中科大无机化学笔记17

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1、第十七章 铜锌分族Chapter17 the copper subgroup and zinc subgroup从本章开始，我们要讲 区、 区和 区元素的性质。dsf铜（copper, cuprum）、银（silver, argentum）和金（gold, aurum）位于长周期表中 IB 族，通常称为铜族元素，又称货币金属（coinage metal）。锌（zinc）、镉（cadmium）和汞（mercury, hydrargyrum）位于长周期 IIB 族，通常称为锌分族。17-1 铜分族 The copper subgroup一、General properties1. The firs

2、t ionization energy ( ) 1IeV7.26:CueV7.56:AgeV 9.26:AuIB 族元素的第一电离能比 IA 族元素高得多，这是因为 电子穿透了 电子的ns10)(dn屏蔽；从 到 第一电离能降低是因为 有较高的主量子数，价电子离核远，较易失去价电子，而 的第一电离能却更大，这是由于 的 电子不仅穿透 而uu65且还穿透 电子的屏蔽。f42.Oxidation state: 呈+1、+2、+3 氧化态各元素的特征氧化态为： : +2 : +1 : +3, CAg其中 的+1 氧化态之所以稳定是因为 电子构型相对较高的稳定性(例如Ag104d电子排布的 ）104d

3、Pd3. Covalent properties:、 、 形成共价键的倾向大于碱金属。例如 、 、 的离解Cu 2CuAg2u能分别为 174、158 和 210 ，这是由于它们两个原子之间的空的 轨道与1molkJ np电子对形成的附加 键所致。dn)1(4. Complexes 5. Existence in nature:Oxidation stateElectron configurationCoordination numberSpatial configuration Typical compounds2 Linear 22Cu(N),Ag()+1 10d4 Tetrahedral

4、 3434gS4 Square 2)(H+2 96 Distorted Octahedral 43Ou+3 8d4 Square Cl ,al4 : copper pyrite (chalcopyrite) 黄铜矿2CuFeS: Cuprite 赤铜矿O: malachite 孔雀石23(H): copper glance 辉铜矿Su2银存在于 等硫化物矿中， 、 和 也共生于砷化物、锑化CdZnPb、 CuAg物以及硫化物-砷化物中。 、 特别是 也有天然态存在.ug二、The simple substance1. Physical properties: -red, -white, -ye

5、llow, CuAgu都是立方面心晶体（face-centered cubic crystal）,由于 和 上的一nsd)1(个或几个电了都能参与成键，所以它们的熔沸点较高，导电、导热性能好，有良好的延展性，特别是金( )，它们都能形成合金（alloy）：Brass(黄铜) （60% ,40% u Cu）,Bronzes(青铜) (90% ,10% ), “copper” coin 铜币(95% ,5% ), ZnCSnAl“silver” coin (80% ,20% )Ni2. Chemical properties:(1) 与酸反应:与浓 , 反应Cu42SOH3与热、浓 和浓 反应Ag

6、3N可溶于饱和 的盐酸中或 aqua regia 中2l4AuCl3uO2HHO4l3(2) 与 的反应：2u Cu Cu 4u22在潮湿空气中： （灰绿色）32 ()C(3) 与 , 反应： 不与 反应，空气中含 时， 变黑，生成 。SH2ASSH2AgSg2配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中，将发黑的银器与铝制容器接触，可溶解，发黑银器变亮.g2(4) 、 、 溶于含氧的碱性氰化物中：Cuhot-red 4OH4Au(CN)OH2CN84Au22(5) 可溶于含氧的氨水中:)(232323. Preparation:(1)铜的冶炼 (黄铜矿)的冰铜熔炼法:2CuFeSa. 精 矿贫 矿

7、 富 积 b. 氧化焙烧： 222 SO Fe Cu O 其中： 3FeS)(3i i 渣c. 转化为粗铜：Cu222SO Cu 3 S226)()(u 精电 解粗 (2)银、金的冶炼 ：无论是 或 ， 都可以用氰化法浸取 Au)Mg、 XS24NaOH4a(C) O2H 8NaC O42 () (X)S2再用 或 还原 AlZn MZn()42三 Their compounds1. +1 O.S.(1)铜族元素的+1 氧化态的绝大多数是固态或配合物，都是反磁性和无色的( 103dQ电子结构)，但 是例外，它是黄色或红色.Its color is due to defects in OCu2t

8、he solid structure. The number of defects increases with temperature and is zero at absolute zero.(2)除了 在固态和水溶液中都稳定存在外， 和 在水中都发生歧化反应：)(Ag )(Cu )(A, 2Cu2 32A3的盐酸溶液能吸收 形成 ulOOH()l2(可测定气体混合物中 的含量)(3) , 除 (易歧化)是红色外，其余的都是白色，都可用适当的还原剂( ，XF 2SO或 )在有卤素存在的条件下，还原 制得：2Sn 2Cua. 242SXSCu Cu2llCuH2HCl2O b. HCul 2

