Свойства металлов подгруппы меди

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подгруппа меди

Введение

Подгруппа меди включает в себя химические элементы первой группы периодической таблицы химических элементов. В группу входят переходные металлы, из которых традиционно изготавливают монеты: медь Cu, серебро Ag и золото Au.

Металлы подгруппы меди обладают небольшой химической активностью, поэтому они находятся частично в виде химических соединений, а частично в свободном виде, особенно золото.

По распространенности в природе элементы этой подгруппы стоят далеко позади соответствующих щелочных металлов. Если содержание самой меди в земной коре оценивается еще довольно большой величиной -- 0,003%, то доля серебра и золота намного ниже.

Все элементы этой группы известны человеку уже с древних времён, поскольку все они встречаются в природе в металлической форме. Они имеют достаточно широкое применение в различных сферах жизнидеятельности, так как для их производства не требуются сложные металлургические процессы.

Природная медь слагается из изотопов 63Сu (69,1 %) и 65Сu (30,9 %), серебро -- из изотопов 107Аg (51,35 %) и 109Аg (48,65 %), тогда как золото является «чистым» элементом (197Аu).

В основном состоянии элементы подгруппы меди имеют строение внешних электронных оболочек 3d104s1 (Сu), 4d105s1 (Аg), 5d106s1 (Аu) и одновалентны. Возбуждение ближайших потенциально трехвалентных состояний Сu (3d94s14р1), Аg (4d95s15р1) и Аu (5d96s16р1) требует затраты соответственно 464, 673 и 502 кДж/моль.

Медь -- химический элемент с атомным номером 29 в периодической системе, обозначается символом Cu (лат. Cuprum), красновато-золотистого цвета (розовый при отсутствии оксидной пленки). Пластичный переходный металл, с давних пор широко применяемый человеком.

Из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления медь -- самый первый металл, широко освоенный человеком. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом -- бронзы для изготовления оружия и т. п.

Слово того же происхождения, что и польское miedz, чешское med. У этих слов два источника -- древненемецкое smida -- металл (отсюда немецкие, английские, голландские, шведские и датские кузнецы -- Schmied, smith, smid, smed) и греческое «металлон» -- рудник, копь. Так что «медь» и «металл» -- родственные слова сразу по двум линиям.

Латинское cuprum (от него произошли и другие европейские названия) связано с островом Кипр, где уже в III веке до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди. Римляне называли медь cyprium aes -- металл из Кипра. В позднелатинском cyprium перешло в cuprum.

Медь встречается в природе как в cоединениях, так и в самородном виде. Источниками меди могут служить такие минералы, как азурит Cu3(CO3)2(OH)2, малахит Cu2CO3(OH)2, халькопирит CuFeS2, борнит Cu5FeS4, ковелит CuS, халькоцит Cu2S и куприт Cu2O.

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,4 до 1,0 %.

Серебро известно человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в своё время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде -- его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. В Ассирии и Вавилоне серебро считалось священным металлом и являлось символом Луны. В Средние века серебро и его соединения были очень популярны среди алхимиков. С середины XIII века серебро становится традиционным материалом для изготовления посуды. Кроме того, серебро и по сей день используется для чеканки монет.

Достаточно очевидно, что рус. серебро, польск. srebro, болг. сребро, ст.-слав. сьребро восходят к праславянскому sьrebro, которое имеет соответствия в балтийских (лит. sidabras, др.-прусск. sirablan) и германских (готск. silubr, нем. Silber, англ. silver) языках. Дальнейшая этимология за пределами германо-балто-славянского круга языков неясна, предполагают либо сближение с анатолийским subau-ro «блестящий», либо раннее заимствование из языков Ближнего Востока: ср. аккад. sarpu «очищенное серебро», от аккад. sarapu «очищать, выплавлять». По-гречески серебро -- «?сгхспт», «бrgyros», от индоевропейского корня «H?er?у-, H?er?н-», означающего «белый», «блистающий». Отсюда происходит и его латинское название -- «argentum».

Среднее содержание серебра в земной коре-- 70 мг/т. Максимальные его концентрации устанавливаются в глинистых сланцах, где достигают 900 мг/т. Серебро характеризуется относительно низким энергетическим показателем ионов, что обуславливает незначительное проявление изоморфизма этого элемента и сравнительно трудное его вхождение в решётку других минералов. Наблюдается лишь постоянный изоморфизм ионов серебра и свинца. Ионы серебра входят в решётку самородного золота. В небольшом количестве ион серебра входит в решётку сульфидов и сульфосолей меди.

