11. Элементы ib подгруппы

Cu, Ag, Au

Атомы элементов имеют конфигурацию валентных уровней n s¹ (n–1)d¹⁰

и проявляют степени окисления: +1 +2 +3

Cu⁺¹ Cu⁺² Au⁺³

Ag⁺¹

Au⁺¹

Физические свойства

Элемент	Rат,Å	I,В	d(плотн.)	tºплавл.	tºкип.	φº,B	% в земн к.
Cu	1,28	7,72	8,96	1083	2740	+0,52	0,01
Ag	1,44	7,57	10,50	960	2177	+0,8	10–5
Au	1,44	9,22	19,32	1063	2947	+1,68	510–7

Получение. Важнейшими минералами, содержащими медь, являются: халькозин или медный блск Cu₂S, халькопирит или медный колчедан CuFeS, малахит (CuOH)₂CO₃. Руду обогащают, затем подвергают обжигу, плавке, конвертированию и полученную черновую медь далее подвергают огневому, а затем электролитическому рафинированию.

Чистая медь – тягучий вязкий металл светло-розового цвета,легко прокатывается в тонкие листы, очень хорошо проводит тепло и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру.

Серебро встречается в самородном состоянии, но большую часть его получают из его соединений. Самой важной серебряной рудой является серебряный блеск или аргентит Ag₂S.

Чистое серебро – очень мягкий, пластичный металл, лучше всех проводит тепло и электрический ток. Из-за мягкости оно применяется преимущественно в виде сплавов с медью, и используется для изготовления ювелирных и бытовых изделий, монет, лабораторной посуды, для покрытий других металлов и радиодеталей для повышения электропроводности и устойчивости к коррозии, для изготовления серебряно-цинковых аккумуляторов.

Золото встречается исключительно в самородном состоянии в виде вкраплений в кварц или кварцевый песок. В небольших количествах оно встречается в сульфидных рудах железа, свица и меди. Золото вначале отмывается от измельченного песка, затем связывается цианидом натрия в комплексное соединение, из которого восстанавливается цинком с последующей отмывкой от примесей в разбавленной и концентрированной серной кислоте.

Золото – ярко-желтый блестящий металл. Оно ковко, пластично, прекрасный проводник тепла и электричества, уступающий в этом отношении только серебру и меди. Ввиду мягкости оно используется в сплавах с серебром и медью.

Химические свойства. Наиболее устойчивы соединения меди (II), серебра (I), золота (III). Соединения Ag (I), кроме комплексных солей, очень неустойчивы, под действием света или нагревания они разлагаются, подвергаясь внутримолекулярному окислению-восстановлению:

;

.

Соединения Ag (II) и Ag (III) – очень сильные окислители. Экспериментально доказано, что соединения золота (II) состоят из смеси соединений золота (I) и (III).

Металлы подгруппы меди малоактивны, химическая активность уменьшается и кислотные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются от меди к золоту.

H₂O не реагируют

HCl не реагируют

Cu H₂SO₄(разб) не реагируют

Ag H₂SO₄(конц.) SO₂ + Э_хSO₄

HNO₃ (разб.) NO + Э(NO₃)_x

HNO₃ (конц.) NO₂ + Э(NO₃)_x

Например:

Золото по отношению к кислотам очень инертно. Оно растворяется в царской водке с образованием комплексной кислоты тетрахлороаурата (III) водорода H[AuCl₄] и в концентрированной селеновой кислоте с образованием селената золота(III) Au₂(SO₄)₃.

При нагревании на воздухе медь образует оксиды: красный Cu₂O и черный CuO. Гидроксид меди (II) – нестойкое соединение, при нагревании легко разлагается: Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

Это очень слабое основание, однако, в концентрированных растворахлочей растворяется с образованием купритов

Cu(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Cu(OH)₄].

Куприты нестойки и при разбавлении щелочных растворов водой гидролизуются с выделением осадка гидроксида меди (II).

Na₂[Cu(OH)₄] Cu(OH)₂↓ + 2NaOH

Растворы солей меди (II) на основе сильных кислот имеют кислую реакцию среды в результате гидролиза, при этом образуются основные соли:

_

Сu²⁺ +HOH _ CuOH⁺ + H⁺

Гидроксид серебра неустойчив и при взаимодействии солей серебра со щелочами образуется осадок оксида серебра Ag₂O.

Оксиды Ag₂O и Au₂O имеют основной характер, Au₂O₃ – амфотерный.

Оксид серебра (Ag₂O) незначительно растворяется в воде (0,017 г/л) с образованием гидроксида серебра AgOH – довольно сильного основания, поэтому водные растворы солей серебра имеют нейтральную реакцию среды.

Гидроксид золота (III) Au(OH)₃, называемый также золотой кислотой, обладает амфотерными свойствами. Ему соответствует два ряда солей – простые и комплексные, примерами которых служат AuCl₃ и Na[AuCl₄].

Ионы меди, серебра и золота обладают высокой окислительной способностью, при восстановлении они выделяются в свободном состоянии. Например: Ag₂O + H₂O₂ = 2Ag + O₂ + H₂O

Важнейшей особенностью ионов меди, серебра и золота является их склонность к образованию комплексных соединений – гидратов [Cu(H₂O)₄]SO₄, аммиакатов [Ag(NH₃)₂]Cl, [Cu(NH₃)₄]SO₄, цианидных , роданидных, тиосульфатныхи других ацидокомплексов. Склонность к комлексообразованию усиливается в рядуCu AgAu.

Благодаря высокой склонности меди и серебра к комлексообразованию, они растворяются в присутствии аммиака в пероксиде водорода.

2Ag + 4NH₃ + H₂O₂ = 2[Ag(NH₃)₂]OH

Золото образует прочные комплексы с галогенид-ионами и цианид-ионами, благодаря чему оно сравнительно легко растворяется в царской водке, в соляной кислоте, насыщенной хлором, в пероксиде водорода в присутствии цианида калия и других комплексообразующих и окисляющих растворителях:

4Au + O₂ + 2H₂O + 8KCN = 4K[Au(CN)₂] + 4KOH

2Au + 3I₂ + 2KI= 2K[AuI₄]

пленка