- •660025, Г. Красноярск, ул. Вавилова, 66 а
- •1.1.Распространение в природе и получение
- •1.2 Физические свойства
- •Химические свойства
- •Соединения s – металлов
- •1.6.Применение
- •Элементы іііа – группы
- •Распространение в природе и получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Соединения металлов
- •2.1.4. Применение
- •Глава 3. Химия переходных металлов
- •В периоде с ростом z восстановительные свойства металлов уменьшаются, достигая минимума у элементов iв группы (табл.3.1.). Тяжелые металлы viiiв и iв групп за свою инертность названы благородными.
- •3.1. Элементы 1в группы
- •3.1.1. Распространение в природе и получение
- •3.1.2.Физические свойства
- •3.1.3. Химические свойства
- •3.1.4. Соединения металлов
- •3.1.5.Применение
- •3.2. Элементы подгруппы II a
- •3.2.1.Распространение в природе и получение
- •3.2.2.Физические свойства
- •3.2.3. Химические свойства По химическим свойствам Zn и его аналоги менее активны, чем подгруппа Са. В ряду от Zn к Hg-химическая активность металлов уменьшается (см. Табл.3.3.).
- •3.2.4. Соединения металлов
- •3.2.5. Применение
- •3.3. Элементы подгруппы iiia
- •3.3.1. Способы получения
- •3.3.2.Физические и химические свойства
- •3.3.3. Соединения металлов
- •3.3.4. Применение
- •3.4. Элементы подгруппы ivb
- •3.4.1.Распространение в природе и получение
- •3.4.2.Физические свойства
- •3.4.3. Химические свойства
- •3.4.4. Соединения металлов
- •3.4.5. Применение
- •3.5. Элементы подгруппы vb
- •3.5.1.Распространение в природе и получение
- •3.5.1.Физические свойства
- •3.5.2. Химические свойства
- •3.5.4. Cоединения металлов
- •3.5.5.Применение
- •3.6. Элементы подгруппы viв
- •3.6.1. Распространение в природе и получение
- •В промышленности чистый хром получают из хромистого железняка:
- •Вольфрам, молибден получают из соответствующих оксидов, например:
- •3.6.2.Физические свойства
- •3.6.3. Химические свойства
- •3.6.4. Соединения металлов
- •3.6.5. Применение
- •3.8. Элементы подгруппы VII b
- •3.8.1. Распространение в природе и получение
- •3.8.2.Физические свойства
- •3.8.4. Химические свойства
- •3.8.5.Соединения металлов
- •3.8.6. Применение
- •3.9.2. Физические свойства
- •3.9.3. Химические свойства
- •3.9.4.Соединения металлов
- •3.9.5. Применение
- •3.9. Элементы VIII в группы (платиновые металлы)
- •3.9.1. Распространение в природе и получение
- •В виде соединений находятся в Си- Ni сульфидных рудах.
- •3.9.2. Физические свойства
- •3.9.3. Химические свойства
- •3.9.4.Соединения металлов
- •3.9.5.Применение
- •Глава 4. Лантаноиды и актиноиды
- •4.1. Электронные конфигурации атомов лантаноидов и актиноидов и их свойства.
- •4. 1.1.Монотонно изменяющиеся
- •4.1.2.Периодически изменяющиеся свойства
- •4.2.Распространение f - элементов в природе и получение
- •4.3.Разделение смеси соединений лантаноидов (актиноидов)
- •4.3.1.Ионообменная хроматография
- •4. 3.2.Жидкостная экстракция
- •4.3.3.Разделение по изменению степени окисления
- •4.4.Физические свойства
- •4.5.Химические свойства
- •4.6.Соединения f-металлов
- •4.7.Применение
3.1. Элементы 1в группы
Медь Сu, серебро Ag и золото Аи составляют побочную подгруппу 1 группы периодической системы. Краткая электронная формула их должна быть nS2(n-1)d9. Устойчивость конфигурации d10, делает энергетически выгодным переход 1-го S-электрона на d- подуровень и конфигурация становится nS1(n-1)d10. Степень окисления элементов подгруппы меди может быть +1,+2 и +3. Более устойчивые степени окисления: Сu +2, Ag + 1, Au +3.
