Các nguyên tố nhóm ib

Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Cơ Sở Miền Trung Khoa Công Nghệ Hóa Bài Tiểu Luận GVHD: Võ Thị Thanh Châu Nhóm Thực Hiện: Nhóm 2 Trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Cơ Sở Miền Trung Khoa Công Nghệ Hóa Bài Tiểu Luận GVHD: Nguyễn Thị Thanh Châu Nhóm 2 : Nguyễn Văn Dũng Nguyễn Văn Công Phạm Anh Duy Lời Mở Đầu Trong Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nhóm IB chỉ là phân nhóm phụ, chỉ có 3 nguyên tố.Các Nguyên tố nhóm IB ( Cu,Ag,Au) dù chỉ nằm trong phân nhóm phụ của nhóm I, nhưng với tính chất lý hóa quan trọng… Cộng với vai trò vô cùng quan trọng của các nguyên tố nhóm IB trong cuộc sống hằng ngày. Nên việc tìm hiểu, nghiên cứu các nguyên tố nhóm IB trở nên rất cần thiết . Qua bài tiểu luận này, hi vọng sẽ giúp cho các bạn hiểu biết thêm phần nào các tính chất, đặc trưng cũng như vai trò quan trọng của các nguyên tố nhóm IB Các Nguyên Tố Phân Nhóm IB 1.1. Nhận xét chung 1.1.1. Vị trí và cấu tạo - Các nguyên tố nhóm IB bao gồm: Nguyên tố Cấu hình electron 29Cu[Ar]3d104s 47Ag[Kr]4d105s 79Au[Xe]4f145d106s - Electron hoá trị: (n-1)d10ns. - Phân tử ở trạng thái hơi gồm 2 nguyên tử: Cu2, Ag2, Au2. - Số electron lớp ngoài cùng là 1e ( giống với kim loại kiềm) nhưng lớp thứ 2 từ ngoài vào có 18e ( các kim loại kiềm có 8e, Li có 2e) -> bán kính nguyên tử khác nhau -> tính chất hoá học khác kim loại kiềm. - Khuynh hướng phản ứng: M -> M+ + 1e Ngoài ra, do phân lớp (n-1)d và ns, np có mức năng lượng gần nhau có sự chuyển e từ phân lớp (n-1)d sang np. Số oxi hoá đặc trưng: Ag: +1, do cấu hình 4d10 bền vững. Cu: +2 Au: +3, do tổng I1, I2, I3 nhỏ nhất nhóm. 1.1.2. Biến thiên tính chất * Năng lượng ion hoá thứ nhất (I1): Tăng dần từ Cu đến Au (sự tăng không đơn điệu) -> tính khử giảm. CuAgAu I1(eV) 7,72 7,57 9,22 * Bán kính nguyên tử: - Tăng dần từ Cu -> Au - So với kim loại kiềm thì bán kính nguyên nhỏ hơn (do có sự co d và co f đối với các nguyên tố ở phân nhóm phụ) * Thế khử chuẩn - Thế khử chuẩn: tăng dần Cu -> Au. E0 (V)CuAgAuM1+/M+0,52+0,799+1,83M2+/M+0,34--M3+/M--1,52 - Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy rất cao, không đơn điệu (do trong nhóm IB ngoài sự tham gia các es còn có các ed  liên kết kim loại bền hơn). 1.2. Trạng thái tự nhiên và thành phần các đồng vị 1.2.1. Trạng thái tự nhiên - Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, còn bạc và vàng kém phổ biến. Trong vỏ trái đất Cu 3.10-3; Ag 2.10-6; Au 5.10-8 tổng số nguyên tử tương ứng. * Cu - Tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất như: cancosin (Cu2S) chứa 79,8% Cu; cuprit (Cu2O) chứa 88,8% Cu; covelin(CuS) chứa 66,5% Cu, cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% Cu và malachit CuCO3.Cu(OH)2. * Ag - Thường ở dạng kháng acgenit (Ag2S) chứa 87,1% Ag. Ngoài ra, còn có trong các loại quặng như: naumanit Ag2Se, prustit Ag3AsS3 * Au - Thường gặp ở dạng khoáng chất calverit AuTe2, sinvanit AgAuTe4 hoặc petxit Ag3AuTe2. Ngoài ra Cu,Ag,Au còn tồn tại ở trạng thái tự do. 1.2.2. Đồng vị * Cu - Có 11 đồng vị từ 58Cu - 68Cu trong đó chỉ có hai đồng vị có trong tự nhiên 63Cu 69,1% và 65Cu 30,9%. * Ag - Có 19 đồng vị từ 102Ag - 120Ag trong đó có hai đồng vị thiên nhiên 107Ag 51,35% và 109Ag 48,65%. * Au - Có 22 đồng vị từ 183Au - 204Au trong đó chỉ có một đồng vị trong thiên nhiên là 197Au.(chiếm 100%). 1.3. Đồng 1.3.1.Tính chất vật lý - Đồng kết tinh ở dạng tinh thể lập phương tâm diện. - Ở trạng thái đơn chất: Cu có màu đỏ, Cu vụn có màu đỏ gạch. - Có khối lượng riêng (d=8,98g/cm3), nhiệt độ nóng chảy ( 10830C), nhiệt độ sôi 26000C - Độ cứng thấp, độ cứng tăng khi lẫn tạp chất. Dễ rát mỏng và kéo dài thành sợi ( 1 giọt đồng có thể kéo thành sợi 2km). - Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Đồng tinh khiết có độ dẫn điện tương đối cao, nhưng độ dẫn điện giảm mạnh khi có có các tạp chất. - Đồng khó tiện, khó đúc cho nên trừ trường hợp cần tính điện dùng đồng nguyên chất, ngoài ra trong công nghiệp dùng hợp kim của đồng độ bền gấp 2-3 lần so với đồng, khó gỉ hơn, dễ đúc. - Đồng dễ tạo hợp kim với các nguyên tố khác. 1.3.2. Tính chất hóa học ♦Tác dụng với đơn chất. Tác dụng với H2: - Đồng không phản ứng với H2 ( kể cả ở nhiệt độ cao). Khí H2 có khả năng hoà tan trong Cu nóng chảy ở áp suất cao. ▪ Tác dụng với O2: 2Cu + O2 -> 2CuO ( Xanh) 4Cu + O2 -> 2Cu 2 O ( Đỏ ) ( do 4CuO ->2Cu2O + O2 ) ,[object Object],Cu + S -> CuS ( đen ) ,[object Object],Cu + Cl2 -> CuCl2 (nâu) t0 Cu + CuCl2 -> 2CuCl ( xanh) ♦ Tác dụng với hợp chất. ,[object Object],- Đồng không tác dụng do E0 Cu2+/Cu = 0,34V E0c = -0,41V E0 P¦ = -0,41 - (0,34) = 0,75V G = -nFE > 0 -> Phản ứng không xảy ra. ,[object Object],- Với axit có tính oxi hoá ở H+ E0Cu2+/Cu = 0,34V >0 -> Cu không bị khử bởi ion H+-> không tác dụng với axit loãng như: HCl, H2SO4 loãng, CH3COOH... ,[object Object]