Определённая часть благородных и цветных металлов встречается в природе в самородной форме. Известны и документально подтверждены факты нахождения не просто больших, а огромных самородков серебра. Так, например, в 1477 году на руднике «Святой Георгий» (месторождение Шнееберг в Рудных горах в 40-45 км от города Фрайберг) был обнаружен самородок серебра весом 20 т. Глыбу серебра размером 1 х 1Ч2,2 м выволокли из горной выработки, устроили на ней праздничный обед, а затем раскололи и взвесили. В Дании, в музее Копенгагена, находится самородок весом 254 кг, обнаруженный в 1666 году на норвежском руднике Конгсберг. Крупные самородки обнаруживали и на других континентах. В настоящее время в здании парламента Канады хранится одна из добытых на месторождении Кобальт в Канаде самородных пластин серебра, имеющая вес 612 кг. Другая пластина, найденная на том же месторождении и получившая за свои размеры название «серебряный тротуар», имела длину около 30 м и содержала 20 т серебра. Однако, при всей внушительности когда-либо обнаруженных находок, следует отметить, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. По этой же причине растворимость серебра выше и его концентрация в морской воде на порядок больше, чем у золота (около 0,04 мкг/л и 0,004 мкг/л соответственно).

Известно более 50 природных минералов серебра, из которых важное промышленное значение имеют лишь 15-20, в том числе:

самородное серебро;

электрум (золото-серебро);

кюстелит (серебро-золото);

аргентит (серебро-сера);

прустит (серебро-мышьяк-сера);

бромаргерит (серебро-бром);

кераргирит (серебро-хлор);

пираргирит (серебро-сурьма-сера);

стефанит (серебро-сурьма-сера);

полибазит (серебро-медь-сурьма-сера);

фрейбергит (медь-сера-серебро);

аргентоярозит (серебро-железо-сера);

дискразит (серебро-сурьма);

агвиларит (серебро-селен-сера) и другие.

Как и другим благородным металлам, серебру свойственны два типа проявлений:

1. собственно серебряные месторождения, где оно составляет более 50 % стоимости всех полезных компонентов;

2. комплексные серебросодержащие месторождения (в которых серебро входит в состав руд цветных, легирующих и благородных металлов в качестве попутного компонента).

Собственно серебряные месторождения играют достаточно существенную роль в мировой добыче серебра, однако следует отметить, что основные разведанные запасы серебра (75 %) приходятся на долю комплексных месторождений.

Золото -- пожалуй, первый металл, с которым познакомилось человечество (см. подробнее благородные металлы). В России первым золотодобытчиком считается Ерофей Марков, памятник которому стоит в городе Берёзовский близ Екатеринбурга.

Поскольку золото было известно, вероятно, ещё до появления письменности, проследить историю его названия, скорее всего, невозможно. Известно, однако, что в славянских языках слово золото имело в древности общий корень со словом «жёлтый», первоначальный вариант слова записывают как zolto. Некоторые связывают происхождения слова «золото» со словом «солнце» (корень sol). Однако достаточно достоверных версий происхождения названия нет.

Слово gold в европейских языках связано с греческим богом Солнца Гелиосом. Латинское aurum означает «жёлтое» и родственно с «Авророй» (Aurora) -- утренней зарёй.

Золото - это один из немногих элементов, который встречается в природе - в виде самородков. Обычно оно в минимальных концентрациях рассеяно в твердой породе. В таблице распространенности химических элементов в земной коре золото занимает 77-е место, что является одной из причин его высокой стоимости.

1. Физические свойства металлов подгруппы меди

Медь -- золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Медь обладает высокой тепло-и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4%/°С.

Имеет два стабильных изотопа -- 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латуни -- с цинком, бронзы -- с оловом и другими элементами, мельхиор -- с никелем, баббиты -- со свинцом и другие.

Чистое серебро -- довольно тяжёлый (легче свинца, но тяжелее меди), необычайно пластичный серебристо-белый металл (коэффициент отражения света близок к 100 %). Тонкая серебряная фольга в проходящем свете имеет фиолетовый цвет. C течением времени металл тускнеет, реагируя с содержащимися в воздухе следами сероводорода и образуя налёт сульфида, чья тонкая пленка придает тогда металлу характерную розоватую окраску. Обладает высокой теплопроводностью. При комнатной температуре имеет самую высокую электропроводность среди всех известных металлов (удельное электрическое сопротивление 1,59·10?8 Ом·м при температуре 20 °C).

Чистое золото -- мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает исключительно высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.

