbón en un recipiente cerrado sin cobre para obtener un metal. Los experimentos con ranas del médico italiano Luigi Galvani en 1780 con latón allanaron el camino para el descubrimiento de las baterías eléctricas, la galvanización y la protección catódica. En 1799, el amigo de Galvani, Alessandro Volta, inventó la pila voltaica. La importancia biológica del zinc no se descubrió hasta 1940 cuando se demostró que la anhidrasa carbónica, una enzima que elimina el dióxido de carbono de la sangre, tenía zinc en su sitio activo.

Cadmio

En 1817, Friedrich Stromeyer y Karl Samuel Leberecht Hermann descubrieron el cadmio en Alemania como una impureza en minerales de carbonato de zinc (calamina). Recibió su nombre del latín cadmia para "calamina", una mezcla de minerales que contiene cadmio, que a su vez recibió su nombre del personaje mitológico griego, Κάδμος Cadmo, el fundador de Tebas. Stromeyer finalmente aisló el cadmio metálico mediante tostado y reducción del sulfuro.

En 1927, la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas redefinió el metro en términos de una línea espectral roja de cadmio (1 m = 1.553.164,13 longitudes de onda). Esta definición se ha cambiado desde entonces (ver criptón). Al mismo tiempo, el Metro Prototipo Internacional se utilizó como estándar para la longitud de un metro hasta 1960, cuando en la Conferencia General de Pesos y Medidas se definió el metro en términos de la línea de emisión naranja-roja en el espectro electromagnético del Átomo de criptón-86 en el vacío.

Mercurio

Se ha encontrado mercurio en tumbas egipcias que datan del año 1500 a. C., donde se usaba mercurio en cosméticos. También fue utilizado por los antiguos chinos que creían que mejoraría y prolongaría la salud. Hacia el año 500 a. C., el mercurio se usaba para hacer amalgamas (latín medieval amalgama, "aleación de mercurio") con otros metales. Los alquimistas pensaban en el mercurio como la Primera Materia a partir de la cual se formaron todos los metales. Creían que se podían producir diferentes metales variando la calidad y la cantidad de azufre contenido en el mercurio. El más puro de estos era el oro, y se requería mercurio en los intentos de transmutación de metales básicos (o impuros) en oro, que era el objetivo de muchos alquimistas.

Hg es el símbolo químico moderno del mercurio. Proviene de hydrargyrum, una forma latinizada de la palabra griega Ύδραργυρος (hydrargyros), que es una palabra compuesta que significa "agua-plata" (hydr- = agua, argyros = plata), ya que es líquida como el agua y brillante como la plata. El elemento lleva el nombre del dios romano Mercurio, conocido por su velocidad y movilidad. Está asociado con el planeta Mercurio; el símbolo astrológico del planeta es también uno de los símbolos alquímicos del metal. Mercurio es el único metal para el cual el nombre planetario alquímico se convirtió en el nombre común.

Copernicio

El elemento del grupo 12 más pesado conocido, el copernicio, fue creado por primera vez el 9 de febrero de 1996 en la Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) en Darmstadt, Alemania, por Sigurd Hofmann, Victor Ninov et al. Luego fue nombrado oficialmente por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) en honor a Nicolaus Copernicus el 19 de febrero de 2010, el 537 aniversario del nacimiento de Copérnico.

Ocurrencia

Como en la mayoría de los otros grupos de bloques d, la abundancia en la corteza terrestre de los elementos del grupo 12 disminuye con un número atómico más alto. El zinc es con 65 partes por millón (ppm) el más abundante del grupo mientras que el cadmio con 0,1 ppm y el mercurio con 0,08 ppm son órdenes de magnitud menos abundantes. El copernicio, como elemento sintético con una vida media de unos pocos minutos, puede estar presente solo en los laboratorios donde se produjo.

Los metales del grupo 12 son calcófilos, lo que significa que los elementos tienen poca afinidad por los óxidos y prefieren unirse a los sulfuros. Los calcófilos se formaron cuando la corteza se solidificó bajo las condiciones reductoras de la atmósfera de la Tierra primitiva. Los minerales comercialmente más importantes de los elementos del grupo 12 son los minerales de sulfuro. La esfalerita, que es una forma de sulfuro de zinc, es el mineral que contiene zinc más extraído debido a que su concentrado contiene 60-62% de zinc.No se conocen depósitos significativos de minerales que contengan cadmio. La greenockita (CdS), el único mineral de cadmio de importancia, casi siempre se asocia con la esfalerita (ZnS). Esta asociación es causada por la similitud geoquímica entre el zinc y el cadmio que hace improbable la separación geológica. Como consecuencia, el cadmio se produce principalmente como subproducto de la extracción, fundición y refinación de minerales sulfurosos de zinc y, en menor grado, de plomo y cobre. Un lugar donde se puede encontrar cadmio metálico es la cuenca del río Vilyuy en Siberia. Aunque el mercurio es un elemento extremadamente raro en la corteza terrestre,debido a que no se mezcla geoquímicamente con los elementos que constituyen la mayor parte de la masa de la corteza, los minerales de mercurio pueden estar altamente concentrados considerando la abundancia del elemento en la roca ordinaria. Los minerales de mercurio más ricos contienen hasta un 2,5 % de mercurio en masa, e incluso los depósitos concentrados más magros tienen al menos un 0,1 % de mercurio (12.000 veces la abundancia media de la corteza). Se encuentra como metal nativo (raro) o en cinabrio (HgS), corderoita, livingstonita y otros minerales, siendo el cinabrio el mineral más común.

