第19章 铜副族和锌副族
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第19章铜副族和锌副族PPT课件
深蓝色的[Cu NH3 4]2＋：
（）
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（ ） 4 [Cu NH3 2]＋ + O2 + 8 NH3 + 2 H2O —— 4 [Cu NH3 4]2＋ + 4 OH－ （） 利用这个性质可除去气体中的痕量 O2。
第35页/共121页
在合成氨工业中常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收能使催化剂中毒 的 CO 气体：
2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O ——
（ ） 2Cu
CN
3－ 4
＋
2OH－
＋
H2↑
Cu 与配位能力较弱的配体作用时，要在 氧气存在下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O —— 2 [Cu NH3 4]2＋ ＋ 4 OH－
（）
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Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：
NH4+
第40页/共121页
（ ） Cu OH 2 略显两性，既可溶于酸，也可溶于过量的浓碱溶液中：
（ ） Cu OH 2 ＋ H2SO4 —— CuSO4 ＋ 2 H2O （ ） Cu OH 2 ＋ 2 NaOH —— Na2[Cu OH 4]
（）
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）
—— Cu2O ↓+ CH2OH CHOH 4COOH + 2 H2O + （4 OH－ ）
第24页/共121页
Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－ 的配位化合 物，其溶液呈深蓝色，有机化学中称为斐林 （Fehling）溶液。
斐林溶液可用来鉴定醛基，其现象是生 成红色的 Cu2O 沉淀。
第25页/共121页
（）
Cu2S + 4 CN － —— 2 [Cu CN 2]－ + S2－
（）
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（ ） 4 [Cu NH3 2]＋ + O2 + 8 NH3 + 2 H2O —— 4 [Cu NH3 4]2＋ + 4 OH－ （） 利用这个性质可除去气体中的痕量 O2。
第35页/共121页
在合成氨工业中常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收能使催化剂中毒 的 CO 气体：
2Cu ＋ 8 CN－ ＋ 2H2O ——
（ ） 2Cu
CN
3－ 4
＋
2OH－
＋
H2↑
Cu 与配位能力较弱的配体作用时，要在 氧气存在下方能进行：
2 Cu ＋ 8 NH3＋O2 ＋2 H2O —— 2 [Cu NH3 4]2＋ ＋ 4 OH－
（）
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Ag，Au 也可以在有氧气存在下，与强 配体作用：
NH4+
第40页/共121页
（ ） Cu OH 2 略显两性，既可溶于酸，也可溶于过量的浓碱溶液中：
（ ） Cu OH 2 ＋ H2SO4 —— CuSO4 ＋ 2 H2O （ ） Cu OH 2 ＋ 2 NaOH —— Na2[Cu OH 4]
（）
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）
—— Cu2O ↓+ CH2OH CHOH 4COOH + 2 H2O + （4 OH－ ）
第24页/共121页
Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－ 的配位化合 物，其溶液呈深蓝色，有机化学中称为斐林 （Fehling）溶液。
斐林溶液可用来鉴定醛基，其现象是生 成红色的 Cu2O 沉淀。
第25页/共121页
（）
Cu2S + 4 CN － —— 2 [Cu CN 2]－ + S2－
第19章--铜副族和锌副族
具有很好的延展性。如 1 g 金能抽成长达 3 km的金 丝，或压成厚约 0.0001 mm的金箔。
容易形成合金，尤其以铜合金居多。常见的铜合金有 黄铜(锌40%)，青铜(锡∼15%，锌5%)，白铜(镍13%∼ 15%)。
2 化学性质
铜副族元素的氧化态有 ＋1，＋2，＋3 三种，这是 铜副族元素原子的 (n－1)d 和 ns 轨道能量相近造成的， 不仅 4s 电子能参加反应，3d 电子在一定条件下也可失去 一个到两个，所以呈现变价。相比之下，碱金属 3s 与次 外层 2p 轨道能量相差很大，在一般条件下很难失去次外 层电子，通常只能为 ＋1价。
Cu2S 只能溶于浓、热硝酸或氰化钠(钾)溶液中:
3 Cu2S ＋ 16 HNO3 6 Cu(NO3 )2 ＋3 S＋4 NO＋8 H2O
Cu2S ＋ 4 CN －
2 [Cu(CN) 2]－ ＋S2－
(4) 配位化合物