Золото -- очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19 621 кг/мі (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает шестое место: после осмия, иридия, рения, платины и плутония. Высокая плотность золота облегчает его добычу. Самые простые технологические процессы, такие, как, например, промывка на шлюзах, могут обеспечить весьма высокую степень извлечения золота из промываемой породы.

Золото -- очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса ~2.5 (сравнима с твёрдостью ногтя), по Бринеллю 220--250 МПа.

Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем -- окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 500 м/г.

2. Химические свойства

По химическим свойствам медь занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. Медь, как и Fe, Co, Ni, склонна к комплексообразованию, дает окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды и т. д. Сходство со щелочными металлами незначительно. Так, медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной меди в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2-валентной меди; соли 2-валентной меди, напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы.

Медь -- электроположительный металл. Относительную устойчивость ее ионов можно оценить на основании следующих данных:

Cu2+ + e > Cu+ E0 = 0,153 B,

Сu+ + е > Сu0 E0 = 0,52 В,

Сu2+ + 2е > Сu0 E0 = 0,337 В.

Медь вытесняется из своих солей более электроотрицательными элементами и не растворяется в кислотах, не являющихся окислителями. Медь растворяется в азотной кислоте с образованием Cu(NO3)2 и оксидов азота, в горячей конц. H2SO4 -- с образованием CuSO4 и SO2. В нагретой разбавленной H2SO4 медь растворяется только при продувании через раствор воздуха.

Химическая активность меди невелика, при температурах ниже 185°С с сухим воздухом и кислородом не реагирует. В присутствии влаги и СО2 на поверхности меди образуется зеленая пленка основного карбоната. При нагревании меди на воздухе идет поверхностное окисление; ниже 375°С образуется СuО, а в интервале 375--1100°С при неполном окислении меди -- двухслойная окалина (СuО + Сu2О). Влажный хлор взаимодействует с медью уже при комнатной температуре, образуя хлорид меди(II), хорошо растворимый в воде. Медь реагирует и с другими галогенами.

Особое сродство проявляет медь к сере: в парах серы она горит. С водородом, азотом, углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твердой меди незначительна и при 400°С составляет 0,06 г в 100 г меди. Присутствие водорода в меди резко ухудшает ее механические свойства (так называемая "водородная болезнь"). При пропускании аммиака над раскаленной медью образуется Cu2N. Уже при температуре каления медь подвергается воздействию оксидов азота: N2O и NO взаимодействуют с образованием Сu2О, a NO2 -- с образованием СuО. Карбиды Сu2С2 и СuС2 могут быть получены действием ацетилена на аммиачные растворы солей меди. Окислительно-восстановительные равновесия в растворах солей меди в обеих степенях окисления осложняются легкостью диспропорционирования меди(I) в медь(0) и медь(II), поэтому комплексы меди(I) обычно образуются только в том случае, если они нерастворимы (например, CuCN и Cul) или если связь металл--лиганд имеет ковалентный характер, а пространственные факторы благоприятны.

Медь(II). Двухзарядный положительный ион меди является ее наиболее распространенным состоянием. Большинство соединений меди(I) очень легко окисляется в соединения двухвалентной меди, но дальнейшее окисление до меди(Ш) затруднено.

Конфигурация 3d9 делает ион меди(II) легко деформирующимся, благодаря чему он образует прочные связи с серосодержащими реагентами. Основным координационным полиэдром для двухвалентной меди является симметрично удлиненная квадратная бипирамида. Тетраэдрическая координация для меди(П) встречается довольно редко и в соединениях с тиолами, по-видимому, не реализуется.

Большинство комплексов меди(II) имеет октаэдрическую структуру, в которой четыре координационных места заняты лигандами, расположенными к металлу ближе, чем два других лиганда, находящихся выше и ниже металла. Устойчивые комплексы меди(II) характеризуются, как правило, плоскоквадратной или октаэдрической конфигурацией. В предельных случаях деформации октаэдрическая конфигурация превращается в плоскоквадратную. Большое аналитическое применение имеют внешнесферные комплексы меди.

Гидроксид меди(II) Сu(ОН)2 в виде объемистого осадка голубого цвета может быть получен при действии избытка водного раствора щелочи на растворы солей меди(II). ПР(Сu(ОН)-) = 1,31.10-20. В воде этот осадок малорастворим, а при нагревании переходит в СuО, отщепляя молекулу воды. Гидроксид меди(II) обладает слабо выраженными амфотерными свойствами и легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием осадка темно-синего цвета. Осаждение гидроксида меди происходит при рН 5,5.