Mientras que los minerales de mercurio y zinc se encuentran en cantidades suficientemente grandes para ser extraídos, el cadmio es demasiado similar al zinc y, por lo tanto, siempre está presente en pequeñas cantidades en los minerales de zinc de donde se recupera. Los recursos mundiales identificados de zinc suman alrededor de 1.900 millones de toneladas. Los grandes depósitos se encuentran en Australia, Canadá y los Estados Unidos con las mayores reservas en Irán. Al ritmo actual de consumo, se estima que estas reservas se agotarán en algún momento entre 2027 y 2055. Se han extraído alrededor de 346 millones de toneladas a lo largo de la historia hasta 2002, y una estimación encontró que alrededor de 109 millones de toneladas permanecen en uso. En 2005, China fue el principal productor de mercurio con casi dos tercios de la participación mundial, seguida por Kirguistán.Se cree que varios otros países tienen una producción no registrada de mercurio a partir de procesos de electroobtención de cobre y mediante la recuperación de efluentes. Debido a la alta toxicidad del mercurio, tanto la extracción de cinabrio como la refinación del mercurio son causas peligrosas e históricas de envenenamiento por mercurio.

Producción

El zinc es el cuarto metal más común en uso, después del hierro, el aluminio y el cobre, con una producción anual de alrededor de 10 millones de toneladas. En todo el mundo, el 95 % del zinc se extrae de depósitos de minerales sulfurosos, en los que la esfalerita (ZnS) casi siempre se mezcla con los sulfuros de cobre, plomo y hierro. El zinc metálico se produce mediante metalurgia extractiva. El tostado convierte el concentrado de sulfuro de zinc producido durante el procesamiento en óxido de zinc: Para el procesamiento posterior se utilizan dos métodos básicos: pirometalurgia o electroobtención. El procesamiento pirometalúrgico reduce el óxido de zinc con carbono o monóxido de carbono a 950 °C (1740 °F) en el metal, que se destila como vapor de zinc. El vapor de zinc se recoge en un condensador.El proceso de electroobtención lixivia zinc del concentrado de mineral mediante ácido sulfúrico: después de este paso, la electrólisis se usa para producir zinc metálico.

El cadmio es una impureza común en los minerales de zinc y se aísla más durante la producción de zinc. Algunos concentrados de minerales de zinc a partir de minerales sulfurosos de zinc contienen hasta un 1,4 % de cadmio. El cadmio se aísla del zinc producido a partir del polvo de combustión por destilación al vacío si el zinc se funde, o si el sulfato de cadmio se precipita fuera de la solución de electrólisis.

Los minerales de mercurio más ricos contienen hasta un 2,5 % de mercurio en masa, e incluso los depósitos concentrados más pobres tienen al menos un 0,1 % de mercurio, siendo el cinabrio (HgS) el mineral más común en los depósitos. El mercurio se extrae calentando cinabrio en una corriente de aire y condensando el vapor.

Los elementos superpesados ​​como el copernicio se producen bombardeando elementos más ligeros en aceleradores de partículas que inducen reacciones de fusión. Mientras que la mayoría de los isótopos de copernicio se pueden sintetizar directamente de esta manera, algunos más pesados ​​solo se han observado como productos de descomposición de elementos con números atómicos más altos. La primera reacción de fusión para producir copernicium fue realizada por GSI en 1996, quien informó la detección de dos cadenas de descomposición de copernicium-277 (aunque una se retractó más tarde, ya que se había basado en datos fabricados por Victor Ninov):₈₂Pb+₃₀zinc→₁₁₂cn+norte

Aplicaciones

Debido a las similitudes físicas que comparten, los elementos del grupo 12 se pueden encontrar en muchas situaciones comunes. El zinc y el cadmio se usan comúnmente como agentes anticorrosión (galvanización), ya que atraerán toda la oxidación local hasta que se corroan por completo. Estos recubrimientos protectores se pueden aplicar a otros metales a través de la galvanización en caliente de una sustancia en la forma fundida del metal, o mediante el proceso de galvanoplastia que se puede pasivar mediante el uso de sales de cromato. Los elementos del grupo 12 también se utilizan en electroquímica, ya que pueden actuar como una alternativa al electrodo de hidrógeno estándar además de ser un electrodo de referencia secundario.

