22.5. Список рекомендованої літератури

1. Фролов В.В. Химия. – М.: Высш. шк., 1986. – С. 421 - 423.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1988. – С. 505 – 511; 2004. – С.420-426.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 1985. - С. 238.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 1981.-С. 421 – 430; 2001. – С.455-466.

Т е м а 23. Властивості конструкційних металів ib і iib груп

23.1. Рекомендації до вивчення теоретичного матеріалу

Серед розглянутих металів до конструкційних можна віднести лише мідь, цинк і кадмій, хоча в електронній промисловості і техніці широко використовуються також срібло, золото (IB підгрупа) і ртуть (IIB підгрупа). Варто звернути увагу на розходження в електронній конфігурації металів підгрупи міді і підгрупи цинку. В атомі міді (3d¹⁰4s¹) d-підрівень вважається завершеним, але він нестабільний і може віддавати один чи декілька електронів:

тобто для міді можливі позитивні ступені окислення +1, +2 і +3. Для атомів підгрупи цинку останній d-підрівень стабільний: електрони підрівня d¹⁰ не відриваються. Оскільки валентними електронами є зовнішні (s²), то ці елементи в сполуках завжди двовалентні :

Електродні потенціали металів також різко відрізняються: для міді електродний потенціал дорівнює +0,34В, тобто мідь не розчиняється в розведених сірчаній, соляній, оцтовій кислотах, тоді як цинк і кадмій (Е⁰ рівні –0,76 і –0,40В відповідно) витісняють водень із зазначених кислот. У концентрованій сірчаній кислоті й в азотній кислоті будь-якої концентрації всі три метали (Cu, Zn, Cd) добре розчинні, але відновлюють Н₂SO₄ і HNO₃ до різних сполук.

Слід зазначити ще деякі відмінності у властивостях Cu, Zn і Cd і їхніх сполук. Цинк легко розчинний у водних розчинах лугів, а мідь і кадмій з лугом не взаємодіють. Гідроксиди цинку і міді – амфотерні (гідроксид міді розчинний у концентрованих лугах з утворенням купратів), а гідроксид кадмію в лугах не розчиняється. З іншого боку, гідроксиди всіх трьох елементів добре розчинні у водному розчині NH₃ з утворенням аміакатів однакового складу [Me(NH₃)₄]²⁺.

Для всіх розглянутих металів характерне утворення численних комплексних сполук з неорганічними й органічними лігандами.

23.2. Приклади розвязування типових задач

Задача 1. При прожарюванні 1,56 м суміші ZnCO₃ і Zn утворилось 1,34 г Zn. Обчислити склад вихідної суміші (у відсотках і по масі).

Розв’язок. При прожарюванні зазначеної суміші відбувається реакція:

ZnCO₃  Zn + СО₂. По масі СО₂ (m_суміші – m Zn) знаходимо масу ZnCO₃: г.

Тоді m ZnО = m_суміші - m= 1,56 – 0,63 = 0,93 г.

Знаходимо процентний склад суміші ;

= 100% -40,2% = 59,8%.

Задача 2. Знайти кількість теплоти, що поглинається при відновленні 1 кг оксиду Zn графітом.

Розв’язок. Реакція відновлення ZnО протікає відповідно рівнянню:

ZnО + С  Zn + СО.

Використовуючи наслідок із закону Гесса, одержуємо: Н⁰₂₉₈ = Н⁰_СО - Н⁰_ZnО = -110,5 + 350,6 = 240,1 кдж/моль. Знайдемо число молів ZnО, що містяться в 1кг: моль. ТодіН⁰_х.р. = 12,1240,1 = 2705,2 кДж.

Задача 3. Які процеси відбуваються при електролізі розчинів купрум сульфату: а) анод мідний; б) анод платиновий (інертний)?

Розв’язок. У розчині даної солі містяться катіони Сu²⁺ і сульфат аніони SO₄^2-

У випадку а) на катоді: К (-) Cu²⁺ + 2e  Cu⁰ (відбувається відновлення міді, оскільки Е> E),

а на аноді: А(+) Cu⁰ –2е  Cu²⁺ (відбувається окиснення матеріалу анода, оскільки Енайменший).

У випадку б) на катоді: К (-) Cu²⁺ + 2e  Cu⁰ (відбувається відновлення міді, оскільки Е> E),

а на інертному аноді: А(+) 2Н₂О – 4е  О₂ + 4Н⁺ (відбувається окиснення води, тому що E< E).