Медь(III). Доказано, что медь(III) с конфигурацией 3d8 может существовать в кристаллических соединениях и в комплексах, образуя анионы -- купраты. Купраты некоторых щелочных и щелочноземельных металлов можно получить, например, нагреванием смеси оксидов в атмосфере кислорода. КСuО2 -- это диамагнитное соединение голубовато-стального цвета.

При действии фтора на смесь КСl и СuСl2 образуются светло-зеленые кристаллы парамагнитного соединения К3СuF6.

При окислении щелочных растворов меди(II), содержащих периодаты или теллураты, гипохлоритом или другими окислителями образуются диамагнитные комплексные соли состава K7[Cu(IO6)2]7H2O. Эти соли являются сильными окислителями и при подкислении выделяют кислород.

Соединения меди(Ш). При действии спиртового раствора щелочи и пероксида водорода на охлажденный до 50° спиртовой раствор хлорида меди(II) выпадает коричнево-черный осадок пероксида меди СuО2. Это соединение в гидратированной форме можно получить при действии пероксида водорода на раствор соли сульфата меди, содержащего в небольших количествах Na2CO3. Суспензия Сu(ОН)2 в растворе КОН взаимодействует с хлором, образуя осадок Сu2О3 красного цвета, частично переходящий в раствор.

Химические свойства серебра приближены к химическим свойствам меди.

Некоторые газы, например водород, кислород, окись и двуокись углерода, растворяются в серебре, причем растворимость их пропорциональна квадратному корню от давления. Растворимость кислорода в серебре максимальна при +400...450°C (когда 1 объем серебра поглощает до 5 объемов кислорода). Рекомендуется избегать охлаждения серебра, насыщенного кислородом, поскольку выделение этого газа из охлаждаемого серебра может сопровождаться взрывом. При поглощении кислорода или водорода серебро становится хрупким.

Азот и инертные газы с трудом растворяются в серебре при температуре выше -78°C.

Как уже говорилось ранее, с химической точки зрения серебро достаточно инертно, оно не проявляет способности к ионизации и легко вытесняется из соединения более активными металлами или водородом.

Оксид серебра является амфотерным оксидом, так как серебро является металлом и проявляет ярко выраженные металлические свойства - следовательно, он не может быть кислотным. Щелочным металлом серебро тоже не является. Электроотрицательность серебра по шкале равна 1,9.

Под действием влаги и света галогены легко взаимодействуют с металлическим серебром образуя соответствующие галогениды.

Соляная и бромистоводородная кислоты в концентрированных растворах медленно реагируют с серебром:

2Ag + 4НСl = 2H[AgCl2] + Н2

2Ag + 4НВr = 2H[AgBr2] + Н2

Кислород взаимодействует с нагретым до 168° металлическим серебром при разных давлениях с образованием Ag2O. Озон при +225°С в присутствии влаги (или перекиси водорода) действует на металлическое серебро, образуя высшие окислы серебра.

Сера, реагируя с нагретым до +179°С с металлическим серебром, образует черный сульфид серебра Ag2S. Сероводород в присутствии кислорода воздуха и воды взаимодействует с металлическим серебром при комнатной температуре по уравнению:

2Ag + H2S +1/2O2 - Ag2S + H2O

Металлическое серебро растворяется в H2SO4 при нагревании, в разб. HN03 на холоду и в растворах цианидов щелочных металлов в присутствии воздуха (кислорода или другого окислителя):

2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

3Ag + 4HNO3 + 3AgNO3 + NO + 2H2O

2Ag + 4NaCN + H2O + l/2 O2 = 2Na[Ag(CN)2] + 2NaOH

Cелен, теллур, фосфор, мышьяк и углерод реагируют с металлическим серебром при нагревании с образованием Ag2Se, Ag2Te, Ag3P, Ag3As, Ag4C. Азот непосредственно не взаимодействует с серебром.

Органические кислоты и расплавленные щелочи пли соли щелочных металлов не реагируют с металлическим серебром. Хлорид натрия в концентрированных растворах и в присутствии кислорода воздуха медленно взаимодействует с серебром с образованием хлорида серебра.В солянокислом растворе серебро восстанавливает некоторые соли металлов, такие, как CuCl2, HgCL2, FeI2. VOC12.

Сеpебpо обладает склонностью к образованию комплексных соединений.

