 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Элементы IB-подгруппы (подгруппы меди)
Медь, серебро и золото - полные электронные аналоги с общей электронной формулой
(n-1)d10ns1 при ожидаемой (n-1)d9ns2. Изменение электронной формулы вызвано провалом электрона и образованием завершенного d-подуровня. Вследствие устойчивости конфигурации d10 для элементов подгруппы меди типичной является степень окисления +1. Кроме этого, возможно проявление более высоких степеней окисления: +2 для меди и +3, +5 для золота.
Медь - довольно распространенный элемент земной коры (0,0036 мол.%), содержание серебра и золота незначительно, 1,6×10-6 и 5×10-8 мол.% соответственно. Основные минералы меди: медный колчедан (халькопирит) - CuFeS2, медный блеск - Cu2S, куприт - Cu2O, малахит CuСО3·Cu(ОН)2. Серебро и золото образуют сульфидные минералы, а также встречаются в самородном состоянии. Важнейшие минералы. содержащие серебро и золото: Ag2S - аргентит, AgCl - кераргирит, AuTe2 - калаверит.
Для получения меди применяются пиро- и реже гидрометаллургические процессы. Пирометаллургический способ основан на частичном окислении сернистых руд до оксидов меди, которые затем восстанавливаются, реагируя с остатком сульфида:
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SО2
Пирометаллургический процесс извлечения меди из халькопирита можно выразить следующим суммарным уравнением реакций:
2CuFeS2 + 5O2 + 2SiO2 = 2Cu + 2FeSiO3 + 4SО2
Для получения меди высокой степени чистоты проводится рафинирование при электролизе раствора СuSO4 с медным анодом.
Серебро обычно получают в сплаве со свинцом при переработке полиметаллических руд. Затем экстрагируют расплавленным цинком, в котором свинец не растворяется. Далее цинк отгоняют под вакуумом.
Лучшим методом отделения золота от пустой породы является цианидный метод, основанный на растворении золота в растворе цианида натрия в присутствии кислорода. Образующееся координационное соединение Na[Au(CN)2] восстанавливают цинком:
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Медь имеет красную окраску, серебро - белый металл, золото - металл желтого цвета. Медь, серебро и особенно золото отличаются высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью.
| Свойства | Cu | Ag | Au |
| Плотность, г/см3 | 9,94 | 10,5 | 19,3 |
| Т.пл., °С |
Медь широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, печатных плат и контактов, в металлургии для получения разнообразных сплавов (латунь, бронза, монетные сплавы), в химической промышленности в качестве катализатора. Медь является биометаллом, входит в состав гемоцианина - переносчика кислорода в крови моллюсков. Известно около 30 белков и ферментов, в состав которых входит катион меди.
Значительная часть серебра и золота в виде сплавов идет на изготовление монет и ювелирных изделий. Кроме этого, серебро и золото широко применяются в радиотехнике и электронике для изготовления контактов. Серебро применяется при изготовлении химической аппаратуры для работы в агрессивных средах. Коллоидное серебро используется в некоторых медицинских препаратах. Золото - основной валютный металл.
Химические свойства. Медь - довольно инертный металл, хотя при нагревании реагирует с кислородом, серой и галогенами:
t t t
2Cu + O2 = 2CuO; Cu + Cl2 = CuCl2 2Cu + S = Cu2S
При высокой температуре медь реагирует также с фосфором, мышьяком, кремнием, углеродом с образованием соединений нестехиометрического и переменного состава (бертолидов).
В ряду стандартных электродных потенциалов медь стоит после водорода, поэтому с кислотами, не являющимися окислителями, не реагирует. Однако в присутствии кислорода растворяется в концентрированной хлороводородной кислоте:
2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O
Металлическая медь растворяется в азотной и концентрированной серной кислоте. Легко растворяется медь также в растворах цианидов, в аммиаке и растворах солей железа(III):
4Cu + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Cu(CN)2] + 4NaOH
4Cu + 8NH3 + 2H2O + O2 = 4[Cu(NH3)2](OH)
Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2
Серебро и золото - химически весьма инертны. Серебро при нагревании реагирует с галогенами, серой, фосфором и углеродом с образованием AgHal, Ag2S, Ag3P, Ag4C. Во влажном воздухе уже при комнатной температуре серебро реагирует с сероводородом:
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
Золото легко реагирует с галогенами (с хлором в присутствии влаги уже на холоду):
H2O
2Au + 3Cl2 ¾® 2AuCl3
С кислородом, серой, азотом и бором золото не реагирует, при нагревании вступает во взаимодействие с теллуром и фосфором, образуя AuTe2, Au3P4.
Серебро растворимо в азотной и концентрированной серной кислотах. Золото - в царской водке (смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3):
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O
Серебро и золото легко растворяются в растворах цианидов щелочных металлов в присутствии окислителей:
4Au + O2 + 8KCN + 2H2O = 4K[Au(CN)2] + 4KOH
Поиск по сайту: