1.1. Физические свойства

Чистая медь – вязкий металл светло-розового цвета, легко прокатываемый в тонкие листы. Медь хорошо проводит теплоту и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. Чистые металлы являются очень мягкими и пластичными, поэтому на практике используются в виде сплавов. Важными сплавами меди являются латунь (сплав меди с цинком) и бронза (оловянная, алюминиевая, кремниевая и другие). Некоторые специальные латуни и медноникелевые сплавы (мельхиор и нейзильбер) устойчивы к коррозии в морской воде. Серебро используется в виде сплава с медью, а золото в славах с серебром или медью.

Золото, в сравнении медью и серебром, характеризуется аномально высокой плотностью 19,3 г/см³ , примерно в два раза выше плотности меди и серебра. Такая особенность присуща всем металлам, расположенных в периодической таблице после лантаноидов, и называется лантаноидным сжатием. У лантаноидов происходит заполнение 14-ю электронами f–подуровня, и радиусы атомов последующих элементов не только не увеличиваются, но даже несколько уменьшаются. Следует отметить, что такое же воздействие, но в меньшей степени оказывает заполнение 10-ю электронами d–подуровня (d-сжатие). Поэтому при движении в побочных подгруппах сверху вниз восстановительная активность уменьшается.

1.2. Химические свойства

Медь химически стойкий металл, но в присутствии влаги и углекислого газа покрывается зеленым налетом основного карбоната меди (СuОН)₂СО₃. Серебро и золото на воздухе не окисляются.

В ряду напряжений медь, серебро и золото стоят после водорода и не вос­станавливают водород из соляной и разбавленной серной кислот. Однако в при­сутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей двух­валентной меди:

2 Си + 4 НСl + О₂ = 2 СиС1₂ + 2 Н₂О.

В азотной кислоте и концентрированной серной медь и серебро растворяются

2Аg + 2Н₂SO₄(конц.) = Аg ₂SO₄ + SO₂ + 2Н₂О,

Аg + 2НNО₃ (конц.) = АgNО₃ + NО₂ + Н₂О,

Аg + 4НNО₃ (разб.) = АgNО₃ + NО + Н₂О,

Электронные уравнения:

Аg ⁰ - е = Аg⁺ × 3 = -3 е (φ⁰ = +0,80 В),

N⁺⁵ + 3е = N⁺² × 1 = +3 е (φ0 = +0,96 В).

Поставим в уравнение реакции коэффициенты –соответствующие множителям в электронных уравнениях. Перед азотной кислотой необходимо поставить коэффициент 4, так как одна молекула азотной кислоты является окислителем, а три – расходуются на солеобразование. Для соблюдения материального баланса перед водой необходимо поставить коэффициент 2.

3Аg + 4НNО₃ (разб.) = 3АgNО₃ + NО + 2Н₂О.

Золото в данных условиях не растворяется, а растворяется только в смеси азотной и соляной кислот (1:3).

Медь, серебро и золото в присутствии кислорода растворяются в щелочных растворах цианидов

4 Au + О₂ + 8 KCN + 2 Н₂О = 4 K[Au(CN)₄] + 4 КОН.

Особенностью d-металлов, в том числе меди, серебра и золота, является их способность к образованию комплексных соединений. Для соединений меди и серебра характерно образование амминокомплексов и цианидных комплексов

CuSO₄ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]SO₄,

2 CuSО₄ + 4 KCN = К₂[Cu(CN)₄] + 2 K₂SО₄.

Серебро легко взаимодействует с сероводородом и другими соединениями серы с образованием на поверхности черного сульфида серебра Аg₂S.

