Семинары (1) (791988), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

М. Спиридонов. Неорганическая химия. Т. 3:Химия переходных элементов. Книга 2. Под ред. Ю.Д.Третьякова — М.: Издательскийцентр «Академия», 2004, с 3–159.Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Цивадзе. Неорганическаяхимия. Т. 1. — М.: «Химия», 2001, с 378–442.Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия.

— М.: Высш. шк.; Академия, 2001, с 630–676.Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия. Т. 3. — М.: Мир, 1969,с 260–311.Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Основы неорганической химии. — М.: Мир, 1979, с 468–483.95Семинар 13. Элементы группы медиПлан семинара1. Характеристика элементов2.

Нахождение в природе и получение3. Свойства простых веществ4. Соединения в степени окисления +15. Соединения в степени окисления +26. Соединения в степени окисления +37. Задачи1. Характеристика элементов29Cu47Ag79Auконфигурация [благородный газ](n – 1)d10ns11.281.441.44атомный радиус (Å)+1, +2+1+1, +3основные степени окисленияОсобенности химии элементов группы меди:а) конец d-ряда – низкая химическая активность (стабильность конфигурации d10);б) немонотонное изменение устойчивых степеней окисления (Cu(+2), Ag(+1), Au(+3));в) для степени окисления +1 нет стабилизации полем лигандов – низкие координационныечисла (как правило, 2);г) степень окисления +2 устойчива только для меди, что связано с реализацией сильногоЯн-Теллеровского искажения (конфигурация d9);д) в степени окисления +3 (конфигурация d8) реализуется только квадратная координацияэлемента.Примечание: несмотря на то, что d-подуровень в атомах элементов группы медиполностью заполнен, а на s-подуровне имеется лишь один электрон, они сильноотличаются по свойствам от s-элементов и являются типичными d-элементами, вчастности:а) атомные и ионные радиусы элементов группы меди сходны с таковыми для другихd-элементов того же периода и существенно меньше, чем у s-элементов вследствиеd-сжатия (атомный радиус меди 1.28 Å, никеля 1.24 Å, калия 2.27 Å);б) низкая химическая активность простых веществ (стоят в ряду напряжений металловпосле водорода), химическая активность уменьшается сверху вниз по группе;в) характерно образование комплексных соединений (даже для степени окисления +1 сконфигурацией d10).962.

Нахождение в природе и получениеВ свободном состоянии встречается только золото, остальные – в виде сульфидов иоксидов.Основные минералыМедь: Cu2S – халькозин, CuFeS2 – халькопирит, Cu2O – куприт, Cu2(OH)2CO3 – малахит.Серебро: Ag2S – аргентит.Получение.Медь – обжиг сульфидов:tC2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 (недостаток кислорода);tC2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2.Серебро – с использованием цианидных комплексов:Ag2S + 4NaCN = 2Na[Ag(CN)2] + Na2S (растворение);2Na[Ag(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Ag (обработка цинковой пылью).Золото – два основных способа – оба связаны с очень ядовитыми веществами:а) цианидный4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH и далее по аналогии с Ag;б) амальгамирование – обработка ртутью, отделение амальгамы и отгонка ртути.Очистка Cu-Au – электролитическое рафинирование.3.

Свойства простых веществ3.1. Физические свойства:29Cu47Ag79Au10839611064температура плавления (С)257021602808температура кипения (С)а) окраска, непохожая на окраску большинства металлов – переходы электронов между(n – 1)d и ns-подуровнями;б) Cu и Ag – самое низкое среди всех простых веществ электрическое сопротивление;в) необычное и немонотонное изменение температур плавления и кипения (у s-металловтемпературы плавления растут снизу вверх по группе, а у d-металлов – сверху вниз).3.2. Химические свойства:а) взаимодействие с кислотами – только с окислителями, активность падает вниз погруппе:tCCu + 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O;97Ag + 2HNO3 (конц.) = AgNO3 + NO2 + H2O;Au + HNO3 (конц.) + 4HCl (конц.) = H[AuCl4] + NO + 2H2O;б) со щелочами элементы группы меди не взаимодействуют;в) особые методы растворения:2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O = 2[Cu(NH3)4](OH)2;2Ag + 2HF + H2O2 = 2AgF + 2H2O;2Au + 2HCl (конц.) + 3Cl2 = 2H[AuCl4].4. Соединения в степени окисления +14.1.

Cu(+1)Получениеа) мягкое восстановление соединений Cu(+2):2CuSO4 + 2NaHal + SO2 + 2H2O = 2CuHal + 2NaHSO4 + H2SO4 (Hal = Cl, Br);2CuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4;4CuSO4 + N2H4 + 8NaOH = 2Cu2O + N2 + 4Na2SO4 + 6H2O;б) сопропорционирование Cu(0) и Cu(+2):СuCl2 + Cu + 2HCl (конц.) = 2H[CuCl2] (ток инертного газа).Главная особенность: склонность к диспропорционированию по уравнению2Cu+  Cu0 + Cu2+.Смещение равновесия влево – связывание Cu(+1):а) в малорастворимые соединения (CuHal, CuCN);б) комплексные соединения ([CuHal2]–, [Cu(NH3)2]+).В водном растворе равновесие нацело смещается вправо.Другие особенности:а) как правило, соединения не окрашены;б) основные свойства, но гидроксид неизвестен;в) восстановительные свойства, легко окисляются до Cu(+2).4.2.

