Общая характеристика. В ряду напряжений медь, серебро и золото стоят после водорода и не

ЛЕКЦИЯ 10 d-металлы II группы

В ряду напряжений медь, серебро и золото стоят после водорода и не

Химические свойства

вос­станавливают водород из соляной и разбавленной серной кислот. Однако в при­сутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей двух­валентной меди:

2Сu + 4НСl + О₂ = 2СuС1₂ + 2Н₂О.

В азотной кислоте и концентрированной серной медь и серебро растворяются:

2Аg + 2Н₂SO₄(конц.) = Аg₂SO₄ + SO₂ + 2Н₂О,

3Аg + 4НNО₃ (разб.) = 3АgNО₃ + NО + 2Н₂О,

Аg + 2НNО₃ (конц.) = АgNО₃ + NО₂ + Н₂О.

Золото в данных условиях не растворяется, а растворяется только в смеси азотной и соляной кислот (1:3).

Медь, серебро и золото в присутствии кислорода растворяются в щелочных растворах цианидов. Например,

4Au + О₂ + 8KCN + 2Н₂О = 4K[Au(CN)₄] + 4КОН.

Особенностью d-металлов, в том числе меди, серебра и золота, является их способность к образованию комплексных соединений:

CuSO₄ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]SO₄,

CuSО₄ + 4KCN → К₂[Cu(CN)₄] + K₂SО₄.

Серебро легко взаимодействует с сероводородом и другими соединениями серы с образованием на поверхности черного сульфида Аg₂S.

Важнейшие соединения данных металлов следующие:

CuSO₄ – сульфат меди (II). В безводном состоянии белый порошок. При поглощении воды синеет. Водный раствор имеет сине-голубой цвет, вследствие гидратации ионов меди. При кристаллизации образуются синие кристаллы медного купороса CuSO₄·5Н₂О;

(CuОН)₂СО₃ – карбонат гидроксомеди(II). Встречается в природе в виде минерала малахита. Все соединения меди ядовиты, поэтому посуду из меди лудят, т.е. покрывают оловом. Медь принадлежит к числу микроэлементов.

АgNО₃ – нитрат серебра, называемый ляписом. Применяется в гальванотехнике и медицине. Ионы серебра обладают бактерицидными свойствами.

Золотая кислота Аu(ОН)₃ (Н₃АuО₃) и другие соединения золота легко

разлагаются при нагревании с выделением металлического золота.

Вопросы для самоподготовки:

1. Cu →Cu(NO₃)₂→Cu(OH)₂ →CuSO₄.

2. Ag→Ag₂SO₄→AgCl→Ag₂S.

3. Ag→AgNO₃→AgCl→К[Ag(СN)₂]l.

4. Cu→CuSO₄→Cu(OH)₂→CuCl₂.

5. Какая масса HNO₃ содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 700 мл 0,5 М раствора NaOH?

6. 2 л 0,03M раствора НСl разбавили водой до 10 л. рН-?

К d-металлам II группы относятся: цинк (Zn), кад­мий (Сd) и ртуть (Нg). Электронная конфигу­рация данных элементов имеет вид (n-1)d¹⁰ns², поэтому в своих со­единениях они двухвалентны. Цинк и кадмий имеют постоянную степень окисления +2. Эта же степень окисле­ния характерна и для ртути, однако ртуть может образовывать соединения типа Cl–Hg–Hg–Cl, в которых она двухвалентна, но имеет степень окисления +1.

Цинк и кадмий – активные металлы, стоящие в ряду напряжений до водо­рода. По химическим свойствам цинк и кадмий схожи, но с тем разли­чием, что цинк является амфотерным металлом. Как и для d-элементов I группы, для кадмия и цинка характерны реакции образо­вания аммиачных, цианидных комплексов, аквакомплексов, а для цинка ещё и гидроксокомплексов.

2 Цинк – голубовато-серебристый металл. При комнатной температуре хрупок, но при температуре 100÷150 ^оС хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе устойчив, так как покрывается прочной пленкой оксида или основного карбоната. С водой практически не взаимодействует, вследствие пассивации – образования на поверхности нерастворимого в воде гидроксида цинка.

В кислотах и щелочах цинк легко растворяется:

Zn + 2НСl = ZnСl₂+ Н₂,

Zn + 2NaОН + 2H₂О = Na₂[Zn(ОН)₄ ] + Н₂↑.

Применение цинка разнообразно: сплавы, гальванические элементы, металлические покрытия железных и стальных изделий. В условиях высокой влажности воздуха, при температурных колебаниях, а также в морской воде цинковые покрытия неэффективны. Из соединений цинка следует отметить: ZnО – применяется для изготовления масляной краски (цинковые белила); ZnSО₄·7Н₂О – цинковый купорос;

ZnСl₂·2NН₄Сl – применяется при пайке и сварке металлов, так как в момент пайки удаляет с поверхности металла его оксиды;

ZnS и ZnО – обладают способность люминесцировать, то есть испускать холодное свечение при действии на них лучистой энергии или электронов.

3 Кадмий – серебристо-белый металл. По свойствам близок с цинком, но в отличие от цинка обладает основными свойствами. Как и цинк применяется для покрытия железных и стальных от коррозии (кадмирование). Кадмиевые покрытия значительно более сойки к агрессивным средам. Является основным компонентом легкоплавких сплавов (Вуда, Розе, Ньютона и др.). Например, сплав Вуда плавится при температуре 70 ^оС.

4 Ртуть – единственный металл, который при обычных условиях находится в жидком состоянии. Ртуть способна растворять в себе многие металлы, образуя с ними сплавы – амальгамы. Важными соединениями ртути являются каломель Нg₂С1₂ и сулема НgСl₂. Все растворимые соли ртути – сильные яды.

Вопросы для самоподготовки:

1. Zn→ Na₂[Zn(OH)₄] →ZnCl₂→Zn(OH)₂.

2. Na→NaОН →NaHCO₃→ CO₂.

3. Zn→ZnSO₄→Zn(OH)₂→Na₂[Zn(OH)₄].

4. Определите рН раствора в 100 л которого содержится 4 г NаОН?

5. Из 3 л 10 % раствора КОН (ρ =1,2 г/см³) упарили 400 г Н₂О. ω (КОН) -?

Дата добавления: 2014-01-11