第十七章铜、锌分族

第十七章铜、锌分族 Chapter 17Chapter 17The Copper Subgroup and Zinc SubgroupThe Copper Subgroup and Zinc Subgroup 从本章开始，我们要讲ds区、d 区和 f区元素的性质。 铜（copper, cuprum）、银（silver, argentum）和金（gold, aurum）位于长周期表中 IB 族，通常称为铜族元素，又称货币金属（coinage metal）。 锌（zinc）、镉（cadmium）和汞（mercury, hydrargyrum）位于长周期 IIB 族，通常称 为锌分族。 17-117-1铜分族铜分族 The Copper SubgroupThe Copper Subgroup 一、General PropertiesGeneral Properties 1．The first ionization energy I1 Cu7.726eV Ag7.576eV Au9.226eV IB 族元素的第一电离能比IA族元素的第一电离能高得多，这是因为ns 电子穿 透了n1d10电子的屏蔽；从 Cu 到 Ag 第一电离能降低是因为 Ag 有较高的主量子 数，价电子离核远，较易失去价电子，而 Au 的第一电离能却更大，这是由于 Au 的 6s 电子不仅穿透 5d而且还穿透 4f电子的屏蔽。 2．Oxidation state呈1、2、3氧化态 各元素的特征氧化态为Cu2 Ag 1 Au 3 其中 Ag的1氧化态之所以稳定，是因为4d10电子构型相对较高的稳定性，例如 Pd的电子排布为 4d105s0，是一个很好的说明。 3．Covalent properties Cu、Ag、Au形成共价键的倾向大于碱金属形成共价键的倾向。例如Cu2、Ag2、 Au2的离解能分别为 174、158 和 210kJmol1，这是由于它们两个原子之间的空的 np 轨道与n1d轨道上的电子对形成的附加π键所致。 4．Compls OxidationElectron stateconfiguration 1d 4 2 3 10 Coordination number 2 Spatial configuration Linear Tetrahedral Square Distorted octahedral Square Typical compounds  AgCN2,CuCN 2 [CuCN4]3,[AgSCN4]3 [CuNH3 4 ]2 d9 d8 4 6 4 [CuNH 3 4 H 2O2 ]2 [AuHal4], [CuCl4] 5．Existence in nature 黄铜矿copper pyrite, chalcopyriteCuFeS2，赤铜矿cupriteCu2O， 249 孔雀石malachiteCuCO3CuOH2，辉铜矿copper glanceCu2S。 银存在于 Pb、Zn、Cd等硫化物矿中，Cu、Ag和 Au 也共生于砷化物、锑化物以 及硫化物砷化物中。Cu、Ag特别是 Au也有天然态存在。 二、The Simple Substance 1．Physical properties Cu--red,Ag--white,Au--yellow, 都是立方面心晶体（face-centered cubic crystal），由于 ns和n1d上的一个或几 个电子都能参与成键，所以它们的熔、沸点较高，导电、导热性能好，有良好的延展 性，特别是金Au，它们都能形成合金alloy黄铜 brass 60 Cu，40 Zn，青铜 bronze 90 Cu，10 Sn，铜币“copper” coin 95 Cu，5 Al ，银币“silver” coin 80 Cu，20 Ni 2．Chemical properties 1 与酸反应 Cu与浓 H2SO4，HNO3反应 Cu 4HNO3浓CuNO32 2NO2↑ 2H2O Ag与热、浓 H2SO4和浓 HNO3反应 Ag 2HNO3浓AgNO3 NO2↑ H2O 3 Au可溶于饱和 Cl2的盐酸中或 aqua regia中 Au Cl2 HClHAuCl4 2 Au 4HCl HNO3HAuCl4 NO 2H2O 2 与 O2反应 2Cu O2CuO 4Cu O22Cu2O 在潮湿空气中2Cu O2 H2O CO2CuCO3CuOH2（灰绿色） 3 与 H2S、S 反应Au不与 S、H2S 反应，空气中含 H2S时，Ag变黑，生成 Ag2S。 配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中，将发黑的银器与铝制容器接触， Ag2S 可溶解，发黑银器变亮。 3Ag2S 2Al 8OH6Ag 3S2 2AlOH  4 4 Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中 － hot-red更高温度 4Au O2 8CN 2H2O 5 Cu可溶于含氧的氨水中 4Cu O2 8NH3 2H2O 3．Preparation  精矿 a．贫矿富积 b．氧化焙烧2CuFeS2 O2 － 4[AuCN2] 4OH －－ 4[CuNH32] 4OH－ O2 [CuNH34]2 1 铜的冶炼 CuFeS2（黄铜矿）的冰铜熔炼法 Cu2S 2FeS SO2↑ 其中2FeS 3O2 FeO SiO c．Cu2S转化为粗铜 2Cu2S 3O2 Cu2S 2Cu2O 2FeO 2SO2 FeSiO3渣 2Cu2O 2SO2↑ 6Cu SO2↑ Cu 粗 电解 Cu 精 2 银、金的冶炼无论是M（Ag、Au）或 MX，M2S都可以用氰化法浸取 4M O2 8NaCN 2H2O M2S MX 4NaCN 4Na[MCN2] 4NaOH 4Na[MCN2] Na2S NaX  ZnCN2 4  2M再用 Al或 Zn还原2MCN－ 2  Zn 250 三、Their Compounds 1．[1] O.S. 1 铜族元素的1 氧化态的绝大多数是固态或配合物，都是反磁性和无色的（∵3d10 电子结构），但 Cu2O 是例外，它是黄色或红色。Its color is due to defects in the solid structure. The number of defects increases with temperature and is zero at absolute zero. 2 除了 AgI