第十四章过渡元素
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过渡元素半径变化规律及解释过渡元素半径变化规律,其实听起来有点复杂,但我们一起来聊聊,让它变得轻松些。
大家知道,过渡元素就是那些在元素周期表中间,像个明星一样闪闪发光的家伙,它们包括铁、铜、镍等等。
说起它们的半径变化,哎,真的是个有趣的话题。
想象一下,一条过渡元素的长河,随着元素的不同,水位时高时低,真是让人忍不住想要跳进去游泳。
先说说元素的周期性变化。
一般来说,元素的半径随着原子序数的增加而逐渐减小。
这就好比一个越来越紧凑的派对,原本你在一个宽敞的大厅里,后来慢慢变成了一个小房间,大家都挤在一起,空间变小了,但每个人的热情却丝毫不减。
这是因为随着原子序数增加,原子核的正电荷也增加,这种电荷吸引电子,让电子跑得更近,更贴心。
所以,半径就像是被施了魔法,越来越小。
然后,我们再聊聊这个现象背后的原因。
就像一位无形的导演,控制着舞台上的每一个角色。
过渡元素中,d轨道的电子逐渐填充,这可真是个神奇的过程。
当我们看着电子们在不同轨道中舞动时,会发现,d轨道的电子并不特别想参与进来,反而让周围的s轨道电子变得更加紧张,产生了一种“电子间的竞争”,这时候,原子半径就更小了,简直是心机满满。
不能忽视的是,随着我们从左到右移动,元素的电负性也是在悄悄变化的。
电负性就像一个强势的女王,慢慢提升了大家的自我要求。
在这种情况下,元素对电子的吸引力增加,导致了半径的进一步缩小。
这种变化,就像生活中一个人从懵懂青涩到成熟稳重,越是走向成熟,越能吸引到其他人靠近。
再说到纵向变化,也就是从上到下的变化。
纵向上,元素的半径可就大不相同了。
想象一下,从高处往下看,感觉一览众山小,但实际情况是,越往下走,空间越大,半径也随之变大。
这主要是因为能级的增加。
就像楼房越盖越高,住的人自然得往上搬,电子们也得在新的层次上安家。
于是,半径就越来越大,就像一个在聚会上越吃越多的小伙伴,身材也自然跟着水涨船高。
有趣的是,过渡元素的半径变化还跟它们的化学性质密切相关。
13-6 铜族元素13-6-1 铜族元素概述一、铜族元素通性1.价层电子构型为(n-1)d10n s1,氧化数有+1、+2、+3,铜、银、金最常见的氧化数分别为+2、+1、+3 。
2.铜族金属离子具有较强的极化力,本身变形性又大,所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性。
3.与其它过渡元素类似,易形成配合物。
二、铜族元素单质1.它们的密度大,都是重金属,其中金的密度最大,为19.3g·cm-3。
2.硬度小、有极好的延展性和可塑性,金更为突出,3.导热、导电能力极强,尤以银为最,铜是最通用的导体。
4.铜、银、金能与许多金属形成合金。
5.铜、银、金的化学活泼性较差。
铜:在干燥空气中铜很稳定,有二氧化碳及湿气存在,则表面上生成绿色的碱式碳酸铜2Cu + O2 + H2O + CO2─→ Cu2(OH)2CO3金:在高温下唯一不与氧气起反应的金属,在自然界中仅与碲形成天然化合物(碲化金)。
银:在室温下不与氧气、水作用,即使在高温下也不与氢、氮或碳作用,与卤素反应较慢,但即使在室温下与含有H2S的空气接触时,表面因蒙上一层Ag2S而发暗,这是银币和银首饰变暗的原因。
