Некоторые из них используют как восстановители, например, гидрид палладия, катализаторы, накопители водорода и для получения мелкодисперсных порошков металлов

Бориды, нитриды, карбиды и силициды получаются при термическом взаимодействии металлов с бором, углеродом, азотом и кремнием. Это металлоподобные соединения внедрения. Они имеют переменный состав. Их формулы принято писать в виде: TaC_1,0–0,40; ZrC_1,00–0,56; NbC_0,94–0,79; TiC_1,00–0,60; TiN_1,00–0,45; VC_1,00–0,59.

Устойчивость карбидов увеличивается в ряду:

Fe®Mn®Cr®Mo®W®Nb®Zr®Ti

В том же порядке увеличивается устойчивость нитридов:

Fe®Mn®Cr®V®Ti

Видно, что с уменьшением числа электронов на внешнем d-подуровне устойчивость карбидов и нитридов увеличивается.

Оксиды d-элементов отличаются от оксидов s- и р-элементов. Последние имеют постоянный состав, а среди твердых оксидов d-элементов много соединений переменного состава. Например, для Mn это MnO_1,0–1,5, для Fe – FeO_1,04–1,12.

Известны гомологические ряды кислородных соединений d -элементов Ti _n O_{2 n –1}, V _n O_{2 n –1}, W _n O_{2 n –1}, где n меняется от 4 до 10.

Способность d -элементов образовывать соединения переменного состава приводит к тому, что в пределах одной системы металл–кислород свойства оксидов варьируются в широких пределах. Например, в системе Ti–O фазы TiO_0,88–TiO_1,12 обладают металлическими электропроводностью и блеском: при повышении температуры их электропроводность понижается.

Фазы TiO_1,5–Ti₃O₅ и оксиды гомологического ряда Ti _n O_{2 n –1} являются полупроводниками, а TiO₂ – типичный диэлектрик. Это свидетельствует об изменении природы химической связи: в ряду Ti₂O₃ – Ti₃O₅ – Ti₅O₉ – Ti₁₀O₁₉ – TiO₂ связь меняется от металлической до почти ковалентной.

Многие соединения d-элементов в расплавленном состоянии проводят электрический ток, что указывает на наличие в них ионов, например:

V₂O₅ ↔ VO₂^- + VO₃^-

 

Металлы характеризуются склонностью сплавляться друг с другом, образуя твердые растворы и химические соединения, называемые интерметаллическими, или интерметаллидами.

Все эти соединения находят широкое применение в технике благодаря своей высокой тугоплавкости (конструкционные материалы в ракетной технике, абразивы – сплавы типа «победит»). Некоторые соединения – катализаторы и сверхпроводники (NbC, TaN, MoC, NbN, WC). Их химическая инертность используется для изготовления химической аппаратуры. Обработка поверхности металла метаном, бороводородами, аммиаком, позволяющая создать карбидный, болидный или нитридный слой, повышает коррозионную стойкость и механическую прочность изделия.

Сходство d -элементов с элементами главных подгрупп Э(0) в полной мере проявляется у элементов третьей группы ns ² np ¹ и (n – 1) d ¹ ns ². С возрастанием номера группы оно уменьшается; элементы VIIIА подгруппы – газы, VIIIВ – металлы. В первой группе снова появляется отдаленное сходство (все элементы – металлы), а элементы I. В подгруппы – хорошие проводники; это сходство усиливается во второй группе, так как d -элементы Zn, Cd и Hg не участвуют в образовании химической связи.

d -элементы IIIВ–VIIВ подгрупп в высших степенях окисления по свойствам подобны соответствующим p -элементам. Так, в высших степенях окисления Mn (VII) и CI (VII) являются электронными аналогами. Подобие электронных конфигураций (s ² p ⁶) приводит к подобию свойств соединений семивалентных марганца и хлора. Mn₂O₇ и Cl₂O₇ в обычных условиях малоустойчивые жидкости, являющиеся ангидридами сильных кислот с общей формулой НЭО₄. В низших степенях окисления марганец и хлор имеют различное электронное строение, что обусловливает резкое отличие свойств их соединений. Например, низший оксид хлора Cl₂O (s ² p ⁴) – газообразное вещество, являющееся ангидридом хлорноватистой кислоты (HClO), тогда как низший оксид марганца MnO (d ⁵) представляет собой твердое кристаллическое вещество основного характера.

