Неорганическая химия. Т. 3, кн. 2. Под ред. Ю.Д. Третьякова (975566), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Главным недостатком этих сплавов является высокая стоимость бериллия и его выгорание при плавке. Безоловянистые бронзы отличаются высокой механической прочностью, коррозионной стойкостью. Бронзы, содержащие 5 — 7% алюминия, относятся к однофазным сплавам со структурой а-твердого раствора.
Алюминиевые бронзы с содержанием алюминия!0% и выше — двухфазные. Они недостаточно устойчивы к окислению при нагревании, но очень стойки на воздухе и в морской воле, Мельхиор — медно-никелевый сплав, содержащий 29 — 33% никеля. Он обладает высокой коррозионной устойчивостью — не разрушается даже при длительном воздействии водяного пара, морской воды, щелочей. Идет на изготовление столовой посуды,, используется в приборостроении.
7.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ Все металлы 11-й группы имеют гранецентрированную кубическую решетку (табл. 7.3), благодаря чему способны образовывать между собой твердые растворы замещения. Наличие полностью заселенных с(-орбиталей приводит к заметному ослаблению ковалентной составляющей химической связи и уменьшению энергии атомизации по сравнению с элементами 10-й группы. В результате понижаются значения температуры и энтальпии плавления и кипения, уменьшается плотность.
Чистые медь, серебро и золото характеризуются высокой мягкостью, ковкостью, пластичностью, они легко вытягиваются в проволоку. Один грамм золота можно механически превратить в пластину плошадью 1 м' и толщиной 230 атомов, а из одного грамма серебра — вытянуть проволоку длиной !65 м и диаметром 20 мкм. Медь, серебро и золото имеют высокую тепло- и электропроводность, однако наличие примесей негативно сказывается на этих свойствах. Так, техническая медь с содержанием кислорода 0,013%, алюминия 0,024% и сурьмы 0,55% проводит электрический ток в три раза хуже, чем чистая медь. Свинец и висмут резко уменьшают пластич- Таблица 73 Свопства простых веществ 11-й группы Свояство Со Аи 1 083 961 1 064 2 570 2 160 2 808 13,0 11,3 12,7 304,5 255,1 324,4 338,3 284,6 336,1 М М' -581,6 -2 120,7 -489,5 -644,3 Плотность', г/см' 10,50 19,32 Элекгрическое сопротивление', мкОм см 1,67 1,59 2,35 Модуль Юнга, ГПа 82,7 ! 29,8 78,5 Стандартный электродный потенциал Е.(М+/Мо) В +0,520 +0,799 +1,830 Энергия перехода электрона (и — 1)йыпа' — г (и — 1)г!'п~, эВ*' 1,50 3,72 1,75 Кристаллическая решетка и При температуре 20 'С.
** И~апд К Л, !Эааепрап Л И'. — Рпуа Яек А. — 1990. — хг 41. — Р. 4690. 173 Температура плавления, 'С Температура кипения, 'С Энтальпия плавления, кДж/моль Энтальпия испарения, кДж/моль Энтальпия атомизации, кДж/моль Энтальпия гидратации, кДж/молгк Гранецентри- Гранецентри- Гранецентри- рованная рованная рованная кубическая кубическая кубическая Зодотното- 1ОО „о о 1ОО Лн 20 40 ЬО 80 Содержание серебра, мдс. % Рис. 7.5. Окраска тверлых растворов в тройной системе золото — серебро — медь (пунктирными линиями показаны сплавы, содержащие !О (/), 14 (2), 18 (3) карат золота) Пиогпепз А и., Лазов // Х. Сача l С 0 Д Соот. Еаос. — 1999. — У.
7Ь. — Р. 200. 174 ность металлов. Элелгропроводность, теплопроводность и оптические свойства металлов обусловлены их зонной структурой, в создание которой вносят вклад И-, з- и р-атомные орбитали металлов. Зона пронолимости сформирована з- и р-орбиталями, ниже нее находится з/-зона, целиком заполненная электронами. Электроны проводимости обеспечивают низкое удельное сопротивление и высокие значения электро- и теплопроводности.
Различная окраска металлов — розово-красная меди, серебристо-белан серебра и золотисто-желтая золота — обусловлена разной энергией перехола электронов из заполненной з/-зоны в зону проводимости, т.е. переходами (п — 1)г/ "Ы вЂ” ~ (и — 1)з/"пз' (см. табл. 7.3). Для меди эта энергия соответствует поглошению н зеленой и голубой областях видимого спектра, лля золота — в сине-фиолетовой, лля серебра — в ближней ультрафиолетовой, что и обьясняет появление окраски меди и золота. Легкость переходов мехсду (и — 1)Н- и пх-зонами резко уменьшается от меди к серебру, что вызнано значительным ростом атомного радиуса и уменьшением первой энергии ионизации.