4Ag + 2H2S + O2─→ 2Ag2S + 2H2O铜、银不溶于非氧化性稀酸,能与硝酸、热的浓硫酸作用:Cu + 4HNO3(浓)─→ Cu(NO3)2 + NO2↑+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀)─→ 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2OCu + 2H2SO4(浓) ─→ CuSO4 + SO2↑+ 2H2O2Ag + 2H2SO4(浓) ─→ Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2OAg + 2HNO3(65%) ─→ AgNO3 + NO2↑+ H2O金不溶于单一的无机酸中,但金能溶于王水(浓HCl:浓HNO3 = 3:1的混合液)中:Au + HNO3+ 4HCl ─→ H[AuCl4] + NO↑ + 2H2O而银遇王水因表面生成AgCl薄膜而阻止反应继续进行。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中一张重要的“地图”,该表按照化学元素的原子序数,显示了各元素的基本信息和特性。
其中,过渡元素是周期表中的一类重要元素,具有特殊的电子排布和化学性质。
本文将从过渡元素的定义、周期表中的位置、特性以及应用等方面进行探讨。
一、过渡元素的定义过渡元素是指周期表中d区的元素,它们的d轨道电子不满足“2n^2”原则。
具体来说,过渡元素的外层电子排布为(n-1)d^1-10ns^1-2,其中n为外层电子壳层的主量子数。
过渡元素特有的电子排布使其具有独特的物理和化学性质。
二、周期表中的过渡元素过渡元素主要分布在周期表的d区,从第3周期开始,一直延伸到第7周期。
常见的过渡元素包括钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、银(Ag)等,共有38个元素。
在周期表中,它们有着相似的电子排布和共同的化学性质。
三、过渡元素的特性1. 高熔点和高密度:过渡元素具有较高的熔点和密度,这归功于它们结构中复杂的d电子排布和较强的金属键。
2. 多样的氧化态:过渡元素的d电子容易参与化学反应,具有多样的氧化态。
例如,铁可以呈现+2、+3和+6等多种氧化态。
3. 彩色化合物:过渡元素的d电子能级跃迁引起了它们的彩色性质,使得许多过渡金属化合物呈现出各种各样的颜色。
4. 优良的催化性能:过渡元素广泛应用于催化反应中,其复杂的电子结构和多样的氧化态使其具有较强的催化活性和选择性。
四、过渡元素的应用1. 金属合金:许多金属合金中含有过渡元素,通过调节过渡元素的含量和种类,可以改变合金的硬度、强度和导电性等性质。
2. 催化剂:过渡元素广泛应用于化工和能源领域的催化反应中,如催化剂的合成、汽车尾气净化等。
3. 生物学:一些过渡元素在生物学中发挥重要的作用,如铁在血红蛋白中的载氧功能、锌在酶催化中的作用等。
4. 电子行业:许多过渡金属元素在电子行业中具有重要的应用,如铜用于导线、钛用于制造电池等。
综上所述,过渡元素是周期表中一类特殊的元素,具有独特的电子排布和化学性质。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学家们用来组织和分类元素的基本工具。
其中,过渡元素是周期表中一个重要的类别,它们在化学和物理性质上都有着独特的特点。
本文将介绍过渡元素的概念、特性以及它们在日常生活中的应用。
一、过渡元素的概念元素周期表是按照原子核中的质子数(即原子序数)递增的顺序排列的。
而过渡元素是指周期表中的d区元素,这些元素具有不完全填充的d电子层。
具体来说,它们的最外层电子结构可表示为(n-1)d(n-2)fnp,其中n代表能级,np代表填充的外层电子。
过渡元素包括3d系、4d系、5d系和6d系,分别位于周期表的第3至12组、第4至12组、第5至12组和第6至12组。
由于它们的外层电子结构不同,导致了它们之间的化学特性差异。
二、过渡元素的特性1. 化学性质:过渡元素在化学反应中通常表现出多价性。