Элементы IВ группы

Медь Сu, серебро Ag и золото Аи составляют побочную подгруппу 1 группы периодической системы. Краткая электронная формула их должна быть nS²(n-1)d⁹. Устойчивость конфигурации d¹⁰, делает энергетически выгодным переход 1-го S-электрона на d- подуровень и конфигурация становится nS¹(n-1)d¹⁰. Степень окисления элементов подгруппы меди может быть +1,+2 и +3. Более устойчивые степени окисления: Сu +2, Ag + 1, Au +3.

Особая устойчивость соединений Ag со с.о. +1 объясняется большой прочностью конфигурации 4d¹⁰ по сравнению с 3d¹⁰ и 5d¹⁰ (уже Pd имеет 5S⁰ 4d¹⁰).

 

Распространение в природе

И получение

Из-за своей химической пассивности эти металлы встречаются в природе в самородном состоянии.

Медь входит в состав»200 минералов, образуя, в основном, сульфидные руды: медный блеск Cu₂S (халькозин), медный колчедан CuFeS₂(халькопирит), CuS – ковеллин, Cu₂О – куприт, (CuOH)₂CO₃- малахит. Причем медь чаще других встречается в самородном состоянии.

Серебро - встречается как примесь сульфидных руд Pb, Cu, Zn, Cd и др. Собственные руды содержат Ag₂S- аргенит, AgCI- роговое серебро. Известен наибольший самородок серебра -13,5 т.

Золото - встречается почти исключительно в самородном состоянии, в виде мелких зерен, вкрапленных в кварц (в среднем на 1 т песка – 2-4г золота). Самый крупный самородок –112 кг.

Содержание меди в рудах невелико (»1% Cu), поэтому их предварительно обогащают с получением твердых концентратов — медный, цинковый и пиритный остатки. Из медного концентрата извлекают медь пирометаллургическим методом, который складывается из ряда последовательных процессов:

Для отделения меди от железа и пустой породы медную руду обжигают на воздухе. При этом сульфи­ды железа (FeS₂, FeS) переходят в FeО, так как они окисляются легче, чем сульфиды меди (Cu₂S, CuS). SO₂ утилизируется в производстве сер­ной кислоты. К образовавшемуся огарку добавляют кремнезем и кокс; шихту направляют на плавку. В результате плавки образуется две жидкие фазы. В верхний слой (шлак) - сплав оксидов и силикатов - переходит часть железа и компонентов пустой породы. Нижний (штейн)– сплав сульфидов, в котором концентрируется медь, некоторое количество FeS и сопутствующие ей ценные элементы (Au, Ag, Se, Te, Ni и др.)

Горячий огарок (штейн), содержащий Cu₂S и FeS, до­бавляя флюсы (SiO₂), обжигают в конверто­ре, где сульфиды переходят в оксиды:

 

2 Cu₂S + 3 О₂ = 2Cu₂O + 2 SO₂­

 

Оксид меди, взаимодей­ствуя с Cu₂S, образует черновую медь:

 

2Cu₂O + Cu₂S = 6Cu + SO₂

 

Расплавленную медь выливают и подвергают окисли­тельной плавке, пропуская через нее сжатый воздух. Полученная медь содержит 99,3—99,6% Сu, а остальное приходится на Ag, Аu и другие металлы.

Гидрометаллургический метод включает растворение медной руды в разбавленных растворах Н₂SO₄, NН₃ или Fe₂(SO₄)₃, по схеме:

 

Cu₂S + 2 Fe₂(SO₄)₃ = 4 FeSO₄ + 2 CuSО₄ + S

 

Из полученных растворов медь вытесняют железом или выделяют электролизом.

Медь вы­сокой чистоты получают электролитическим рафинированием. Электролитом служит раствор CuSO₄ + H₂SO₄, анодом — медные болванки черновой меди, а катодом – пластинки чистой меди. При элек­тролизе на катоде выделяется медь, содержащая 99,95— 99,99% Сu, называемая электролитической медью, а вышеуказанные примеси переходят в электролизер, из которого их извлекают раздельным способом.