Многие неpаствоpимые в воде соединения сеpебpа (напpимеp: оксид сеpебpа(I) -- Ag2O и хлоpид сеpебpа -- AgCl), легко pаствоpяются в водном pаствоpе аммиака. Комплексные цианистые соединения сеpебpа пpименяются для гальванического сеpебpения, так как пpи электpолизе pаствоpов этих солей на повеpхности изделий осаждается плотный слой мелкокpисталлического сеpебpа. Все соединения сеpебpа легко восстанавливаются с выделением металлического сеpебpа. Если к аммиачному pаствоpу оксида сеpебpа(I), находящемуся в стеклянной посуде, пpибавить в качестве восстановителя немного глюкозы или фоpмалина, то металлическое сеpебpо выделяется в виде плотного блестящего зеpкального слоя на повеpхности стекла. Этим способом готовят зеркала, а также серебрят внутреннюю поверхность стекла в сосудах для уменьшения потери тепла лучеиспусканием.

Примеры:

Na3[Ag(S2O3)2]

[Ag(NH3)2]OH

[Ag(NH3)2]2SO4

K[Ag(CN)2]

Na[Аg(SCN)2]; Na2[Ag(SCN)3]; Na3[Аg(SСN)4]

(NН4)5[Аg(SСN)6]

Сs3Ba[Ag(NО2)6]·2Н2О

(NН4)9[Аg(S2O3)4Cl2]

Золото -- самый инертный металл, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не реагирует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам, в отличие от металлов обычных, легко разрушающихся под действием окружающей среды. Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.

Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O

Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты:

4Au + 8CN? + 2H2O + O2 > 4[Au(CN)2]? + 4 OH?

В случае реакции с хлором возможность комплексообразования также значительно облегчает ход реакции: если с сухим хлором золото реагирует при ~200 °С с образованием хлорида золота(III), то в водном растворе (царская водка) золото растворяется с образованием хлораурат-иона уже при комнатной температуре:

2Au + 3Cl2 + 2Cl? > 2[AuCl4]?

Золото легко реагирует с жидким бромом и его растворами в воде и органических растворителях, давая трибромид AuBr3.

Со фтором золото реагирует в интервале температур 300?400°C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются.

Золото также растворяется во ртути, фактически образуя легкоплавкий сплав (амальгаму).

В концентрированной серной кислоте золото растворяется в присутствии окислителей: иодной кислоты, азотной кислоты, диоксида марганца. В водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется с образованием очень прочных дицианоауратов:

4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 > 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Эта реакция лежит в основе важного промышленного способа извлечения золота из руд.

Но самыми необычными являются свойства мелкораздробленного золота. При восстановлении золота из сильно разбавленных растворов оно не выпадает в осадок, а образует интенсивно окрашенные коллоидные растворы - гидрозоли, которые могут быть пурпурно-красными, синими, фиолетовыми, коричневыми и даже черными. Так, при добавлении к 0,0075%-ному раствору H[AuCl4] восстановителя (например, 0,005%-ного раствора солянокислого гидразина) образуется прозрачный голубой золь золота, а если к 0,0025%-ному раствору H[AuCl4] добавить 0,005%-ный раствор карбоната калия, а затем по каплям при нагревании добавить раствор танина, то образуется красный прозрачный золь. Таким образом, в зависимости от степени дисперсности окраска золота меняется от голубой (грубодисперсный золь) до красной (тонкодисперсный золь). При размере частиц золя 40 нм максимум его оптического поглощения приходится на 510-520 нм (раствор красный), а при увеличении размера частиц до 86 нм максимум сдвигается до 620-630 нм (раствор голубой). Реакция восстановления с образованием коллоидных частиц используется в аналитической химии для обнаружения малых количеств золота.

3. Соединения меди

Соединения меди (I)

Сульфид меди - Cu2S в природе встречается в виде ромбических кристаллов медного блеска; удельный вес его 5,785, температура плавления 1130 0С. Из расплава Cu2S затвердевает в кубических кристаллах. Cu2S достаточно хорошо проводит электрический ток, однако хуже, чем сульфид меди (2)

Окись меди (I) Cu2O встречается в природе в виде минерала куприта - плотной массы цвета от красного до черно - коричневого; иногда она имеет кристаллы правильной кубической формы. При взаимодействии сильных щелочей с солями меди(I) выпадает желтый осадок, переходящий при нагревании в осадок красного цвета, по-видимому, Cu2O. Гидроксид меди(I) обладает слабыми основными свойствами, он несколько растворим в концентрированных растворах щелочей. Искусственно Cu2O получают добавлением натриевой щелочи и не слишком сильного восстановителя, например виноградного сахара, гидразина или гидроксиламина, к раствору сульфита меди (II) или к фелинговой жидкости.