由于d电子的相对能量较高,容易参与化学反应,并能形成稳定的离子化合物。
此外,由于外层电子的分布情况不同,过渡元素在形成氧化物时可能会形成不同的氧化态,这也是其多价性的表现。
2. 金属性质:过渡元素大多数都是金属,具有良好的导电性和导热性。
此外,它们还具有韧性、延展性和磁性等金属特性。
3. 催化性质:许多过渡元素、尤其是过渡金属,具有良好的催化活性。
它们可以通过吸附、解离或转移电子等方式参与化学反应,从而降低反应活化能,加速反应速率。
4. 彩色离子:过渡元素离子在溶液中呈现出丰富的颜色。
这是由于过渡元素离子的d电子能级间的跃迁所引起的。
三、过渡元素的应用1. 催化剂:由于过渡金属的催化活性,它们被广泛应用于化学工业中的催化反应过程,如重要的工业过程氨合成、有机合成和汽车尾气催化转化等。
2. 电池材料:过渡金属在电池材料中具有重要作用。
例如,锂电池中的过渡金属氧化物可用作正极材料。
3. 金属合金:过渡金属常用于制备各种金属合金,如不锈钢、合金钢等。
这些合金通常具有较高的强度和耐腐蚀性能。
4. 彩色玻璃和陶瓷:某些过渡金属元素可以通过调节其氧化态来改变颜色。
元素周期表中的过渡元素元素周期表是化学中最为重要的工具之一,它按照元素的原子序数排列,将各种元素分类并展示其基本性质。
其中,过渡元素是元素周期表中的一个重要分类。
本文将对过渡元素进行详细的介绍和解析。
一、什么是过渡元素过渡元素,又称过渡金属元素,是指元素周期表中位于d区的元素。
具体来说,它们位于周期表的第4至7周期,并且填充d轨道的电子数量从1至10,即d1至d10。
过渡元素具有一些特殊的性质,使得它们在化学反应和催化过程中起到重要的作用。
二、过渡元素的特性和性质1. 原子结构和电子配置过渡元素的原子结构是它们特殊性质的基础。
由于过渡元素具有填充d轨道的电子,其电子配置比较复杂。
以铁(Fe)为例,其电子配置为 [Ar] 3d^6 4s^2。
可以看出,过渡元素的电子配置中包含了未填满的d轨道和填满的s轨道。
2. 多种化合价和化合物形成过渡元素常常能够形成多种化合价和化合物。
这是因为过渡元素的d轨道中的电子容易发生配位反应,形成不同化合物的结构。
以铜(Cu)为例,它可以形成Cu+和Cu2+两种离子,分别与不同的配体形成多种不同的配合物。
3. 颜色和催化性能过渡元素及其化合物常常具有鲜艳的颜色,这是由于它们的d轨道电子发生跃迁所致。
这种特性使得过渡元素被广泛应用在染料、颜料和催化剂等领域。
例如,钛(Ti)被广泛用于催化剂制备中,而铬(Cr)则用于制造不锈钢。
4. 磁性和电导性由于过渡元素具有未填充的d轨道电子,它们常常表现出良好的磁性和电导性。
例如,铁(Fe)和钴(Co)是常见的磁性材料,可以用于制造磁铁和磁带。
铜(Cu)和银(Ag)则是良好的电导体,广泛用于导线和电路中。
三、过渡元素的应用1. 催化剂过渡元素及其化合物在催化剂制备中具有重要的应用。
催化剂可以加速化学反应速率,降低反应温度和能源消耗。
铂(Pt)和钯(Pd)常被用作催化剂,例如在汽车尾气净化中,它们能将有害气体转化为无害物质。
2. 电池和电子器件过渡元素在电池和电子器件中也发挥着重要的作用。
元素周期表中的过渡元素在化学的广袤世界里,元素周期表宛如一座神秘的宝藏地图,指引着我们探索物质的奥秘。
而其中的过渡元素,就像是地图上那一片充满奇幻色彩的领域,吸引着无数科学家和化学爱好者深入研究。
过渡元素,占据着元素周期表中的中间区域,从第3 族到第12 族。
它们之所以被称为过渡元素,是因为其性质在典型的金属元素和非金属元素之间过渡。
这些元素具有独特的电子结构和化学性质,使得它们在众多领域都发挥着至关重要的作用。
让我们先来了解一下过渡元素的电子结构。