9、ul Cl2u 2c. OSII I 4I -264-32Hg42(4) 、 能溶于热浓硝酸或 溶液中：Su2AN8H 4 3S)6Cu(O 16NO 3C 223 （ 浓 ）OAg8g2（ 浓 ）、（ gM S() 4 SM2(5)氧化还原反应：H3NHCOHC)2Ag(N 2423 与 反应生成34PO、 3AgBr、 g 24N 23 )(u)(u、可以吸收 ，加热后又放出2.+2 O.S (以 为主)2C(1) 和uOH 22C102C 18022 O1uuOH()显微弱碱性：2() 24()u(2) Saltsa. ： 2Cul 223ll2O溶于水，也易溶于乙醇和丙酮，其结构式为：

10、浓 吸收 ，颜色变成棕黑色，但稀释时放出 2lNNO两者共存4u24)Cu(H黄色 蓝色 绿色 CllO l 222在 气氛中加热 ，生成H)150( l2ul但到了 500 ， 22lu Cub. : uS33HNS)(N 2234C)()102该反应中 作配位剂和还原剂ClulllCulluu50C3.+3 O.S (以 为主)(Au(1)Preparation： 32AuCl3lO3HNalNaOH2C(OH) 222 (2)Properties：a. 的卤化物、氧化物和氢氧化物都呈两性 (amphoteric)(uau()()Na433A4A() 23 b.分解: 2Clulc.氯金酸

11、盐不仅能溶于水( 的溶解度非常小，可以用来鉴别金元素)，也能su4溶于乙醚、乙酸乙酯等有机溶剂中，可利用来萃取金。d. 是 diamagnetism, 这说明 为 的混合物，AgOAgO2)()由 S28 17-2 锌分族 (The zinc subgroup）(Zinc), (cadmium)、 (mercury, Hydrargyrum) ZnCdHg一、General properties1. (first ionization energy):与 IB 相似，解释也相同.1I2.Oxidation number： +2, +2, +2, +1(以 存在)ZnCdHg2g3. ， 的化学

12、性质相似，而与 的性质差别很大：ZnCd如： 0.85V 0.4V0.76VoHgoCdo 222 、 的离子型比 强，这与 区元素二、三行元素的性质相似llgl4.存在： 闪锌矿(zincblende)，与纤维锌矿不同， 辰砂(cinnabar)，nSS菱锌矿(smithsonite)， 硫镉矿( greenockite)3ZCO二、The simple substance1. Physical properties(1)熔沸点低，不仅低于 IA 族，也低于 IB 族，汞是唯一的液态金属（在室温下）,因为汞的第一电离势高。(2)汞能形成汞齐（amalgams）fluid or paste-l

13、ike , （ 、 、 难与汞形成MnFeNi汞齐）2. Chemical properties:(1) 两性（amphoteric）在潮湿空气中形成Zn 32ZnCO3(H) 243NH23)Zn(AlO()l3(2) 除了是碱性金属外，其它性质都与 相似，Cdn(3) : 汞液态，接触面积大，两者亲合力较强,只溶于氧化性酸反应：ggSO4HN2)g(383 23)( 稀3. Preparation:(1) : Zn22OZnCO2CZn(2) : 或 Hg22SHg S FeSHgS4a34 a4三、Their compounds1. +2 O.S：(1) Color and solubi

14、lity：Sulfides: (白色，难溶) (黄色，难溶) (黑或红，难溶) ZnSCdSHgSIodides: (无色，易溶) (黄绿，可溶) (红，难溶)2I2I2IOxides： (白色，难溶) (棕色，难溶) (红或黄，难溶)ZnOCdOHgO(2) Oxides and hydroxides:a. 两性 碱性，极弱的酸性 碱性db. 的制备： 大颗粒，红色 Hg 2234NHg)g(N小颗粒，黄色OHgaO3c. 43H422 )M()CdZn(、(在浓强碱溶液中煮沸) 4dOg g()gHg() 2222 Q(3) Sulfides：可溶于 0.3M 的盐酸，可作白色颜料： 锌钡白 ZnS 4BaSOZn溶于浓盐酸， 只能溶于王水(aqua regia) 或硫化物溶液中：CdgSNa224H2N3HgCl8l1O3H 2243 (4) Halides:a. :2ZnCl(i) 是固体盐中溶解度最大的（283K,333g/100g ）O2(ii)溶于水多少有点水解， Zn()Cl ZnCl2(iii) 具有显著的酸性，能溶解金属氧化物。所以在焊接时，用Hn(O)l2浓溶液可以溶解金属表面氧化物 ZCl HlFe()lFe 22熔化物覆盖在金属表面，使之不再氧化。b.汞的卤化物(i) (升汞)有剧毒，0.3 克致死量，稍溶于水，但电离度小，易升华2Hgl制备