1. IB-элементы: Cu, Ag, Au
1. Общая характеристика элеметов
Строение атомов.
Элемент Электронная конфигурация
должна быть на самом деле
Cu 3d94s2 3d104s1
Ag 4d95s2 4d105s1
Au 5d96s2 4f145d106s1
Причина: устойчивость (n-1)d10 – конфигурации
http://arkadiyzaharov.ru/studentu/chto-delat-studentam/neorganicheskaya-ximiya/

2. IB-элементы: Cu, Ag, Au
1. Общая характеристика элеметов
IB-элементы обладают сравнительно малой
химической активностью, что обусловлено двумя
факторами:
Во-первых, ярко выраженным в их атомах
эффектом проникновения внешних nS-электро-
нов под экран из (n-1)d10– электронов (в случае
золота и под (n-2)f14– экран);
Во-вторых, в результате d-контракции
(сжатия), а в случае золота совместной d- и f-
контракции радиусы их атомов значительно
меньше радиусов атомов IА- металлов:
rk > rCu , rRb > rAg , rCs > rAu

3. 2 РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ПРИРОДЕ:
Медь, серебро и особенно золото встречаются в
природе в самородном состоянии. Медь чаще всего
встречается в виде сульфидов, серебро обычно
входит в состав сульфидных минералов других
металлов (Pd, Zn, Cd и др.) Наиболее
распространены следующие минералы:
CuFeS2 ………...... медный колчедан
Cu2S .………...... медный блеск
Cu2O ………........ Куприт
CuCO3∙Cu(OH)2 …... Малахит
Ag2S …. ………… аргентит

4. 3. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Физические свойства:
В виде простых веществ Cu, Ag и Au представ-
ляют собой металлы соответственно красного,
белого и жёлтого цвета.
Они обладают исключительно высокой тягучестью
и ковкостью. Из любого металла можно вытянуть
проволоку диаметром 0,001 мм (которая примерно
в 50 раз тоньше человеческого волоса). Из золота
путём прокатки получают фольгу толщиной до
0,0001 мм.

5. Физические свойства:
Ниже представлены важнейшие физические
константы металлов:
Cu Ag Au
Плотность, г/см3 ...………… 9,0 10,5 19,3
Твердость (алмаз=10) ............ 3,0 2,7 2,5
Электропроводность (Hg = 1) ... 57 59 40
Теплопроводность (Hg = 1) ........ 51 57 39
Температура пл., 0С ...……… 1085 962 1064
Температура кип.0С …….. 2880 2160 2850
Е0 (Э+р-р / Э) , В …………… +0,521 +0,799 +1,691
Е0 (Э2+р-р/ Э), В …………… +0,337 – –

6. ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ:
Медь получают в основном пирометаллургичесим,
серебро и золото – гидрометаллургичесим
способами.
Пирометаллургический способ основан на
окислении (обжиге) сернистых руд и может быть
представлен уравнением:
2CuFeS2 + 5О2 + 2SiO2 = 2Cu + 2FeSiO3 = 4SO2
техническая.
Техническую (черновую медь) очищают электрохи-
мическим рафинированием.

7. ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ:
Гидрометаллургический способ получения золота
основан на отделении металла от пустой породы
путем его растворения в растворе NaCN (цианидный
метод) в присутствии кислорода:
4Au0 + O2 + 8CN– + 2H2O = 4[Au(CN)2]– + 4OH–
Из раствора золото затем восстанавливают цинком.
2[Au(CN)2]– + Zn = Au↓ + [Zn(CN)4]2-

8. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ:
Важнейшими потребителями меди являются
электротехника и металлургия.
Серебро используется для выделки разменной
монеты, украшений, предметов быта; его
соединения находят применение в фотографии,
медицине.
Золото является основой денежной системы
многих стран.

9. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
Химическая активность IВ-металлов невелика и
быстро уменьшается в ряду Cu – Ag – Au.
Все эти металлы даже сильными окислителями
окисляются с большим трудом. Медь лишь
медленно окисляется кислородом воздуха при
обычной температуре, покрываясь плотной
зеленовато-серой плёнкой основного карбоната
(CuOH)2CО3.
Золото и серебро на воздухе не изменяются. При
наличии в воздухе H2S серебро темнеет,
покрываясь налётом Ag2S.

10. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
С кислородом под обычным давлением (при
нагревании) непосредственно соединяется только
медь. Реакция становится заметной около 200 0С и
идее по схеме:
Cu → Cu2O → CuO
С серой взаимодействует уже не только Cu, но и Ag.
С водородом, азотом и углеродом Cu, Ag и Au не
реагируют даже при высоких температурах.
Значительно легче металлы реагируют с свободными
хлором, бромом и иодом. Реакция сильно ускоряется
в присутствии влаги.
Друг с другом и со многими другими металлами Cu,
Ag и Au легко образуют сплавы. Со ртутью образуют
соответствующие амальгамы (труднее остальных
Cu).

11. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
Действие кислот
Из наиболее распространённых кислот на Cu и Ag
действуют азотная и горячая концентрированная
серная кислоты:
t0
2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O
Золото растворяется в горячей концентрированной
H2SeO4. Наилучшими растворителями для него
являются царская водка (смесь HCl и HNO3) и
насыщенный хлором раствор HCl:
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O
Au + 3Cl + HCl = H[AuCl4]

12. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
Совместное действие окислителя и
веществ‒лигандов
Благодаря склонности IB-элементов к комплексо-
образованию, равновесие процесса:
М+ + e– ↔ М0
может быть смещено влево в результате
связывания ионов М+ (Cu+, Ag+, Au+) в комплексный
ион. Поэтому металлы подгруппы меди можно
перевести в раствор даже слабыми окислителями
при одновременном присутствии ионов, образу-
ющих с ионами металлов прочные комплексы.

