Тема: d- элементы I и II группы

Ключевые слова: d-элементы, медь, серебро, золото, цинк, кадмий, ртуть, стабилизация электронной оболочки, “лантанойдное сжатие”, благородные металлы, медный купорос, “царская водка”, бактерицидное действие, комплексообразующая способность, донорно-акцепторные связи, “инертная пара”, кластеры.

D- элементы I группы

Атомы d-элементов I группы так же как и атомы щелочных Ме, имеют один s-электрон на внешнем энергетическом уровне.

Cu ….. 3d¹⁰4s¹

Ag ….. 4d¹⁰5s¹

Au ….. 4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s¹

Однако свойства элементов главной и побочной подгрупп различны. Радиусы d-элементов значительно меньше, что обуславливает более высокие значения энергии ионизации атомов, а также большие плотности и высокие температуры плавления простых веществ. У атомов d-элементов I группы валентными являются не только ns1-электроны, но один или два d-электрона предпоследнего уровня. Завершение (n-1)d-подуровня происходит за счет проскока внешнего s-электрона на d-подуровень. При этом не достигается полной стабилизации предпоследнего слоя, и при возбуждении один или два d –электрона могут участвовать в образовании химической связи. Наиболее устойчивыми степенями окисления являются: для меди +2, для золота +3. Особая устойчивость степени окисления +1 для серебра объясняется относительно большей стабилизацией электронной оболочки 4d¹⁰, которая образуется уже у палладия. Радиус атома закономерно возрастает от меди к серебру. Равенство радиусов атомов серебра и золота объясняется «лантаноидным сжатием».

Химическая активность I группы сравнительно невелика и уменьшается с возрастанием порядкового номера элемента. Из-за малой химической активности серебро и золото называют благородными металлами.

Медь, серебро и золото являются хорошими комплексообразователями. В присутствии лигандов восстановительная активность этих металлов возрастает.

Медь. Простое вещество

Медь – блестящий мягкий металл желто-красного цвета. Второй (после серебра) по тепло- и электропроводности.

Химические свойства

Медь – малоактивный металл, в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода, поэтому переводится в раствор только кислотами-окислителями.

1. Взаимодействие с простыми веществами

1. С кислородом

1. В сухом воздухе медь почти не изменяется. Образующаяся на поверхности защитная пленка Сu₂O предохраняет медь от дальнейшего окисления:

4Cu + O₂ → 2Cu₂O

2. Во влажном воздухе медь покрывается зеленоватым налетом карбоната гидроксомеди (II):

2Cu + O₂ + CO₂ + H₂O → (CuOH)₂CO₃

3. При прокаливании на воздухе медь образует оксид меди (II):

2Cu + O₂ → 2CuO (t); 2Cu₂O + O₂ → 4CuO (t)

2. При обычной температуре медь реагирует с хлором:

Cu + Cl₂ → CuCl₂

2. С серой медь взаимодействует при нагревании:

2Сu + S → Cu₂S (t); Cu + S → CuS (t)

2. Взаимодействие со сложными веществами

1. С водой, щелочами, соляной и разбавленной серной кислотами медь не реагирует.

2. При взаимодействии с азотной кислотой различной концентрации образуется смесь нитрозных газов, а с горячей концентрированной серной кислотой – оксид серы (IV):

Cu + 4HNO₃ (к) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ (p) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Cu + 2H₂SO₄ (к) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3. Медь может быть переведена в раствор под действием раствора хлорида железа (III):

Cu + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + CuCl₂