Серебро получают при пирометаллургической обработке руд цветных металлов (Cu, Zn); серебро из неочищенной меди выделяют электролизом (из шлама).

Золото отделяют от песка и измельченной кварцевой породы - цианидным методом, промывкой и амальгамацией:

 

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O= 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

 

Из комплекса золото восстанавливают цинковой пылью

 

2Na[Au(CN)₂] + Zn = Na₂ [Zn(CN)₄] + 2 Au

 

или используют ионнообменные смолы.

Серебро, из нерастворимых в воде хлорида и сульфида получают аналогичным способом, при этом серебро переходит в раствор в виде комплексного соединения: K[Ag(CN)₂] из которого его восстанавливают цинковой пылью.

 

Физические свойства

 

Cu, Au, Ag- это металлы соответственно медно-красного, серебристо-белого и золотисто-желтого цвета. Это вязкие, ковкие и тягучие металлы. Медь, серебро, а особенно золото имеют высокую пластичность (1г золота можно вытянуть в нить длинной 3 км, а пластинки из Аu могут быть толщиной 0,0001 мм.). Эти металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. Лучший проводник из металлов Ag, затем Cu и Au.

Температура плавления и плотность (см. табл.3.3.) их больше чем у щелочных металлов, т.к. их радиусы меньше и более плотные упаковки в кристаллической решетке.

Tаблица 3.3.

Некоторые свойства элементов подгруппы меди

Металл	Rат, нм	Плотность, г/см3	Jио., эВ	Стандартный электродный потенциал, В	Tпл.,0С	Tкип.,0С	Содержание в земной ко-ре, масс.%
Cu	0,128	8,96	7,72	0,52 Э+/Э 0,34 Э+2/Э			2,0×10-3
Ag	0,144	10,5	7,57	0,80 Э+/Э	961,5		7×10-6
Au	0,144	19,3	9,22	1,69 Э+/Э 1,498 Э+3/Э			4×10-7

 

Это тяжелые цветные металлы. Ag и Au относятся к благородным металлам.

Все металлы легко образуют сплавы друг другом. Сплавы меди с оловом называются бронзами, они отличаются большой прочностью. Сплавы меди с цинком называют латунями.

Химические свойства

 

Судя по величине энергии ионизации(Jион.) химическая активность в ряду Сu – Аu уменьшается.

Отношение к неметаллам. Взаимодействие металлов с неметаллами можно представить в виде схемы:

Легче всего металлы реагируют с галогенами: Сu- при обычной температуре, а Ag Au- при нагревании, при этом образуются СuС1₂, AgCI, AuCI₃. При нагревании медь реагирует с серой, образуя Сu₂S. C кислородом реагируют непосредственно только Сu.

При нагревании меди на воздухе в интервале температур 400-500 ⁰С образуется черный осадок CuO, а при более высоких температурах под слоем этого оксида образуется пленка красного оксида меди Сu₂О. В сухом воздухе медь покрывается пленкой оксидов, которая защищает её от дальнейшего окисления. В присутствии углекислого газа и влаги медь покрывается зеленоватым налетом основной соли (СuОН)₂СО₃.

Серебро и золото на воздухе не окисляются даже при температуре плавления. При наличии в воздухе Н₂S серебро покрывается черным налетом Ag₂S:

 

4Ag + 2H₂S + О₂ = 2Ag₂S¯ + Н₂О

 

C H₂, C, N₂ медь и её аналоги не реагируют, но водород растворяется в этих металлах, что приводит к нарушению структуры- растрескиванию, образуя твердые растворы. Косвенным путем получен гидрид меди, который неустойчив 2СuН 2Сu + Н₂.

Отношение к кислотам. Металлы расположены в ряду напряжений после водорода, поэтому в кислотах - неокислителях они не растворяются (см. табл.ПРИЛОж.1).

