Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Как сдать ЕГЭ по химии?

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 68 RSS
←   Май 2011   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://mihail-barmin2010.narod.ru/
Открыта: 20-05-2010
Адрес автора: job.education.khimia4ege-owner@subscribe.ru

Автор
mik2005

Статистика

68 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Как сдать ЕГЭ по химии? Неорганическая химия (начало)


2.4.1.ЭЛЕМЕНТЫ I ГРУППЫ

ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ

 

В состав этой подгруппы входят медь Cu, серебро Ag и золо­то Au, которые по порядковым номерам следуют непосредствен­но за никелем, палладием и платиной - элементами побочной подгруппы VIII группы. По свойствам медь, серебро и золото во многих отношениях напоминают указанные элементы восьмой группы. Однако Cu, Ag и Au обладают и свойствами, благодаря которым обнаруживается их внутренняя связь с эле­ментами главной подгруппы первой группы - щелочными ме­таллами. Так, например, в своих соединениях медь, серебро и золото способны проявлять степень окисления +1. Но если щелочные металлы встречаются в соединениях только в одно­валентном состоянии, то элементы подгруппы меди, и, прежде всего медь, и золото, могут иметь и более высокую валентность. Для меди характерна валентность II, а для золота — III.

Соединения, в которых медь, серебро и золото одновалент­ны, в значительной степени отличаются от соединений щелоч­ных металлов. Все соединения одновалентных меди и золота или очень трудно растворимы, как, например, хлориды CuCl и AuCl, или образуют прочные комплексы. В противоположность ще­лочным металлам, которые в водном растворе почти всегда су­ществуют в виде ионов благодаря растворимости, устойчивости и диссоциации большинства их соединений, медь и золото в одновалентном состоянии в растворе присутствует в виде ионов в ничтожно малых количествах. Серебро в своих нераствори­мых и комплексных соединениях ведет себя подобно однова­лентным меди и золоту. Однако серебро может образовывать и легкорастворимые соли, например, нитрат и сульфат серебра, которые изоморфны соответствующим солям натрия.

Если щелочные металлы относятся к химически активным веществам, то металлы побочной подгруппы первой группы являются благородными металлами. Щелочные металлы сто­ят в начале, а медь, серебро и золото - в конце электрохими­ческого ряда напряжений.

Медь, серебро и золото во всех степенях окисления являют­ся комплексообразователями, тогда как ионы щелочных метал­лов проявляют наименьшую склонность  комплексообразователями среди всех элементарных ионов.

Оксиды щелочных металлов легко соединяются с водой с образованием гидроксидов, обладающих сильными основны­ми свойствами и легко растворяющихся в воде с выделением большого количества тепла. Оксиды металлов подгруппы меди плохо растворимы в воде. Малорастворимые в воде гидроксиды меди, серебра и золота проявляют более или менее выра­женный амфотерный характер. Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов элементов подгруппы меди подчиняется общему правилу: с ростом степени окисления кислотный характер возрастает, а с увеличением порядкового номера элемента в группе — уменьшается. Так, кислотный ха­рактер амфотерных Cu2O и Ag2O у первого оксида выражен очень слабо, а у второго — практически не проявляется, поэто­му эти оксиды часто относят к основным. Кислотный харак­тер у CuO и Cu(ОН)2 уже вполне отчетлив, хотя и не превали­рует над основным; в оксиде золота (III) Au203 и гидроксиде AuO(OH), кислотные свойства выражены наиболее отчетли­во, последнее соединение называют «золотой кислотой» за его способность образовывать комплексные анионы - гидроксоаураты (III) [Au(ОН)4]-.

Щелочные металлы являются легкими металлами. Медь, серебро и золото — типичные тяжелые металлы.

Щелочные металлы характеризуются большим сродством к кислороду. Медь, серебро и золото так же, как металлы по­бочной подгруппы восьмой группы, очень склонны к соедине­нию с серой.

Распределение электронов в атомах меди, серебра и золота следующее:

Cu 1s22s22p63s23p63d104s1

Ag l s22s22p63s23p63d104s24p6 4d105s1

Au l s22s22p63s23p63d104s24p64d104fl45s25p65dl06s1

Как видно из приведенных электронных формул, d-оболоч­ки в атомах меди, серебра и золота полностью заполнены. И так же, как атомы щелочных металлов, атомы металлов побочной подгруппы первой группы имеют только один электрон, что объясняет их одновалентность. Следует, однако, помнить, что металлы подгруппы меди могут иметь и более высокие вален­тные состояния. В отличие от щелочных металлов у меди, се­ребра и золота непосредственно под внешней оболочкой нахо­дится не оболочка с конфигурацией инертных газов, а запол­ненная d-оболочка, в которой электроны связаны рыхлее, чем в оболочках с конфигурацией инертных газов. Таким образом, общей степенью окисления для этих элементов является +1, связанная с потерей одного s-электрона. Однако устойчива эта степень окисления только у серебра из-за особой прочности 4d10-кoнфигypaции, появляющейся еще у предшественника серебра по периодической таблице — атома палладия. Конфи­гурации 3d10 у Cu и 5d10 у Аи в большей степени подвержены возбуждению и распариванию d-электронов, поэтому для меди характерна степень окисления +2, а для золота, у которого ска­зывается дополнительное отталкивающее влияние электронов 4f14 подуровня, степень окисления +3. В степени окисления +2 атомы имеют один неспаренный электрон на d-AO, и поэтому соединения с этой степенью окисления оказываются, как пра­вило, парамагнитными и окрашенными.

