Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 82
Текст из файла (страница 82)
В мелкораздроблснном состоянии платина широко используется как катализатор. Благодаря стабильности электрических, механических и химических свойств платина применяется в электротехнике, автоматике и радиотехнике. П а л л а д и й — самый легкий из платиновых металлов, наиболее мягкий и ковкий. В химическом отношении он менее инертен, чем платина и другие платиновые металлы. При нагревании палладий окисляется кислородом: Рс) + !у'зОз = РОО. Он растворяется в азотной и горячей концентрированной серной кислотах.
С царской водкой палладий реагирует более энергично, чем пла- тина. Характерные особенности палладия — устойчивость в степени окисления +2, способность поглощать водород (до 800 объемов на ! объем Рд), При поглощении водорода объем металла заметно увеличивается, он становится более хрупким и ломким. Палладий широко используется как катализатор многих химических реакций (его наносят на фарфор, асбест или другие носители). Сплавы палладия примениются в электротехнике, радиотехнике и автоматике как электроэмиссионные и другие материалы. Так, сплавы палладия с серебром идут для изготовления электрических контактов; сплавы палладия с золотом, платиной и родием используются в термопарах и терморегуляторах.
АХ!1.3. СВОЙСТВА д-ЭЛЕМЕНТОВ 1 Н П ГРУПП Элементы подгруппы меди. М е д ь Сп и ее электронные аналоги — с е р е б р о Ад и з о л о т о Ап — являются элементами побочной подгруппы первой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Электронная структура атомов элементов подгруппы меди может быть выражена формулой... (и — !) г( э, где и — помер внешнего электронного слоя, совпадающий с номером периода в периодической системе. Наличие одного неспаренного электрона во внешнем электронном слое атома (»~Я ) объясняет одновалентное состояние рассматриваемых металлов. Причем соединения серебра (!) являются единственно устойчивыми для этого элемента. Энергетический подуровень (и — !) д предвнешнего электронного слоя в атомах Сп, А~ и Ап должен быть заполнен девятью электронами: ...
(и — 1) г( пэ'. «Провал» электрона из внешнего слоя в предвнешний ... (л — !) 1('"пэ' способствует завершению построения подуровня (л — !) г(, но еще не обеспечивает его стабильности. «Провалившийся» электрон в отличие от остальных спаренных электронов подвижен и может при возбуждении атома переходить на внешний электронный слой: 11 3 в !»-1)Ы»г»р' ТЖБЖвх Š— ТЖКЯКй Е цТП Поэтому для меди, серебра и золота типичны также степени окисления +2 и +3.
Наиболее устойчивы соединения меди, в которых она имеет степень окисления +2 (СпО, СпЬО~ и др.), и соединения золота, в которых степень окисления его +3(АпС(з и др.). Медь, серебро и золото представляют собой металлы соответственно красного, белого и желтого цвета. Все они (особенно Ап) характеризуются исключительной пластичностью, Ниже приведены некоторые константы, характеризующие физико-химические свойства элементов подгруппы меди: 333 с. 8,96 1083 2540 3,0 Ах 10,5 960,8 2Г70 2,7 Аи 19,32 1063 2880 2,5 40 57 59 46 О,! 28 0,098 7,72 35 О,! 44 О,! 37 9,22 49 0,144 0,1! 3 7,57 +0,52 +0,34 +1,68 +1,42 Платность, г/см' Температура плавления, 'С .
Температура кипения, 'С . Твердость (алмаз = !О) . Относительная электрическая проводимость (Нп = ! ) Относительная теплопроводиость (Нк= !) Радиус атома, нм Радиус иона Ээ, нм Энергия иоиизации Э- Эт, эВ . Стандартный электродный потенциал, В: ЭэЭ. '1/Э Э'э/Э Обрашают на себя внимание высокие значения электрической проводимости и теплопроводности меди и ее аналогов. Серебро характеризуется максимальной для металлов электрической проводимостью.
Медь по электрической проводимости уступает только серебру. В связи с этим около 40 % всей добываемой меди идет на изготовление электрических проводов и кабелей. Этой области применения металла способствуют исключительная пластичность и тягучесть меди. Из нее можно вытянуть проволоку диаметром 0,00! мм. У всех металлов подгруппы меди положительные стандартные электродные потенциалы, что свидетельствует об их низкой химической активности. В ряду стандартных электродных потенциалов все три металла располагаются правее водорода. С разбавленными соляной и серной кислотами медь, серебро и золото не взаимодействуютв. Азотная кислота растворяет медь и серебро; Си + 4НХОз = Си (ХОз)г + 2ХОз + 2НзО Ад + 2НХОз = АфХОз + ХОз + НзО Золото растворяется в царской водке: Аи+ НХОз+4НС1= Н [АиСЦ + ХО+ 2НзО образуя золотохлористоводородную кислоту.
Лучшим растворителем для золота является насышенная хлором соляная кислота: 2Аи + ЗС!з + 2НС( = 2Н [АиС!з[ Все растворимые соединения меди, серебра и золота ядовиты. Золото и серебро на воздухе не изменяются, а медь покрывается зеленовато-серой пленкой основных карбонатов (СпОН)эСО, пНэО. С кислородом непосредственно взаимодействует только медь: Сп+ /эОг= СцО. з Медь реагирует с НС! в присутствии Оз: 2Си+Оз+4НС! = 2СиС!с+2НзО 334 Легче всего медь и ее аналоги реагируют с галогенами (медь реагирует уже при комнатной температуре), образуя соединения, в которых проявляют наиболее типичные для них степени окисления: 1 з- зэ Си+С)з = СцС!з,' 2Ац+СЬ = 2АоС); 2Ап+ЗСЬ = 2АпС)з Наиболее характерной особенностью большинства соединений Сн, Ад и Ац является легкость восстановления их до металлов.