Однако, в присутствие кислорода воздуха, медь растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах с образованием солей, например:

2Cu + 4HCI + O₂ = 2 CuCI + 2 H₂O

 

В концентрированных растворах соляной кислоты при нагревании растворяется медь, образуя комплекс:

2Cu + 4HCI_(конц) 2 Н[CuCI₂] + H₂

 

Окисление атомов металлов в катионы облегчается при добавлении в раствор анионов, связывающих получающиеся катионы в осадки или в комплексные частицы. Например, введение хлорид-ионов снижает потенциал до Е° = +0,14 В для процесса Сu + СI^- - е^- = CuCI¯, по сравнению с Е° = +0,52 В (Сu - е^- = Сu⁺).

В крепких растворах азотной и серной кислот растворяются медь и серебро, золото в горячей концентрированной селеновой кислоте:

 

2Au + 6H₂SeO₄ = Au₂ (SeO₄)₃ + 3SeO₂ +6H₂O

 

Схематично эти процессы можно представить схемой:

 

Лучшим растворителем для золота является насыщенный хлором раствор НСI и “царская водка“. Растворение происходит за счет окисления Аu хлором и образования анионного комплекса:

 

Au + 4HCI + HNO₃ = H[AuCI₄] + NO + 2H₂O

 

Из насыщенных растворов образовавшаяся золотохлористоводородная кислота кристаллизуется в виде кристаллов желтого цвета.

Отношение к щелочам. Эти металлы по отношению к щелочам и воде устойчивы в отсутствии окислителей. Золото при сплавлении образует аураты:

2 Аu + 3KNO₃ +2NaOH = 2NaAuO₂ +3KNO₂ + 4 H₂O

 

Медь растворима в растворах аммиака в присутствии кислорода:

 

4Сu + О₂ + 8 NH₃ + 2H₂O = 4[Cu(NH₃)₂]OH

где: Cu(NH₃)₂⁺ + е^- = Cu + 2NH₃,

в цианистых растворах:

Cu + 2 KCN + 2 H₂O = 2K[Сu(CN)₂] + 2 KOH + H₂­,

где: Сu + 2CN^- - е^- = [Сu(CN)₂]^-

так как процесс комплексообразования уменьшает потенциал меди.

 

Соединения металлов

Медь образует ряд соединений в степени окисления (I) и (II), серебро (I), золото (I) и (III). Из производных Ag(II) наиболее устойчив AgF₂ и некоторые комплексы с органическими лигандами. Соединений Аu (II) неизвестно.

Оксиды. Элементы подгруппы I В образуют следующие оксиды:

Усиление основных свойств

Cu₂O CuO Cu₂O₃

красн. черн. красн.

Ag₂O AgO Ag₂O₃

темно-корич. серо-корич. черн.

Au₂O - Au₂O₃

синий корич.

Усиление окислительной активности

Все оксиды твердые окрашенные вещества. Оксиды Ag, Au, а также Cu₂O₃ термически нестойки. Наиболее устойчивы оксиды: CuO, Ag₂O и Au₂O₃.

Термическим разложением основного карбоната, нитрата и гидроксида меди(II) можно получить CuO, например:

2 Cu(NO₃)₂ 2CuO + 2NO₂ +3O₂,

 

а также прокаливанием на воздухе металлической меди:

2Cu + О₂ 2 CuO

 

Ag₂O по реакции:

2AgNO₃ + 2NaOH = Ag₂O¯ + 2NaNO₃ + H₂O

Au₂O₃ – по реакции: 2 Аu(ОН)₃ Аu₂O₃ +3Н₂О

 

Оксиды меди и золота проявляют амфотерный характер. У Cu₂O и CuO сильнее выражен основной характер; Cu₂O₃, Аu₂О, Аu₂O₃-преимущественно кислотные оксиды. Характер связи оксидов преимущественно ковалентный.

