无机化学[第十八章铜副族和锌副族]课程预习

第十八章第十八章 铜副族和锌副族铜副族和锌副族 一 铜族元素一 铜族元素 1 通性 B 族的价电子结构为 n 1 d10ns1 B 族的最外层电子的 Z 高 故第一 电离能比碱金属的高 铜族元素的性质可归纳为以下几点 1 与同周期碱金属相比 铜族元素的原子半径较小 第一电离能较大 2 铀族元素有 1 2 3 等三种氧化态 而碱金属只有 1 价一种 由于 铜族元素的 ns 电子和次外层的 n 1 d 电子能量相关不大 与其他元素化合时 不仅 ns 电子能参加成键 n 1 d 电子也依反应条件的不同 可以部分参加成键 2 单质的物理 化学性质 铜族元素的密度 熔点 沸点 硬度均比相应的碱金属高 且导电性和传 热性在所用金属里面是最好的 由于铜族金属均是四心立方晶体 有较多的滑 移面 因而有很好的延展性 铜族元素不 仅彼此间容易生成合金 和其他元素也能形成合金 其中铜合 金种类很多 铜和锡易溶于硝酸或热的浓硫酸中 有氧时 Cu 能溶于氨水 生成 Cu NH3 4 2 中 Cu 能直接溶于 KCN 溶液 生成 Cu CN 4 3 铜和银在加热时能与硫化合为 Cu2S 及 Ag2S3而金不能直接生成硫化物 3 铜族元素的重要化合物 铜族元素的特征氧化物为 2 银为 1 金为 3 1 铜 和银 的化学性质 1 氧化态是本族元素的共同特征 但由酸性溶液中的电势图可知 只有银 离子能稳定存在 a 氧化物和氢氧化物 Cu 和 Ag 都能生成 M2O 型的氢化物和 MOH 型的不稳定的氢氧化物 在 45 以下 AgOH 白色物质稳定存在 高于此温度分解为 Ag2O 而 CuOH 为黄色 仅在 pH 3 左右能暂存 通常得到的是 Cu2O 红色物质 Cu2O 红色物质 Ag2O 暗棕色物质 都为共价型 难溶于水的化合物 Cu2O 很稳定 具有半导体的性质 而 Ag2O 加热则分解 Cu2O 能溶于氨水 HX 形成 Cu NH3 2 不稳定 CuCl2 无色配合物 b 硝酸根 Cu 不能生成硝酸盐 但稳定和易溶于水的无色晶体 AgNO3却是一种重要 的试剂 AgNO3的制法是将溶于硝酸 蒸发并结晶而得 因原料中含有杂质铜 因 而产品中将含有硝酸铜 一般的是提纯方法是将产品加热到 473 673K 此时硝 酸铀分解为黑色不溶于水的 CuO 另一种方法是向含 Cu2 的 AgNO3溶液中加 入新沉淀出来的 AgO 除 I 二价铜在有 X 及还原剂同时存在时生成 CuX CuCl 的盐酸能吸收 CO 形成氯化羰基铜 Cu CO Cl H2O 若有过量 CuCl 存在 该溶液对 CO 的吸收几乎是定量的 所以这个反应可用以测定气体 混合物中 CO 的含量 卤化银中只有 AgF 易溶于水 在湿空气中潮解 其余均微溶于水 而且依 AgCl AgBr AgI 的顺序而降低 它们的颜色也依此顺序加深 这些性质也反 映了 AgF 到 AgI 键型的变化 即从主要为离子型化合物递变到主要为共价型化 合物 从 Ag X 的键长来看 AgF 的实验值与离子半径之和接近 而 AgI 则与 共价半径之和接近 这是卤素离子 X 的变形性从 F 到 I 依次增大的缘故 2 氧化数为 2 的化合物 Cu OH 2和 CuO CuSO4 5H2O 胆矾 最重要的二价铜盐 可用热浓 H2SO4溶解铜 也 可在空气充足的情况下用热的稀硫酸溶解铜制得 无水 CuSO4为白色粉末 不溶于乙醇和乙醚 但吸水性强 吸水后即显蓝 色 因而可用于检验乙醇 乙醚等有机溶剂中的微量水 配合物 用此方法可分离 Cu2 和 Cd2 离子 也说明 Cu2 与 CN 不能共存 另外 Cu2 还能形成整合物 Cu2 的氧化性和 Cu2 和 Cu 的互相转化 Cu2 是弱氧化剂 只能形成难溶的亚铜化合物或亚铜的配合物时候才能被 还原 从结构上看 Cu 为 3d10应该比 Cu2 的 3d9稳定 并且铜的第二电离能 1990kJ mol 较高 但特殊的是 Cu2 的水合能 2125kJ mol 却很大 因此在干 态的 Cu 的化合物是稳定的 而在有水存在下 Cu 化合物是稳定的 如果要使 Cu2 转化为 Cu 一方面要有还原剂存在 另一方面要使 Cu 形 成难溶化合物 才有利上列平衡向左移动 3 氧化物为 3 的化合物金在化合物中表现为 3 和 1 两种氧化态 但以 3 氧化态为最稳定 二 锌副族元素二 锌副族元素 1 锌副族元素的单质 1 锌族元素由于次外层有 18 个电子 对原子核的屏蔽较小 有效核电荷 较大 对外层 8 电子的引力较大 其原子半径 M2 离子的半径都比同周期的碱 土金属为小 而第一 第二电离能之和以及电负性都比碱土金属为大 3 单质的活泼性锌大于铜 镉大于银 汞大于金 2 单质的物理和化学性质 本族为低熔点金属 其熔点 沸点不仅低于碱土金属 而且还低于铜族 Hg 是唯一的液体金属 有流动性 汞蒸气有毒 吸入人体会产生慢性中毒 使用时要注意 撒落到地面上应 尽量收集 再用 S 粉处理使汞变为硫化汞 汞的另一特性是能形成汞齐 它与 合金相似 但当汞的比例不同时可呈液态或糊状 锌在加热时能与绝大多数非金属化合 汞只能与少数非金属化合 3 锌副族元素的提取 1 锌的冶炼 闪锌矿经浮选得到含 ZnS 40 60 的精矿 加以焙烧使它 转化为氧化锌 4 锌和镉的化合物 B 族的离子都是无色的 所以它们化合物一般都是无色的 但因为它们 的极化作用变形性较大 当与易变形的阴离子结合时往往有较深的颜色 1 氧化数为 2 的化合物 a 氧化物和氢氧化物 在它们的可溶性盐的溶液中加碱 可以得到锌和镉的白色氢氧化物和黄色 氧化汞 HgCl2熔点低 加热能升华 这样可以很好地把 HgCl2分离开 HgCl2白色针状晶体 微溶于水 剧毒 HgCI2稀溶液可用于消毒 农药 中药 Hg2 遇过量氨水而生成 HgNH2沉淀