Ag(+1) – основная степень окисления.Особенности:а) основные свойства, гидроксид неизвестен, но должен быть сильным основанием;при попытке получения гидроксида выпадает оксид2AgNO3 + 2KOH = 2KNO3 + Ag2O + H2O;б) окислительные свойства984AgNO3 + 6NH3 + 2H2O + HCOH = 4Ag + (NH4)2CO3 + 4NH4NO3 (реакция серебряногозеркала).Большинство солей серебра малорастворимы, за исключением AgNO3, AgСH3COO, AgF,AgClO4, AgClO3, Ag2SO4.Галогениды: AgCl (белый), AgBr (желтоватый), AgI (желтый) – малорастворимы,растворимость падает от AgCl к AgI (крупный катион и крупный анион формируют болеепрочную решетку), применение – качественный анализ, фотография.Растворение галогенидов серебра:AgHal + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Hal, Hal = Cl: NH3 разб., Hal = Br: NH3 конц, Hal = I: не идет;AgHal + 2KCN = K[Ag(CN)2] + KHal (Hal = Cl – I);AgHal + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaHal (Hal = Cl – I).4.3.Au(+1)–соединениймало,ярковыраженнаясклонностькдиспропорционированию3Au+  Au3+ + 2Au0 (аналогия с Cu(+1), но равновесие еще больше смещено вправо).Смещение равновесия влево – связывание Au(+1):а) малорастворимые соединения (AuI);б) комплексные соединения ([Au(CN)2]–).5.

Соединения в степени окисления +25.1. Cu(+2) – основная степень окисленияОсобенности:а) катион [Cu(H2O)6]2+ в водном растворе имеет голубую окраску и подвергается сильномуЯн-Теллеровскому искажению;б) гидроксид Cu(OH)2 амфотерен с преобладанием основных свойств;Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2 (осаждение щелочами);Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2O (легко);Cu(OH)2 + 2OH– = [Cu(OH)4]2– (только в концентрированных щелочах).5.2.Ag(+2) – соединения немногочисленны, очень сильные окислителиПолучение: 2AgF + F2 = 2AgF2.Мгновенно окисляют воду с выделением O2: 4Ag2+ + 2H2O = 4Ag+ + O2 + 4H+.996. Соединения в степени окисления +36.1.

Cu(+3) – соединения малочисленныОсобенности:а) кислотные свойства, но гидрат оксида неизвестен;б) сильные окислители, получают окислением Cu(OH)2 в щелочной среде:2Cu(OH)2 + K2S2O8 + 2KOH = Cu2O3 + 2K2SO4 + 3H2O;2Cu(OH)2 + KClO + 2KOH + H2O = 2K[Cu(OH)4] + KCl.Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) – содержат медь в промежуточнойстепени окисления +2 < с.о. < +3.6.2. Ag(+3) – соединения малочисленныОсобенности:а) очень сильные окислители;б) самое устойчивое соединение – Ag2O2 (смешанный оксид Ag(+1) и Ag(+3) – AgIAgIIIO2):2AgNO3 + K2S2O8 + 4KOH = Ag2O2 + 2K2SO4 + 2KNO3 + 2H2O.6.3. Au(+3) – основная степень окисленияОсобенности:а) кислотные свойства гидрата оксида Au(OH)3 – «золотая кислота»;получение: H[AuCl4] + 4KOH = Au(OH)3 + 4KCl + H2O;свойства: Au(OH)3 + OH– = [Au(OH)4]–.б) окислительная способность, восстановление как до Au(+1), так и до Au(0):H[AuCl4] + 3KI = AuI + I2 + HCl + 3KCl;H[AuCl4] + 3FeCl2 = Au + 3FeCl3 + HCl.7.

ЗадачиНа семинаре. Рассчитайте концентрацию ионов Ag+ в 0.01 М растворе K[Ag(CN)2](K уст. = 1021), содержащем также цианид калия в концентрации 0.05 М. Степеньдиссоциации обеих солей принять равной 1.Домашнее задание1. Предложите способ выделения из мельхиора (сплав Cu, Ni, Mn, Fe) любых соединенийкаждого из четырех вышеупомянутых металлов в индивидуальном виде (то есть несодержащих соединений других металлов). Напишите уравнения предложенных Вамиреакций, укажите условия их проведения.1002. Напишите уравнения реакций в соответствии с нижеприведенной схемой, установитенеизвестные вещества, содержащие медь, укажите условия проведения реакций:HNO3 разб.CuCu(OH)2CuCl2tCX2  X3N2H4, NaOHX1CuSO4  CuIРекомендованная литератураА. А. Дроздов, В.

П. Зломанов, Г. Н. Мазо, Ф. М. Спиридонов. Неорганическая химия. Т. 3:Химия переходных элементов. Книга 2. Под ред. Ю.Д.Третьякова — М.: Издательскийцентр «Академия», 2004, с 160–249.Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю.

Характеристики

Список файлов семинаров