Cu＋可与单齿配体形成配位数为2、3、4的配位化合
物，由于Cu＋ 的价电子构型为d 10，所以配位化合物不会
Cu(NO3)2＋ 2 NO2 ＋ 2 H2O
3 Cu ＋ 8 HNO3 (稀) 3 Cu(NO3)2 ＋ 2 NO ＋ 4 H2O
Cu ＋ 2 H2SO4 (浓)
CuSO4 ＋ SO2 ＋ 2 H2O
金的金属活性最差，只能溶于王水中：
Au ＋ 4 HCl ＋ HNO3 H[AuCl4]＋ NO ＋ 2 H2O
第 19 章 铜副族和锌副族
前言
铜副族(I B): 原子核外价层电子的构型 ：(n－1)d10ns1 常见氧化态:
铜 (＋1，＋2 ) 银 (＋1) 金 (＋1，＋3)
铜、银、金被称为“货币金属”。 在自然界中，铜、银、金可以以单质状态、也可以以化 合态存在。
容易形成合金，尤其以铜合金居多。常见的铜合金有 黄铜(锌40%)，青铜(锡∼15%，锌5%)，白铜(镍13%∼ 15%)。
2 化学性质
铜副族元素的氧化态有 ＋1，＋2，＋3 三种，这是 铜副族元素原子的 (n－1)d 和 ns 轨道能量相近造成的， 不仅 4s 电子能参加反应，3d 电子在一定条件下也可失去 一个到两个，所以呈现变价。相比之下，碱金属 3s 与次 外层 2p 轨道能量相差很大，在一般条件下很难失去次外 层电子，通常只能为 ＋1价。
Cu2S 只能溶于浓、热硝酸或氰化钠(钾)溶液中:
3 Cu2S ＋ 16 HNO3 6 Cu(NO3 )2 ＋3 S＋4 NO＋8 H2O
Cu2S ＋ 4 CN －
2 [Cu(CN) 2]－ ＋S2－
(4) 配位化合物
Cu＋可与单齿配体形成配位数为2、3、4的配位化合
物，由于Cu＋ 的价电子构型为d 10，所以配位化合物不会
Cu(NO3)2＋ 2 NO2 ＋ 2 H2O
3 Cu ＋ 8 HNO3 (稀) 3 Cu(NO3)2 ＋ 2 NO ＋ 4 H2O
Cu ＋ 2 H2SO4 (浓)
CuSO4 ＋ SO2 ＋ 2 H2O
金的金属活性最差，只能溶于王水中：
Au ＋ 4 HCl ＋ HNO3 H[AuCl4]＋ NO ＋ 2 H2O
第 19 章 铜副族和锌副族
前言
铜副族(I B): 原子核外价层电子的构型 ：(n－1)d10ns1 常见氧化态:
铜 (＋1，＋2 ) 银 (＋1) 金 (＋1，＋3)
铜、银、金被称为“货币金属”。 在自然界中，铜、银、金可以以单质状态、也可以以化 合态存在。
第十九章 铜锌副族综述
第十九章铜锌副族本章摘要1.铜副族单质M ( I ) 化合物M ( II) 化合物M ( III) 化合物2.锌副族单质M(II)化合物M(I)化合物存在铜Cu 单质铜，黄铜矿CuFeS2，辉铜矿Cu2S 0.007 % 第26 位银Ag 单质银，闪银矿Ag2S ，角银矿AgCl金Au 单质金，以分散形式分布于岩石中。
锌Zn 闪锌矿ZnS 0.008 % 第25 位镉Cd 极少单独存在，以CdS 形式存在于闪锌矿中。
汞Hg 辰砂HgS ( 又名朱砂)§1.铜副族一.单质1.物理性质人们曾获得的天然金银铜块最大的分别重：金112 公斤（黄色），银13.5 吨（白色），铜42 吨（红色）密度较大；熔点沸点较高；硬度较小；导电性好；延展性好；金易生成合金。
2. 化学性质化学活性明显不如IA族元素1°在空气中的稳定性Cu 在常温下不与干燥的空气中的O2反应，加热时生成CuO2Cu + O2 (空气) === 2CuO(黑)Cu 在常温下与潮湿的空气反应2Cu + O2 + H2O + CO2 ==== Cu(OH)2·CuCO3 ( 铜绿)Au、Ag 加热时也不与空气中的O2反应。
2 °与非氧化性酸的反应Cu、Ag、Au不与H2O和稀盐酸反应，但有氧时，Cu、Ag可缓慢溶于稀盐酸。
2 Cu + 4HCl + O2 === 2 CuCl2 + 2H2O4 Ag + 4HCl + O2 === 4 AgCl(沉淀) + 2H2O2 Cu + 2H2SO4( 稀) + O2 === 2 CuSO4 + 2H2OCu 可与溶解于热浓盐酸和浓KCN 溶液中2 Cu + 8HCl ( 浓) === 2H3[CuCl4] + H2(气体)3°和氧化性酸反应Cu和Ag可与氧化性酸如HNO3、H2SO4（浓）反应，但Ag难些。
Au 只能溶于王水中:4 °Cu、Ag、Au 在碱中稳定3 金的冶炼：一般用氰化法用稀NaCN 溶液处理粉碎的金矿石，金溶入水相(此法称为堆浸法) :用Zn 还原[Au(CN)2]ˉ得Au最后电解精炼，得较纯的金。
无机化学第十九章-铜锌副族
第十九章铜锌副族§本章摘要§1.铜副族单质M ( I ) 化合物M ( II) 化合物M ( III) 化合物2.锌副族单质M(II)化合物M(I)化合物§2.锌副族一.单质升华能小，的热效项是主要的，故Zn转变的小，所以, Zn电势比Cu是)，再电解可得99.97% 的若在体系中加入少许,二M(II)化合物1. 酸碱性Zn(OH)2和ZnO 均显两性，平衡反应为:* 在酸中，H+多，平衡右移，显碱性；在碱中，OH-多，平衡左移，显酸性。
* Cd(OH)2，显碱性。
其实，在碱中也有一定的溶解性，比水中大，生成，也可以说有极弱的酸性，HgO、Ag2O 在浓碱中的溶解度也比在水中大，不过我们仍然称Cd(OH)2是碱性氧化物。
许多碱性氧化物都有这个特点。
2. 热稳定性结构，有3. 水解性*溶于水时易生成碱式盐，配制Hg(NO3)2溶液时要用稀硝酸抑制水解。