2Cu + O2 + 4HCl -> 2CuCl2 + 2H2O

2Cu + O2 + 2H2SO4 -> 2CuSO4 + 2H2O- Với axit có tính oxi hoá không ở H+: HNO3, H2SO4 đặc... 6523990518160000 5064125555434500 +4 2976282329079002876550-254000205243234958603403604635502249805-317500NO2 +2 NO 287767114365900+2+1 Cu + HNO3t0Cu(NO3)2 +N2O ® + H2O 273367548895000 N2 -3 NH4NO3 ,[object Object],Bản chất phản ứng: ,[object Object]

CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O▪ Tác dụng với dung dịch kiềm: không tác dụng ,[object Object]

Cu + Ag+ -> Cu2+ + Ag Cu + Fe3+ -> Cu2+ + Fe2+ ♦ Một số phản ứng khác. ,[object Object]

2CuO + O2 + 2H2O -> 2Cu(OH)2

Cu(OH)2 + Cu -> Cu2O + H2O- Để đồng ngoài không khí có mặt khí CO2, đồng bị bao phủ một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ CuCO3.Cu(OH)2 (rỉ đồng này gọi là tanh đồng). ,[object Object],- Khi có mặt oxi không khí, đồng có thê tan trong dung dịch NH3 đặc, xianua của kim loại kiềm. ,[object Object],4Cu + 8KCN + 2H2O +O2 -> 4K[Cu(CN)3] + 4KOH kali trixiano đồng (II)1.3.3. Điều chế - Các phương pháp sản xuất đồng: + Phương pháp nhiệt luyện. + Phương pháp thủy luyện. - Ngày nay, người ta sản xuất đồng chủ yếu bằng phương pháp nhiệt luyện với nguyên liệu ban đầu là quặng cancopirit. - Công nghệ luyện đồng gồm nhiều giai đoạn : Tuyển quặng: quặng đồng được nghiền nhỏ và làm giàu bằng phương pháp tuyển trọng lực rồi phương pháp tuyển nổi. Tinh quặng sau khi đã làm giàu thường chứa đến 12% Cu. * Đốt quặng ở 800-8500C trong lò nhiều tầng để giảm bớt lưu huỳnh trong quặng ,[object Object]

