Свойства элементов подгруппы меди
| Атомный номер | Название | Электронная конфигурация | ρ, г/см3 | ЭО | Атомный радиус, нм | Степень окисления |
| Медь Cu | [Ar] 3d104s1 | 8,96 | 1,9 | 0,127 | +1,+2 | |
| Серебро Ag | [Kr] 4d105s1 | 10,5 | 1,9 | 0,144 | +1 | |
| Золото Au | [Xe]4f145d106s1 | 19,3 | 2,4 | 0,144 | +1,+3 |
Физические свойства
· Высокие значения плотности, температур плавления и кипения.
· Высокая тепло- и электропроводность.
Химические свойства
Химическая активность небольшая, убывает с увеличением атомного номера.
Медь и её соединения
Получение
· Пирометаллургическим методом:
CuO + C → Cu + CO;
CuO + CO → Cu + CO2
· Гидрометаллургическим:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O;
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
· Электролизом растворов солей:
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2↑ + 2H2SO4
(на катоде) (на аноде)
Химические свойства
· Взаимодействует с неметаллами при высоких температурах:
2Cu + O2 –tº→ 2CuO;
Cu + Cl2 –tº→ CuCl2
· Медь стоит в ряду напряжений правее водорода, поэтому не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах – окислителях:
3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 2H2O;
Cu + 4HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O;
Cu + 2H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2↑ +2H2O
Сплавы меди с оловом - бронзы, с цинком - латуни.
Соединения одновалентной меди
Встречаются либо в нерастворимых соединениях (Cu2O, Cu2S, CuCl), либо в виде растворимых комплексов (координационное число меди – 2):
CuCl + 2NH3 → [Cu(NH3)2]Cl
Оксид меди (I) - красного цвета, получают восстановлением соединений меди (II), например, глюкозой в щелочной среде:
2CuSO4 + C6H12O6 + 5NaOH → Cu2O↓ + 2Na2SO4 + C6H11O7Na + 3H2O
Соединения меди (П)
Оксид меди (II) имеет чёрный цвет. Восстанавливается под действием сильных восстановителей (например, CO) до меди. Обладает основным характером, при нагревании растворяется в кислотах:
|
|
CuO + H2SO4 –tº→ CuSO4 + H2O;
CuO + 2HNO3 –tº→ Cu(NO3)2 + H2O
Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 - нерастворимое в воде вещество светло-голубого цвета. Образуется при действии щелочей на соли меди (II):
CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
При нагревании чернеет, разлагаясь до оксида:
Cu(OH)2 –tº→ CuO + H2O
Типичное основание. Растворяется в кислотах.
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O;
Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ + 2H2O
Растворяется в растворе аммиака с образованием комплексного соединения (координационное число меди – 4) василькового цвета (реактив Швейцера, растворяет целлюлозу):
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(HN3)4](OH)2
Малахит (CuOH)2CO3. Искусственно можно получить по реакции:
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O → (CuOH)2CO3↓ + 2Na2SO4 + CO2↑
Разложение малахита:
Cu2(OH)2CO3 –tº→ 2CuO + CO2↑ + H2O
Серебро и его соединения
Благородный металл, устойчивый на воздухе. При потускнении серебра происходит реакция Гепара:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
В ряду напряжений находится правее водорода, поэтому растворяется только в кислотах - окислителях:
3Ag + 4HNO3(разб.) → 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O;
Ag + 2HNO3(конц.) → AgNO3 + NO2↑+ H2O;
2Ag + 2H2SO4(конц.) → Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O
В соединениях серебро обычно проявляет степень окисления +1.
Растворимый нитрат серебра AgNO3 используется как реактив для качественного определения Cl-, Br-, I-:
Ag+ + Cl - → AgCl↓ (белый)
Ag+ + Br - → AgBr↓ (светло-жёлтый)
Ag+ + I - → AgI↓ (тёмно-жёлтый)
(Способность этих осадков образовывать растворимые комплексные соединения уменьшаются в ряду AgCl – AgBr – AgI). На свету галогениды серебра постепенно разлагаются с выделением серебра.
|
|
При добавлении растворов щелочей к раствору AgNO3 образуется тёмно-коричневый осадок оксида серебра Ag2O:
2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O + 2NaNO3 + H2O
Осадки AgCl и Ag2O растворяются в растворах аммиака с образованием комплексных соединений (координационное число к.ч. серебра = 2):
AgCl + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl;
Ag2O + 4NH3 + H2O → 2[Ag(NH3)2]OH
Аммиачные комплексы серебра взаимодействуют с альдегидами (реакция серебряного зеркала):
| O II | O II | |||
| R – | C | + [Ag(NH3)2]OH → R– | C | + Ag + NH3 |
| I H | I O | NH4 |
Золото и его соединения
Золото – мягче Cu и Ag, ковкий металл; легко образует тончайшую фольгу; благородный металл, устойчив как в сухом, так и во влажном воздухе. Растворяется в смеси концентрированных соляной и азотной кислот ("царской водке"):
Au + HNO3 + 4HCl → H [AuCl4] + NO + 2H2O
Реагирует с галогенами при нагревании:
2Au + 3Cl2 → 2AuCl3
Соединения термически не очень устойчивы, разлагаются при нагревании с выделением металла. Комплексообразователь (комплексы золота (III) обладают координационными числами 4, 5 и 6).
ПОДГРУППА ГЕРМАНИЯ
Содержание элементов этой подгруппы в земной коре в ряду германий (2·10–4 %) – олово (6·10–4 %) – свинец (1·10–4 %) изменяется лишь незначительно. Германий принадлежит к рассеянным элементам. Основной формой природного нахождения олова является минерал касситерит (SnO2), а свинца – галенит (PbS).
Получение
Выплавка олова ведется путем восстановления касситерита углем. Обычным способом переработки галенита является перевод его путем накаливания на воздухе в РbО, после чего полученный оксид свинца (П) восстанавливается до металла углем:
|
|
2PbS + ЗО2 → 2SO2 + 2PbO; РbО + С → СО + Рb
По физическим свойствам Ge, Sn и Рb являются металлами. Некоторые физические константы представлены ниже: