铜族与锌族元素

第七节铜族元素和锌族元素．知识梳理1．铜族元素1•1单质的化学性质(1)在空气中：Cu：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu(OH)2CuCO3Ag：#H2S空气中久置变黑：Ag+H2S+1/2O2=Ag2s+H2OAu：不与空气作用(2)与酸反应：Cu+4HC1(浓)-H3[CuCl4]+1/2H2TAg+HI-Agl；+1/2H2TAu+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO T+2H2O1•2铜族元素的重要化合物1．氧化数为+1的化合物(2)硝酸银[Cu(I)无硝酸盐]制备：3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO T+2H2OAg+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2f+H2O遇蛋白质生成黑色蛋白银，对有机组织有破坏作用，使用时勿使皮肤接触，在医药上用作消毒剂和腐蚀剂。

大量AgNO3用于制造照相底片上的卤化银，是重要的化学试剂。

(3)卤化物：①CuX2Cu2++2X-+SO2+2H2O-CuX；+4H++SO42-Cu2++2Cl-+Cu-2CuCl-2H[CuCl2]2Cu2++4I-=2CuI；+I2；CuX主要性质：在潮湿含氧环境下稳定性差：4CuCl+O2+4H2O=3CuOCuCl2^3H2O+2HCl8CuCl+O2=2Cu2O+4Cu2++8Cl-在相应卤化物中形成较稳定的卤配离子：CuX+X-=^CuX2-(无色)有一定氧化性：4CuI+Hg=Cu2[HgI4]+2Cu白暗红此反应用于检验实验室空气中的汞含量。

②AgX性质：见光分解：AgBr-Ag+Br因此AgBr用作感光材料。

(4)硫化物：Cu2S,Ag2S：黑色；难溶于水；溶于热浓硝酸3Cu2s+16HNO3(浓)一6Cu(NO3)2+3s；+4NO f+8H2O3Ag2s+8HNO3(浓)一6Ag(NO3)2+3S；+2NO f+4H2O2．氧化数为+2的化合物(1)氢氧化铜和氧化铜CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2J+Na2SO4Cu(OH)2O①氧化铜热稳定性：在高温时明显分解2CuO1237K>Cu2O+1/2O2加热可被H2、CO、NH3还原3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2②氢氧化铜(浅蓝色)微显两性(以碱性为主)，可溶于浓强碱：Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-溶于氨水Cu(OH)2+4NH3^^[Cu(NH3)4](OH)2(2)氯化铜CuCl2无水CuCl2为共价化合物，结构为链状，其中Cu采取dsp2杂化方式。

第19章 铜族和锌族元素§19-1铜族元素19-1-1铜族元素的通性铜族元素即ⅠB 的Cu 、Ag 、Au 三个元素。

1.价电子层结构(n-1)d 10s 1 最外层均只有1个s 电子，次外层18e 。

2.氧化数铜族元素具有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种氧化态，而碱金属则只有+Ⅰ一种，这是因为铜族元素的ns 电子和(n-1)d 电子的能量相关不太大，在反应时容易补偿再被夺去1－2个电子的能量，例如我们比较同属四周期的Cu 和K ，Cu 的I 1=750KJ·mol -1，I 2=1970KJ·mol -1，而K 的I 1=421KJ·mol -1，I 2=3088KJ·mol -1，可见Cu 第二个电子的电离能较K 小得多。

铜族元素的I 1与I 2相相差约为1100－1400KJ·mol -1，而碱金属元素则相差2100KJ·mol -1 —6700KJ·mol -1。

3.金属活泼性同族从上到下按Cu 、Ag 、Au 的顺序金属活泼性减弱，这与所有副族元素一致，而与ⅠA 族等主族元素的金属性递变规律恰好相反。

其原因是因同副族元素从上到下原子半径增加不大，而新增加的次外层(对Au 还包括倒数第三层的f 电子)d 电子的屏蔽作用较小，因而有效核电荷从上到下增大的影响超过原子半径增大的影响所致。

从φ0值可以说明这一顺序：φ0Cu+/Cu =0.522V,φ0Ag+/Ag =0.796V ,φ0Au+/Au =1.68V与同周期碱金属元素相比，铜族元素由于次外层18e 结构， 核电荷又较同周期碱金属元素增加了10个单位，因此Z *增加明显，于是表现出x,I 均较大， 而原子半径和M +离子半径均较小，金属性较弱。

4.由于化合物共价性较明显，18e 结构离子有很强的极化力和变形性， 因此形成化合物时共价性较明显(如AgI )。

这可从它们的电负性值看出，按Pauling 提出的键的离子性百分数计算式键的离子性%=()1001241⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡---B A X X e当x A -x B >1.7键才属离子键。

第五章副族元素I ds区铜族和锌族元素一、单质的物理性质和化学性质1、物理性质（1）铜族元素铜是红色金属，银是银白色金属，金是黄色金属。

与碱金属相比，它们有较高的密度、硬度和熔点、沸点，导电性和传热性在所有金属中是最好的，其中以银最好，其次是铜和金。

由于铜族元素均属面心立方晶体，有较多的滑移面，所以它们都有良好的延展性，其中以金最好。

（2）锌族元素：锌、镉、汞都是银白色元素金属。

锌由于表面覆盖着一层碱式碳酸锌而略显蓝灰色。

本族元素的单质为低熔点低沸点金属，汞是唯一在室温下为液态的金属，具有高密度、导电性和流动性。

汞在273～573K之间体积膨胀系数均匀，汞的蒸气压很低且有毒，所以在使用汞时应务必小心，若不甚将汞撒落，应尽可能收集起来，然后在疑还有汞的地方撒上硫磺粉并加以研磨，使其转变为HgS。

2、化学性质（1）与碱金属相比，铜族元素的金属活泼性较差，并按铜、银、金顺序减弱。

铜在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面会生成一层绿色的铜锈：2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3银在含H2S的空气中表面会变暗变黑：4Ag + 2H2S +O2 = 2Ag2S +H2O铜族元素不能从盐酸和稀硫酸中置换出氢气，但铜、银可以溶于硝酸和热浓硫酸，而金只能溶于王水：Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu +8 HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2OCu +2 H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2↑+ 2H2O3Ag +4 HNO3(稀) = 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O2Ag +2 H2SO4(浓) = Ag2SO4 + SO2↑+ 2H2OAu + 4HCl + HNO3 = HAuCl4 + NO↑+ 2H2O锌族元素中锌，镉较为活泼，汞则惰性。

锌在含有二氧化碳的潮湿空气中表面可生成一层碱式碳酸盐：4Zn+2O2+CO2+3H2O=ZnCO3∙3Zn(OH)2它可以保护内部的锌不被继续浸蚀，镀锌铁之所以具有强的抗腐蚀能力，就基于此。

第18章铜族元素锌族元素18.1 铜族元素18.1.1通性铜族元素：周期表ds区，第IB副族，包括铜(c opper)、银(s ilver)、金(g old)三种元素。

价电子构型为(n-1)d10ns1，最外电子层只有一个s电子，次外层为18个电子。

铜族元素与碱金属元素的性质差异主要体现在以下三点：●铜族元素的最外层电子受到的有效核电荷较大，使铜族元素的电离能高，原子半径小，密度大，化学活性差。

●铜族元素有多种氧化态，主要有+Ⅰ、+Ⅱ、+Ⅲ三种，而碱金属的氧化态只有+Ⅰ。

●碱金属从Na到Cs，金属活泼性增高；铜族元素恰恰相反，从铜到金化学活性逐渐降低。

从Cu到Au，原子半径增加不大，而核电荷却有明显增加，次外层18电子的屏蔽效应又小，使核对电子的吸引力增大，因而金属活泼性依次减弱。

铜族元素通性及变化规律：●从Cu到Au形成一价水合离子的活性越来越弱，金属的活泼性减弱。

●Cu+在高温和固态时很稳定--- ①d10全充满的稳定构型电子；②铜的第二电离能比第一过渡系任何元素都大的缘故。

但在溶液中Cu+不稳定，易歧化成Cu2+和Cu----Cu2+的水和热很大。

●一价离子具有18电子构型，有很强的极化能力和明显的变形性，本族元素易形成共价化合物；●原子中(n-1)d、n s、n p轨道的能量相差不大，有能级较低的空轨道，所以有很强的形成配合物的倾向。

18.1.2单质的物理性质和化学性质1．物理性质铜族元素单质的密度较大，熔沸点较高，但硬度较小。

它们都有很好的延展性，特别是金，1克金能抽成长达3 km的金丝或压成厚约0.0001mm的金箔，500 张的总厚度比头发丝的直径还薄些。

铜族元素都有良好的导电性和导热性。

银的导电性在金属中位居首位，铜列次席。

铜族金属之间以及和其它金属之间，都很容易形成合金，其中铜合金种类很多，历史也最久远，如青铜（80%Cu,15%Sn, 5%Zn）质地坚韧、易铸；黄铜（60%Cu、40%Zn）广泛用于制作仪器零件；白铜（50～70%Cu,18～20%Ni,13～15%Zn）主要用作刀具等。

第十三章过渡元素（一）铜族和锌族【内容】13.1 过渡元素的通性13.2 铜族元素13.3 锌族元素13.4 应用微量元素与人体健康（选学内容）【要求】1．掌握铜、银、锌、汞单质、氧化物、氢氧化物、重要盐类及配合物的生成、性质和用途。

2．掌握Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)；Hg(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)之间的相互转化。

3．了解ⅠA和ⅠB；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比。

周期表中ⅠB ~ⅧB族，即ds区和d区元素称为过渡元素，(见表13﹣1)。

它们位于周期表中部，处在s区和p区之间，故而得名，它们都是金属，也称过渡金属。

表13-1 过渡元素通常按周期将过渡元素分成三个过渡系列：位于第4周期的Sc ~ Zn称第一过渡系元素；第5周期的Y ~ Cd为第二过渡系元素；第6周期的La ~ Hg为第三过渡系元素。

过渡元素有许多共同性质，本章先讨论它们的通性，然后介绍ⅠB及ⅡB族元素。

13.1过渡元素的通性1.价层电子构型过渡元素原子的最后一个电子排布在次外层的d轨道(ⅡB除外)中，最外层有1~2个s (Pd除外)电子，它们的价层电子构型为(n-1)d1~10n s1~2。

2. 原子半径过渡元素原子半径（如图13-1所示）一般比同周期主族元素的小，同周期元素从左到右原子半径缓慢减小，到铜族前后又稍增大。

同族元素从上往下原子半径增大，但第二、第三过渡系(除ⅢB外)由于镧系收缩使同族元素原子半径十分接近，导致元素性质相似。

图13-1过渡元素原子半径3. 氧化态过渡元素有多种氧化态，因其最外层s电子和次外层部分或全部d电子都可作为价电子参与成键，一般可由+2依次增加到与族数相同的氧化态(Ⅷ族除Ru、Os外，其它元素尚无Ⅷ氧化态)，这种氧化态的显著特征以第一过渡系最为典型。

表13-2第一过渡系元素的氧化数（下划线表示常见的氧化态）由13-2表可看出随着原子序数的增加，氧化数先是逐渐升高，后又逐渐降低。

这种变化主要是由于开始时3d轨道中价电子数增加，氧化数逐渐升高，当3d轨道中电子数达到5或超过5时，3d轨道逐渐趋向稳定。