Оксиды практически нерастворимы в воде. Однако, Ag₂O очень мало растворим в воде, однако придает ей щелочную реакцию. Очевидно, в растворе содержится AgОН, являющийся сильным основанием /1/:

 

Ag₂O¯ + H₂O ↔2Ag⁺ + 2ОН^-

 

В ряду Cu₂O -Ag₂O - Au₂O кислотные свойства усиливаются. Проявляя слабокислотный характер оксиды Э(I) несколько растворимы в концентрированных растворах щелочей с образованием гидроксо-купратов и гидроксоауратов, например:

 

Cu₂O + 2NaOH + H₂O = 2Na[Cu(OH)₂]

 

Оксид меди (II) растворим в кислотах, а кислотные свойства проявляет при сплавлении со щелочами:

CuO + 2NaOH Na₂CuО₂ + H₂О

 

Все оксиды взаимодействуют с избытком концентрированных галогеноводородных кислот с образованием галогенкомплексов типа [ЭГ₂]^-, [ЭГ₄]^2-, [ЭГ₄]^-:

CuO + 4НС1_{(конц.,изб.)} = Н₂[CuС1₄] + Н₂О

 

Оксиды Э(1), а также CuO легко растворимы в растворе аммиака например:

 

Аg₂О+ 4NH₃ + H₂O = 2[Аg(NH₃)₂]OH

 

с образованием устойчивых аммиакатов: [Э(NH₃)₂]⁺, [Э(NH₃)₄]²⁺.

Гидроксиды. Устойчивость гидроксидов в ряду: AgOН(бел.) - СuОН(желт.)- AuOН уменьшается. В момент их получения по обменной реакции они разлагаются до оксидов: Э₂O.

Сu(ОН)₂ и Аu(ОН)₃ – проявляют амфотерные свойства. Гидроксид меди (II) с преобладанием основных свойств. Это слабое основание. Свежеосажденный гидроксид (голубой студенистый осадок) растворим в кислотах и в концентрированных растворах щелочей с образованием гидроксокупратов, где анион [Сu(OH)₄]^2- – темно-голубого цвета. Купраты легко разлагаются водой

Na₂[Сu(OH)₄] = 2 NaOH + Cu(OH)₂¯

т.к. кислотные свойства Сu(ОН)₂ слабо выражены.

Гидроксид золота Аu(ОН)₃(корич) – называют золотой кислотой, так как преобладают кислотные свойства и образует соли. Поэтому для Аu (III) наиболее характерны анионные комплексы, с к.ч.= 4, например:Na[Au(OH)₄], Н[Аu(NO₃)₄], K[AuCI₄] и др.

Соли. Известны все галогениды меди(I) и (II), серебра (I), золота (I) и (III), а также AgF₂, CuF₃, AgF₃. Более устойчивы СuF₂, AuF₃,AuI₃. Все они - плохо растворимы в воде (кроме AgF), но растворяются в растворах аммиака, галогеноводородных кислот или основных галидов, с образованием комплексных соединений, например:

CuCI_(т) + 2NH₃= [Cu(NH₃)₂]CI

или

AgJ_(т) + KJ = K[AgJ₂]

 

Для серебра практически нерастворимы галогениды и фосфаты. Плохо растворимы сульфат и карбонат серебра.

Большое значение имеет реакция растворения галидов серебра в растворах тиосульфата натрия:

 

AgВr_(т) +2 Na₂S₂O_3(р) =Na₃[Ag(S₂O₃)₃]_(р) + NaBr

 

Данная реакция имеет место при закреплении фотоматериалов гипосульфитом натрия.

Соли Сu (I) можно получить при отсутствии воды, так как последняя разлагает их с выделением меди. СuCI и СuВr получают взаимодействием кислых солей меди (II) с металлической медью при кипячении.

Галогениды меди (I) имеют преимущественно ковалентный тип связи, поэтому они не похожи по свойствам на галогениды калия (ионный).

Галогениды меди (II) более устойчивы, чем соединения Сu (I). Разлагаются они только при нагревании: СuС1₂ 2 СuС1 + С1₂.

Устойчивость галогенидов в ряду: CuF₂-CuCI₂- CuBr₂-CuI₂ уменьшается.

