Подгруппа Меди презентация

Свойства элементов

Медь, серебро и золото относятся к d-элементам. Электронная формула ...(n-1)s2p6d10ns1. Хотя предпоследний уровень полностью заполнен, он не достаточно стабилен и поэтому элементы могут проявлять различные валентности и степени окисления.
По сравнению с щелочными металлами притяжение наружных электронов к ядру сильнее, т.к. радиус атомов меньше и химическая активность (идет заполнение предыдущего уровня) значительно ниже.
В ряду напряжения все эти элементы стоят после водорода, т.е. не вытесняют его из кислот. Серебро и золото на воздухе не окисляются, гидридов все три элемента не образуют. Являются хорошими комплексообразователями. Склонны к образованию интерметаллических соединений.

Медь
В природе встречается в виде следующих соединений: Cu2S – медный блеск, Cu2O - куприт, CuFeS2 - медный колчедан, Cu2(OH)2CO3 - малахит.
Получение
Для производства меди значение имеют сульфидные руды. Переработка основана на том, что сульфиды переводят в оксиды обжигом , затем оксид восстанавливают.
Cu2S+2О2=2CuO+SO2
- Пирометаллургия:
CuO + C = Cu + CO
CuO + CO = Cu + CO2
- Гидрометаллургия:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Полученная "черновая" медь содержит в качестве примесей Fe, Zn, Pb, Bi, Sb.

Для получения чистой электротехнической меди ее подвергают рафинированию, т.е. в электролизную ванну в качестве анода помещают "черновую" медь, в качестве катода - чистую медь, Электролит - раствор сульфата меди. Процесс электролиза ведут таким образом, чтобы на катоде шло восстановление только меди, а примеси уходили в шлам. В чистом виде медь - металл красного цвета, вязкий, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью.
Электролиз:
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 + 2H2SO4
(на катоде) (на аноде)

Халькози́н (греч. χαλχοζ — медь), ме́дный блеск

Куприт

МАЛАХИТ

Медный колчедан

Химические свойства
Взаимодействует с неметаллами при высоких температурах.
Фтор, хлор, бром реагируют с медью, образуя галогениды:
Cu+Сl2= CuСl2
При взаимодействии иода с нагретым порошком меди получается иодид одновалентной меди:
2Cu+I2= 2CuI
Медь горит в парах серы:
Cu+S = CuS
Медь стоит в ряду напряжений правее водорода, поэтому не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах – окислителях:
3Cu + 8HNO3(р) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 2H2O
Cu + 4HNO3(к) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Cu + 2H2SO4(к) = CuSO4 + SO2 +2H2O
Сплавы меди с оловом - бронзы, с цинком - латуни.

При прокаливании на газовой горелке медь покрывается черным налетом оксида меди (II) CuO:
2Cu+O2=2CuO
Если быстро опустить в воду раскаленный докрасна кусок меди, то на его поверхности образуется ярко-красная пленка Cu2O:
4Cu+O2=2Cu2O
Оба оксида в воде не растворимы. Соответствующие основания:
CuOH - желтого цвета,
Cu(OH)2 - голубого цвета.

Медь химически малоактивна и в чистом сухом воздухе не изменяется. Однако атмосфера, в которой мы живем, содержит водяные пары и углекислый газ, поэтому со временем медь покрывается зеленоватым налетом основного карбоната меди (ядовитое):
2Cu+O2+СО2+Н2О=Cu(ОН)2•CuСО3

Белград

Соединения одновалентной меди
Встречаются либо в нерастворимых соединениях (Cu2O, Cu2S, CuCl), либо в виде растворимых комплексов (координационное число меди – 2):
CuCl + 2NH3 = [Cu(NH3)2]Cl
Оксид меди (I) – также можно получать восстановлением соединений меди (II), например, глюкозой в щелочной среде:
2CuSO4 + C6H12O6 + 5NaOH =
Cu2O + 2Na2SO4 + C6H11O7Na + 3H2O
Гидроксид меди CuOH (желтого цвета) получают:
CuCl + NaOH = CuOH + NaCl