2FeS + 3O2 -> 2FeO + SO2Sản phẩm thu được ở lò đốt này có thành phần ứng với hỗn hợp Cu2S, FeS và FeO. * Nấu chảy sản phẩm ở 1200-15000C trên trong lò phản xạ, có cho thêm cát để tạo xỉ với FeO. ,[object Object],- Sản phẩm nóng chảy gồm Cu2S và FeS nặng hơn nằm dưới lớp xỉ, được tháo ra khỏi lò theo chu kì. Sản phẩm gọi là stein. - Chuyển stein nóng chảy vào lò thổi kiểu Besme, cho thêm cát và thổi khí oxi vào lò, nhiệt độ của lò được giữ ở 13000C. ở đây xảy ra những phản ứng. ,[object Object]

2Cu2S + 3O2 -> 2Cu2S +2SO2- Giai đoạn tiếp theo cũng được thực hiện ở trong là thổi nhưng không được thổi khí oxi vào lò. Kết quả là Cu (I) trong Cu2O và Cu2S bị lưu huỳnh ở dạng sufua khử thành Cu kim loại. 2Cu2S + Cu2O -> Cu + SO2 - Đồng thô thu được chứa 90 - 95% Cu và các tạp chất. * Tinh chế đồng thô - Chuyển đồng thô lỏng trở lại lò phản xạ và thổi không khí để oxi hóa tạp chất. 4Sb + 3O2 -> 2Sb2O3 2Pb + O2 -> 2PbO 2Zn + O2 -> 2ZnO - Một phần đồng cũng bị oxi hóa: ,[object Object],cho thêm cát vào lò để chuyển tạp chất thành xỉ. - Để chuyển Cu2O thành Cu người ta trộn đồng thô lỏng với than gỗ. - Đồng đỏ thu được chứa 95 -98% Cu. Để có Cu tinh khiết cần phải tinh chế theo phương pháp điện phân với cực âm là các lá Cu tinh khiết và cực dương là những thỏi Cu đỏ. - Ở cực âm thu được Cu tinh khiết chứa đến 99,99% Cu. 1.4. Các hợp chất của đồng 1.4.1. Các oxit của đồng ♦ Oxit Cu2O - Cu2O là chất rắn màu đỏ gạch rất bền với nhiệt, chỉ phân huỷ ở nhiệt độ 18000C. - Đun nóng trong không khí Cu2O dễ bị oxi hoá thành CuO. Bị khử bởi H2, CO, C thành kim loại. ,[object Object]

2Cu2O + H2 -> 2Cu + H2O- Tác dụng với axit ,[object Object]

Cu2O + HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO + H2O• Trong điều kiện không có không khí, Cu2O tan được trong HCl tạo ra dung dịch không màu chứa các ion phức CuCl32-, CuCl43- Cu2O + 8HCl -> 2H3[CuCl4] + H2O axit tetra cloro curic ,[object Object],• Trong điều kiện có không khí lại tạo CuCl2 2Cu2O + O2 + 8HCl -> 4CuCl2 + H2O - Cu2O tan trong dung dịch amoniac tạo phức ,[object Object],- Cu2O có khả năng tan trong kiềm đặc ,[object Object]

Điều chế: - Đốt đồng trong điều kiện hạn chế không khí : ,[object Object],- Nung CuO với bột đồng hoặc nhiệt độ 11500C : ,[object Object],- Phản ứng của nhóm anđehit với CuO, Cu(OH)2 ,[object Object]

RCHO + Cu(OH)2 -> ROOH + Cu2O + H2O

RCHO + Cu(OH)2 + NaOH -> RCOONa + Cu2O +H2O ♦ Oxit CuO - Tan trong axit tạo muối đồng (II) ,[object Object],- Tan trong NH3 ,[object Object],- Khi nung nóng, bị khử bởi H2, CO, C, NH3 và chất hữu cơ tạo ra Cu ,[object Object]

3CuO + 2NH3 -> 3Cu + N2 + 3H2O 7Cu2O + C2H6 -> Cu + 2CO2 + 3H2O ▪ Ngoài ra còn khử được sắt (II) và Sn (II) CuO + SnCl2 -> CuCl + SnO2 CuO + FeCl2 -> CuCl + Fe2O3 - Điều chế: nhiệt phân muối đồng nitrat, cacbonat bazơ hoặc Cu (OH)2, đồng phản ứng oxi dư ,[object Object]

