Учаева И.М., Сафарова М.И. Химия элементов и их соединений. Часть 2
скачать (992 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc | 992kb. | 06.01.2013 12:52 | ![]() |
- Смотрите также:
- Лунин В.В. (ред.) Химия в высшей школе. Органическая химия. Часть 5 [ документ ]
- Гинзбург С.И., Езерская Н.А. и др. Аналитическая химия платиновых металлов [ документ ]
- Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия Том 2 [ документ ]
- Кузьмичева Г.М. Структурная обусловленность свойств. Часть 1. Кристаллохимия халькогенидов редкоземельных элементов [ документ ]
- Мохосоев М.В. (ред). Химия соединений Mo(VI) и W(VI) [ документ ]
- Панкратов Е.А., Старовойтова Н.Ю. Химия и физика полимеров. Часть 1. Химия полимеров [ документ ]
- Ельцов C.В., Водолазкая Н.А. Физическая и коллоидная химия. Часть II. Коллоидная химия [ документ ]
- Кнунянц И.Л. (ред.) - Краткая химическая энциклопедия. Том 1 А-Е. (1961) [ документ ]
- Аппен А.А. Химия стекла [ документ ]
- Кнунянц И.Л. (ред.) - Краткая химическая энциклопедия. Том 2 Ж-Малоновый эфир.(1963) [ документ ]
- Кнунянц И.Л. (ред.) - Краткая химическая энциклопедия. Том 3 Мальтаза-Пиролиз(1964) [ документ ]
- Латимер В.М. Окислительные состояния элементов и их потенциалы в водных растворах [ документ ]
n1.doc
С

БИОЛОГИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
И.М. Учаева, М.И. САФАРОВА
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
И ИХ СОЕДИНЕНИЙ
Часть II
Учебное пособие
САРАТОВ – 2007
Б

У-90
УЧАЕВА И.М., САФАРОВА М.И. Химия элементов и их соединений. Ч. II. – Учебное пособие. – Саратов: СВИБХБ, 2007. – 58 с.
Учебное пособие составлено в соответствии с программой изучения II раздела дисциплины «Общая и неорганическая химия» и предназначено для курсантов первого курса института. Содержит учебный материал по свойствам простых веществ и соединений элементов побочных подгрупп I, II, VI,VII групп периодической системы Д.И. Менделеева.
Рецензенты: кандидат химических наук, доцент Большакова Е.Г.,
кандидат химических наук, доцент Родионцев И.А.