Соединения двухвалентной меди
Оксид меди (II) восстанавливается под действием сильных восстановителей (например, CO) до меди. Обладает основным характером, при нагревании растворяется в кислотах:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 - нерастворимое в воде вещество светло-голубого цвета. Образуется при действии щелочей на соли меди (II):
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
При нагревании чернеет, разлагаясь до оксида:
Cu(OH)2 = CuO + H2O

Амфотерное основание. Растворяется в кислотах и щелочах:
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4]
Растворяется в растворе аммиака с образованием комплексного соединения (координационное число меди – 4) василькового цвета (реактив Швейцера, растворяет целлюлозу):
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
Малахит Cu2(OH)2CO3 искусственно можно получить по реакции:
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O =
Cu2(OH)2CO3 + 2Na2SO4 + CO2
Разложение малахита:
Cu2(OH)2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O

Соли меди в водных растворах, как правило, окрашены в зелено-голубой цвет, многие из них образуют кристаллогидраты:
CuSO4.5H2O, CuCl2.4H2O, Cu(CH3COO)2.2H2O.
Используются как средство борьбы с вредителями и для протравки семян.
Медь имеет большое значение в технике при производстве сплавов, это латуни, бронзы и медно-никелевые.

Приблизительный состав некоторых наиболее
известных сплавов на основе меди:
бронза (обычная) - 90% Сu + 10% Sn
томпак - 90 % Cu + 10 % Zn
манганин - 86 % Сu + 12 % Мn + 2 % Ni;
мельхиор - 68 % Cu + 30 % Ni + 1 % Мn + 1 % Fе
нейзильбер - 65 % Сu +20 % Zn +15 % Ni
латунь (обычная) - 60 % Сu + 40 % Zn
константан - 59 % Сu +40 % Ni +1 % Мn.

Для выделки украшений пригоден золотистый сплав, состоящий из 85 % Сu, 13 % Zn и 2 % Sn. Еще более похож на золото сплав состава 90 % Сu, 7,5 % Al и 2 % Au. Разменная монета СССР содержала 95 % Сu и 5 % Аl (до 5 коп.) или 80 % Сu и 20 % Ni (10 коп. и выше). Легко растирающийся в порошок сплав состава 50 % Cu, 45 % Al, 5 % Zn («сплав Деварда») иногда применяется в качестве восстановителя. Из воды сплав этот выделяет водород уже на холоду.

СЕРЕБРО
В природе встречается в самородном состоянии, в виде минерала аргентита - Ag2S, до 1% серебра содержится в свинцовых рудах.
Получают серебро из сульфидной руды гидрометаллургическим способом переводом его в цианид с последующим восстановлением цинком:
Ag2S +4KCN = 2K[Ag(CN)2] + K2S
2K[Ag(CN)2] + Zn = 2Ag + K2[Zn(CN)4]
Серебро - белый, блестящий металл с высокой пластичностью. Обладает самой высокой электропроводностью.

Аргентит

Название элемента происходит от древнегреческого слова argentos (происходящий от света).
В честь серебра названа целая страна – Аргентина. Первое использование имени “Аргентина”, может быть найдено в отчетах первых путешествий испанских и португальских завоевателей в Рио-де-ла-Плата (что означает “Серебряная река”), в начале 16 века.

Химические свойства
Благородный металл, устойчивый на воздухе. При потускнении серебра происходит реакция Гепара:
4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
Ag2 S -наиболее труднорастворимая соль серебра
В ряду напряжений находится правее водорода, поэтому растворяется только в кислотах - окислителях:
3Ag + 4HNO3(р) = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Ag + 2HNO3(к) = AgNO3 + NO2 + H2O
2Ag + 2H2SO4(к) = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

В соединениях серебро обычно проявляет степень окисления +1. Растворимый нитрат серебра AgNO3 используется как реактив для качественного определения галоген-ионов:
Ag+ + Cl- = AgCl ↓ белый
Ag+ + Br- = AgBr ↓ светло-жёлтый
Ag+ + I- = AgI ↓ тёмно-жёлтый
Способность этих осадков образовывать растворимые комплексные соединения уменьшаются в ряду AgCl – AgBr – AgI. На свету галогениды серебра постепенно разлагаются с выделением серебра.
При добавлении растворов щелочей к раствору AgNO3 образуется тёмно-коричневый осадок оксида серебра Ag2O:
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O