与主族元素不同,过渡元素的原子在填充电子时,不仅填充了最外层的 s 轨道,还填充了次外层的d 轨道。
这种特殊的电子填充方式赋予了过渡元素丰富的价态。
以铁为例,它常见的化合价有+2 价和+3 价。
这种多变的化合价使得过渡元素在化学反应中能够展现出多样的化学性质。
过渡元素的物理性质也十分引人瞩目。
它们通常具有较高的熔点和沸点,这是由于它们的原子之间存在较强的金属键。
此外,大多数过渡元素都具有良好的导电性和导热性,这使得它们在电子工业和材料科学中有着广泛的应用。
比如铜,因其出色的导电性,成为了电线制造的首选材料。
在化学性质方面,过渡元素表现出强大的催化能力。
许多重要的化学反应都依赖于过渡元素作为催化剂来加速反应进程。
例如,在工业生产中,用铁作为催化剂合成氨;在汽车尾气处理中,铂、钯等过渡金属可以将有害的氮氧化物转化为无害的氮气和氧气。
过渡元素的配合物也是化学中的一个重要研究领域。
它们能够与各种配体形成稳定的配合物,这些配合物在生物体内、分析化学以及工业生产中都有着重要的应用。
再来看看过渡元素在生物体内的作用。
一些过渡元素是人体必需的微量元素,虽然含量微小,但却对生命活动起着不可或缺的作用。
铁是血红蛋白的重要组成部分,负责运输氧气;锌参与了多种酶的构成,对新陈代谢起着调节作用;铜在免疫系统和神经系统的正常运作中也发挥着关键作用。
然而,过渡元素的摄入量必须保持在适当的范围内,过量或不足都可能导致健康问题。
过渡元素(一)要求(1)从电子层结构的特点理解d区元素的通性。
(2)了解钛、钒、铬重要化合物的化学性质。
了解钼、钨的重要化合物。
(3)掌握Mn(Ⅱ)、Mn(Ⅳ)、Mn(Ⅵ)、Mn(Ⅶ)重要化合物的化学性质以及各氧化态锰之间相互转化关系。
(4)掌握铁、钴、镍的化合物在反应性上的差异。
熟悉铁、钴、镍的重要配合物。
(5)了解铂及其重要化合物的性质。
(一) 过渡元素通性过渡元素一般是指原子的电子层结构中d轨道或f轨道仅部分填充的元素。
因此过渡元素实际上包括d区元素和f区元素。
本章主要讨论d区元素。
d区元素价电子构型为(n-1)d1~8ns1~2(Pd 4d10和Pt 5d96s1例外), 最外两层电子均未填满。
由此构成了d区元素如下通性:(1)单质相似性最外层电子一般不超过2个,较易失去,所以它们都是金属。
又因为d区元素有较大的有效核电荷,d电子有一定的成键能力,所以它们一般有较小的原子半径、较大的密度、较高的熔点和良好的导电导热性。
例如Os的密度(22.488 g∙cm−3),W的熔点(3380 o C,Cr的硬度都是金属中最大的。
d区元素化学活泼性也较接近。
(2)有可变氧化态因(n-1)d轨道和ns轨道的能量相近,d电子可以全部或部分参与成键,所以除ⅢB族只有+3氧化态外,其他各族都有可变的氧化态。
氧化态变化趋势是同一周期从左到右逐渐升高,然后降低;同一族从上到下高氧化态趋于稳定。
例如MnO4−有强氧化性,而ReO4−无氧化性。
例1对同一族元素来说,随周期数增加,为什么主族元素低氧化态趋于稳定而过渡元素高氧化态趋于稳定?主族元素(主要表现在ⅢA,ⅣA,ⅤA族)随周期数增加,低氧化态趋于稳定的原因一般归因于“惰性电子对效应”。
为什么过渡元素随周期数增加高氧化态趋于稳定呢? 仔细研究一下过渡元素的电离能可发现:I1和I2往往是第二、第三过渡系列比第一过渡系列的大,但从I3开始,往往第二、第三过渡系列比第一过渡系列的小。
化学中的过渡元素
过渡元素是化学元素周期表中3到12族元素的总称,它们在化学性质上表现
出许多独特的特征。
过渡元素在化学反应中常常扮演催化剂的角色,对催化反应具有重要影响。
在自然界中,过渡元素广泛存在于矿物、岩石和生物体系中。
过渡元素的特性
1.电子结构复杂:过渡元素的原子内电子结构相对较为复杂,其中的