*HgCl2在水中溶解度较小(易溶于热水), 在水中稍有水解, 显酸性:HgCl2, 易升华，俗名升汞，剧毒！*和水解一样，HgCl2可以和氨之间发生氨解反应，形成：*脱水时有水解发生，故制备无水盐, 用HCl气氛保护。
4. 配合物* 和均为无色的氨配合物，主要形成2 配位的直线形配合物和4 配位的四面体配合物，如:等。
强的极化作用，故Zn(OH)2、Cd(OH)2均不稳定。
尤其是Hg(OH)2不稳定，难存在:直接分解HgO可继续分解2HgO --- 2Hg + O2(气体) (673K)而ZnO 和CdO 较难分解。
*与卤素离子形成配合物的倾向依Cl-、Br-、I-次序增强。
沉淀溶解.*K2[HgI4] 和KOH 的混合液称奈斯勒试剂(Nessler)，可用以验证出微量的:可以将看成是取代中的H，的浓度越大，颜色越深。
*IIB族M(II)配合物一般是外轨型配合物，无d-d跃迁。
当配体大时，相互极化导致电荷跃迁显色，如HgI2, 为红色。
第十九章 铜锌副族综述
第十九章铜锌副族本章摘要1.铜副族单质M ( I ) 化合物M ( II) 化合物M ( III) 化合物2.锌副族单质M(II)化合物M(I)化合物存在铜Cu 单质铜，黄铜矿CuFeS2，辉铜矿Cu2S 0.007 % 第26 位银Ag 单质银，闪银矿Ag2S ，角银矿AgCl金Au 单质金，以分散形式分布于岩石中。
锌Zn 闪锌矿ZnS 0.008 % 第25 位镉Cd 极少单独存在，以CdS 形式存在于闪锌矿中。
汞Hg 辰砂HgS ( 又名朱砂)§1.铜副族一.单质1.物理性质人们曾获得的天然金银铜块最大的分别重：金112 公斤（黄色），银13.5 吨（白色），铜42 吨（红色）密度较大；熔点沸点较高；硬度较小；导电性好；延展性好；金易生成合金。
2. 化学性质化学活性明显不如IA族元素1°在空气中的稳定性Cu 在常温下不与干燥的空气中的O2反应，加热时生成CuO2Cu + O2 (空气) === 2CuO(黑)Cu 在常温下与潮湿的空气反应2Cu + O2 + H2O + CO2 ==== Cu(OH)2·CuCO3 ( 铜绿)Au、Ag 加热时也不与空气中的O2反应。
2 °与非氧化性酸的反应Cu、Ag、Au不与H2O和稀盐酸反应，但有氧时，Cu、Ag可缓慢溶于稀盐酸。
2 Cu + 4HCl + O2 === 2 CuCl2 + 2H2O4 Ag + 4HCl + O2 === 4 AgCl(沉淀) + 2H2O2 Cu + 2H2SO4( 稀) + O2 === 2 CuSO4 + 2H2OCu 可与溶解于热浓盐酸和浓KCN 溶液中2 Cu + 8HCl ( 浓) === 2H3[CuCl4] + H2(气体)3°和氧化性酸反应Cu和Ag可与氧化性酸如HNO3、H2SO4（浓）反应，但Ag难些。
Au 只能溶于王水中:4 °Cu、Ag、Au 在碱中稳定3 金的冶炼：一般用氰化法用稀NaCN 溶液处理粉碎的金矿石，金溶入水相(此法称为堆浸法) :用Zn 还原[Au(CN)2]ˉ得Au最后电解精炼，得较纯的金。
《无机化学》课件——第19章 铜副族元素和锌副族元素
4 Ag + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Ag（CN）2 ]－ + 4 OH－
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
2 [ Ag（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Ag
闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 的处 理就有所不同，生成 [ Ag（CN）2 ]－ 的 反应如下：
Ag2S + 4 NaCN —— 2 Na [ Ag（CN）2 ] + Na2S
固态 CuCl2 具有链状结构。
每个 Cu 处于 4 个 Cl 形成的 平面正方形的中心:
在浓溶液中 CuCl2 是黄色 的，这是由于生成 [ CuCl4 ]2－ 配位单元的缘故。
稀溶液中水分子多， CuCl2 变为 [ Cu（H2O）4 ] Cl2，由于水合 显蓝色。
目前这种方法已经被严令禁 止使用。
另一种方法是氰化法提金，用 NaCN 溶液浸取矿粉，将金溶出：
4 Au + 8 CN－ + 2 H2O + O2 —— 4 [ Au（CN）2 ]－ + 4 OH－
用 Zn 还原 [ Au（CN）2 ]－ 得 Au
2 [ Au（CN）2 ]－ + Zn —— [ Zn（CN）4 ]2－ + 2 Au
4 Cu2＋＋ 8 OH－ ＋ N2H4 —— 2 Cu2O ＋ N2 ＋ 6 H2O
Cu2O 呈弱碱性，溶于稀酸，并 立即歧化为 Cu 和 Cu2＋：
Cu2O + 2H＋ —— Cu ＋ + Cu2＋ + H2O
Cu2O 十分稳定，在 1235 ℃ 熔化但不分解。
Cu2O 溶于氨水，生成无色的 络离子：
2. 铜副族元素的提取
《无机化学》第3版 宋天佑 19 铜副族元素和锌副族元素
CuO 属于碱性氧化物，难 溶于水，可溶于酸：
CuO ＋ 2 H＋ —— Cu2＋ ＋ H2O
CuO 的热稳定性较好，加热到 1000 ℃ 时分解。
△
4 CuO —— 2 Cu2O + O2↑
CuO 具有氧化性，高温下可被 一些还原剂还原。
可溶性的 Cu（Ⅱ ）盐中加入 强碱，得到蓝绿色的氢氧化铜：