CuCo3.Cu(OH)2 -> 2CuO + CO2 + H2O

2Cu + O2 -> 2CuO1.4.2. Các hiđroxit của đồng - CuOH chưa được biết, kết tủa vàng nhưng kém bền không tồn tại phân huỷ thành oxit tương ứng. - Cu(OH)2 là kết tủa màu xanh, đun nóng dung dịch đến 90-1000C sẽ tạo hiđrat có màu đen ,[object Object],- Tác dụng dung dịch axit ,[object Object],- Tác dụng với dung dịch amoniac ,[object Object],♦ Dung dịch [Cu(NH3)4](OH)2 có khả năng hoà tan nitro xenlulozơ, xenlulozơ - gọi là nước suayze. Khi pha loãng hoặc thêm axit xenlulozơ lại kết tủa. Nước suayze dùng sản xuất tơ nhân tạo. - Tác dụng với rượu đa chức - Tác dụng với anđehit 1.4.3. Muối của đồng ♦ Muối Cu (I) - Muối đồng (I) kém bền tự phân huỷ trong nước ,[object Object]

Cu2SO4 -> Cu + CuSO4- Muối CuX: Tất cả muối này bền với nhiệt, không tan trong nước tan trong dung dịch NH3 dư (trừ CuF), HX đặc, NH4X, MX tạo thành phức chất: CuCl + HCl -> H [CuCl2] axit đicloro đồng (I)CuCl + 2NH3 -> [Cu(NH3)2] Cl điammin đồng (I) clorua CuCl + 2NH4Cl -> [Cu(NH3)2]Cl + 2HCl CuCl + NaCl -> Na[CuCl2] - Dung dịch phức [Cu(NH3)2]+ dễ bị chuyển màu trong không khí, do bị oxi của không khi oxi hoá 4[Cu(NH3)2]+ + O2 + 2H2O + 8NH3 -> 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH- (xanh lam) ♦ Muối Cu (II) - Các muối Cu (II) dễ tan trong nước, bị thuỷ phân, và kết tinh từ dung dịch thường dạng hiđrat (màu xanh da trờim): [Cu(H2O)6]2+ , các muối Cu (II) đều độc. - Ion Cu2+ là chất tạo phức mạnh: [CuX3]-; [CuX4]2- trong đó X: F, Br, I; [Cu(NH3)4]2+; [Cu(C2O4)]2-; [Cu(en)2]2+ trong đó en: H2N-CH2-CH2-NH2; [Cu(CN)4]2- - Muối CuSO4.5H2O: đây là muối quan trọng nhất của Cu (II). Khi đun nóng muối này mất nước dần và cuối cùng bị phân huỷ 93128426330000CuSO4 .5H2O 100oC CuSO4 .H2O 225910627865 250oC 11920442838450CuO + SO2 +O2 600-700oC CuSO4 Trắng ,[object Object],CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O Cu + H2SO4 đặc -> CuSO4 + SO2 + H2O Cu +S -> CuS , CuS +2O2 -> CuSO4 2.3. Bạc 2.3.1. Tính chất vật lý -Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn (cứng hơn vàng một chút), có hóa trị một, để đúc tiền, có màu trắng bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao. Bạc có độ dẫn điện tốt nhất trong các kim loại, cao hơn cả đồng, nhưng do giá thành cao nên nó không được sử dụng rộng rãi để làm dây dẫn điện như đồng. -Bạc nguyên chất có độ dẫn nhiệt cao nhất, màu trắng nhất, độ phản quang cao nhất (mặc dù nó là chất phản xạ tia cực tím rất kém), và điện trở thấp nhất trong các kim loại. Các muối halogen của bạc nhạy sáng và có hiệu ứng rõ nét khi bị chiếu sáng. Kim loại này ổn định trong không khí sạch và nước, nhưng bị mờ xỉn đi trong ôzôn , sulfua hiđrô , hay không khí có chứa lưu huỳnh. - Nhiệt độ nóng chảy 11,3kJ/mol 2.3.2. Tính chất hóa học 2.3.2.1. Tác dụng với Halogen Bạc tác dụng chậm ở nhiệt độ thường. ,[object Object],2.3.2.2 .Tác dụng với Lưu huỳnh Bạc tác dụng trực tiếp với lưu huỳnh ,[object Object],Riêng Ag bị đen lại trong không khí có chứa H2S do sự tạo thành Ag2S màu đen: ,[object Object],2.3.2.3. Tác dụng với HNO3 Bạc tan dễ dàng trong HNO3, và H2SO4 đặc nóng Ag + HNO3 -> AgNO3 + H2 2.3.3 Điều Chế Bạc được tìm thấy trong quá trình tinh luyện quặng đồng và chì . 