Важнейшие соединения данных металлов следующие:

сульфат меди (II) CuSO₄ – белый порошок в безводном состоянии. При поглощении воды синеет. Водный раствор имеет сине-голубой цвет, вследствие гидратации ионов меди. При кристаллизации образуются синие кристаллы медного купороса (CuSO₄·5Н₂О);

карбонат гидроксомеди (II) (CuОН)₂СО₃. Встречается в природе в виде минерала малахита, и другие. Все соединения меди ядовиты, поэтому посуду из меди лудят, т.е. покрывают оловом. Медь принадлежит к числу микроэлементов;

нитрат серебра АgNО₃, называемый ляписом. Применяется в гальванотехнике и медицине. Ионы серебра обладают бактерицидными свойствами;

тетрахлорозолотая кислота Н[АuСl₄], золотая кислтаАu(ОН)₃ и другие соединения золота легко разлагаются при нагревании с выделением металлического золота.

2. d – МЕТАЛЛЫ II ГРУППЫ

К d -металлы II группы относятся: цинк(Zn), кад­мий(Сd) и ртуть(Нg). Электронная конфигу­рация данных элементов имеет вид - (n-1)d¹⁰ns² , поэтому в своих со­единениях они двухвалентны. Цинк и кадмий имеют постоянную степень окисления +2. Эта же степень окисле­ния характерна и для ртути, однако ртуть может образовывать соединения типа Cl-Hg-Hg-Cl, в которых она двухвалентна, но имеет степень окисления +1.

Цинк и кадмий - активные металлы, стоящие в ряду напряжений до водо­рода. По химическим свойствам цинк и кадмий схожи, но, с тем разли­чием, что цинк является амфотерным металлом. Как и для d-элементов I группы кадмия и цинка характерны реакции образо­вания амминокомплексов, цианидных комплексов, аквакомплексов, а для цинка ещё и гидроксокомплексов.

Цинк – голубовато-серебристый металл. При комнатной температуре хрупок, но при 100–150 ⁰С хорошо гнется и прокатывается в листы. На воздухе устойчив, так как покрывается прочной пленкой оксида или основного карбоната. С водой практически не взаимодействует, вследствие пассивации – образования на поверхности нерастворимого в воде гидроксида цинка. В разбавленных кислотах цинк легко растворяется с образованием соответствующих солей. Цинк как амфотерный металл растворяться в растворах щелочей

Zn + 2NaОН + H₂О = Na₂[Zn(ОН)₄ ] +Н₂↑.

Применение цинка разнообразно: сплавы, гальванические элементы, металлические покрытия железных и стальных изделий. В условиях высокой влажности воздуха, при значительных температурных колебаниях, а также в морской воде цинковые покрытия неэффективны. Из соединений цинка следует отметить: ZnО – применяется для изготовления масляной краски(цинковые белила); ZnSО₄·7Н₂О – цинковый купорос; ZnСl₂ · 2NН₄Сl применяется при пайке и сварке металлов, так как в момент пайки удаляет с поверхности металла его оксиды; ZnS и ZnО – обладают способность люминесцировать, то есть испускать холодное свечение при действии на них лучистой энергии или электронов. В люминесцентных лампах находятся пары ртути, которые, при прохождении через них электрического тока, испускают ультрафиолетовое излучение, которое в свою очередь вызывает свечение люминофоров, веществ покрывающих тонким слоем внутреннюю поверхность лампы.

Кадмий применяется в щелочных аккумуляторах, для кадмирования стальных изделий, как компонент некоторых сплавов, в ядерных реакторах для регулирования скорости цепной реакции. Сульфид кадмия применяется для получения желтой краски и цветных стекол. Все соединения кадмия ядовиты.

Ртуть - единственный металл, который при обычных условиях находится в жидком состоянии. Ртуть способна растворять в себе многие металлы, образуя с ними сплавы - амальгамы. Особенно легко образуется амальгама золота. Железо не образует амальгаму, поэтому ртуть можно перевозить в стальных сосудах. На воздухе ртуть не окисляется, но при температуре кипения образует НgО. Важными соединениями ртути являются: каломель Нg₂С1₂ и сулема НgСl₂. Пары ртути и все растворимые соли ртути - сильные яды.