En los EE. UU., el zinc se usa predominantemente para galvanización (55 %) y para latón, bronce y otras aleaciones (37 %). La reactividad relativa del zinc y su capacidad para atraer la oxidación lo convierte en un ánodo de sacrificio eficiente en la protección catódica (CP). Por ejemplo, la protección catódica de una tubería enterrada se puede lograr conectando ánodos hechos de zinc a la tubería. El zinc actúa como ánodo (terminal negativo) al corroerse lentamente a medida que pasa la corriente eléctrica a la tubería de acero. El zinc también se usa para proteger catódicamente los metales que están expuestos al agua de mar contra la corrosión. El zinc también se utiliza como material de ánodo para baterías, como en baterías de zinc-carbono o baterías/pilas de combustible de zinc-aire. Una aleación ampliamente utilizada que contiene zinc es el latón, en el que el cobre está aleado con entre un 3 % y un 45 % de zinc, según el tipo de latón. El latón es generalmente más dúctil y resistente que el cobre y tiene una resistencia a la corrosión superior. Estas propiedades lo hacen útil en equipos de comunicación, hardware, instrumentos musicales y válvulas de agua. Otras aleaciones ampliamente utilizadas que contienen zinc incluyen alpaca, metal de máquina de escribir, soldadura blanda y de aluminio y bronce comercial. Las aleaciones de zinc principalmente con pequeñas cantidades de cobre, aluminio y magnesio son útiles en la fundición a presión y en la fundición por rotación, especialmente en las industrias automotriz, eléctrica y de hardware. Estas aleaciones se comercializan con el nombre de Zamak.Aproximadamente una cuarta parte de toda la producción de zinc en los Estados Unidos (2009) se consume en forma de compuestos de zinc, una variedad de los cuales se utilizan industrialmente.

El cadmio tiene muchos usos industriales comunes, ya que es un componente clave en la producción de baterías, está presente en los pigmentos y recubrimientos de cadmio y se usa comúnmente en la galvanoplastia. En 2009, el 86% del cadmio se utilizó en baterías, predominantemente en baterías recargables de níquel-cadmio. La Unión Europea prohibió el uso de cadmio en productos electrónicos en 2004 con varias excepciones, pero redujo el contenido permitido de cadmio en productos electrónicos a 0,002 %. La galvanoplastia de cadmio, que consume el 6% de la producción mundial, se puede encontrar en la industria aeronáutica debido a la capacidad de resistir la corrosión cuando se aplica a los componentes de acero.

El mercurio se utiliza principalmente para la fabricación de productos químicos industriales o para aplicaciones eléctricas y electrónicas. Se usa en algunos termómetros, especialmente en los que se usan para medir altas temperaturas. Una cantidad cada vez mayor se utiliza como mercurio gaseoso en lámparas fluorescentes, mientras que la mayoría de las otras aplicaciones se eliminan lentamente debido a las normas de salud y seguridad, y en algunas aplicaciones se reemplaza con una aleación de galinstan menos tóxica pero considerablemente más costosa. El mercurio y sus compuestos se han utilizado en medicina, aunque hoy en día son mucho menos comunes que antes, ahora que los efectos tóxicos del mercurio y sus compuestos se comprenden más ampliamente. Todavía se usa como ingrediente en las amalgamas dentales. A fines del siglo XX, el mayor uso de mercurioestuvo en el proceso de celda de mercurio (también llamado proceso Castner-Kellner) en la producción de cloro y sosa cáustica.

Copernicium no tiene otro uso que la investigación debido a su altísima radiactividad.

Rol biológico y toxicidad

Los elementos del grupo 12 tienen múltiples efectos en los organismos biológicos, ya que el cadmio y el mercurio son tóxicos, mientras que la mayoría de las plantas y los animales requieren zinc en cantidades mínimas.

El zinc es un oligoelemento esencial, necesario para plantas, animales y microorganismos. Es "típicamente el segundo metal de transición más abundante en los organismos" después del hierro y es el único metal que aparece en todas las clases de enzimas. Hay de 2 a 4 gramos de zinc distribuidos por todo el cuerpo humano y desempeña "funciones biológicas ubicuas". Un estudio de 2006 estimó que alrededor del 10 % de las proteínas humanas (2800) se unen potencialmente al zinc, además de cientos que transportan y trafican zinc. En los EE. UU., la cantidad diaria recomendada (RDA) es de 8 mg/día para mujeres y 11 mg/día para hombres. La suplementación excesiva dañina puede ser un problema y probablemente no debería exceder los 20 mg/día en personas sanas.aunque el Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. fijó una Ingesta Máxima Tolerable de 40 mg/día.

El mercurio y el cadmio son tóxicos y pueden causar daños ambientales si ingresan a los ríos o al agua de lluvia. Esto puede dar lugar a cultivos contaminados, así como a la bioacumulación de mercurio en la cadena alimentaria, lo que conduce a un aumento de las enfermedades causadas por el envenenamiento por mercurio y cadmio.