电子填充到d轨道中,形成不同的电子排布。
2.多价态:过渡元素常常呈现不同的氧化态,由于d轨道的电子容易
失去或获得,使其能在不同的氧化态之间转变。
3.催化活性:过渡元素常常表现出良好的催化活性,对于许多化学反
应中的反应速率有显著影响。
过渡元素的应用
1.合金制备:过渡元素常用于合金的制备中,如钛合金、钨合金等,
合金常常具有优良的机械性能和耐高温性能。
2.催化剂:过渡元素广泛应用于化学工业中的催化剂制备,如铂、钯、
铁等元素在氢化反应、氧化反应中发挥着重要作用。
3.生物体系:过渡元素在生物体系中也扮演着重要角色,如铁元素在
血液中的氧气运输、锌元素在酶活性中的作用等。
过渡元素的周期表分布
过渡元素在周期表中主要分布在3到12族之间,包括铁系、铬系、锰系、镍
系等,它们的物理化学性质各有不同,但都具有过渡元素的共同特征。
总之,过渡元素在化学中扮演着重要角色,其多样的化学性质和广泛的应用使
其成为化学领域中不可或缺的一部分。
希望通过对过渡元素的研究和应用,能够推动化学技术的发展和创新。
13-6 铜族元素13-6-1 铜族元素概述一、铜族元素通性1•价层电子构型为(n-1)d10 ns1,氧化数有+1、+2、+3,铜、银、金最常见的氧化数分别为+2、+1、+3。
2•铜族金属离子具有较强的极化力,本身变形性又大,所以它们的二元化合物一般有相当程度的共价性。
3•与其它过渡元素类似,易形成配合物。
二、铜族元素单质1•它们的密度大,都是重金属,其中金的密度最大,为19.3g cm-3。
2•硬度小、有极好的延展性和可塑性,金更为突出,3•导热、导电能力极强,尤以银为最,铜是最通用的导体。
4.铜、银、金能与许多金属形成合金。
5•铜、银、金的化学活泼性较差。
铜:在干燥空气中铜很稳定,有二氧化碳及湿气存在,则表面上生成绿色的碱式碳酸铜2Cu + 02 + H2O + CO2 > Cu(0H”C03金:在高温下唯一不与氧气起反应的金属,在自然界中仅与碲形成天然化合物(碲化金)。
银:在室温下不与氧气、水作用,即使在高温下也不与氢、氮或碳作用,与卤素反应较慢,但即使在室温下与含有H2S的空气接触时,表面因蒙上一层Ag2S而发暗,这是银币和银首饰变暗的原因。
4Ag + 2H 2S + O2 > 2AgS + 2H 2。
铜、银不溶于非氧化性稀酸,能与硝酸、热的浓硫酸作用:Cu + 4HN0 3(浓)> Cu(N02 + NO2 f + 2H03Cu + 8HN0 3(稀)> 3C U(N0»2 + 2N0 f + 4H0Cu + 2H 2SO4(浓)―> CuSO- SO2 f + 2H02Ag + 2H2SO4(浓)> AS04 + SO2 f + 2H0Ag + 2HN0 3(65%)> AgNO+ NO z f + HO金不溶于单一的无机酸中,但金能溶于王水(浓HCI:浓HN03 = 3:1的混合液)中:Au + HNO 3+ 4HCl H[AuC4]I + NO f + 22HO 而银遇王水因表面生成AgCI薄膜而阻止反应继续进行。
13-6-2铜的重要化合物一、氧化物和氢氧化物1.CuO 和C U(OH)2CuO它不溶于水,但可溶于酸。
CuO的热稳定性很高,加热到1000 C才开始分解为暗红色的CU20: 4C U O 1 2CU2O +O2Cu2+ + 2OH-> Cu(OH)4A > 昉9(rcC U(OH) 2 ------------------------- C uO + H 20C U(OH) 2显两性(但以弱碱性为主),C U(OH) 2 + 2H+> Cu2+ + 2H2OC U(OH) 2 + 2OH - > [C U(OH)4]2-[Cu(OH) 4]2-配离子可被葡萄糖还原为暗红色的CU2O:[Cu(OH)4广+ C6H12O6 > CuO j + CH12O7 + 4OH-+ 2山0(葡萄糖) (葡萄糖酸)医学上用此反应来检查糖尿病。
