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时间:2018-05-13
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1、第十七章铜、锌分族Chapter17 TheCopperSubgroupandZincSubgroup 从本章开始,我们要讲ds区、d区和f区元素的性质。 铜(copper,cuprum)、银(silver,argentum)和金(gold,aurum)位于长周期表中IB族,通常称为铜族元素,又称货币金属(coinagemetal)。 锌(zinc)、镉(cadmium)和汞(mercury,hydrargyrum)位于长周期IIB族,通常称为锌分族。§17-1 铜分族TheCopperSubgroup一、GeneralProperties
2、1.Thefirstionizationenergy(I1)Cu:7.726eVAg:7.576eVAu:9.226eV IB族元素的第一电离能比IA族元素的第一电离能高得多,这是因为ns电子穿透了(n-1)d10电子的屏蔽;从Cu到Ag第一电离能降低是因为Ag有较高的主量子数,价电子离核远,较易失去价电子,而Au的第一电离能却更大,这是由于Au的6s电子不仅穿透5d而且还穿透4f电子的屏蔽。 2.Oxidationstate:呈+1、+2、+3氧化态各元素的特征氧化态为: +2 +1 +3 其中Ag的+1氧化态之所以稳定,是因为4d1
3、0电子构型相对较高的稳定性,例如Pd的电子排布为4d105s0,是一个很好的说明。 3.Covalentproperties: Cu、Ag、Au形成共价键的倾向大于碱金属形成共价键的倾向。例如Cu2、Ag2、Au2的离解能分别为174、158和210kJ·mol-1,这是由于它们两个原子之间的空的np轨道与(n-1)d轨道上的电子对形成的附加π键所致。 4.ComplexesOxidationstateElectronconfigurationCoordinationnumberSpatialconfigurationTypicalcompoun
4、ds+1d102Linear4Tetrahedral+2d94Square6Distortedoctahedral+3d84Square 5.Existenceinnature:黄铜矿(copperpyrite,chalcopyrite):CuFeS2,赤铜矿(cuprite):Cu2O,256孔雀石(malachite):CuCO3·Cu(OH)2,辉铜矿(copperglance):Cu2S。银存在于Pb、Zn、Cd等硫化物矿中,Cu、Ag和Au也共生于砷化物、锑化物以及硫化物-砷化物中。Cu、Ag特别是Au也有天然态存在。二、TheSimpl
5、eSubstance 1.Physicalproperties:--red,--white,--yellow,都是立方面心晶体(face-centeredcubiccrystal),由于ns和(n-1)d上的一个或几个电子都能参与成键,所以它们的熔、沸点较高,导电、导热性能好,有良好的延展性,特别是金(Au),它们都能形成合金(alloy):黄铜(brass)(60%Cu,40%Zn),青铜(bronze)(90%Cu,10%Sn),铜币(“copper”coin)(95%Cu,5%Al),银币(“silver”coin)(80%Cu,20%Ni)
6、 2.Chemicalproperties:(1)与酸反应:Cu与浓H2SO4,HNO3反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OAg与热、浓H2SO4和浓HNO3反应Ag+2HNO3(浓)AgNO3+NO2↑+H2OAu可溶于饱和Cl2的盐酸中或aquaregia中Au+Cl2+HClHAuCl4Au+4HCl+HNO3HAuCl4+NO+2H2O(2)与O2反应:2Cu+O2CuO4Cu+O22Cu2O在潮湿空气中:2Cu+O2+H2O+CO2CuCO3·Cu(OH)2(灰绿色)(3)与H2S、S反应:Au不与S、H2S反
7、应,空气中含H2S时,Ag变黑,生成Ag2S。配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中,将发黑的银器与铝制容器接触,Ag2S可溶解,发黑银器变亮。3Ag2S+2Al+8OH-6Ag+3S2-+(4)Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中:4Au+O2+8CN-+2H2O4[Au(CN)2]-+4OH-(5)Cu可溶于含氧的氨水中:O24Cu+O2+8NH3+2H2O4[Cu(NH3)2]++4OH-[Cu(NH3)4]2+ 3.Preparation:(1)铜的冶炼CuFeS2(黄铜矿)的冰铜熔炼法:a.b.氧化焙烧:2CuFeS2+O2Cu2S+2
8、FeS+SO2↑其中:2FeS+3O22FeO+2SO2FeO+SiOFeSiO3(渣)c.Cu2S转化为粗铜:2Cu2S
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