При этом в соответствии с положением в ряду стандартных электродных потенциалов легче всего восстанавливается золото. Другая заметно выраженная особенность — склонность соединений Сц, Ап и Ац к комплексообразованию. Так, например, труднорастворимый гидроксид Сп(ОН)з легко растворяется в аммиаке: Сп (ОН) з + 4ХНз = (Сп(ХНзЦ " + 20Н а иодид серебра Ад) — в избытке иодида калия: АП) +! = (АК)з) В комплексных катионах и анионах Сп+ и Ад+ имеют 'координационное число, равное двум, а Сц'+и Ап'+ — равное четырем.
Катионы Сц'+ в аквакомплексах и некоторых других могут иметь координационное число, равное шести. При растворении в воде безводного сульфата меди (П) образуются катионы (Сц(НзО)з)з+ При сильном разбавления раствора тетрааквакомплексы переходят в гексааквакомплексы )Сц(НзО)а) '+. Сульфат меди кристаллизуется из водных растворов с пятью молекулами воды: Сц$04 бНзО. При нагревании легко удаляется только одна молекула воды, так как четыре молекулы НзО связаны с Сп'+ донорно-акцепторными связями. Медь, серебро и золото очень широко применяются в технике. Во многих областях используются и их соединения.
Медь 99,9 Я-ной чистоты используют в электротехнике для изготовления электрических проводов, контактов и пр. Большое промышленное значение имеют сплавы меди с другими металлами. Важнейшими из них являются латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. Латунь содержит до 45 ого цинка (остальное Сц)*. Из нее изготовляют трубы для конденсаторов и радиаторов, детали механизмов, в частности часовых. Латунь с высоким содержанием меди — томпак — благодаря своему красивому внешнему виду используется для изготовления украшений.
Бронзы подразделяются на оловянные, алюминиевые, кремниевые, свинцовые и др. Очень прочными являются бериллиевые бронзы; они применяются для изготовления пружин и других ответственных деталей. Сплавы меди с никелем подразделяют на конструкционные и электротехнические. К конструкционным относятся мельхиоры з Специальные латуни кроме меди и цинка содержат езде другие элементы (ге, А), оп, Я). 335 и нейзильберы. Мельхиоры содержат 20 — 30огг„никеля и небольшие количества железа и марганца (остальное — мель), а нейзильберы содержат 5 — 35~~~ никеля и 13 — 45~~' цинка (остальное — мель).
Вследствие высокой коррозионной стойкости конструкционные медно-никелевые сплавы применяются в энергетике. Из них изготовляют радиаторы, трубопроводы, дистилляционные установки для получения питьевой воды из морской. К электротехническим медно-никелевым сплавам относятся константан (40 о" )и'1, 1,5 9г Мп, остальное Сц) и манганин (3 3~г )ч), 12 Я Мп, остальное Сц), которые отличаются высоким электрическим сопротивлением, не изменяющимся с температурой. Они идут на изготовление магазинов сопротивления. К электротехническим относится и сплав копель (43 3г %, 0,5 ог Мп, остальное Сп), применяемый для изготовления термопар. Серебро используют для изготовления некоторых аккумуляторов; оно входит в состав припоев.
Из золота изготовляют специальные электрические контакты. Поскольку золото очень мягкий металл, его применяют главным образом в сплавах с серебром или медью. Элементы подгруппы цинка. Ц и н к Хп и его электронные аналоги "- к ад м и й С(( и р тут ь Нд — являются элементами побочной подгруппы второй группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Электронная структура атомов этих элементов может быть выражена формулой ... (и — !) гт~~пл~, где и — номер внешнего электронного слоя, совпадающий с номером периода, в котором находится элемент.
Валентность цинка и его аналогов постоянна и равна двум, что отвечает возбужденному состоянию атомов: пт' - па'вр' Электроны стабилизированного (достроенного до 1О электронов при двух электронах на подуровне пэ) (и — 1)с( — энергетического подуровня при возбуждении атомов не распариваются и не влияют на валентные свойства рассматриваемых элементов. Массовые содержания Хп, С() и Нд в земной коре составляют 1О , 1О"' и 10 оо соответственно. Цинк, кадмий и ртуть — белые металлы с синеватым (Хп) нли серебристым (С((, НК) оттенком.
Во влажном воздухе они покрываются оксидными пленками и теряют свой блеск*. Кадмий— ковкий и тягучий металл; цинк при обычных условиях довольно хрупок. Все три металла легко образуют сплавы друг с другом и другими металлами. Сплавы ртути с другими металлами (амальгамы) могут быть «твердыми раствоРами» (например, амальгама кадмия) и интерметаллическими соедине. нинин.так, при растирании натрия со ртутью происходит зкзотермический процесс образовании амалыамы, в которой обнаруживается целый ряд интерметаллидов Г(а,НКг Ниже приведены некоторые константы, характеризующие физико-химические свойства Хп, Сс(, Нд: * Ртуть не теряет блеска и не окисляется на воздухе при комнатной темпе- ратуре 336 хп 7,1 419 907 сп нк 8,7 13,55 321 — 39 767 357 (Г> 0,139 0,083 9,39 13 1 0,156 0,160 0,099 О,! 12 8,99 10,43 — 0,763 -0,402 0,854 Свойства ртути резко отличаются от свойств Хп и Сс) и вообще исключительны для металлических веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