безопасности, 2007
ВВЕДЕНИЕ
Второй раздел «Химия элементов и их соединений» курса «Общая и неорганическая химия» изучается по группам периодической системы Д.И. Менделеева.
В этом учебном пособии рассмотрены наиболее важные свойства d– элементов побочных подгрупп I, II, VI, VII групп и их соединений.
Свойства простых веществ элементов изучаются по схеме:
– общая характеристика подгруппы;
– атомные свойства элементов;
– нахождение в природе;
– получение;
– физические свойства;
– химические свойства (отношение к простым и сложным веществам).
Химические свойства простых веществ изучаются согласно общей схеме:
– отношение к простым веществам (взаимодействие с водородом, галогенами, кислородом, серой, азотом, углеродом, бором и металлами);
– отношение к сложным веществам (взаимодействие с водой, разбавленными кислотами (HCl, H2SO4) и кислотами окислителями (разбавленной и концентрированной HNO3, концентрированной H2SO4, «царской водкой» и другими смесями кислот (например, HNO3 + HF) со щелочами, окислителями или восстановителями).
Далее рассматриваются свойства важнейших соединений элементов (водородных, кислородных и других).
В конце каждого раздела приводится информация о токсичности, а также применение простых веществ и соединений элементов.
1. ЭЛЕМЕНТЫ ПОБОЧНОЙ ПОДГРУППЫ
I ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Побочную подгруппу I группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева образуют медь, серебро и золото (подгруппа меди).
Медь – происхождение русского названия не установлено. Лат. Cuprum (Cu) – от греч. купрос (название о. Кипр); по месту добычи медных руд.
Медь известна человечеству с древнейших времен (5000-3500 лет до н.э.). Подробно описаны ее свойства Агриколой (1550-1556 г.г.), Василием Валентином (1599-1602 г.г.). Сплавы меди сыграли заметную роль в развитии цивилизации.
Серебро – возможно, от ассир. сарпу (светлый); по цвету металла. Лат. Argentum (Ag) от греч. аргос (белый, восходит к санскр. арганта – светлый).
Серебро было известно уже с 5000 – 4000 г.г., вновь открыто В. Бирингуччо (1560 г.), Агриколой (1550 – 1556).
Золото – одного корня с русск. желтый; по цвету металла. Лат. Aurum (Au) – от аурора (утренняя звезда); по блеску металла.
Золото добывалось и обрабатывалось задолго до н.э. (5000 лет до н.э.), большой вклад в его изучение внесли В. Бирингуччо (1540 г.), П.Р. Багратион (1843 г.).
1.1. Атомные свойства
Элементы подгруппы меди являются предпоследними d-элементами (каждый в своем периоде). В атомах элементов должны находиться по 9 d-электронов. Однако, поскольку d-подуровень близок к завершению, энергетически оказывается более выгодным переход одного s-электрона в d-состояние (таблица 1.1). Поэтому энергетическое состояние валентных электронов выражается общей формулой (n – 1)d10ns1 («провал» электрона).
Таблица 1.1. Атомные свойства элементов подгруппы меди и их соединений
Элементы | Символ | Валентные электроны | Радиус атома, нм | ОЭО |
Медь | ![]() | 3d104s1 | 0,123 | 1,75 |
Серебро | ![]() | 4d105s1 | 0,144 | 1,42 |
Золото | ![]() | 5d106s1 | 0,144 | 1,42 |
У элементов подгруппы меди в образовании химической связи могут участвовать s-электрон внешнего энергетического уровня и 1 или 2 d-электрона предвнешнего энергетического уровня. Поэтому возможные степени окисления +1, +2, +3. Причем для меди характерно состояние окисления +2, для серебра +1, для золота +3.
Сродство к электрону у Cu, Ag, Au значительно больше, чем у s-эле-ментов I группы, а у Au даже выше, чем у кислорода и серы. Этот факт объясняется эффектом проникновения s-электронов внешнего уровня к ядру.
В соединениях с низшими степенями окисления элементы подгруппы меди проявляют основные свойства, а в соединениях с высшими степенями окисления – амфотерные.
1.2. Нахождение в природе
Среди элементов данной подгруппы наиболее распространенной является медь, а серебро и золото – редкие элементы. Медь, серебро и золото встречаются в природе, как в самородном состоянии, так и в виде соединений (таблица 1.2).
По минеральному составу медные руды делятся на три группы: сульфидные, окисленные и самородные.
Чистое серебро сопутствует золоту. Золото в природе чаще встречается в самородном состоянии. Из химических соединений золота, имеющих промышленное значение, известны минералы – теллуриды.
В морской воде содержится около 0,05 мг/т.
Таблица 1. 2. Содержание элементов подгруппы меди в земной коре
Элемент | Содержание в земной коре, % мол. доли | Минералы |
Медь Cu | 3,6 10–3 | Cu2O – куприт; Cu2S –халькозин; CuCO3Cu(OH)2 – малахит; 2CuCO3Cu(OH)2 – азурит; Cu3FeS4 – борнит |
Серебро Ag | 1,6 10–4 | Ag2S – серебряный блеск, аргентит; AgCl – роговое серебро, хлораргирит; AgBr – бромаргирит; Ag3SbS3 – пираргирит; Ag3AsS3 – пираргирит |
Золото Au | 5 10–-8 | AuTe2 – калаверит; AuAgTe4 – сильванит |
1.3. Получение
Для получения меди используют пиро- и гидрометаллургические процессы.
Выплавка меди из ее сульфидных руд – сложный процесс. Большинство металлов подгруппы меди получают обжигом сульфидов и дальнейшим их восстановлением:
Cu2O + C = 2Cu + CO
2Cu2O + Cu2S = SO2 + 6Cu
Процесс извлечения меди из халькопирита можно выразить суммарной реакцией:
2CuFeS2 + 5O2 + 2SiO2 = 2Cu + 2FeSiO3 + 4SO2
В результате таких процессов получают черную медь. Для получения чистой (рафинированной) меди (99,9-99,99% Cu) ее очищают электролизом.
Гидрометаллургические методы получения меди основаны на растворении минералов, содержащих медь, в разбавленных растворах H2SO4 или NH3. Из полученных растворов медь вытесняют железом или выделяют электролизом.
Наиболее чистые металлы получают электролизом солей.
Серебро и золото получают из руды, где они находятся в самородном состоянии (с содержанием ~ 0,001%), амальгированием ртутью, а также цианированием с помощью цианидов натрия или калия, при этом образуются растворимые в воде комплексные соли, из которых металлы восстанавливают цинковой пылью:
Ag2S + 4KCN = 2K[Ag(CN)2] + K2S
AgCl + 2KCN = K[Ag(CN)2] + KCl
Аналогично получают золото из золотоносного песка:
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Na[Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au
1.4. Физические свойства
Медь, серебро и золото – блестящие металлы красного, белого и желтого цветов. Они отличаются высокой плотностью, тепло- и электропроводностью. Металлы подгруппы меди обладают высокими температурами кипения и плавления (таблица 1.3), а также высокой (особенно золото) пластичностью. Из них могут быть получены тончайшие проволока и фольга. Они превосходят другие металлы по тепло- и электропроводности, а именно, серебро и медь занимают по этим показателям I и II места среди металлов.
Скачать файл (992 kb.)