3 Cu + 8 HNO3（稀） —— 3 Cu（ NO3）2 + 2 NO ↑+ 4 H2O
Cu 与浓 H2SO4 反应需要加 热，且只有当温度超过 270 ℃ 时
才有 SO2 气体生成。
Cu
+
2
H2SO4（浓）
270℃
——
CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Au 只能溶于王水中
Au + HNO3 + 4 HCl —— H [ AuCl4 ] + NO + 2 H2O
பைடு நூலகம்
Cu2＋和酒石酸根 C4H4O62－ 的配 位化合物，其溶液呈深蓝色，有机化 学中称为斐林（Fehling）溶液。
斐林溶液可用来鉴定醛基，其现 象是生成红色的 Cu2O 沉淀。
实验室里，Cu2O 可由 CuO 热分解得到
4 CuO —— 2 Cu2O ＋ O2
Cu2＋ 盐的碱性溶液与其它 还原剂反应，也得到 Cu2O，如 与联氨反应：
[Cu（NH3）2]+ + CO + NH3 —— [Cu（CO）（NH3）3]+
2. 氧化数为 ＋2 的化合物
（1）氧化物和氢氧化物 黑色 CuO 可由某些含氧酸盐 受热分解制得：
2Cu（NO3）2 —— 2CuO ＋ 4 NO2 ↑＋ O2↑
大学无机化学课件第19章铜副族和锌副族
∼1.41
Au＋ ∼1.68 Au
1.49
－0.222
Cu(OH)2 －0.08 CuO2 －0.360 Cu
Ag2O3 0.739 AgO 0.607 Ag2O 0.342 Ag Au(OH)3 1.45 Au
Zn2＋ －0.7618 Zn
Cd2＋ >－0.6 Cd22＋ <－0.2 Cd
－0.4030
氧化亚铜Cu2O可以通过在碱性介质中还原Cu(II) 化 合物得到。用葡萄糖作还原剂时，反应如下
2 [Cu(OH)4]2－ ＋ CH2OH(CHOH)4CHO 4 OH－ ＋ CH2OH(CHOH)4COOH ＋ 2 H2O ＋ Cu2O ↓ 桔黄、鲜红或深棕色
这个反应来检测尿样中的糖份，以帮助诊断糖尿病。
2 化学性质 铜副族元素的氧化态有 ＋1，＋2，＋3 三种， 这是铜副族元素原子的 (n－1)d 和 ns 轨道能量相 近造成的，不仅 4s 电子能参加反响，3d 电子在一 定条件下也可失去一个到两个，所以呈现变价。 相比之下，碱金属 3s 与次外层 2p 轨道能量相差很 大，在一般条件下很难失去次外层电子，通常只 能为 ＋1价。 铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副 族元素的金属性随着原子序数的增加而减弱，而
金的金属活性最差，只能溶于王水中：
Au ＋ 4 HCl ＋ HNO3 H[AuCl4]＋ NO ＋ 2 H2O
铜在红热时与空气中的氧气反响生成CuO。在高温下 CuO又分解为Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下在空气中也是稳定的。 与卤素作用，与硫作用，都反映出铜、银、金的活泼 性是逐渐减弱的。 铜与一些强配体作用放出H2，如CN－
及碱金属的氯化物溶液中，形成 [Cu(NH3)2]＋、[CuCl2]－、 [CuCl3]2－或 [CuCl4]3－ 等配离子。
Au＋ ∼1.68 Au
1.49
－0.222
Cu(OH)2 －0.08 CuO2 －0.360 Cu
Ag2O3 0.739 AgO 0.607 Ag2O 0.342 Ag Au(OH)3 1.45 Au
Zn2＋ －0.7618 Zn
Cd2＋ >－0.6 Cd22＋ <－0.2 Cd
－0.4030
氧化亚铜Cu2O可以通过在碱性介质中还原Cu(II) 化 合物得到。用葡萄糖作还原剂时，反应如下
2 [Cu(OH)4]2－ ＋ CH2OH(CHOH)4CHO 4 OH－ ＋ CH2OH(CHOH)4COOH ＋ 2 H2O ＋ Cu2O ↓ 桔黄、鲜红或深棕色
这个反应来检测尿样中的糖份，以帮助诊断糖尿病。
2 化学性质 铜副族元素的氧化态有 ＋1，＋2，＋3 三种， 这是铜副族元素原子的 (n－1)d 和 ns 轨道能量相 近造成的，不仅 4s 电子能参加反响，3d 电子在一 定条件下也可失去一个到两个，所以呈现变价。 相比之下，碱金属 3s 与次外层 2p 轨道能量相差很 大，在一般条件下很难失去次外层电子，通常只 能为 ＋1价。 铜副族元素的金属性远比碱金属的弱，且铜副 族元素的金属性随着原子序数的增加而减弱，而
金的金属活性最差，只能溶于王水中：
Au ＋ 4 HCl ＋ HNO3 H[AuCl4]＋ NO ＋ 2 H2O
铜在红热时与空气中的氧气反响生成CuO。在高温下 CuO又分解为Cu2O。
银和金没有铜活泼，高温下在空气中也是稳定的。 与卤素作用，与硫作用，都反映出铜、银、金的活泼 性是逐渐减弱的。 铜与一些强配体作用放出H2，如CN－
及碱金属的氯化物溶液中，形成 [Cu(NH3)2]＋、[CuCl2]－、 [CuCl3]2－或 [CuCl4]3－ 等配离子。
无机化学 第19章铜副族和锌副族
三. IB元素的阳离子多为 18e- 或 (9~17)e- 电子
构型, 具有较强的极化能力和变形性, 阳离子易水
解、 离子水化能较大、易形成共价化合物. 四. IB元素阳离子的(n-1)d、s、p轨道能级相差 不大,易于杂化并作为Lewis酸提供空轨道与Lewis 碱作用,形成一系列稳定的配合物.