Особая устойчивость соединений Ag со с.о. +1 объясняется большой прочностью конфигурации 4d10 по сравнению с 3d10 и 5d10 (уже Pd имеет 5S0 4d10).
3.1.1. Распространение в природе и получение
Из-за своей химической пассивности эти металлы встречаются в природе в самородном состоянии.
Медь входит в состав 200 минералов, образуя, в основном, сульфидные руды: медный блеск Cu2S (халькозин), медный колчедан CuFeS2(халькопирит), CuS – ковеллин , Cu2О – куприт, (CuOH)2CO3-малахит. Причем медь чаще других встречается в самородном состоянии.
Серебро - встречается как примесь сульфидных руд Pb, Cu, Zn, Cd и др. Собственные руды содержат Ag2S-аргенит, AgCI- роговое серебро. Известен наибольший самородок серебра -13,5 т.
Золото - встречается почти исключительно в самородном состоянии, в виде мелких зерен, вкрапленных в кварц (в среднем на 1 т песка – 2-4г золота). Самый крупный самородок –112 кг.
Содержание меди в рудах невелико (1% Cu), поэтому их предварительно обогащают с получением твердых концентратов — медный, цинковый и пиритный остатки. Из медного концентрата извлекают медь пирометаллургическим методом, который складывается из ряда последовательных процессов:
Для отделения меди от железа и пустой породы медную руду обжигают на воздухе. При этом сульфиды железа (FeS2, FeS) переходят в FeО, так как они окисляются легче, чем сульфиды меди (Cu2S, CuS). SO2 утилизируется в производстве серной кислоты. К образовавшемуся огарку добавляют кремнезем и кокс; шихту направляют на плавку. В результате плавки образуется две жидкие фазы. В верхний слой (шлак) - сплав оксидов и силикатов - переходит часть железа и компонентов пустой породы. Нижний (штейн)– сплав сульфидов, в котором концентрируется медь, некоторое количество FeS и сопутствующие ей ценные элементы (Au, Ag, Se, Te, Ni и др.)
Горячий огарок (штейн), содержащий Cu2S и FeS, добавляя флюсы (SiO2), обжигают в конверторе, где сульфиды переходят в оксиды:
2 Cu2S + 3 О2 = 2Cu2O + 2 SO2
Оксид меди, взаимодействуя с Cu2S, образует черновую медь:
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Расплавленную медь выливают и подвергают окислительной плавке, пропуская через нее сжатый воздух. Полученная медь содержит 99,3—99,6% Сu, а остальное приходится на Ag, Аu и другие металлы.
Гидрометаллургический метод включает растворение медной руды в разбавленных растворах Н2SO4, NН3 или Fe2(SO4)3, по схеме:
Cu2S + 2 Fe2(SO4)3 = 4 FeSO4 + 2 CuSО4 + S
Из полученных растворов медь вытесняют железом или выделяют электролизом.
Медь высокой чистоты получают электролитическим рафинированием. Электролитом служит раствор CuSO4 + H2SO4, анодом — медные болванки черновой меди, а катодом – пластинки чистой меди. При электролизе на катоде выделяется медь, содержащая 99,95— 99,99% Сu, называемая электролитической медью, а вышеуказанные примеси переходят в электролизер, из которого их извлекают раздельным способом.
Серебро получают при пирометаллургической обработке руд цветных металлов (Cu, Zn); серебро из неочищенной меди выделяют электролизом (из шлама).
Золото отделяют от песка и измельченной кварцевой породы - цианидным методом, промывкой и амальгамацией:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O= 4NaAu(CN)2 + 4NaOH
Из комплекса золото восстанавливают цинковой пылью
2NaAu(CN)2 + Zn = Na2 Zn(CN)4 + 2 Au
или используют ионнообменные смолы.
Серебро, из нерастворимых в воде хлорида и сульфида получают аналогичным способом, при этом серебро переходит в раствор в виде комплексного соединения: K[Ag(CN)2] из которого его восстанавливают цинковой пылью.