Иодид меди (II) разлагается уже при обычной температуре, переходя в CuI. Поэтому при попытке его получения по обменной реакции протекает окислительно-восстановительная реакция:

 

2CuSO₄ + 4KI → 2CuI¯ + I₂ + 2 K₂SO₄

 

Аналогичным образом неустойчивы цианиды и роданиды меди:

 

2CuSO_{4 (р)} + 4KCN = 2CuCN + (CN)_{2 (г)} + 2K₂SO_4(р)

 

Соли Сu (II) подвергаются гидролизу с образованием основных солей:

СuС1₂ + Н₂О = СuОНС1 + НС1

 

Если к раствору сульфата меди(II) прилить раствор аммиака, то выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака с образованием комплексных соединений:

 

2 CuSO₄ + 2 NH₃× H₂O=¯ (CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

 

(CuOH)₂SO₄ + 8NH₃ = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + [Cu(NH₃)₄](OH)₂

 

Из водных растворов растворимые соли кристаллизуются в виде гидратов: Cu SO₄×5 Н₂O, СuС1₂× 2Н₂O, Cu(NO₃)₂× 6 Н₂O. Нерастворимыми соединениями меди (II) являются сульфид CuS, основной карбонат CuCO₃×Cu(OH)₂×0,5Н₂O, оксалат CuC₂O₄ и фосфат меди Cu₃(PO₄)₂.

Основными исходным веществом для получения соединений Аu(III) является АuС1₃. Его получают: 2Аu + 3С1₂ 2АuС1₃.

Особая склонность АuС1₃ к образованию анионных комплексов проявляется и при взаимодействии с водой:

 

АuС1₃ + Н₂О = Н[Аu(ОН)С1₃ или АuС1₃ + Н₂О = Н₂[АuОС1₃]

 

При этом получается раствор гидроксотрихлорозолотой (III) кислоты.

Соли меди, серебра и золота взаимодействуют с сульфидами щелочных металлов с образованием нерастворимых осадков в воде - Ag₂S, Сu₂S, СuS, Аu₂S₃.

Все растворимые соли Сu, Ag u Au – ядовиты. В небольших количествах ионы Ag- обладают бактерицидными свойствами.

Комплексные соединения. Элементы подгруппы меди склонны к образованию комплексных соединений, как катионных, так и анионных.

Особенно неустойчивые степени окисления для меди, золота (I) стабилизируются в комплексных соединениях, которые значительно прочнее, чем его простые соединения. В качестве лигандов выступают NH₃, CN^-, S₂O₃^2-, галогены, амины и др., например:[Au(NH₃)₂]CI; K[AgJ₂], [Cu(NH₃)₂]OH, K[CuCI₂], с к.ч. = 2. Так, труднорастворимые галогениды серебра и меди (I) хорошо растворимы в аммиаке за счет образования прочного комплекса.

Для Сu (II) очень характерно образование комплексных соединений с к.ч. 4 и 6. Для Аu (III) наиболее характерны анионные комплексы, с к.ч.= 4, например: Na[Au(OH)₄], Н[Аu(NO₃)₄], K[AuCI₄] и др.

Для Сu(III) и Ag(III) известны только фторопроизводные: K₃[CuF₆](синий); K[AgF₄](желтый).

С повышением степени окисления усиливаются кислотные свойства и способность образовывать анионные комплексы.

Окислительно-восстановительные свойства соединений. Для соединений меди и золота (I) характерны реакции диспропорционирования:

Au₂O = Au₂O₃ + Au или 2CuBr = Cu + CuBr₂

 

Поэтому при растворении AuCI в хлоридах щелочных металлов образуется нестойкий комплекс [AuCI₂]^-, который диспропорционирует на Au и Au³⁺:

3 AuCI + КCI = 2Au + К[AuCI₄]

 

Соединения этих металлов в степени окисления +1 обладают окислительно-восстановительной двойственностью: большинство соединений меди и золота легко окисляются, даже кислородом воздуха, переходя в устойчивые степени окисления: Сu(II), Аu(III), например:

 

2AuCI_(т) + O₂ + 4HCI = 2AuCI_3(р) +2 H₂O

 

Катионы меди, серебра и особенно золота и их соединения проявляют окислительные свойства, например, Ag₂O окисляет пероксид водорода:

 

Ag₂O + H₂O₂ → 2 Ag + O₂­ + H₂O

 

Большинство галидов при нагревании или действии света распадаются: AgCI = 2Ag + CI₂; 2 АuС1 2 Аu + С1₂.

Это используют при приготовлении светочувствительных материалов, фотография.