В воде окись меди (I) практически нерастворима. Она однако, легко растворяется в водном растворе аммиака и в концентрированных растворах галогеноводородных кислот с образованием бесцветных комплексных соединений [Cu(NH3)2]OH и соответственно H[CuX2] (где Х - галоген).

В растворах щелочей окись меди (I) заметно растворима. Под действием разбавленных галогеноводородных кислот окись меди (I), превращается в галогенид меди (I), также не растворимый в воде. В разбавленной кислородной кислоте, например серной, окись меди (I) растворяется, однако при этом распадается на соль меди (II) и металл: Cu2O + H2SO4 = CuSO4 + H2O + Cu.

Также в природе встречаются такие соединения Меди (I) как: Cu2О, в природе называемый берцелианитом (Умангит). Который искуствено получают взаимодействием паров Se или H2Se с Cu или её солями при высоких температурах.

Соединения меди (II)

Окись меди (II) CuO встречается в природе в виде черного землистого продукта выветривания медных руд (мелаконит). В лаве Везувия она найдена закристаллизованной в виде черных триклинных табличек (тенорит). Искусственно окись меди получают нагреванием меди в виде стружек или проволоки на воздухе при температуре красного каления или прокаливанием нитрата или карбоната. Полученная таким путём окись меди аморфна и обладает ярко выраженной способностью адсорбировать газы.

Также встречаются соединения: дигидроксокарбонат меди (горная зелень) Cu2(OH)2CO3 тёмно-зелёные кристаллы. Образуется в зоне окисления медных месторождений.

медь серебро золото химический

4. Соединения серебра

Химические соединения серебра -- всевозможные химические соединения серебра с различной степенью окисления, и различными физико-химическими характеристиками. Соединения серебра имеют значительное экономическое, научное и медицинское значение. В настоящее время известно несколько десятков различных химических (органических и неорганических) соединений серебра.

В соответствии со своим положением в I группе периодической системы серебро в большинстве соединений проявляет степень окисления +1 (одновалентно). Однако есть и производные серебра со степенью окисления +2 и +3, например AgO, AgF2. Проявление серебром высших степеней окисления объясняется тем, что в реакциях атома серебра может участвовать не только единственный валентный s-электрон внешней оболочки, но также один или два d-электрона предыдущей оболочки (конфигурация 4d105s1). Рассмотрим соединения, в которых серебро является одновалентным.

Ag2O -- оксид серебра (I) -- вещество буро-черного цвета, может быть получено только косвенным путем. Осаждается при введении ионов ОH- в раствор, содержащий ионы Ag+:

2AgNO3+2КОН=Ag2O+2KNO3+H2O

Оксид серебра (I) уже при 300°С разлагается на кислород и серебро:

2Ag2O=4Ag+O2

В воде нерастворим, но растворим в водном растворе аммиака с образованием комплексной соли: Ag2O+4NH3+H2O=2[Ag(NH3)2]OH

Проявляет окислительные свойства, особенно по отношению к некоторым органическим веществам:

НСНО+2Ag2O->4Ag+СО2+Н2О

реакция «серебряного зеркала»

Из солей серебра следует отметить галогениды. Из галогенидов серебра в воде растворим фторид серебра AgF. Хлорид, бромид и иодид серебра отличаются очень слабой растворимостью в воде и разбавленных кислотах. Их получают действием соответствующих галогенидов натрия или калия на раствор нитрата серебра:

AgNO3+NaCl=AgCl+NaNO3

Образующиеся галогениды серебра выпадают в осадок в виде хлопьев (AgCl -- белый, AgBr и AgI -- желтоватые). Такие реакции имеют большое значение в аналитической химии: ионы серебра Ag+ служат очень чувствительными реагентами на галогенид-ионы. Наименее растворимая соль серебра -- сульфид серебра Ag2S. Из растворимых солей наиболее распространен нитрат серебра AgNO3, его получают непосредственным растворением серебра в азотной кислоте.

Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO3 -- ляпис.

5. Соединения золота

Галоидные соединения

Наиболее часто встречается на практике и служит для получения многих других соединений хлорное золото AuClЗ. Оно получается при нагревании Au в струе хлора при 300°, или же при растворении в царской водке. В последнем случае при выпаривании раствора досуха, для удаления кислот, происходит легкое разложение AuCl 3 с образованием AuCl, которое, будучи нерастворимо в воде, легко отделяется от AuClЗ. Хлорное золото растворимо в спирте, эфире и воде, довольно непрочно; при нагревании около 150° выделяет Cl и образует AuCl, а при более сильном совсем разлагается на Cl и Au; то же самое происходит под влиянием света. Из водного раствора множество веществ выделяют золото в металлическом виде; в этом отношении наиболее употребительны: SO2, FeSO4 и щавелевая кислота. Например с FeSO4 реакция идет так:

2АuСl 3 + 6FeSО 4 = 2Аu + Fe2Cl6 + 2Fe2(SO4) З.