Осадки AgCl и Ag2O растворяются в растворах аммиака с образованием комплексных соединений (координационное число серебра – 2):
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
Ag2O + 4NH3 + H2O 2[Ag(NH3)2]OH
Коричневый осадок Ag2O плохо растворим в воде, однако при добавлении фенолфталеина раствор окрашивается в розовый цвет за счет образования гидроксида серебра:
Ag2O + H2O = 2AgOH
Равновесие этой реакции сильно сдвинуто влево.
Ag2O - хороший восстановитель и с глюкозой дает реакцию "серебряного зеркала":
Ag2O + C6H12O6 = 2Ag + C6H12O7 (глюконовая кислота)

Из солей серебра в воде растворима только AgNO3.
Серебро хороший комплексообразователь, образует аммиачные, циано- и тиосульфатные комплексы:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
AgBr + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr
На последней реакции основано действия закрепителя в фотографии, когда незасвеченные участки на фотопленке, содержащие AgBr растворяются тиосульфатом натрия.
85% всего добываемого серебра идет на изготовление светочувствительных слоев для фото- и кинопромышленности. Серебро используется в электро- и радиотехнической промышленности, в ювелирном деле, медицине.

ЗОЛОТО
В природе встречается в самородном состоянии и в виде минералов AuTe2 - калаверит, AgAuTe4 - сильванит.
Золото - мягче Cu и Ag, ковкий металл; легко образует тончайшую фольгу; благородный металл, устойчив как в сухом, так и во влажном воздухе.
Золото является основой денежной системы большинства стран. Помимо этого, золото применяется в электротехнической промышленности, употребляется для выделки различных предметов роскоши, золочения других металлов и т. и. Соединения золота используются главным образом в фотографии и в медицине.
Мировая добыча золота составляла в 1800 г. - 18 т, в 1900 г. - 400 т. В настоящее время ежегодно добывают около 1500 т. Золотой запас всех зарубежных стран оценивается в 50 тыс. т.

Калаверит

Сильванит

Для извлечения Au размолотую золотосодержащую породу обрабатывают при доступе воздуха очень разбавленным (0,03–0,2%) раствором NaCN. При этом золото по уравнению:
4Au + 8NaCN + 2H2O + О2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
переходит в раствор, из которого затем выделяется действием металлического цинка:
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
Очистка полученного тем или иным путем золота от примесей («аффинаж») производится чаще всего обработкой его горячей концентрированной H2SO4 или при помощи электролиза.

Золото — самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности:
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O
Реагирует с галогенами при нагревании:
2Au + 3Cl2 = 2AuCl3
Соединения термически не очень устойчивы и разлагаются при нагревании с выделением металла. Комплексообразователь (комплексы золота (III) обладают координационными числами 4, 5 и 6).

Наиболее устойчивая степень окисления золота в соединениях +3, в этой степени окисления оно легко образует с однозарядными анионами (F−, Cl−. CN−) устойчивые плоские квадратные комплексы [AuX4]−. Относительно устойчивы также соединения со степенью окисления +1, дающие линейные комплексы [AuX2]−. Высшая из возможных степеней окисления золота Au+5 (фторид AuF5, соли комплекса [AuF6]−):
2Au + 5KrF2 → 2AuF5 + 5Kr↑
Соединения золота(V) стабильны лишь со фтором и являются сильнейшими окислителями.

Степень окисления +2 для золота нехарактерна, в веществах, в которых она формально равна 2, половина золота, как правило, окислена до +1, а половина — до +3, например, правильной ионной формулой сульфата золота(II) AuSO4 будет не Au2+(SO4)2−, а Au1+Au3+(SO4)2−2.
Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:
4Au + 8КCN + 2H2O + O2 → 4К[Au(CN)2] + 4КOH