NH 3 H 2O
过滤
过量HNO 3
二. 铜 族 元 素 单 质 的 性 质 1. 铜族元素的导电性和传热性极强,在所有金属 中银占首位, 铜次之; 它们有极好的延展性和可塑 性.铜(紫红色)和金(黄色)是所有金属中仅有的呈现
特殊颜色的两种金属.
2. 室温下,Cu,Ag,Au不与氧或水作用;高温下也 不与H2,N2或C作用. Au、Ag在高温下的空气中也 是稳定的.
22Cu(OH)4 C6 H12O6 C6 H12O7 Cu2O 4OH- 2H 2O
4Cu2 8OH N 2 H4 2Cu 2O N 2 6H 2O
1100 C 4C uO (s) 2C u2O (s, 暗红) O 2
1 2Cu(s) O 2 2 Cu2O 十分稳定,在 1235 ℃ 熔化但不分解.
例如Cu2+在有水合条件下能稳定存在,是由于Cu2+
的水化能不仅能补偿I2,而且有余,能量上是有利的. c. IB元素的金属活泼性远小于IA元素,且自上而 下金属活泼性递减,与IA元素的变化规律正好相反. 其原因是IB元素自上而下,原子半径增加不多,而有
效核电荷z* 增加显著,核对价电子的吸引力增大.
3 2
铜的 +1 价氢氧化物很不稳定,易脱水变为相
应的氧化物 Cu2O. 用 NaOH 处理 CuCl 的冷盐酸溶液时,生成黄 色的 CuOH 沉淀,但沉淀很快变为橙色,最后变为
第19章 铜、锌副族
AgF
容易形成共价 键和配位键
由于18电子结构的离子具有很强的极化力和明 显的变形性，所以铜族元素一方面易形成共价 化合物，另一方面由于它们离子的d、s、p轨 道能量相差不大，能级较低的空轨道较多，所 以铜族元素容易形成配合物。
Cu(NH3)42+
Cu2I2 AgI
AuCl3
19-1-1 铜副族金属单质 一、自然界主要矿物
杂质溶解于溶液中
mCu2S＋nFeS ==mCu2S·nFeS （冰铜）
制粗铜：2Cu2S＋3O2 === 2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S === 6Cu＋SO2↑
电解精炼 阳极（粗铜）：Cu＝Cu2+＋2e
比铜不活泼
阴极（纯铜）：Cu2+＋2e＝Cu
的金属杂质沉
电解反应 Cu（粗铜）===Cu（纯铜）
2Na[Ag(CN)2]＋Zn＝2Ag＋Na2[Zn(CN)4]
3.化学性质 ★与O2作用 2Cu O2 2CuO(黑)
2Cu O2 H2O CO2 Cu2 (OH)2 CO3(绿)
碱式碳酸铜
Au，Ag不与O2发生反应，当有沉淀剂 或配合剂存在时，可反应。
M Cu, Ag, Au
二、金属冶炼
富集用浮选法
铜矿石 富集
沸腾炉 焙烧
铜的冶炼
923-1073K
反射炉 制冰铜
有关冶炼反应 电解精炼
转炉 制粗铜
1773-1823K 高温吹入空气
焙烧：2CuFeS2＋O2 === Cu2S＋2FeS＋SO2
制冰铜： 2FeS＋3O2 === 2FeO＋2SO2 比铜活泼的金属
FeO＋SiO2 ===FeSiO3
银器年久变黑
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金属酶和辅酶的重要元素及作为许多生物酶的激 活剂，在机体生长发育、生物矿化、细胞功能调 节、物质输送、信息传递、免疫应答、生物催化、 能量转换及各种生理生化反应中起着重要的作用。 随着现代医学和生命科学在分子、亚分子水平上 研究生命的过程，探索机体生老病死与生物分子 间的有机联系，体内微量元素的生物功能就越来 越受到科学家们的重视，并已成为当今世界科学 界瞩目的崭新的领域。
143 720.3
+2,+3,+4,+5
137 739.3
+2,+3,+4,+5,+6
137 754.7
+2,+3,+4,+5,+6,+7
134 804.9 +2,+3,+4,+5,+6,+7,+8
136 874.7
+2,+3,+4,+5,+6
136 836.8
+2,+4
144 896.3 160 1013.8
第二过渡系元素的一般性质
价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃
4d1s2
1552
3345
r(M) pm
181
Ei,1 kJ mol1
606.4
4d25s2 1852
3577
160
642.6
4d45s1 2468
4860
143
4d55s1 2622
4825
136
642.3 691.2
4d55s2 2157
d 区元素和 ds 区元素位于元素周期表中部，左邻 s 区元素而右邻 p 区元素。可以把 d 区和 ds 区看成 是 s 区和 p 区间的桥梁和过渡，因此把 d 区元素和 ds 区元素称为过渡元素。
根据过渡元素所在周期的不同，通常将过渡元
素分为下列三个过渡系：
(1) 第一过渡系：包括第四周期的 Sc、Ti、V、Cr、 Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 10种元素。
d 电子数 d5 d6 d6 d7 d8 d9 d10