AuCl3 соединяется с НСl, образуя AuCl 3 HCl (легкая разлагаемость и способность соединяться с НСl делают почти невозможным получение AuCl3 в совершенно чистом виде).

Кислородные соединения золота

Из соединений золота с кислородом достоверно известны два: закись золота Au2O и окись Au2O3, хотя указывают на существование еще Аu2O2, Аu2O4, Аu2O5. Закись Au2O получается при действии КНО на AuCl на холоде или при кипячении AuCl 3 с уксуснокислым кали, лимонной кислотой, азотнокислой закисью ртути и пр., например:

2AuCl3 + 2Hg2(NO3)2 + Н 2 О = Au 2O + 3HgCl2 + 2HNO З + Hg(NO3)2.

Au2O в кислотах не растворяется, при нагревании выделяет кислород. Из солей, отвечающих закиси золота, наиболее прочны двойные, например сернистокислые соли щелочных металлов, AuNa 3(SO3)2 + 1/2 Н 2 О и пр. Особенной известностью пользуется двойная серноватисто-натровая соль Na 3Au(S2O3).2H2 O, так называемая соль Фодро и Желиса. Она образуется при действии серноватисто-натровой соли на AuCl .В воде она хорошо растворима и от прибавления спирта к раствору выделяется в виде хорошо образованных кристаллов. Своим постоянством она резко отличается от других солей золота. Щавелевая кислота, SO2 и FeSO4 не выделяют из нее металлическое золото, НCl, Н2SО4 не дают осадка серы, как у других серноватистых солей, HNO3 разрушает ее с выделением золота. Употребляется в медицине и фотографии.

Цианистые соединения

Из других соединений золота наиболее интересны цианистые. Золото растворяется в KCN, в присутствии кислорода воздуха; при этом образуется двойная соль AuCNKCN, лучше всего она приготовляется, действуя KCN на гремучее золото или на Au2O3; обладает сравнительной прочностью, растворима в воде, из которой кристаллизуется в безводном состоянии (для растворения 1 части соли требуется около 7 час. воды при обыкновенной температуре). FeSO4 на нее не действует; SO 2 и щавелевая кислота не выделяют из нее золото, а осаждают AuCN. Бром и йод прямо присоединяются, образуя KCNAuCNJ 2 + Н 2 О и AuCNKCN Br 2 + 3Н 2 О. Тоже известно и для хлора. AuCNKCN употребляется на практике в большом количестве для золочения гальваническим путем. При выпаривании с HNO 3 или НCl это соединение разлагается с выделением AuCN - кристаллического порошка, нерастворимого в воде, HNO3, Н2SО4 и легко растворяющегося в цианистых металлах, с которыми образует двойные соли. При действии KCN на раствор AuCl 3, по возможности нейтральный, получается AuCN 3 KCN в виде кристаллов, растворимых в теплой воде и спирте. При разложении кислотами из нее получают кислоту AuCN 3HCN.

6. Биологические свойства меди

В 1893 году швейцарский ботаник Карл Негель доложил научному миру о своем открытии - антимикробном действии меди и серебра. Негели наблюдал гибель микроорганизмов в воде при концентрациях в ней металлов, составляющих миллионные доли от количества раствора, т.е. следовые. Эти свойства меди и серебра были названы олигодинамическими, от греческих слов «олигос» и «динамис». В буквальном переводе: «действие следа». Дальнейшими исследованиями было установлено, что наибольшим олигодинамическим действием обладает серебро. Действие меди в 4-5 раз слабее. Но взятые вместе, эти металлы многократно усиливают свойства друг друга. И свойства не только антимикробные. Медь играет ключевую метаболическую роль в обмене веществ всех живых организмов, начиная от простейшей клетки. Она входит в состав биологических катализаторов - ферментов. Без них невозможна жизнь. Именно поэтому биологи назвали медь «металлом жизни». Прямо или косвенно медь участвует в большинстве обменных процессов и является их главным регулятором.

