МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Димитровградский инженерно-технологический институт – филиал нияу мифи
Кафедра радиохимии
Лабораторная работа №4
d - ЭЛЕМЕНТЫ I ГРУППЫ
Методические указания
к лабораторной работе по курсу «Избранные главы химии элементов»
Составитель: ст.преп., к.т.н. Ротманов К.И.
Димитровград
2012
Цель работы
Изучение химических свойств элементов данной группы и их соединений, освоение приемов лабораторного эксперимента.
1.Теоретическая часть
Медь Сu, серебро Ag, золото Аu - предпоследние d-элементы в каждом периоде - имеют электронную формулу (n-1)d10ns1. Как правило, d-элементы имеют 2 электрона на внешнем уровне. У атомов этих элементов наблюдается так называемый «провал» электрона. Переход одного электрона на d-подуровень приводит к стабилизации подуровня. Поэтому в зависимости от степени возбуждения атомы могут отдавать для образования связи от 1 до 3 электронов, проявляя степени окисления +1, +2, +3. Однако имеются и различия: для меди наиболее устойчивы степени окисления +1, +2; для серебра +1; для золота +3. Характерные координационные числа: 2, 4, 6.
Медь, серебро, золото - мягкие блестящие металлы, очень пластичны, обладают высокими теплопроводностью и электрической проводимостью. Химически малоактивны, в электрохимическом ряду напряжений стоят после водорода, что свидетельствует об их слабой восстановительной способности.
С кислородом реагирует только медь, серебро и золото не окисляются даже при нагревании. При высоких температурах медь и серебро реагируют с серой, хлором. Вследствие окисления на воздухе медь покрывается зелено-серой пленкой основного карбоната:
2Cu + 02 + С02 + Н20 = (Сu0Н)2С03
При наличии в воздухе сероводорода серебро покрывается черным налетом Ag2S:
4Ag + 2H2S + 02 = 2Ag2S + 2Н20
Медь, серебро и золото не растворяются в разбавленных хлороводородной и серной кислотах, так как не восстанавливают водород.
Медь и серебро растворяются в азотной и концентрированной серной кислотах:
Си + 2H2S04(конц.) = CuS04 + S02↑ + 2Н20
Си + 4HN03(конц.) = Cu(N03)2 + 2N02↑ + 2H20
ЗСu + 8HN03(разб.) = 3Cu(N03)2 + 2N0↑ + 4H20
Золото растворяется в концентрированной селеновой кислоте, насыщенной хлором хлороводородной кислоте и царской водке (смесь концентрированных HN03 и НСI в соотношении 1:3):
Au + HN03 + ЗНС1 = AuCI3 + N0 + 2Н20
Au + HN03 + 4НС1 = Н[АuСI4] + N0 + 2Н20
Медь и ее аналоги способны к комплексообразованию, благодаря этому растворяются в растворах цианидов в присутствии кислорода:
4Au + 02 + 8KCN + 2Н20 = 4K[Au(CN)2] + 4К0Н
Кроме того, медь в присутствии кислорода растворяется в водных растворах аммиака:
4Cu + 02 + 8NH3 + 2Н20 = 4[Cu(NH3)2]0H
Степень окисления +1 наиболее характерна для серебра. Гидроксиды Сu+ и Ag+ неустойчивы, поэтому в обменных реакциях образуется cответствующий оксид:
2AgN03 + 2Na0H = Ag20↓+ 2NaN03 + H20
Соли серебра малорастворимы в воде, хорошо растворимы AgN03 , AgCI04 , AgCI03.
Галогениды серебра (AgCl, AgBr, AgI) светочувствительные вещества, разлагаются на свету, используются в фотоматериалах. Растворяются в присутствии аммиака или тиосульфата натрия с образованием комплексных соединений:
AgCI + 2NH40H = [Ag(NH3)2]CI + 2Н20