От серебра к золоту атомный радиус практически не меняется, а заряд ядра и энергия ионизации возрастают — происходит сближение энергий (и — 1)г/- и иг-подуровней, переходы между ними вновь становятся возможными. Следствием этого является возникновение окраски. Интересно, что аналогичные переходы с очень низкой вероятностью наблюдаются и у серебра, о чем свидетельствуетт тот факт, что луч белого света, многократно отраженный от двух параллельных серебряных пластин, приобретает бледно-желтую окраску*. Добавление серебра в золото или в сплав золота с медью (рис.
7.5) приводит к повышению энергетического барьера между //-зоной и зоной проводимости; ! 5нм Рис, 7.6. Частицы в коллоидных растворах золо!а это вызывает изменение окраски сплава от желтой или красной до зеленой. Введение 15% Еп в сплавы Ац — А8 — Сц придает им желто-коричневую окраску; сплав 75 % Ац, 15% Ая, 6% Сц, 4 % С!1 — темно-зеленый; 50% Ац, 50% Сц — красный; 75% Ац, 25% Ге — синий; 80% Ац, 20% А1 — пурпурный; 75% Ац, 25% Со — черный'.
Расплавленные золото и серебро способны растворять значительное количество кислорода, который выделяется при затвердевании металлов, часто вызывая их разбрызгивание. Медь, серебро и золото образуют коллоидные растворы. При восстановлении раствора сульфата меди(П) дитионитом !Ча,8204 образуется красный коллоидный раствор, который через некоторое время самопроизвольно коагулирует. Коллоиды серебра и золота гораздо более устойчивы и могут сохраняться десятилетиями, ((вет коллоидных растворов золота в зависимости от размера частиц бывает зеленым, желтым, красным, синим, фиолетовым и даже черным.
Коллоидные частицы золота придают красную окраску стеклу (рубиновые стекла). Выпадение красно-фиолеп!ного осадка оловянной кислоты, окрашенцой коллоидными частицами золота («кассиев пурпур»), наблюдал А. Кассий в!685 г. при добавлении разбавленного раствора хлористого олова к сильно разведен ному раствору трихлорида золота. Образование этого осадка — чувствитслыгая проба на золото. Восстановление золотохлористоводородной кислоты с образованием коллоидного раствора золота осуществляют различными восстановителями, например лимонной кислотой, а также ультразвуком.
Показано, по в коллоидных расгворах золота присутствуют частицы двух типов (рис. 7.6): большие тригональные кластеры размером !Π— 50 нм и кластеры меньшею размера (< 20 нм) в форме десятигранников, напоминающих двояковыпуклую пятиконечную звезду-. 7,4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ Медь, серебро и золото располагаются в ряду напряжений правее водорода и не вытесняют водород из воды и кислот-неокислителей.
Даже медь — наиболее реакционноспособный металл 11-й группы — не вступает в реакцию с водяным паром вплоть до 1000 С. * Сгепе С. сап е!ег ! тееп Е. ~'~' бом Вп1!епп. — 1999, — у, 32. — р. 115. ** Ре/Е П, б., Спии А. С., Ег!и иггте Р. Е, !/ Апяе~ч. Снеги. 1п!. Б5. — 1987. — у. 26. — Р 676.
175 Как следует из значений стандартных электродных потенциалов, химическая активность металлов понижается вниз по группе. Для перевода металлов в растворимое состояние используют кислоты-окислители или сильные комплексообразователи, часто также в присутствии окислителя. Медь легко реагирует как с концентрированной, так и с разбавленной азотной кислотои: Си + 4Н)чО,(конц.) = Сц(НОз)2 4 2)х(02'!' + 2Н70 ЗСц + 8Н)х(О,(30%) = ЗСи(!х107)2 4 2)ЧО'! + 4Н20 а также с другими кислотами-окислителями: 6Сц + 12НС107 = 5Си(С!Оз)2 + С<С!2 + 6Н20 Реакция с концентрированной серной кислотой энергично протекает лишь при нагревании на песчаной бане: > 270'С Си + 2Н2Ю4(кони.) — — 4 Сц804 + 8О2 г + 2Н20 При более низкой температуре взаимодействие происходит медленно, и в продуктах реакции обнаруживается значительное количество черного осадка сульфида меди(!): < 270 "С 5Си + 4Н2Ю4(конц.) — 4 ЗСц804 + Сц,84 -ь 4Н,О Образование малорастворимых и комплексных соединений приводит к понижению потенциала Сц'/Си и увеличению восстановительной активности металла (рис, 7.7).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