13. Совместное действие окислителя и
веществ‒лигандов
Например, серебро и золото в присутствии иона CN–
окисляются в водном растворе кислородом, а медь –
водой:
2Ag + 4KCN + ½ O2 + H2O = 2K[Ag(CN)2] + 2KOH
2Au + 4KCN + ½ O2 + H2O = 2K[Au(CN)2] + 2KOH
2Cu + 4KCN + 2H2O = 2K[Cu(CN)2] + 2KOH
Приведем для сравнения значения стандартных
электродных потенциалов (Е0) двух систем с
золотом:
Au+(р) + e– = Au0(тв) ; E0 = +1,60 B
Au(CN)2– + e– = Au0 + 2СN– ; E0 = –0,60 B

14. 3 СОЕДИНЕНИЯ IB-МЕТАЛЛОВ
Наиболее характерной особенностью боль-
шинства соединений Cu, Ag Au является
легкость восстановления их до металлов.
Другой характерной чертой является их
склонность к комплексообразованию.

15. 3.1 ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ:
В соответствии со своими характерными степенями
окисления Cu, Ag и Au образуют следующие
оксиды и гидроксиды:
Э2О…………………….. Cu2O, Ag2O, Au2O
ЭOH……………………. CuOH, AgOH, AuOH
ЭO и Э(OH)2 ………….. CuO и Cu(OH)2
Э2O3 и Э(OH)3…………. Au2O3, Au(OH)3
Все они в воде почти не растворимы. Оксиды Cu2O
и CuO можно получить прямым взаимодействием
меди с кислородом, остальные – осторожным
нагреванием соответствующих гидроксидов.

16. 3.1 ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ:
Гидроксид серебра отщепляет воду уже в
момент образования при осаждении его щелочью:
AgNO3 + NaOH → AgOH + NaNO3
2AgOH → Ag2O + Н2О
Из оксидов в степени окисления +2 и +3 устойчивы
CuO и Au2O3. Первый получается непосредствен-
ным взаимодействием простых веществ, а второй –
обезвоживанием Au(OH)3.

17. 3.1 ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ:
Гидроксиды Cu(OH)2 и Au(OH)3 получают в виде
осадков соответственно голубого и красно-бурого
цвета действием щелочи на растворы солей Cu2+ и
Au3+. Эти гидроксиды амфотерны:
Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4]
Au(OH)3 + KOH = K[Au(OH)4]
У гидроксида Au(OH)3 кислотные свойства выраже-
ны сильнее основных, вследствие высокого
поляризующего действия иона Au3+.

18. СОЛИ IB-МЕТАЛЛОВ И КОМПЛЕКСНЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ:
Большинство солей Cu(+1), Ag(+1) и Au(+1) трудно
растворимы в воде, но в присутствии ряда молекул
или ионов-лигандов (NH3, CN–, S2O32– и др.)
растворимость их значительно повышается за счет
связывания ионов металлов в комплексные ионы:
CuCl + 2NH3 = [Cu(NH3)2]Cl
Ag2O + 4NH3 + H2O = 2[Ag(NH3)2](OH)
AgCl + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + AgCl

19. РЕАКЦИИ ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ
соединений Cu(I), Ag(I), Au(I)
Для соединений Cu(+1) и Au(+1) характерно
окислительно-восстановительное диспропорцио-
нирование:
2Cu+ = Cu2+ + Cu
3Au+ = Au3+ = Au
2CuCl(к) = CuCl2(р) + Cu(к)
3AuСl(к) + KСl(р) = K[AuСl4](р) + 2Au(к)

20. Соединения Cu(II), Ag(II), Au(II)
Соединения Э(+2) характерны только для
меди. Производные Cu(+2) в равной мере
характерны и для соединений первого порядка и
для комплексов. Хорошо известны голубые
аквакомплексы в водных растворах [Cu(OH2)4]2+ и
кристаллический CuSO4 ∙5H2O (медный купорос),
который применяется для борьбы с вредителями
сельского хозяйства, изготовления минеральных
красок и т.д.

21. Соединения Cu (II)
Очень характерны для Cu(+2) катионные
комплексы с азотсодержащими лигандами (NH3,
H2NCH2CH2NH2 и др.). Например, синий [Cu(NH3)4]2+
легко образуется при добавлении избытка аммиака
к растворам солей Cu(+2):
CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4
Для Cu(+2) характерны также анионные
комплексы – купраты(II): [CuCl3]–, [CuCl4]2–,
[Cu(OH)4]2–, [Cu(CN)4]2–. Наиболее устойчив
цианидный комплекс.

22. СОЕДИНЕНИЯ Cu(+3), Ag(+3), Au(+3)
Из соединений Э(+3) наиболее устойчивы произ-
водные Au(+3). Для них характерны кислотные
свойства и склонность к образованию анионных
комплексов –ауратов (III):
Склонность Au(+3) к образованию анионных
комплексов проявляется и при гидролизе его
галогенидов:
AuCl3 + H2O = H[Au(OH)Cl3]
AuCl3 + H2O = H2[AuOCl3]
Для Cu и Ag степень окисления +3 не характерна.
Производные Cu(+3) и Ag(+3) – сильные окислители.

23. ПРОИЗВОДНЫЕ ЗОЛОТА (+5, +7)
Известны соединения золота (+5) и золота (+7):
AuF5, AuF7 и некоторые др. Они являются
сильными окислителями.
Например, AuF5 окисляет даже XeF2:
AuF5 + XeF2 = XeF4 + AuF3