水合离子
[Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]3+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ [Cu(H2O)6]2+ [Zn(H2O)6]2+
颜色 浅紫色 淡绿色
蓝色 粉红色
绿色 蓝色 无色
某些含氧酸根离子具有颜色，如
Cu 3d104s1 1085
2562 128
69
751.7
Zn 3d104s2 420
907 133
74
912.6
氧化值
+3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5 +2,+3, +6 +2,+3,+4,+6,+7 +2,+3, +6
+2,+3 +2,+3 +1,+2
+2
元素
Y Zr Nb Mo Tc
移，这些离子呈现出不同的颜色。
六、过渡元素的生物学效应
目前认为，人体必需微量元素为 14 种。而 在这 14 种微量元素中，有 7 种是过渡元素，并 且除 Mo 外都分布在第一过渡系。
体内过渡元素的含量、分布及生物功能
元素 钒 铬 锰 铁 钴 镍 钼
氧化值 +4,+5
+3 +2,+3 +2,+3 +2,+3
过渡元素的原子半径
二、过渡元素单质的物理性质
过渡元素的单质通常是高熔点、高沸点、密度大、 导电性和导热性良好的金属。同周期元素单质的熔 点，从左到右一般是先逐渐升高，然后又缓慢下降。 产生这种现象的原因是这些金属的原子间除了主要 以金属键结合外，还可能具有部分共价键。原子中 未成对的 d 电子数增多，金属键的部分共价性增强， 导致这些金属单质的熔点升高。在同一族中，第二 过渡系元素的单质的熔点、沸点大多高于第一过渡 系，而第三过渡系的熔点、沸点又高于第二过渡系 (第 3 族除外)，熔点最高的单质是钨。过渡元素单 质的硬度也有类似的变化规律，硬度最大的金属是 铬。
第 19 章 铜副族和锌副族
主要内容
1
铜副族元素
2
锌副族元素
铜副族（ⅠB）：
原子核外价层电子的构型 ： （n－1）d10 ns1
常见氧化态:
铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）
铜 Cu 单质铜，黄铜矿 CuFeS2，辉铜矿 Cu2S 铜在地壳中的质量分数为 0.005 %。
过渡元素单质能与活泼非金属直接形成化合物。 过渡元素与氢元素形成金属型氢化物。这类氢化 物的特点是组成大多不固定，通常是非化学计量 的，如 VH1.8、TaH0.76 等。金属型氢化物基本上 保留着金属的一些物理性质，其密度小于相应的 金属。
有些过渡元素(如第 3~7 族元素)的单质，还能 与原子半径较小的非金属元素(如 B、C、N) 形成 间充化合物。这些化合物是由 B、C、
第一过渡系元素的一般性质
价层电
r(M)
元素 子组态 熔点/℃ 沸点/℃ pm
Sc 3d14s2 1541 2836 161
r(M2+ ) pm
─
Ei,1 kJ mol1
639.5
Ti 3d24s2 1668 3287 145
90
664.6
V 3d34s2 1917 3421 132
88
656.5
+2 +4,+5,+6
体内总含量 17~43μg 5~10 mg 10~20 mg
约 4 200 mg 1.1~1.5 mg 约 10 mg 约 9.3 mg
主要分布部位
主要生物功能
脂肪中(>90%)
促进脂质代谢，抑制胆固醇合成，促进牙齿 矿化等
各组织器官及 在糖和脂肪代谢中起着重要作用，并具有加
体液中
+1,+3 +1,+2
一、过渡元素的原子半径
与同周期的第 1 族和第 2 族元素相比，过渡元 素的原子半径一般比较小。
同周期过渡元素的原子半径随着原子序数的增 加而缓慢地减小。同族过渡元素的原子半径，除 部分元素外，自上而下随原子序数的增加而增大， 但是第二过渡系元素的原子半径比第一过渡系元 素的原子半径增大得较少，而第三过渡系比第二 过渡系元素原子半径增大的程度更小，这主要是 由于镧系收缩所导致的结果。
银 Ag 单质银，闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 银在地壳中的质量分数为 7 10－6 % 。
金 Au 单质金，以极分散形式分布于岩石中。 金在地壳中的质量分数为 1.1 10－7 %。
锌副族 （ ⅡB）: Zn Cd Hg
原子核外价层电子的构型 ：（n－1）d10 ns2
常见氧化态:
锌 汞和镉
熔点/℃
1663 2227 2996 3387 3180 3045 2447 1769 1064 -39
沸点/℃
3402 4450 5429 5900 5678 5225 2550 3824 2856 357
r(M)
Ei,1
pm kJ mol1
氧化值
173 529.7
+3
159 660.7
+2,+3,+4
强胰岛素功能的作用
肌肉、肝及其 他组织中
参与构成锰酶、锰激活酶等，对机体的生长 发育、维持骨结构、维持正常代谢及维持脑 和免疫系统正常的生理功能具有重要作用
