Вопрос 58. Общая характеристика d-элементов группы I (медь, серебро, золото). Их степени окисления. Химические свойства металлов. Оксиды, гидроксиды, соли этих металлов

У атомов d-элементов группы I валентными являются не только s-электроны внешнего уровня, но и один или два d-электрона предвнешнего уровня

Химическая активность d-элементов сравнительно невелика и уменьшается с возрастанием порядкового номера элемента. Из-за малой химической активности серебро и золото называют благородными металлами.

Химические свойства простых веществ

Медь взаимодействует с кислородом с образованием Cu₂O и CuO

Медные изделия на воздухе покрываются серо-зеленой пленкой из-за образования основной соли 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₃ Так бронзовые памятники со временем покрываются патиной – налетом состава (CuOH)₂CO₃ и (CuOH)₂SO₄

Серебро и золото реагируют с кислородом только в присутствии цианид-ионов (вследствие образования устойчивых комплексов) или сероводорода (вследствие образования малорастворимых сульфидов) 4Au + O₂ + 8KCN + 2H₂O = 4K[Au(CN)₂] + 4KOH 4Ag + O₂ + 2H₂S = 2Ag₂S + 2H₂O

Медь и серебро реагируют с серой с образованием Э₂S (золото не реагирует с серой)

С хлором эти металлы образуют соответственно CuCl₂, AgCl и AuCl­₃

Медь и серебро растворяются в азотной и концентрированной серной кислотах Ag + 2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O Ag + 2H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + 2H­₂O Золото можно растворить лишь в концентрированной селеновой кислоте и в «царской водке» 2Au + 6H₂SeO₄ = Au₂(SeO₄)₃ + 3SeO₂ + 6H₂O Au + HNO₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

Соединения меди

Медь образует гидроксиды Cu(OH)₂ и CuOH

CuOH – малорастворимое вещество желтого цвета, очень неустойчивое и легко отщепляющее воду 2CuOH = Cu­₂O + H₂O Гидроксид меди (I) получают восстановлением солей меди (II) в щелочном растворе 2CuSO₄ + H₂CO + 5NaOH = 2CuOH + HCOONa + 2Na₂SO₄ + 2H₂O

Сu(OH)₂ – малорастворимое соединение голубого цвета. Получают его обменными реакциями в растворе.

Большинство солей меди (II) хорошо растворимы в воде. Катион Cu²⁺ в воде частично гидролизован. В присутствии карбонатов-ионов гидролиз солей меди усиливается и выпадает осадок 2Cu²⁺ + 2CO₃^2- + H₂O = (CuOH)₂CO₃ + CO₂

Соли меди хорошо относятся к комплексообразованию 

Для меди (III) получены соли – купраты – при сплавлении оксида меди (II) с пероксидами или с сильными окислителями и щелочью 2CuO + Na­₂O₂ = 2NaCuO­₂ 2Cu(OH)­₂ + Ba(OH)₂ + NaClO = Ba(CuO₂)₂ + NaCl + 3H₂O Соединения меди (III) – сильные окислители, так как неустойчивы 2NaCuO₂ + 8HCl = 2CuCl₂ + 2NaCl + 4H₂O + Cl₂

Гидроксиды серебра и золота

Гидроксид серебра (I) очень неустойчив и в водном растворе не образуется 2AgNO₃ + 2NaOH = Ag₂O + 2NaNO₃ + H₂O AgOH может быть получен лишь при действии щелочи на спиртовой раствор нитрата серебра при -50^◦С

Гидроксиды золота (I) и (III) получают обменными реакциями. Амфотерный Au(OH)₃ – золотая кислота – растворяется и в кислотах и в щелочах с образованием комплексов Au(OH)₃ + NaOH = Na[Au(OH)­₄] Au(OH)₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + 3H₂O

Галогениды серебра

AgCl и AgBr растворяются в концентрированном аммиаке с образованием комплексного иона [Ag(NH₃)₂]⁺. AgI в аммиаке не растворяется

Все галогениды серебра растворяются в растворе тиосульфата натрия AgГ + 2S₂O₃^2- = [Ag(S₂O₃)₂]^3- + Г-