ЭЛЕМЕНТЫ I ГРУППЫ
В подгруппу входят Cu, Ag и Au. Они находятся в той же группе, что и щелочные металлы. Но общим у них является только то, что они образуют соединения со степенью окисления +1. По свойствам и химическому поведению они резко отличаются от щелочных металлов.
Распространение в природе. Это настолько инертные элементы, что все они встречаются в природе в свободном состоянии. Среди минералов меди наиболее важны: халькопирит CuFeS2, ковеллин CuS, куприт Cu2O, малахит CuCO3·Сu(OH)2 и др. Руды серебра Ag2S – аргентиты, серебро также входит в состав сульфидных минералов других металлов (Pd, Zn, Cd и др.). Известно более 20 минералов золота, из которых главный – самородное золото. Получение. Для получения меди применяют пиро- и гидрометаллургические процессы. Пирометаллургический процесс извлечения меди из сернистых руд типа CuFeS2 можно выразить следующей суммарной схемой: 2CuFeS2 + 5O2 + 2SiO2 = 2Cu + 2FeSiO3 + 4SO2. Гидрометаллургические методы получения меди основаны на растворении медных минералов в разбавленных растворах H2SO4 или аммиака. Из полученных растворов медь вытесняют железом или выделяют электролизом. Лучшим методом отделения самородного золота от пустой породы является цианидный метод: растворение Au в растворе NaCN c образованием Na[Au(CN)2] c последующим вытеснением цинком: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH 2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2 Au Cвойства простых веществ. Простые вещества Cu, Ag, Au – блестящие металлы красного (Cu), белого (Ag) и жёлтого цвета (Au), обладающие исключительной пластичностью и ковкостью. Они превосходят остальные металлы также по теплопроводности и электрической проводимости. Химическая активность меди, золота и серебра невелика и убывает с возрастанием порядкового номера элемента. Cu, Ag и Au способны проявлять переменную степень окисления от +1 до +3, а у золота - до +5. Это единственные элементы, степень окисления которых выше номера их группы. Для меди наиболее характерна степень окисления +2, серебра +1, золота +3. Металлы легче всего реагируют с галогенами (Cu при обычной температуре, Ag и Au при нагревании), с кислородом непосредственно реагирует только медь: 5000C Cu + O2 → CuO 8000C 4Cu + O2 → 2Cu2O 3Ag + O3 → 3AgO
Золото и серебро на воздухе не окисляются, но при наличии в воздухе сероводорода на серебре образуется чёрный налёт: 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O. На поверхности меди во влажном воздухе с участием СО2 образуется гидроксокарбонат меди: 2Сu + СО2 + H2O + O2 = (CuOH)2CO3. Золото растворяется в водных растворах хлора: 2Au + 3Cl2 + 2H2O = 2H2[AuCl3O]. Лучшим растворителем золота является царская водка: Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2H2O. H[AuCl4] можно выделить в виде желтого кристаллического вещества. С основаниями эта кислота дает соли. При нагревании постепенно выделяет металл: H[AuCl4] → AuCl3 → Au[AuCl4] → AuCl → Au. Cu, Ag и Au не реагируют с разбавленными кислотами, но медь растворяется в HCl в присутствии окислителя: 2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 +2H2O Cоединения меди, серебра и золота: +1 +2 +3 Cu2O CuO, Cu(OH)2 Cu2O3 Ag2O AgO Au2O3, Au(OH)3 Степень окисления +1: Степень окисления +1 наиболее характерна для серебра. У меди и в особенности у золота она проявляется реже. 2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O ↓+ 2NaNO3 + H2O 2000C 2Ag2O → 4Ag + O2
Гидроксид AgОН неустойчив, является сильным основанием. Аммиачные комплексы значительно более устойчивы и по силе приближаются к щелочам: Ag2O + 4NH3 + 2H2O = 2[Ag(NH3)2]OH. Большинство соединений Э(I) при небольшом нагревании и при действии света легко распадаются. Светочувствительность галогенидов серебра используется для приготовления светочувствительных эмульсий. Степень окисления +2: Степень окисления +2 характерна только для меди. Cu(OH)2 – слабоамфотерен: Cu(OH)2 + 2H+ = Cu 2+ + 2H2O Cu(OH)2 + 2 OH- (конц.) = [Cu(OH)4]2- Соединения Cu(II) в окислительно-восстановительных реакциях могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства: 2Cu(OH)2 + NaClO + 2NaOH = 2NaCuO2 + NaCl + 3H2O 2 Cu(OH)2 – ē + 2OH‾ → CuO2‾ + 2H2O 1 ClO‾ + 2ē + H2O → Cl‾ + 2OH‾ 2Cu(OH)2 + 4OH‾ + ClO‾ + H2O → 2CuO2‾ + 4H2O + Cl‾ + 2OH‾
2CuCl2 + 4 KI → 2Cu2I 2+ I2 + 4KCl 1 Cu2+ + 2ē + 2I‾ → Cu2I2 1 2 I‾ - 2ē →I2
S - ЭЛЕМЕНТЫ
Все s-элементы на внешнем энергетическом уровне имеют либо один, либо два электрона, которые они легко отдают, образуя ионы с устойчивыми электронными конфигурациями инертных газов. Все они кроме водорода и гелия являются металлами. Металлы первой группы называются щелочными, второй (за исключением бериллия и магния) - щелочноземельными. По мере увеличения порядкового номера растут их ионные радиусы и уменьшаются энергии ионизации. При обычных условиях металлы находятся в твердом состоянии, ни один из них не образует аллотропных модификаций. s-элементы (кроме бериллия) имеют небольшую по сравнению с другими металлами плотность, низкие температуры плавления, что связано с тем, что при образовании нелокализованной связи на обобществление они отдают один или два электрона. Плотность металлов в подгруппах сверху вниз увеличивается, а температура плавления- уменьшается. Все s- металлы сильные восстановители, значения их стандартных элек-тродных потенциалов ниже 2,0 (за исключением бериллия).
|
