87. Общая характеристика элементов групп меди и цинка.

медь

Латинское название — Cuprum, символ — Cu. Относительная атомная масса — 63,5. Медь находится в 4 периоде, I B-группе. Порядковый номер 29.

Распределение электронов по уровням и подуровням характеризует следующая электронная формула: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1. В возбужденном состоянии на 4s уровень и подуровень «проскакивает» один d-электрон. Атом получает более устойчивую конфигурацию электронных оболочек.

Типичные значения валентностей и степеней окисления в соединениях: I(+), II(+), 0, +1, +2 соответственно. Заряд катиона 2+.

Способ получения меди в лаборатории — восстановление из оксида с помощью водорода при нагревании.

Промышленное получение:

Восстановление водородом. Схема процесса: Cu+2O + H2 → Cu0 + H2O.

Металлотермия. Происходит реакция обмена CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O. далее идет вытеснение меди железом CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓.

Электролиз водного раствора сульфата меди. На катоде происходит восстановление Cu2+ + 2ē → Cu0; на аноде — окисление 2H2O – 4ē → 4H+ + O2↑.

Описание металла — простого вещества

• золотисто-красный цвет;

• металлический блеск;

• пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы;

• тепло- и электропроводность высокие.

Химические свойства:

Медь в ряду активности находится после водорода, это инертный металл.

Не взаимодействует с водой.

Не реагирует при обычных условиях с водородом, углеродом, кремнием, азотом, с растворами соляной и серной кислот, растворами щелочей.

Взаимодействует с концентрированными растворами серной и азотной кислот.

Класс веществ	Название соединения	Характер свойств
Оксиды	Оксид меди (I) Cu2O	Основной
	Оксид меди (II) CuO	Амфотерный (преобладают основные свойства)
Гидроксиды	Гидроксид меди (I) CuOH	Основной
	Гидроксид меди (II) Cu(OH)2	Амфотерный (преобладают основные свойства)

Применение меди, ее соединений и сплавов:

• изготовление конденсаторов, механизмов для часов, ювелирных изделий с применением латуни (сплава);

• использование чистого металла и сплавов в машиностроении;

• использование оксидов в производстве стекла, эмалей;

• производство дистилляторов воды;

• выпуск проволоки, кабеля.

Кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос) — средство для борьбы с грибковыми инфекциями растений. Применяется в смеси с гашеной известью для получения более сильной бордоской жидкости. Медь используется в производстве микроудобрений. Элемент необходим растениям и животным для нормального роста и развития.

Цинк

Латинское название Zincum, химический символ Zn. Элемент 4 периода, расположен во II группе, В-подгруппе. Порядковый номер 30. Масса - 65,37. Строение электронных оболочек: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 (в основном состоянии). Валентность и степень окисления: II(+) и +2 (соответственно).

Способы получения в промышленности:

Восстановление углеродом при нагревании: ZnO + C → CO↑ + Zn.

Гидрометаллургия: ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O; ZnSO4 + Fe → FeSO4 + Zn↓.

Электролиз: цинк восстанавливается на катоде Zn2+ + 2H+ + 4ē → Zn↓ + H2.

Цинк — металл серебристо-серого цвета. Твердый, проводит тепло и электричество. Окисляется кислородом при нагревании. Не взаимодействует с бором, углеродом, кремнием, азотом. В воде не растворяется, но при сильном нагревании реагирует с водяным паром с образованием оксида цинка и выделением водорода. Реагирует с кислотами, кроме азотной, вытесняет водород. Вытесняет металлы, расположенные в ряду активности правее, из растворов их солей.

Классы веществ	Названия и формулы	Свойства
Оксиды	Оксид цинка ZnO	Амфотерный
Гидроксиды	Гидроксид цинка Zn(OH)2	Амфотерный

Цинк находит применение как защитный материал для предотвращения ржавчины (оцинковки) изделий из стали, железа. Металл используется в строительстве, производстве бытовой техники и для других целей.