11.3. Химические свойства металлов высокой проводимости
К металлам высокой проводимости относятся, прежде всего, элементы подгруппы меди. Электронная конфигурация (n -1)d10 nS1, поэтому они относятся кd-элементам, а не к щелочным. Потенциалы ионизации у них значительно больше, чем у щелочных металлов, поэтому они характеризуются небольшой химической активностью, особенно золото, на котором сказывается еще и влияние лантаноидного сжатия. Стандартные электронные потенциалы у них положительные:
E
= 0,34 В; E
= 0,8 В; E
= 1,5 В.
Медь, серебро и золото слабые восстановители, окисляются с трудом. Кислородом воздуха окисляется только медь. При t = 400 °Смедь окисляется до черного оксидаСuО, а при более высокой температуре образуется красный полуоксидСu2О. Известны нерастворимые в воде оксиды серебра и золота основного характера типаЭ2О, разлагающиеся при нагревании. Соответствующие им гидроксидыСuОН, АuОНиAgOHнеустойчивы.
Гидроксид меди Сu (ОН)2получают реакцией обмена:
CuSO4 + 2КОН = Сu (ОН)2 + K2SO4
Он хорошо растворятся в кислотах, проявляя основные свойства. У золота (III)известен оксидАu2О3и гидроксидАu (ОН)3- амфотерные, весьма не устойчивые соединения.Аu (ОН)3, растворяясь в соляной кислоте, образует комплексную золотохлористоводородную кислотуНАuС14. Она же получается при растворении золота в «царской водке»:
Аu + НNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO + 2Н2O
Серебро и медь хорошо растворяются в концентрированной серной и азотной кислотах. Золото растворяется в селеновой кислоте, образуя селенат золота (III)Au2 (SeO4)3.
При нагревании медь сгорает в хлоре и в парах серы, образуя СuС12иCu2S. Серебро и золото гораздо пассивнее по отношению к хлору. Еще пассивнее золото по отношению к сере. Известны хлоридыAgClиСuС1. Это нерастворимые в воде бесцветные соли. Еще менее растворимы бромид серебраAgBrи иодид серебраAgJ. Галогениды серебра хорошо растворяются в растворе аммиака:
AgCl + 2NH4OH = [Ag (NH3)2 Cl] + 2H2O
и в растворах KCNиNa2S2O3, образуя комплексные соли
K [Ag (CN)2] и Na3 [Ag (S2O3)2].
Реакцией типа Наl- + Ag+ = AgHalпользуются для качественного обнаруженияСl- , Вr-иJ-- ионов в водных растворах, например,
Cl- + Ag+ = AgCl
Галогониды золота (I) неустойчивы и диспропорционируют по схеме
3AuHal = AuHal3 + 2Au
Из сульфидов известны соединения типа Э2SиЭS, а у золота, кроме того, неустойчивое соединениеAu2S3. Наиболее устойчивыCu2S,Ag2SиAu2S. При действииH2Sна раствор солей меди(II)получается черный осадокCuS, а из растворов серебра(I)выпадает черный осадокAg2S.
Комплексные соли однозарядных металлов подгруппы меди, например K [Au (CN)2], K [Ag (CN)2], очень стабильны. Растворами этих солей пользуются для получения качествен-
ных покрытий при серебрении и золочении различных изделий, в частности, волноводов. Эти соли получают при извлечении самородных золота и серебра из руд цианидным способом:
4Аu + 8KCN + 2Н2O + O2 = 4K [Au (CN)2 ] + 4КОН
С углеродом, азотом и водородом все эти металлы непосредственно не взаимодействуют. Медь и серебро растворяют водород, который делает их хрупкими. Углерод в расплавленных металлах растворяется весьма незначительно, а получающийся косвенным путем некоторые карбиды, гидриды и нитриды совершенно не устойчивы.