参与构成血红素蛋白、含铁酶及铁蛋白等,向 血液中(>70%) 机体各组织细胞输送 O2 及贮存 O2, 并参与
机体的氧化还原反应等
肌肉、骨及其 他软组织中
4265
136
708.2
Ru 4d75s1 2334
4150
133
707.6
Rh 4d85s1 1963
3727
135
Pd 4d105s0 1555
3167
138
Ag 4d105s1 962
2164
144
Cd 4d105s2 321
765
149
733.7 810.5 737.2 874.0
氧化值
+3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5 +2,+3,+4,+5,+6 +4,+5,+6,+7 +3,+4,+5,+6,+7,+
四、过渡元素的氧化值
过渡元素大都可以形成多种氧化值的化合物。一 般说来，过渡元素的高氧化值化合物比其低氧化值 化合物的氧化性强。过渡元素与非金属元素形成二 元化合物时，只有电负性较大、阴离子较难被氧化 的非金属元素(氧或氟)才能形成高氧化值的二元化 合物；而电负性较小、阴离子较易被氧化的非金属 (如碘、溴、硫等)，则很难形成高氧化值的二元化 合物。在过渡元素的高氧化值化合物中，含氧酸盐 较稳定。
(2) 第二过渡系：包括第五周期的 Y、Zr、Nb、Mo、 Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd 10 种元素。
(3) 第三过渡系:包括第六周期的 La、Hf、Ta、W、 Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg 10 种元素。
习惯上将第一过渡系元素称为轻过渡系元素，
将第二、第三过渡系元素称为重过渡系元素。
参与构成维生素 B12 及 B12 辅酶, 影响骨髓造 血功能,增强某些酶及甲状腺的活性, 参与蛋 白质的合成等
143 720.3
+2,+3,+4,+5
137 739.3
+2,+3,+4,+5,+6
137 754.7
+2,+3,+4,+5,+6,+7
134 804.9 +2,+3,+4,+5,+6,+7,+8
136 874.7
+2,+3,+4,+5,+6
136 836.8
+2,+4
144 896.3 160 1013.8
第二过渡系元素的一般性质
价层电 子组态 熔点/℃ 沸点/℃
4d1s2
1552
3345
r(M) pm
181
Ei,1 kJ mol1
606.4
4d25s2 1852
3577
160
642.6
4d45s1 2468
4860
143
4d55s1 2622
4825
136
642.3 691.2
4d55s2 2157
d 区元素和 ds 区元素位于元素周期表中部，左邻 s 区元素而右邻 p 区元素。可以把 d 区和 ds 区看成 是 s 区和 p 区间的桥梁和过渡，因此把 d 区元素和 ds 区元素称为过渡元素。
根据过渡元素所在周期的不同，通常将过渡元
素分为下列三个过渡系：
(1) 第一过渡系：包括第四周期的 Sc、Ti、V、Cr、 Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 10种元素。
d 电子数 d5 d6 d6 d7 d8 d9 d10
水合离子
[Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)6]2+ [Co(H2O)6]3+ [Co(H2O)6]2+ [Ni(H2O)6]2+ [Cu(H2O)6]2+ [Zn(H2O)6]2+
颜色 浅紫色 淡绿色
蓝色 粉红色
绿色 蓝色 无色
某些含氧酸根离子具有颜色，如
Cu 3d104s1 1085
2562 128
69
751.7
Zn 3d104s2 420
907 133
74
912.6
氧化值
+3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5 +2,+3, +6 +2,+3,+4,+6,+7 +2,+3, +6
+2,+3 +2,+3 +1,+2
+2
元素
Y Zr Nb Mo Tc
移，这些离子呈现出不同的颜色。
六、过渡元素的生物学效应
目前认为，人体必需微量元素为 14 种。而 在这 14 种微量元素中，有 7 种是过渡元素，并 且除 Mo 外都分布在第一过渡系。
体内过渡元素的含量、分布及生物功能
元素 钒 铬 锰 铁 钴 镍 钼
氧化值 +4,+5
+3 +2,+3 +2,+3 +2,+3
过渡元素的原子半径
二、过渡元素单质的物理性质
过渡元素的单质通常是高熔点、高沸点、密度大、 导电性和导热性良好的金属。同周期元素单质的熔 点，从左到右一般是先逐渐升高，然后又缓慢下降。 产生这种现象的原因是这些金属的原子间除了主要 以金属键结合外，还可能具有部分共价键。原子中 未成对的 d 电子数增多，金属键的部分共价性增强， 导致这些金属单质的熔点升高。在同一族中，第二 过渡系元素的单质的熔点、沸点大多高于第一过渡 系，而第三过渡系的熔点、沸点又高于第二过渡系 (第 3 族除外)，熔点最高的单质是钨。过渡元素单 质的硬度也有类似的变化规律，硬度最大的金属是 铬。
