Медь, серебро, золото
Для меди характерна степень окисления +1 +2; для серебра +1 для золота +3
Получение
2Cu2S + 3O2= 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S= 6Cu + SO2
Если руда содержит Сu2(ОH)2СO3 или оксиды меди, ее обрабатывают разб. H2SO4. Из полученного раствора выделяют металлическую медь действием порошкообразного железа или электролитическим методом.
Серебро извлекается из руд путем промывки водой. Бедные руды обрабатываются растворами цианидов в которых в присутствии кислорода воздуха серебро растворяется; извлекается серебро из растворов путем восстановления цинком
Широко применяется химический способ извлечения золота из золотоносных пород обработкой их раствором цианида натрия (метод П. Р. Багратиона). Он основан на реакции:
4Au + 8NaCN + 2H2O +O2 =4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
Из полученного раствора Au выделяют с помощью цинка:
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Свойства
Соединения Сu, Ag, Au ядовиты, особенно соединения меди.
Обладают высокой электро- и теплопроводностью. Серебро – наиболее электропроводный из металлов.
В атомах элементов Сu, Ag, Au происходит «провал» s-электрона, приводящий к полному заполнению электронами d-орбиталей. Благодаря наличию одного s-электрона во внешнем слое для этих элементов характерна степень окисления +1. В образовании химических связей могут принимать участие также электроны с d-оболочки, поэтому медь проявляет устойчивую степень окисления +2, а золото +3.
Химическая активность металлов Сu, Ag, Au сравнительно невелика. С кислородом реагирует только медь 4Cu+O2=2Cu2O(t=200) 2Cu+O2=2CuO(t=400), благородные металлы Ag и Au не окисляются кислородом даже при нагревании.
При комнатной температуре медь практически не взаимодействует со фтором вследствие образования прочной защитной пленки фторида. При нагревании Сu и Ag реагируют с серой, образуя сульфиды Cu2S и Ag2S. Хлориды CuCl2, AgCl, AuCl3 также образуются в результате взаимодействия элементных веществ при нагревании.
Cu, Ag, Аu не вытесняют водород из растворов кислот. Исключение представляет взаимодействие меди с очень конц. НCl
2Сu + 4НCl = 2Н[CuCl2] + H2
Аналогичный окислительно-восстановительный процесс, обусловленный комплексообразованием, протекает в растворах цианидов:
2Сu + 4KCN + 2H2O = 2K[Cu(CN)2] + 2КОН + Н2
Медь и серебро легко окисляются азотной кислотой:
3Сu + 8НNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Ag + 2HNO3(конц.) = AgNO3 + NO2 + H2O
3олото реагирует с селеновой кислотой:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Соединения
С водородом медь непосредственно не взаимодействует. Легко разлагающийся гидрид меди (I) получают, действуя алюмогидридом лития на CuI в эфирном растворе:
3CuI + Li[AlH4] = 3СuН+LiH + АlI3
Cu+ O2 = CuO (500 0) 4Cu + O2 = 2Cu2O (1100 0)
Оксид СuО удобно получать термическим разложением основного карбоната меди:
Сu2(ОН)2СO3 = 2СuО + H2O + СO2
Cu(OH)2 = CuO + H2O (t)
Оксид меди (II) легко восстанавливается водородом:
СuО + Н2 = Сu + H2O
Оба оксида меди Сu2O и СuО не взаимодействуют с водой. С кислотами реагируют с образованием солей Сu+ и Сu+2. Легко растворяются в водном растворе NH3 с образованием комплексных соединений:
Сu2O + 4NH3 + H2O =2[Cu(NH3)2]OH (бесцветный) CuO + 4NH3 + H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 (темно-синий)
При действии щелочей на растворы солей Сu осаждается синий гидроксид Сu(ОН)2. Это слабое основание, обладающее в небольшой степени амфотерными свойствами – оно растворяется в концентрированных растворах щелочей с образованием ярко-синих растворов гидроксокупратов (III) М2+[Сu(ОН)4] и в разбавленных кислотах с образованием аквакомплексов [Сu(H2O)6]2+.
Для получения хлорида меди (I) нагревают смесь CuCl2, конц. НCl и порошкообразной меди:
Сu + CuCl2 + 2НCl = 2H[СuСl2]
Малоустойчивый комплекс H[СuСl2] при сильном разбавлении водой раствора диссоциирует на НCl и CuCl, последний выпадает в осадок. С хлоридами щелочных металлов CuCl образует хлорокупраты (I), например K[СuСl2] с аммиаком – бесцветные аммиакаты, в частности [Сu(NH3)3]Cl.
При добавлении к раствору CuSO4 иодида калия выделяются иод и белый осадок иодида меди(I):
2CuSO4 + 4KI = 2CuI +I2 + 2K2SO4
2Cu(NO3)2= 2CuO + 4NO2 + O2
При действии на растворы, содержащие Cu2+, карбонатов щелочных металлов образуется основной карбонат меди (зеленовато-голубой осадок):
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = Сu2(ОН)2СO3 + 2Na2SO4 + СO2
Для серебра наиболее распространены соединения Ag+.
При действии щелочей на растворы, содержащие ионы Ag+, выпадает оксид Ag2O (бурый осадок):
2AgNO3 + 2КОН = Ag2O + 2KNO3 + H2O
Хлорид серебра растворяется в водном аммиаке с образованием амминкомплекса:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
Аналогичная реакция происходит с AgBr, но не идет с AgI,, так как эта соль очень мало растворима .
Все галогениды серебра растворяются в растворе Na2S2O3
2AgГ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] +NaГ .
Из соединений золота наиболее используются тетрахлороаурат (III) водорода H[AuCl4]·4H2O получаемsq растворением золота в царской водке, и хлорид золота AuCl3, образующийся при действии хлора на золото.
При действии щелочей на растворы AuCl3 или H[AuCl4] осаждается бурый гидроксид золота (III) Au(ОН)3. При его высушивании образуется метагидроксидAuО(ОН), а при осторожном нагревании до 140-150° С получается оксид Au2O3, который при нагревании выше 160° С разлагается на Au и O2. Гидроксид золота (III) – амфотерное соединение, при его взаимодействии со щелочами образуются гидроксоаураты(III), например желтый К[Au(OH)4]·H2O зеленый Ва[Au(ОН)4]2·5H2O мало растворим в воде. Известно много комплексов Au+3.
Соединения золота являются окислителями и восстановливаются легче, чем соединения серебра. Например, в водном растворе быстро происходит реакция с сульфатом железа:
Н[AuCl4] + 3FeSO4 =Au+ Fe2(SO4)3 + FeCl3 + HCl
Эту реакцию используют в химическом анализе для отделения золота от других элементов.