C U(OH) 2也易溶与氨水,生成深蓝色的[Cu(NH 3)4]2+。
2.CU2O对热很稳定,在1235C熔化也不分解,难溶于水,但易溶于稀酸,并立即歧化为Cu 和C U2+:C U2O + 2H+> 2C L J+ Cu J + 2O与盐酸反应形成难溶于水的CuCI :CU2O + 2HCI > 2CuCI 白色(+ H2O此外,它还能溶于氨水形成无色配离子[C U(NH 3)2]+CU2O + 4NH 3 + H2O T 2[C U(NH3)2]+ + 2OH-但[Cu(NH 3)习+遇到空气则被氧化为深蓝色的[Cu(NH 3“广:+ 2+ -4[C U(NH 3)2] + 02 + 8NH3 + 2H2O T 4[C U(NH3)4] + 4OH CU2O主要用作玻璃、搪瓷工业的红色颜料。
此外,由于CU20具有半导体性质,可用它和铜制造亚铜整流器。
CuOH极不稳定,至今尚未制得CuOH。
1.盐类(1)氯化亚铜(CuCI)在热的浓盐酸溶液中,用铜粉还原CuCl2,生成[CuCI],用水稀释即可得到难溶于水的白色CuCI沉淀:Cu2+ + Cu + 4 Cl -> 2[CuC2]-(无色)H?2[CuCI 2]--- --- 2CuCI J + 2CI总反应为:Cu2+ + Cu + 2CI -> 2CuCI JCuCI的盐酸溶液能吸收CO,形成氯化羰基亚铜[CuCI(CO)] H2O,此反应在气体分析中可用于测定混合气体中CO的含量。
在有机合成中CuCI用作催化剂和还原剂。
(2)氯化铜铜(n)的卤化物中,只有氯化铜较重要。
无水氯化铜(CuCI2)为棕黄色固体,可由单质直接化合而成,它是共价化合物,其结构为由CuCI4平面组成的长链(如图13-8所示): CuCb不但易溶于水,而且易溶于一些有机溶剂(如乙醇、丙酮)中。
在CuCh很浓的水溶液中,可形成黄色的[CuCI4]2-: Cu2+ + 4CI-> [CuC4]2而CuCI2的稀溶液为浅蓝色,原因是水分子取代了[CuCl4]2-中的CI-,形成[Cu(H 2O)4]2+: [CuCI 4]2-(黄)+ 4H2O > [Cu(HO)4]2+(浅蓝)+ 4CI-CuCb的浓溶液通常为黄绿色或绿色,这是由于溶液中同时含有[CuCI4]2一和[Cu(H2O)4]2+之故。
氯化铜用于制造玻璃、陶瓷用颜料、消毒剂、媒染剂和催化剂。
(3)硫酸铜无水硫酸铜(CuSO4)为白色粉末,但从水溶液中结晶时,得到的是蓝色五水合硫酸铜(CuSO4 5H2O)晶体,俗称胆矶,其结构式为[Cu(H2O”]SO4 H2O。
无水CuSO4易溶于水,吸水性强,吸水后即显出特征的蓝色,可利用这一性质检验有机液体中的微量水分,也可用作干燥剂,从有机液体中除去水分。
CuSO4溶液由于Cu2+水解而显酸性。
CuSO4为制取其它铜盐的重要原料,在电解或电镀中用作电解液和配制电镀液、纺织工业中用作媒染剂。
CuSO4由于具有杀菌能力,用于蓄水池、游泳池中可防止藻类生长。
硫酸铜和石灰乳混合而成的波尔多液”可用于消灭植物病虫害。
3.配合物(1) Cu(l)配合物常见的Cu(I)配离子有:配离子[CuCI?]-[Cu(SCN) 2]- [Cu(NH 3)2]+[Cu(S2O s)2]3-[Cu(CN)才秽 3.16 X O5 1.51 XI057.24 >1O10 1.66 XI012 1.0 >1024多数Cu(l)配合物的溶液具有吸收烯烃、炔烃和CO的能力,例如:[Cu(NH 2CH2CH2OH) 2]+ + C2H4 “- [Cu(NH QH2CH2OH)2(C2H4)]+;r;..厅:<0 [Cu(NH 3)2]+ + CO ・- [[Cu(NH 3)2(CO)]+;”J<0上述反应是可逆的,受热时放出C2H4和CO,前一反应用于从石油气中分离出C2H4;后一反应用于合成氨工业铜洗工段吸收可使催化剂中毒的CO气体。