Известен NaCuO₂- купрат (III), который получают из гидроксида меди(II) в щелочной среде с гипохлоритом натрия.

Соединения Сu(III) и Ag(III)- обладают сильными окислительными свойствами, например:

 

2 HAu⁺³O₂ + 2H₂O + 3K₂[Sn⁺²(OH)₄] = 3K₂[Sn⁺⁴(OH)₄] + 2Au

 

Окислительная активности в ряду соединений в степени окисления (III) от Сu -Au уменьшается.

 

Применение

 

Медь широко применима в промышленности, электротехнике, для производства сплавов: бронза- Сu(90%) Sn (10%); латунь- Сu(60%) Zn (40%); мельхиор -Сu(68%) Ni (30%) Mn(1%) Fe(1%); монеты (1-5коп) -Сu(95%) AI(5%); (10 коп) -Сu(80%) Ni (20%).

Медь относится к микроэлементам, которые содержатся в минимальных количествах в организме человека, растений, животных. Присутствие их в организме необходимо для нормальной жизнедеятельности организмов.

Соединения меди: CuSO₄×5H₂O используют для минеральных красок, для борьбы с вредителями, болезнями растений в сельском хозяйстве. Сu₂О- для окраски стекол, эмалей в красный цвет.

Серебро используют для покрытия радиодеталей (в целях повышения электропроводности и устойчивости к коррозии), для изготовления зеркал (нитрат серебра), в фотографии (хлорид и бромид серебра), медицине, гальванотехнике.

Сплавы серебра с медью служат для изготовления ювелирных изделий, монет, химической посуды, медицинских инструментов, предметов домашнего обихода.

Золото является главным валютным металлом большинства стран. В виду мягкости золото широко применимо в виде сплавов: с медью, серебром, платиной. Золотые изделия обычно изготавливают с медью (58,3 % Аu – 583 проба). Этот сплав менее ковок и более тверд, чем чистое золото.

Металлическое золото и его сплавы применяют для изготовления лабораторной посуды, деталей аппаратов, применяемых в физико-химических исследований, а также для покрытий различных предметов из фарфора, металла. АuС1₃ применим для получения красного стекла (золотой рубин). Изотопы Аu применяют в медицине для лечения злокачественных заболеваний.

 

Вопросы и упражнения

1. Напишите электронные формулы металлов. Назовите их характерные степени окисления.

2. Назовите важнейшие природные соединения меди. В чем состоит сущность пирометаллургического производства меди?

3. В чем состоит сущность рафинирования меди? Какой анод применяется при электролизе? Составьте соответствующие уравнения.

4. В чем состоит сущность извлечения золота из золотонос­ных пород обработкой их раствором цианида натрия? Приведите соответствующие уравнения реакций.

5. Напишите уравнение реакции взаимодействия меди с кон­центрированной соляной кислотой.

6. Закончите уравнения реакций и найдите коэффициенты: Сu + HNO₃ (раз.) →, Ag + HN0₃ (раз.) →, Сu + HNO₃ (конц.) → NO₂+ …., Ag + HNО₃ (конц.) → NO₂ +..., Сu + H₂SO₄ (конц.) → NO₂ +..

7. Напишите уравнение реакции образования гидроксида меди (II)? Какие комплексы образует при взаимодействии в концентрированных растворах щелочей?

8. Какие комплексные соединения образует CuCl с хлори­дами щелочных металлов и аммиаком? Выразите общими формулами.

9. При добавлении к раствору сульфата меди (II) иодида ка­лия выделяется йод. Как объяснить это?

10. Какие соединения элементов данной подгруппы диспропорционируют, а какие окисляются кислородом воздуха?

 

 

Элементы подгруппы II В

Zn, Cd, Hg – элементы II группы побочной подгруппы с конфигурацией внешнего электронного уровня nS²(n-1)d¹⁰. Конфигурация 6S²-характеризуется высокой устойчивостью, поэтому устойчивая степень окисления этих элементов +2 (сходство с элементами подгруппы 2А). В отличие от элементов подгруппы 2А, цинк, кадмий, ртуть не образуют устойчивых пероксидов, гидридов, нитридов.