Химический факультет

Лекция №9

I группа побочная подгруппа

1. Общая характеристика I группы побочной подгруппы

2. Нахождение в природе

3. Получение металлов I группы побочной подгруппы

4. Физические и химические свойства

5. Соединения меди

6. Серебро и его соединения

7. Золото

8. Применение

В состав I (11 по современной номенклатуре) группы побочной подгруппы входят медь Cu, серебро Ag, золото Au. Данные металлы называли «монетными металлами», потому что в древние времена их использовали как деньги, а потом чеканили из их сплавов монеты.

В основном состоянии атомы элементов I группы побочной подгруппы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня – …(n–1)d¹⁰ns¹, где n – главное квантовое число (номер периода). Для атомов элементов I группы побочной подгруппы характерны степени окисления +1, +2, +3. Максимальная степень окисления не соответствует номеру группы в короткопериодном варианте периодической системы Д.И. Менделеева. В водных растворах для меди характерна степень окисления +2, для серебра +1, для золота +3. Для атомов элементов I группы побочной подгруппы характерны следующие степени окисления: для меди – (0, +1, +2, (+3), (+4)); для серебра – (0, +1, (+2), (+3), (+4), (+5)); для золота – (–1, 0, +1, (+2), +3, (+5), (+7)).

Валентные электроны у атомов элементов I группы побочной подгруппы расположены на d- и s- орбиталях. Электронная конфигурация внешнего и предвнешнего энергетического уровня в основном состоянии напоминает электронную конфигурацию щелочных металлов, имеющих заполненную р-орбиталь и один электрон на s-орбитали внешнего энергетического уровня. Но, несмотря на сходство электронных конфигураций, химические свойства щелочных металлов и элементов I группы побочной подгруппы отличаются. Это объясняется тем, что заполненные электронами d-орбитали в атомах меди, серебра и золота слабее экранируют внешние s-электроны, чем р-орбитали. Поэтому у атомов меди, серебра и золота s-электрон внешнего энергетического уровня сильно связан с ядром (более высокие значения энергии ионизации по сравнению с щелочными металлами).

В табл. 1 представлены основные свойства I группы побочной подгруппы.

Свойства элементов I группы побочной подгруппы

Свойство	Cu	Ag	Au
Заряд ядра	29	47	79
Электронная конфигурация внешнего и предвнешнего энергетического уровня в основном состоянии	…3d104s1	…4d105s1	…5d106s1
Металлический радиус, пм	128	144	144
Энергия ионизации , эВ , эВ	7,73 20,29	7,58 21,49	9,23 20,50
Электроотрицательность: по Полингу по Оллреду-Рохову	1,90 1,75	1,93 1,42	2,54 1,42

В I группе побочной подгруппе сверху вниз металлический радиус при переходе от меди к серебру увеличивается, а затем остается неизменным, что объясняется лантаноидным сжатием.

В I группе побочной подгруппе наблюдается немонотонно изменение энергии ионизации отрыва первого электрона. В целом по подгруппе сверху вниз энергия ионизации увеличивается, восстановительные свойства атомов уменьшаются.

Из-за роста радиуса при переходе от меди к серебру первая энергия ионизации уменьшается. При переходе от серебра к золоту вследствие того, что металлический радиус остается неизменным, а эффективный заряд ядра возрастает, энергия ионизации увеличивается. Вторая энергия ионизации имеет максимальное значение у серебра, что объясняет его устойчивость в степени окисления +1.

Электроотрицательность по Полингу в I группе побочной подгруппе возрастает от меди к золоту.