Радиусы атомов элементов побочной подгруппы первой группы меньше, чем радиусы атомов щелочных металлов, по­этому медь, серебро и золото обладают большой плотностью и высокими температурами плавления.

Медь, серебро и золото относятся к семи металлам древности, к которым, кроме них, причисляются свинец, олово, железо и ртуть. Эти семь металлов были известны еще за 4000 лет до н. э. 

Медь в виде бронзы служила уже в древние времена для изготовления оружия, инструментов и посуды. Наименование элемента (лат. cuprum) происходит от названия острова Кипр (Cupern), где в древности добывали медную руду. Серебро и золото были общеизвестны и ценились в древнейшие време­на, о которых имеются сведения. В Ветхом завете, а также у Гомера есть упоминания обо всех трех металлах. Имеются све­дения о добыче золота и изготовлении из него различных из­делий в Египте (4100-3900 до н. э.), Индии и Индокитае (2000-1500 дон. э.).        

 

2.4.2.Распространение в природе

 

Наиболее распространенным среди элементов первой груп­пы побочной подгруппы является медь (1 ∙ 10-2 %). Реже на Земле встречаются серебро (1 ∙ 10-5 %) и золото (5 ∙ 10-7 %). Серебро - самый распространенный из благородных металлов. Медь, се­ребро и золото хотя и редко, но встречаются в природе в виде простых веществ: найденные самородки меди имеют максималь­ную массу несколько сотен килограммов, золота — несколько десятков килограммов. Основным источником промышленной добычи золота является золотоносный песок (самородные вкрапления золота в кварц), а также рассыпное и жильное зо­лото. Встречающееся в природе золото всегда содержит различ­ные примеси, прежде всего, серебро и медь, которые придают золоту различную окраску — от зеленоватой до желто-красной. Примесь палладия окрашивает золото в белый цвет.

Медь и серебро добывают в основном из сульфидных руд: халь­козина Cu2S, ковеллина CuS, аргентита Ag2S. Медь встречается и в виде кислородсодержащих соединений, таких как куприт Cu2O, малахит СuСО3 ∙ Cu(ОН)2, хризоколла CuSiO3∙ 2H2O и др. Большое промышленное значение имеет халькопирит (медный колчедан) CuFeS2. В небольших количествах медь встречается во всех горных породах, в растительных и животных организмах. Серебро и, отчасти, золото извлекают попутно при переработке полиметаллических руд, содержащих медь, свинец, цинк и дру­гие металлы. Комплексные полиметаллические руды цветных и тяжелых металлов с содержанием серебра не выше 10—15 % обеспечивают примерно 80 % добычи серебра в качестве побочного продукта переработки сульфидных руд в зарубежных странах. Из встречающихся в природе соединений золота сле­дует отметить теллурид AuAgTe4.

 

2.4.3.Получение меди, серебра и золота

 

Основным сырьем для получения меди являются сульфид­ные, реже смешанные руды. В связи с невысоким содержани­ем меди в рудах и их многокомпонентностью руды подверга­ют флотационному обогащению, получая, помимо медного , и другие концентраты. Содержание меди в медных концентра­тах достигает 18-45 %. Далее концентрат подвергают обжигу кислородом при высокой температуре.

Черновую металлическую медь получают восстановлением образовавшегося оксида меди (I) избытком сульфида меди (I). Реакция происходит в расплаве при температуре 1300 C, по­лучаемую жидкую медь собирают на дне реактора:

 

Cu2S + 2Cu2O → 6Cu + SO2↑

Черновую медь подвергают электролитической очистке. Рафинирование меди проводится в электролизерах, где ано­дами являются пластины из меди, подвергаемой очистке, а ка­тодами — пластины из чистой меди. Электролит представляет собой 15%-й раствор сульфата меди с добавкой 5-10% серной кислоты. При пропускании тока медь с анода переходит в ра­створ, а на катоде осаждается медь из раствора:

 

Cuчерн → Сu+2 + 2е (анод)

 

Cu+2 + 2е → Сu чист (катод)

 

Содержащиеся в черновой меди примеси более активных металлов при рафинировании остаются в растворе, а менее активные металлы — серебро, золото
В избранное