Презентация "Медь, серебро, золото" по химии – проект, доклад

Химия элементов. Лекция 8

Общая характеристика элементов IБ-группы. Медь. Серебро

Элементы IБ-группы

Общая электронная формула: […] ns1 (n–1)d10

Степени окисления: 0, +I, +II, +III

КЧ: 2 (sp -гибр., линейн.), 4 (dsp 2-гибр., квадрат; sp 3-гибр., тетраэдр)

s2d 9 s1p1d 9

Степени окисления

Примеры устойчивых соединений

Простые вещества Медь Серебро Золото

В ЭХРН: …H ... Cu …Ag …Au

Сu2+/Cu Ag+/Ag [AuСl4]–/Au , В: +0,34 +0,799 +1,00

ЭIБ + H2O  ЭIБ + H3O+  CuAg

H2SO4(конц.) HNO3(конц.) HNO3(разб.)

Cu2+ Ag+

Химическое растворение

В «царской водке» (до ст. ок. +III) Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O В расплаве селеновой кислоты (до ст. ок. +III) 2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3SeO2 + 6H2O В щелочной среде (до ст. ок. +I) 2Cu + 8(NH3.H2O) + O2 = = 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH + 6H2O 2Cu + 4CN + 2H2O = 2[Cu(CN)2] + 2OH + H2 4Ag + 8CN + 2H2O + O2 = 4[Ag(CN)2] + 4OH

Кислородные соединения Cu Ag, Au

+I: Cu2O уст. красн., т. пл. 1240 С +II: CuO черн., разл. до Cu2O и O2 (1026 С) Cu(OH)2 синий, амфотерн., разл. до CuO и H2O (40-80 С) +III: Cu2O3 т-ра разл. 400 С (до CuO и O2 )

+I: Ag2O разл. до Ag и O2 (160 С ) +II: «Ag2O2» (AgIAgIIIO2) диамагнитен, разл. до Ag2O и O2 (100 С) +III: Au2O3 амфотерн., разл. до Au и O2 (160 С) Au2O3 · 2H2O амфотерный (Kк  Kо) – «золотая кислота»

ЭIБ C, H2, N2 Г2 CuCl CuF2 CuF CuCl2 CuI CuI2 CuSO4 AgNO3 (кроме Au)

HNO3(конц. и разб.) H2SO4(конц.)

Смесь HNO3 и HCl («царская водка»)

[AuCl4]–

OH–, окислитель, L (комплексо-образование)

[Cu(NH3)4]2+ [Cu(CN)2] [Ag(CN)2] [Au(CN)2] и др.

Распространение в природе и важнейшие минералы

В земной коре: 26. Cu 0,01% масс. 69. Ag 1·10–5 % масс. 75. Au 5·10–5 % масс.

Самородное золото

Самородное серебро

Самородная медь

Минералы

халькопирит (FeCu)S2 халькозин Cu2S ковеллин CuS куприт Cu2O малахит Cu2(CO3)2(OH)2 аргентит Ag2S хлораргирит AgCl калаверит AuTe2

Калаверит Куприт Аргентит Хлораргирит Ковеллин Малахит Халькопирит

Получение меди

2(FeIIICuI)S2 + 5 O2 + 2SiO2 = 2Cu0 + 2FeSiO3 + 4SO2 халькопирит…обжиг/связывание FeII ………шлак……. газ

Cu+I + 1e– = Cu0 Fe+III + 1e– = Fe+II 2S–II – 12e– = 2S+IV O2 + 4e– = 2O–II

Выплавляемую «черновую» медь рафинируют электролитически.

Выплавка меди

Рафинирование меди электролизом

Загрузка печи Пульт управления Очищенная медь

Добыча золота

Цианидный метод извлечения золота и серебра

ЭIБ(Ag,Au) + NaCN(р) + O2  [Э(CN)2] + OH измельч.руда….……………..воздух……р-р, рН > 7, выделение HCN (гидролиз) 2[Э(CN)2] + Zn(тв., пыль) = [Zn(CN)4]2 + 2Э(т) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 (удаление избытка Zn)

Особенности химии меди

2Cu+I  Cu0 + Cu2+ Cu2O + H2SO4 = = Cu0 + CuSO4 + H2O Cu2O + 2HCl = 2CuCl + H2O CuCl + HCl = H[CuCl2] Cu2O + 4(NH3·H2O) = = 2[Cu(NH3)2]OH + 3H2O КЧ(CuI) = 2, sp-гибр.

Получение: 4Cu(OH)2 + N2H4·H2O = = 2Cu2O + N2 + 7H2O

Оксид меди(I)

Гидроксид Cu(OH)2

Получение: Cu2+ + 2OH─ = Cu(OH)2 Амфотерность: Cu(OH)2 + 2H3O+ = = [Cu(H2O)4]2+ Cu(OH)2 + 2OH = = [Cu(OH)4]2 Cu(OH)2 = CuO + H2O синий черный

Гидроксид и оксид меди(II)

t°

Комплексные соединения Cu2+(р): [Cu(H2O)4(H2O)2]2+

[Cu(H2O)4(H2O)2]2+ + 4NH3·H2O = = [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ + 8H2O Длинные транс-связи: Cu–N: 205 пм, Cu–O: 337 пм [Cu(NH3)6]2+ можно получить в среде жидкого аммиака в воде условно для [CuL4]2+ КЧ(CuII) = 4, dsp2-гибр. (квадрат) см. эффект Яна-Теллера

sp3d2, искаж. октаэдр

Комплексные соединения

dsp2 (квадрат): [Cu(H2O)2(OH)4]2–, [Cu(H2O)2Cl4]2–, [Cu(NH3)2(H2O)2(NO2)2] sp3 (тетраэдр): [Cu(OH)4]2 (в усл. изб. щелочи, рН  11)

Аммиачный к-с меди(II): получение и разрушение

Окислительно-восстановительные свойства

2[Cu(H2O)4]2+ + 4I = 2CuI + I2 + 8H2O Cu2+ + I– + e–= CuI (CuII – мягкий окислитель) 2I– – 2e– = I2 В р-ре: [I(I)2]–, CuI (суспензия) I2 + 2SO3S2– = 2I– + S4O62– Растворение за счет комплексообразования: CuI(т) + 2 SO3S2–= [Cu(SO3S)2]3– + I– CuI(т) + 2Na2SO3S = Na3[Cu(SO3S)2] + NaI

Ag – уникальный элемент: нет гидратов солей нет аквакомплексов Растворимые соли: AgNO3, AgClO4, AgClO3, AgF Комплексообразование (растворение осадка): AgX(т) + 2NH3·H2O = = [Ag(NH3)2]X + 2H2O (КЧ 2) AgX(т) + 2Na2SO3S = Na3[Ag(SO3S)2] (КЧ 2)

2Ag+ + 2OH–  Ag2O(т) + H2O ПР(AgOH) = 1,6 ·10–6 2Ag+ + S2– = Ag2S(т) ПР(Ag2S) = 6,3 ·10–50 4Ag + 2H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O (почернение серебряных предметов)