Распространенность элементов побочной подгруппы I группы в земной коре

Элементы	Cu	Ag	Au
Содержание в земной коре, %	0,01	110–5	(16)10–7

15.2. Простые вещества

Кристаллическая решетка простых веществ, образованных атомами элементов побочной подгруппы I группы, металлическая кубическая гранецентрированная.

Физические свойства. Медь в компактном состоянии красно-коричневый, серебро – белый, золото – желтый металл; в порошкообразном состоянии медь – кирпично-красный, серебро – светло-серый. Некоторые физические свойства металлов приведены в табл. 15.3.

Таблица 15.3

Некоторые свойства металлов побочной подгруппы I группы

Элементы Свойства	Cu	Ag	Au
Плотность, г/см3	8,96	10,50	19,32
Температуры плавления, С	1083,6	962,08	1064,58
Температуры кипения, С	2567	2212	2807
Электропроводность (относительно ртути (1))	57,5	54,6	42,0

Способы получения. Для извлечения меди из ее природных сернистых руд применяют:

1) пирометаллургический метод, который выражается суммарным уравнением (на примере халькопирита):

2CuFeS₂ + 5O₂ + 2SiO₂ 2Cu + 2FeSiO₃ + 4SO₂.

Таким способом получают черновую медь (95–98% Cu). Высокочистую медь получают электролитическим рафинированием черновой меди;

2) гидрометаллургический метод: медные руды растворяют в разбавленных растворах H₂SO₄, NH₃ или Fe₂(SO₄)₃, например, по схеме:

Cu₂S + 2Fe₂(SO₄)₃ → 4FeSO₄ + 2CuSO₄ + S.

Из полученных растворов металлическую медь вытесняют железом или выделяют электролизом.

Серебро получают путем комплексной переработки полиметаллических руд (основной способ).

Для извлечения золота из золотоносных пород применяют:

1) цианидный метод, который основан на растворении золота в растворе цианида натрия по схеме:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

с последующим вытеснением золота металлическим цинком:

2Na[Au(CN)₂] + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au;

2) промывку водой или растворение золота в ртути с последующей разгонкой амальгамы.

Химические свойства. Химическая активность меди, серебра и золота невелика и в ряду Cu – Au уменьшается. Медь, серебро и золото из простых веществ легче всего реагируют с галогенами. Из растворов кислот водород они не вытесняют. Исключение составляет взаимодействие меди с концентрированной соляной кислотой и серебра с концентрированной иодоводородной кислотой. Медь и серебро легко растворяются в кислотах, содержащих анион-окислитель. Лучшими растворителями для золота являются насыщенная хлором соляная кислота и царская водка. По отношению к щелочам в отсутствие окислителей данные вещества устойчивы. Для них очень характерно комплексообразование. Медь и серебро обладают высокой каталитической активностью.

Реакции с простыми веществами:

– с кислородом: при нагревании реагирует только медь, образуя при 400–500С СuO, а при >800С – Cu₂O;

– с галогенами при нагревании образуют галогениды: медь – CuHal₂ (с иодом CuI); серебро – AgHal (с фтором AgF₂); золото – AuHal₃ (с иодом – AuI);

– с серой при нагревании медь и серебро образуют сульфиды Э₂S (золото не реагирует);

– с азотом, водородом, углеродом не реагируют.

Реакции со сложными веществами:

– с водой не реагируют;

– с разбавленными серной, соляной кислотами не реагируют, с концентрированной соляной кислотой реагирует медь, образуя Н[CuCl₂], медь и серебро реагируют с концентрированными азотной и серной кислотами, образуя нитраты и сульфаты Ag⁺ и Cu²⁺.

Уравнения некоторых реакций:

2Cu + 4HCl_(конц.) 2H[CuCl₂] + H₂;

2Cu + 4NaCN + 2H₂O → 2Na[Cu(CN)₂] + 2NaOH + H₂;

3Cu + 8HNO_3(разб.) 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O;

Ag + 2HNO_3(конц.) AgNO₃ + NO₂ + H₂O;

Cu + 2H₂SO_4(конц.) CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

Au + HNO₃ + 4HCl → H[AuCl₄] + NO + 2H₂O;

2Au + 3Cl₂ + 2HCl → 2H[AuCl₄].