10. Елементи першої групи

10.1. S-елементи і ґрупи

Історія відкриття та походження назв. Загальна характеристика s-елементів. Будова атомів. Електронні конфіґурації. Зміна атомних радіусів, енергій йонізації і спорідненості до електрона по ґрупі. Валентність і ступені оксидації атомів. Типи хімічних зв'язків в сполуках. Можливість утворення координаційних сполук Літію. Особливості будови атома і йону Літію та пов'язані з цим аномальні властивості сполук Літію: термічна нестійкість його солей, аномальна розчинність (хлориду, фосфату).

Розповсюдженість та форми знаходження в природі. Ізотопи. Мінерали. Біологічна роль лужних елементів (калій-натрієвий "насос").

Методи отримання простих речовин. Електроліз розтопів. Отримання металів високої чистоти.

Фізичні властивості металів. Особливості фізичних властивостей лужних металів порівняно з іншими металами (густина, твердість, електропровідність, температури топлення і кипіння). Полум’яна фотометрія металів ІА групи. Розчинність в рідкому амоніаку та інших розчинниках.

Хімічна активність. Її зміна в ґрупі Літій - Цезій. Відношення лужних металів до водню, кисню, галоґенів, азоту, вуглецю, сірки, води, кислот. Зберігання лужних металів. Амальґами.

Гідриди. Особливості будови. Властивості. Гідроліз. Принцип отримання.

Сполуки з Оксиґеном. Оксиди. Пероксиди. Надпероксиди (супероксиди). Озоніди. Будова. Залежність стійкості окремих оксиґенвмісних сполук від розмірів йонів металів. Область термодинамічної стійкості сполук лужних металів. Відношення до води. Оксидаційно-відновні властивості. Застосування.

Гідроксиди. Будова. Фізичні та хімічні властивості. Зміна сили основ по ґрупі. Гідроксиди Натрію (каустична сода) і Калію. Принцип їх промислового отримання. Застосування. Заходи безпеки при роботі з лугами.

Солі. Можливість утворення подвійних солей і кристалогідратів. Термічна стійкість солей. Розчинність у воді. Схильність солей Літію до гідратації. Літій – комплексоутворювач. Схожість деяких сполук Літію і Маґнію. Хлориди Натрію і Калію. Карбонати. Сода кальцинована, кристалічна, питна. Екологічний аспект виробництва соди. Поташ. Нітрати. Глауберова сіль. Кристалогідрати сульфату і карбонату Натрію, тектогідрати. Застосування солей. Калійні добрива.

Застосування лужних металів у промисловості. Нові сфери застосування лужних металів і їх сполук. Використання лужних елементів в металевому стані як теплоносії в ядерній енергетиці. Препарати Літію, Калію і Цезію в медицині. Літієві акумулятори.

10.2. D-елементи і ґрупи

Історія відкриття та походження назв. Загальна характеристика елементів. Будова атомів. Зміна атомних радіусів і енергії йонізації по ґрупі. Валентність і ступені оксидації атомів. Характер хімічних зв'язків в сполуках. Схильність до утворення катіонної і аніонної форм, до комплексоутворення. Координаційні числа та геометрія сполук елементів підґрупи Купруму.

Розповсюдженість та знаходження елементів у природі. Ізотопи. Природні сполуки Купруму. Самородне золото, аурумвмісні руди. Біологічна роль Купруму. Механізм дії купрумвмісних білків. Різні типи мідних центрів. Біологічна роль Арґентуму та Ауруму.

Суть процесів витягання Купруму з руд і отримання міді. Електролітичне очищення чорнової міді. Основи отримання металевого срібла. Принципи витягання золота з руд. Процес розчинення металевого золота в розчинах ціанистих солей. Виділення золота з ціаністих розчинів методом цементації. Причина зміни оксидаційно-відновного стану системи Au⁰, Au⁺¹ при утворенні розчинного комплексного аніону [Au(CN)₂]^–.

Фізичні властивості металів. Кристалічні структури металів. Забарвлення твердих розчинів в системі Au–Ag–Cu. Колоїдні розчини металів.

Хімічні властивості металів. Зміна характерних ступенів оксидації в ряду Купрум – Аурум. Зміна хімічної активності у ряду Купрум – Аурум. Стійкість сполук металів ІВ групи у водних розчинах. Відношення до кисню, галоґенів та інших неметалів, води, кислот, лугів. Розчинення золота в «царській воді». Стопи та їх підпорядкування правилам Юм-Розері. Інтерметаліди.

Оксиди. Оксиди М₂О. Кристалічна структура. Термічна стійкість. Фізичні та хімічні властивості. Амфотерний характер оксидів. Диспропорціювання Cu₂О. Зміна оксидаційних властивостей в ряду Cu₂O–Ag₂O–Au₂O. Монооксиди. Методи отримання та фізичні властивості. Зміна кислотно-основних та оксидаційно-відновних властивостей. Особливості кристалічної структури AgO. Топологічний зв’язок між структурами CuO, AgО i PdO. Оксиди М₂О₃. Способи отримання. Стійкість вищих оксидів металів ІВ групи. Діаґрами Пурбе для Cu, Ag, Au. Високотемпературні надпровідники на основі купрумвмісних сполук (купрат ітрію-барію YBa₂Cu₃O₇).

Гідроксиди. Гідроксиди Купруму (II), Ауруму (III). Їх стійкість. Кислотно-основні властивості. Відношення до води, кислот, лугів. Принципи отримання. Особливості структури Cu(ОН)₂.

Солі. Солі Купруму, Арґентуму, Ауруму (I). Стійкість. Диспропорціювання. Оксидаційно-відновні властивості. Галоґеніди. Кристалічна структура і властивості. Тіосульфатоарґентати. Галоґенідні, аміачні і тіосульфатні комплексні сполуки Арґентуму (I), отримання, будова, стійкість, властивості. Принципи процесів фотографування і сріблення. Умови стабілізації Арґентуму в ступені оксидації (II). Арґентум (III) і (V). Диспропорціювання Арґентуму в парних ступенях оксидації. Солі Купруму (II). Безводі солі і кристалогідрати. Будова кристалогідратів з непарною кількістю молекул води. Мідний купорос. Комплексні сполуки. Галоґено-, ціано- і амінокомплекси. Стійкість солей. Гідроліз. Купрати. Карбоксилати Купруму (II). Сполуки Купруму (III) – купрати; перйодати і телурати Купруму (III). Сполуки Аргентуму (ІІІ). Солі Ауруму (III). Солі в катіонній і аніонній формах. Галоґенокомплекси. Тетрахлороауратна кислота і її солі. Аурати. Аква- і ціанокомплекси. Причина нестабільности Ауруму (II). Диметилаурум – приклад металоорґанічної сполуки цього елементу. Кластери Ауруму. Нанокластери металів ІВ ґрупи.

Практичне використання Купруму і його сполук. Стопи Купруму. Стопи Ауруму. Процеси сріблення і золотіння металевих виробів. Застосування Ауруму і його сполук. Сухозлітне або сусальне золото. Поняття про пробірний аналіз. Фотографічний процес. Бактерицидна дія сполук Аргентуму. Ляпіс. Токсичність сполук елементів підґрупи Купруму.