(2)Cu( n)配合物Cu2+与单齿配体一般形成配位数为4的正方形配合物。
例如已介绍过的[C U(H2O)4]2+ , [CUCI4]2-, [Cu(NH 3)4广等。
我们熟悉的深蓝色的[Cu(NH3)4广,它是由过量氨水与Cu( n )盐溶液反应而形成:[Cu(H 20)4广(浅蓝)+ 4NH 3 > [Cu(NH)4]2+(深蓝)+ 4出0此外,Cu2+还可和一些有机配合剂(如乙二胺等)形成稳定的螯合物。
2.铜(I)和铜(n)的相互转化从Cu+的价层电子结构(3d10)看,Cu( I )化合物应该是稳定的,自然界中也确有含CuQ 和Cu2S的矿物存在。
但在水溶液中,Cu+易发生歧化反应,生成Cu2+和Cu。
由于Cu2+所带的电荷比Cu+多,半径比Cu+小,Cu2+的水合焓(-2100 kJ mol-1)比Cu+(-593 kJ mol-1)的代数值小得多,因此在水溶液中Cu+不如Cu2+稳定。
由铜的电势图可知,在酸性溶液中,Cu+易发生歧化反应:2Cu+ ss--- Cu2+ +Cue c(Cu 2 ) 6K 9= 2 = 2 106c2(Cu )cu+歧化反应的平衡常数相当大,反应进行得很彻底。
为使Cu( n)转化为Cu( i),必须有还原剂存在;同时要降低溶液中的Cu+的浓度,使之成为难溶物或难解离的配合物。
前面提到的CuCl的制备就是其中一例,由下列电势图:成/VCu2+(aq) +0.559 CuCl(s) +0.12 Cu(s) 可知E e(Cu2+/CuCl)大于E 9(CuCl/Cu),故Cu2+可将Cu氧化为CuCl。
若用SO2代替铜作还原剂,则可发生下列反应:2Cu2+ + SO2 + 2Cl- + 2H2O ―> 2CuCl J + SG 4H +2Cu2+ + 4I- > 2CuI J 2+ I2+2Cu + 4CN- > 2CuCN J + (CN)fCuCN + (x-1)CN - ―> [Cu(CN)<]1-x(x=2 〜4)总之,在水溶液中凡能使 Cu +生成难溶盐或稳定 Cu(i)配离子时,则可使 Cu( n )转化为Cu(I)化合物。
在水溶液中,Cu +的化合物除了不溶解或配离子外都是不稳定的,但在固体中 Cu +的化合物比Cu( n )的化合物稳定。
13-6-3银的重要化合物1. 卤化银卤化银中只有 AgF 易溶于水,其余的卤化银均难溶于水。
硝酸银与可溶性卤化物反应,生成不同颜色的卤化银沉淀。
卤化银的颜色依Cl 一 Br — I 的顺序加深,溶解度依次降低。
卤化银有感光性。
在光照下被分解为单质(先变为紫色,最后变为黑色 ):2AgX ----- '―: 2Ag + X 2基于卤化银的感光性, 可用它作照相底片上的感光物质。
例如照相底片上敷有一层含有一 一光孑、AgBr 胶体粒子的明胶,在光照下,AgBr 被分解为 银核”银原子):AgBr' Ag +Br然后用显影剂(主要含有有机还原剂如对苯二酚)处理,使含有银核的AgBr 粒子被还原为金属而变为黑色,最后在定影液(主要含有Na 2S 2O 3)作用下,使未感光的AgBr 形成[Ag(S 2。
3)2]3-而溶解,晾干后就得到负像”俗称底片):AgBr + 2S 2O 32-> [Ag(BO 3)2广+ Br印相时,将负像放在照相纸上再进行曝光,经显影、定影,即得正像”。
AgI 在人工降雨中用作冰核形成剂。
作为快离子导体(固体电解质),AgI 已用于固体电解质电池和电化学器件中。