第 19 章 铜副族和锌副族
主要内容
1
铜副族元素
2
锌副族元素
铜副族（ⅠB）：
原子核外价层电子的构型 ： （n－1）d10 ns1
常见氧化态:
铜 （＋1，＋2 ） 银 （＋1） 金 （＋1，＋3）
铜 Cu 单质铜，黄铜矿 CuFeS2，辉铜矿 Cu2S 铜在地壳中的质量分数为 0.005 %。
过渡元素单质能与活泼非金属直接形成化合物。 过渡元素与氢元素形成金属型氢化物。这类氢化 物的特点是组成大多不固定，通常是非化学计量 的，如 VH1.8、TaH0.76 等。金属型氢化物基本上 保留着金属的一些物理性质，其密度小于相应的 金属。
有些过渡元素(如第 3~7 族元素)的单质，还能 与原子半径较小的非金属元素(如 B、C、N) 形成 间充化合物。这些化合物是由 B、C、
第一过渡系元素的一般性质
价层电
r(M)
元素 子组态 熔点/℃ 沸点/℃ pm
Sc 3d14s2 1541 2836 161
r(M2+ ) pm
─
Ei,1 kJ mol1
639.5
Ti 3d24s2 1668 3287 145
90
664.6
V 3d34s2 1917 3421 132
88
656.5
+2 +4,+5,+6
体内总含量 17~43μg 5~10 mg 10~20 mg
约 4 200 mg 1.1~1.5 mg 约 10 mg 约 9.3 mg
主要分布部位
主要生物功能
脂肪中(>90%)
促进脂质代谢，抑制胆固醇合成，促进牙齿 矿化等
各组织器官及 在糖和脂肪代谢中起着重要作用，并具有加
体液中
+1,+3 +1,+2
一、过渡元素的原子半径
与同周期的第 1 族和第 2 族元素相比，过渡元 素的原子半径一般比较小。
同周期过渡元素的原子半径随着原子序数的增 加而缓慢地减小。同族过渡元素的原子半径，除 部分元素外，自上而下随原子序数的增加而增大， 但是第二过渡系元素的原子半径比第一过渡系元 素的原子半径增大得较少，而第三过渡系比第二 过渡系元素原子半径增大的程度更小，这主要是 由于镧系收缩所导致的结果。
银 Ag 单质银，闪银矿 Ag2S，角银矿 AgCl 银在地壳中的质量分数为 7 10－6 % 。
金 Au 单质金，以极分散形式分布于岩石中。 金在地壳中的质量分数为 1.1 10－7 %。
锌副族 （ ⅡB）: Zn Cd Hg
原子核外价层电子的构型 ：（n－1）d10 ns2
常见氧化态:
锌 汞和镉
熔点/℃
1663 2227 2996 3387 3180 3045 2447 1769 1064 -39
沸点/℃
3402 4450 5429 5900 5678 5225 2550 3824 2856 357
r(M)
Ei,1
pm kJ mol1
氧化值
173 529.7
+3
159 660.7
+2,+3,+4
强胰岛素功能的作用
肌肉、肝及其 他组织中
参与构成锰酶、锰激活酶等，对机体的生长 发育、维持骨结构、维持正常代谢及维持脑 和免疫系统正常的生理功能具有重要作用
参与构成血红素蛋白、含铁酶及铁蛋白等,向 血液中(>70%) 机体各组织细胞输送 O2 及贮存 O2, 并参与
机体的氧化还原反应等
肌肉、骨及其 他软组织中
4265
136
708.2
Ru 4d75s1 2334
4150
133
707.6
Rh 4d85s1 1963
3727
135
Pd 4d105s0 1555
3167
138
Ag 4d105s1 962
2164
144
Cd 4d105s2 321
765
149
733.7 810.5 737.2 874.0
氧化值
+3 +2,+3,+4 +2,+3,+4,+5 +2,+3,+4,+5,+6 +4,+5,+6,+7 +3,+4,+5,+6,+7,+
四、过渡元素的氧化值
过渡元素大都可以形成多种氧化值的化合物。一 般说来，过渡元素的高氧化值化合物比其低氧化值 化合物的氧化性强。过渡元素与非金属元素形成二 元化合物时，只有电负性较大、阴离子较难被氧化 的非金属元素(氧或氟)才能形成高氧化值的二元化 合物；而电负性较小、阴离子较易被氧化的非金属 (如碘、溴、硫等)，则很难形成高氧化值的二元化 合物。在过渡元素的高氧化值化合物中，含氧酸盐 较稳定。
(2) 第二过渡系：包括第五周期的 Y、Zr、Nb、Mo、 Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd 10 种元素。
(3) 第三过渡系:包括第六周期的 La、Hf、Ta、W、 Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg 10 种元素。
习惯上将第一过渡系元素称为轻过渡系元素，
将第二、第三过渡系元素称为重过渡系元素。
参与构成维生素 B12 及 B12 辅酶, 影响骨髓造 血功能,增强某些酶及甲状腺的活性, 参与蛋 白质的合成等