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铜族元素单质的性质

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:铜族元素的单质具有密度较大,熔沸点较高,延展性很好,导电、传热性好等共同特性,银的导电性和导热性在金属中占第一位;铜导电性仅次于银,大量用于制作电线。铜族元素的价电子构型为(n-1)d10ns1,与最外层只1个电子的碱金属相比金属活泼性弱得多,化学活泼性按Cu—Ag—Au顺序减弱。铜族元素单质较为稳定,在常温下不与干燥空气中的氧化合,铜加热时能产生黑色的氧化铜。铜族元素都能和卤素反应,但反应程度按Cu→Ag→Au的顺序逐渐下降。

铜族元素的单质具有密度较大,熔沸点较高,延展性很好,导电、传热性好等共同特性,银的导电性和导热性在金属中占第一位;铜导电性仅次于银,大量用于制作电线。铜族金属之间以及和其他金属之间,都很容易形成合金,如青铜(80%Cu,15%Sn,5%Zn)、黄铜(60%Cu、40%Zn)和K金(金银铜的合金)。

铜族元素的价电子构型为(n-1)d10ns1,与最外层只1个电子的碱金属相比金属活泼性弱得多,化学活泼性按Cu—Ag—Au顺序减弱。由于铜族元素次外层为18个电子,与s、p轨道相比,d轨道对核的屏蔽效应小,有效核电荷较大,最外层的一个s电子受核电荷的吸引力强,相应的电离能高。铜、银、金的标准电极电势值比氢大。由于具有18电子层构型的离子有很强的极化力和明显的变形性,所以本族元素容易形成共价化合物。

铜族元素单质较为稳定,在常温下不与干燥空气中的氧化合,铜加热时能产生黑色的氧化铜。在潮湿的空气中放久后,铜表面会慢慢生成一层铜绿:

2Cu+O2+CO2=Cu(OH)2·CuCO3

银、金在加热时也不与空气中的氧化合。空气中如含有H2S气体,银的表面上很快生成一层Ag2S的黑色薄膜而使银失去银白色光泽。

4Ag+2H2S+O2=2Ag2S(黑色)+2H2O

铜族元素都能和卤素反应,但反应程度按Cu→Ag→Au的顺序逐渐下降。铜在常温下就能与卤素反应,银反应很慢,金则须在加热时才同干燥的卤素起反应。例如:金在473K时与Cl2作用可以得到褐红色的晶体AuCl3

2Au+3Cl2=2AuCl3

铜族元素不能置换稀酸中的氢,但铜、银可与氧化性酸如硝酸和浓硫酸反应,而金只能溶于王水中:

Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O

该反应可用于粗金的提纯。

在空气存在的条件下,铜、银、金均可溶于NaCN或KCN溶液中,也是工业上从矿石中提取金、银的重要反应。

4M+8NaCN+2H2O+O2=4Na[M(CN)2]+4NaOH    (M=Ag,Au)

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