第19章 铜副族和锌副族.ppt

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1、第19章铜副族和锌副族前言铜副族(IB):原子核外价层电子的构型：(n－1)d10ns1常见氧化态:铜(＋1，＋2)银(＋1)金(＋1，＋3)铜、银、金被称为“货币金属”。在自然界中，铜、银、金可以以单质状态、也可以以化合态存在。铜储量居世界第三位。以三种形式于自然界：自然铜：又称游离铜，很少；硫化物矿：辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2等；含氧矿物：赤铜矿Cu2O、黑铜矿CuO、孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、胆矾CuSO4·5H2O等。银主要是以硫化物形式存在的，除了较少的闪银矿Ag2S外，硫化银常与方铅矿共存。金矿主要是以自然金形式存在，包括散布在岩石中的岩脉金和存在于沙

2、砾中的冲积金两大类。锌副族(IIB):原子核外价层电子的构型(n－1)d10ns2常见氧化态:锌(＋2)镉和汞除＋2之外，还有＋1氧化态(Hg22＋、Cd22＋)。但镉和汞的＋1氧化态不稳定，易发生歧化反应。锌族元素在自然界中主要以硫化物形式存在：锌的最主要矿物是闪锌矿ZnS、菱锌矿ZnCO3汞的最主要矿物是辰砂(又名朱砂)HgS硫化镉矿常以微量存在于闪锌矿中。锌矿常与铅、铜、镉等共存，最常见的是铅锌矿。闪锌矿辰砂铅锌矿CI2T00053.jpgCI2T00006.jpgIAns1IIAns2IB(n－1)d10ns1IIB(n－1)d10ns2由价电子构型可见，IA、IIA和I

3、B、IIB在失去最外层s电子后分别都呈现＋1和＋2价氧化态，所以IB与IA、IIB与IIA有相似之处。但是，由于ds区元素原子的次外层有18个电子，而IA与IIA元素原子次外层有8个电子，因此，无论是单质还是化合物都表现出显著的差异。铜副族和锌副族的元素电势图EAӨ/V0.1532.0Cu2O3Cu2＋Cu＋0.521Cu0.34190.79961.9801.8Ag3＋Ag2＋Ag＋AgAu2＋∼1.41>1.29∼1.681.8Au3＋Au＋Au1.49Cu－0.360－0.08Cu(OH)2CuO2－0.2220.3420.6070.739Ag2O3AgOAg2OAg1.45

4、Au(OH)3Au<－0.2>－0.6Cd2＋Cd22＋Cd－0.40300.92Hg2＋Hg22＋Hg0.7890.851(饱和液)HgCl2Hg2Cl2Hg0.530.2681－0.7618Zn2＋Zn－1.249Zn(OH)2Zn－0.809Cd(OH)2CdHgO0.0977Hg1物理性质铜副族元素属于重金属，导电性和导热性在所有金属中是最好的，银占首位，铜次之。具有很好的延展性。如1g金能抽成长达3km的金丝，或压成厚约0.0001mm的金箔。容易形成合金，尤其以铜合金居多。常见的铜合金有黄铜(锌40%)，青铜(锡∼15%，锌5%)，白铜(镍13%∼15%)。19－1铜

5、副族元素19－1－1铜副族元素单质的性质2化学性质铜副族元素的氧化态有＋1，＋2，＋3三种，这是铜副族元素原子的(n－1)d和ns轨道能量相近造成的，不仅4s电子能参加反应，3d电子在一定条件下也可失去一个到两个，所以呈现变价。相比之下，碱金属3s与次外层2p轨道能量相差很大，在一般条件下很难失去次外层电子，通常只能为＋1价。铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副族元素的金属性随着原子序数的增加而减弱，而碱金属恰恰相反。从Cu到Au，原子半径虽增加但并不明显，而核电荷对最外层电子的吸引力增大了许多，故金属活泼性依次减弱。铜银金第一电离能/kJ·mol－1745.5731.089

6、0.1银应比铜稍活泼。实际上如果在水溶液中反应，涉及到的能量还有：离子的水合热金属的升华热若考虑整个过程的能量，从Cu到Au越来越大，铜银金化学活泼性越来越差。铜在干燥空气中比较稳定，在水中几乎看不出反应，与含有二氧化碳的潮湿空气接触，在铜的表面会慢慢生成一层铜绿，其反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2Cu(OH)2CuCO3铜绿可防止金属进一步腐蚀。银和金的活性差，不会发生上述反应。空气中若含有H2S气体，与银接触后，银的表面很快会生成一层Ag2S黑色薄膜而使银失去银白色光泽。这是由于Ag＋是软酸，它与软碱结合特别稳定，所以银对S和H2S很敏感。铜、银、金都不能与稀酸作用而放出

7、氢气。铜和银可溶于硝酸或热的浓硫酸：Cu＋4HNO3(浓)Cu(NO3)2＋2NO2＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)3Cu(NO3)2＋2NO＋4H2OCu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2＋2H2O金的金属活性最差，只能溶于王水中：Au＋4HCl＋HNO3H[AuCl4]＋NO＋2H2O铜在红热时与空气中的氧气反应生成CuO。在高温下CuO又分解为Cu2O。银和金没有铜活泼，高温下在空气中也是稳定的。与卤素作用，与硫作用，都反映出铜、银、金的活泼性是逐渐减弱的。铜与一