2.3.4. Ứng dụng * Bạc được sử dụng để đúc tiền từ năm 700 TCN bởi người Lydia, trong dạng hợp kim của vàng và bạc. Muộn hơn, bạc được làm tinh khiết và đúc tiền trong dạng nguyên Kim loại này được chọn vì vẻ đẹp của nó trong sản xuất đồ trang sức và đồ bạc, thông thường làm từ hợp kim của bạc được xem như là bạc đủ tuổi, chứa 92,5% bạc.* Tính dễ uốn, không độc và vẻ đẹp của bạc làm cho nó có lợi trong nha khoa để làm răng giả.* Thuộc tính xúc tác của bạc làm cho nó thành lý tưởng để sử dụng như một chất xúc tác trong các phản ứng ôxi hóa - khử; ví dụ, việc sản xuất fomanđêhít từ mêtanol và không khí bằng các tấm lọc bằng bạc hay các chất kết tinh chứa tối thiểu 99,95% bạc theo trọng lượng.* Bạc được sử dụng để làm que hàn, công tắc điện và các loại pin dung tích lớn như pin bạc-kẽm hay bạc-cadmi.* Sulfua bạc, còn được biết đến như bạc Whiskers, được tạo thành khi các tiếp điểm điện bằng bạc được sử dụng trong khí quyển giầu sulfua hiđrô.* Fulminat bạc là một chất nổ mạnh.* Clorua bạc có tính trong suốt và được sử dụng như chất kết dính cho các loại kính.* Iốtđua bạc được sử dụng nhằm tụ mây để tạo mưa nhân tạo.* Trong truyền thuyết, bạc thông thường được coi là có hại cho các loài vật siêu nhiên như người sói và ma cà rồng. Việc sử dụng bạc trong các viên đạn cho súng là các ứng dụng phổ biến.* Ôxít bạc được sử dụng làm cực dương (anos) trong các pin đồng hồ. .v.v.v. 2.4. Vàng 2.4.1 Tính chất vật lý -Au là kim loại màu vàng, có độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, đặt biệt tính bền dẻo. -Au (1g vàng kéo đượcsợi dài 3km, lá vàng có thể dát mỏng đến 0,0001 mm). 2.4.2. Tính chất hóa học. Dù vàng là một kim loại quý, nó hình thành nhiều hợp chất. Số oxi hóa của vàng trong các hợp chất của nó thay đổi từ −1 đến +5, nhưng Au(I) và Au(III) là hoá hợp phổ biến nhất. Au(I), thường được gọi là aurous ion, là tình trạng ôxi hoá phổ biến nhất với các ligand mềm như các thioether, thiolate, và phosphine ba. Các hợp chất Au(I) đặc trưng linear. Một ví dụ điển hình là Au(CN)2−, là hình thức hoà tan của vàng trong khai mỏ. Đáng ngạc nhiên, các phức hợp nước khá hiếm. Các vàng halogen hai, như AuCl, tạo nên các dãy polyme zíc zắc, một lần nữa thể hiện sự phối hợp dãy tại Au. Đa số thuốc dựa trên vàng là các dẫn xuất Au(I) -Vàng bị tấn công và hoà tan trong các dung dịch kiềm hay natri cyanide, và cyanide vàng là chất điện phân được dùng trong kỹ thuật mạ điện vàng lên các kim loại cơ sở và kết tủa điện. Các dung dịch vàng chloride (chloroauric acid) được dùng để chế tạo vàng keo bằng cách khử với citrate hay ascorbate ions. Vàng chloride và vàng oxide được dùng để chế tạo thuỷ tinh màu đỏ hay thuỷ tinh có giá trị cao, mà, như chất lỏng keo vàng, có chứa các phân tử nano vàng với kích cỡ đồng đều - Vàng là chất khá trơ về mặt hóa học…không bị oxy hóa ở điều kiện thường, Au chỉ tan trong dung dịch HCl đặc bão hòa Clo hoặc trong dung dịch cường thủy do tác dụng của Clo nguyên tử: Au + HNO3+ 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O Au + 3Cl + HCl =H[AuCl4] 2.4.3. Ứng dụng - Tra đổi tiền tệ - Dùng làm đồ nữ trang - Công cụ đầu tư , tích lũy … 2.4.4. Điều chế Vàng là kim loại quý, hiếm. Được tìm thấy ở các mỏ vàng,công nghiệp khai thác vàng, với tỉ lệ rất nhỏ…

Các nguyên tố nhóm ib

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Các nguyên tố nhóm ib

Similar to Các nguyên tố nhóm ib (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Các nguyên tố nhóm ib