Основная биохимическая функция меди в организме - это участие в ферментативных реакциях в качестве активатора или в составе медьсодержащих ферментов. Количество меди в растениях колеблется от 0,0001 до 0,05% (на сухое вещество) и зависит от вида растения и содержания меди в почве. В растениях медь входит в состав ферментов-оксидаз и белка пластоцианина. В оптимальных концентрациях медь повышает холодостойкость растений, способствует их росту и развитию. Среди животных наиболее богаты медью некоторые беспозвоночные (у моллюсков и ракообразных в гемоцианине содержится 0,15-0,26% меди). Поступая с пищей, медь всасывается в кишечнике, связывается с белком сыворотки крови - альбумином, затем поглощается печенью, откуда в составе белка церулоплазмина возвращается в кровь и доставляется к органам и тканям.

Медь - очень важный для жизни металл. Содержание меди в организме человека колеблется (на 100 г сухой массы) от 5 мг в печени до 0,7 мг в костях, в жидкостях тела - от 100 мкг (на 100 мл) в крови до 10 мкг в спинномозговой жидкости. А всего меди в организме взрослого человека около 100 мг. Медь входит в состав ряда ферментов - тирозиназы, цитохромоксидазы, стимулирует кроветворную функцию костного мозга.

Ежедневный прием меди с пищей составляет 0,50-6 мг, из которых усваивается только 30%. Токсическая доза меди больше 250 мг. Попав в организм, соединение меди поступает в печень, которая является главным складом этого микроэлемента. Медь концентрируется также в мозге, сердце и почках, мышечной и костной тканях. Многие растения и животные концентрируют медь, и лечебное действие при их использовании связано в большей мере с этим элементом. Наиболее богаты медью шампиньоны, картофель, печень (особенно палтуса и трески), почки, яичный желток, цельное зерно, а также устрицы и каракатицы. В молоке и молочных продуктах ее очень мало, поэтому длительный молочный рацион может привести к недостаточности меди в организме.

Малые дозы меди влияют на обмен углеводов в организме (снижение содержания сахара в крови), минеральных веществ (уменьшение в крови количества фосфора) и других. Увеличение содержания меди в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, стимулирует использование накопленного в печени железа при синтезе гемоглобина.

7. Бактерицидные свойства серебра

Доказано, что бактерицидные свойства серебра в 3,5 раза сильнее аналогичных свойств хлорной извести и гидрохлорида натрия и в 1750 раз сильнее карболовой кислоты. Кроме того, в отличие от этих веществ, серебро не дает токсических соединений и не имеет запаха. В настоящее время известно, что от действия ионов серебра погибает более 350 видов микробов, среди которых стафилококки, стрептококки, бактерии дизентерии, брюшного тифа и др. Для сравнения замечу, что антибиотики могут справиться только с 10 разновидностями патогенных микроорганизмов и оказывают токсическое действие на организм человека, вызывая аллергические реакции и нарушая микрофлору. Именно поэтому космонавты, моряки во время длительного нахождения вдали от суши употребляют только серебряную воду.

В медицине известен случай, который произошел с больным сахарным диабетом. Мужчина 65 лет, подверженный неизлечимым инфекциям, как и все больные с этим диагнозом, поступил в больницу с язвой на руке. Инфекция проникла через обычный порез. Рана не заживала, постоянно гноилась, а через полгода на больном месте образовалась язва. Врачи говорили о том, что ампутации руки не избежать. Больной прочитал в медицинском журнале о лечении гнойных инфекций ионами серебра и сразу же отправился в специализированную клинику. Там пациента лечили препаратами, содержащими соединения серебра. В итоге за полтора месяца язва практически исчезла.

Вы никогда не задумывались, почему, целуя в церкви крест, еще никто не подхватил инфекцию? Ответ очевиден. Кресты делают из серебра, и благодаря антисептическим свойствам этого металла люди защищены от попадания инфекций в организм во время обряда целования креста.

В настоящее время серебро интересует современных ученых не только как металл, который способен убивать микробы. Серебро -- это один из важнейших микроэлементов, необходимых для нормальной работы организма человека и животных. Особенно нуждаются в нем мозг, железы внутренней секреции, печень, почки и кости скелета. Ионы серебра активно участвуют в обменных процессах организма, синтезе многих жизненно важных ферментов и витаминов, а также в регуляции энергетического обмена, способствуют увеличению количества лимфоцитов и моноцитов, эритроцитов и повышенного гемоглобина.

Считается, что организм человека ежедневно должен получать 88 мкг ионов серебра. Откуда же можно получить это серебро? Оказывается, это несложно: достаточно всего лишь включить в свой рацион минеральную воду, содержащую серебро. Найти такую воду в продаже не составляет труда. Ее следует пить по утрам сразу после сна, так как ночью, когда обменные процессы протекают наименее активно, в клетках скапливаются отходы, вызывающие развитие многих болезней.

Размещено на Allbest.ru

...