BÀI GIẢNG E-LEARNING

 Cả 3 kim loại đều tồn tại ở dạng tự do và dạng hợp chất, dạng tự do của các kim loại này được gọi là kim loại tự sinh, những hạt kim loại thường rất nhỏ và rất phân tán, thường nằm rải

HOÁ VÔ CƠ 2 Chương XI : 3(2,1)tiết 

CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB

( Cu Ag Au )

- Sự biến đổi năng lượng ion hóa?

- So sánh với các kim loại kiềm trong cùng nhóm?

M t s đ c đi m chung c a Cu, Ag, Au ộ ố ặ ể ủ

Nh n xét-gi i thích ậ ả

 Đều có cấu hình (n-1)d 10 ns 1 nên ở đây đã xảy ra hiện

tượng sớm bão hoà tức là có sự chuyển từ cấu hình ít bền

mạnh năng lượng ion hoá I1 từ Cu đến Ag là do sự tăng bán kính từ 1,28A 0 đến 1,44A 0 , còn sự tăng năng lượng ion hoá từ Ag đến Au có liên quan đến sự tăng mạnh điện

như không hay đổi

 Sự giảm mạnh năng lượng ion hoá I1 từ Cu đến Ag là do

sự tăng bán kính từ 1,28A 0 đến 1,44A 0 , còn sự tăng năng lượng ion hoá từ Ag đến Au có liên quan đến sự tăng

mạnh điện tích hạt nhân nguyên tử trong khi bán kính

nguyên tử gần như không thay đổi.

2 Trạng thái thiên nhiên

 Nêu nhận xét chung về trạng thái tồn tại và  hàm lượng của các kim loại nhóm IB trong tự  nhiên?

 Trong tự nhiên các kim loại Cu, Ag, Au tồn tại 

ở các loại quặng chính nào?

 GA hoá vô cơ (tr46)

 Hoá vô cơ (tr 6)

Trong tự nhiên đồng là nguyên tố tương đối phổ biến,

Ag và Au là nguyên tố kém phổ biến hơn đặc biệt Au là nguyên tố rất phân tán.

 Cả 3 kim loại đều tồn tại ở dạng tự do và dạng

hợp chất, dạng tự do của các kim loại này được gọi là kim loại tự sinh, những hạt kim loại thường rất nhỏ và rất phân tán, thường nằm rải rác trong các nham thạch, trong cát Hạt vàng lớn nhất tại nước Úc nặng 111,6kg và 81,5Kg

 Dạng hợp chất thường chứa các kim loại là dạng sunfua và thường đi kèm với các kim loại khác

 Cu: Cu có một lượng nhỏ trong động vật và thực vật,

trong cơ thể người có trong thành phần của một số emzin, hợp chất của Cu cần cho sự tổng hợp hemoglobin và

photpholipit nếu thiếu Cu gây nên bệnh thiếu máu Trong

tự nhiên Cu nằm trong các quặng như: cancosin (Cu2S), cancopirrit (CuFeS2), cuprit (Cu2O), malachit

(CuOH)2CO3

 Ag: Quặng chứa Ag chính là: Acgentit (Ag2S) nhưng

thường đi lẫn với quặng sunfua của Pb, Zn, Cu.

 Au: Au thường tồn tại ở trạng thái tự do nhưng rất phân tán, những hạt Au tự do thường nằm trong đá thạch anh là quặng gốc, đá thạch anh bị phong hoá lâu đời tạo nên cát

3 Tính chất vật lí

 Cho biết cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại

Cu, Ag, Au?

 Nêu nhận xét về đặc điểm bên ngoài của các kim loại Cu, Ag, Au?

 Xem bảng các hằng số vật lí quan trọng của các kim loại IB (GT- tr348)

 So sánh và giải thích sự khác nhau giữa kim loại nhóm IB với IA về các tính chất vật lí: Nhiệt độ

nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt thăng hoa, độ cứng,

độ dẫn điện, dẫn nhiệt, khối lượng riêng?

Đặc điểm bên ngoài Cu, Ag, Au

Độ dẫn điện

(Hg=1)

Nhận xét

 Cả 3 kim loại nhóm IB đều kết tinh ở dạng

mạng lưới lập phương tâm diện

 Có độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt lớn nhất trong

số các kim loại, đặc biệt là Ag sau đó đến Cu

và Au tiếp tục đến Al; Mg

 Các kim loại IB cũng vượt xa so với các kim loại khác về tính dẻo, dai đặc biệt Au rất dễ dát mỏng và rất dễ kéo sợi: 1gam Au có thể kéo thành sợi dài 3Km, lá vàng có thể dát

mỏng đến 0,0001mm = 10-4 mm

So sánh một số tính chất vật lí với các

kim loại kiềm trong cùng nhóm?

sôi, nhiệt thăng hoa, độ cứng cao hơn nhiều nhóm IA

mật độ nguyên tử trong một đơn vị thể tích của kim loại nhóm IB cũng cao hơn nhóm IA.

electron trong vùng hoá trị của các kim loại nhóm IB lớn hơn nhóm IA

trong một đơn vị thể tích của các nguyên tử nhóm IB nhiều hơn nhóm IA và do khối lượng nguyên tử của các nguyên tố nhóm IB lớn hơn.

4 Đi u ch ề ế

 Các phương pháp điều chế Cu, Ag, Au?

 Hoá vô cơ (tr8)

Điều chế đồng

 Được sản xuất chủ yếu từ quặng cancopirit (CuFeS2) bằng

phương pháp nhiệt luyện.

 + Trước hết cần làm giầu quặng bằng phương pháp tuyển nổi

và tuyển trọng lực.

 + Sau đó nung quặng đã được làm giầu ở 1400 0 C với SiO2:

 CuFeS2 + 4O2 + 2SiO2→ Cu2S + 3SO2 + 2FeSiO3 (xỉ nổi nên rên)

 Cu2S + 3O2 → Cu2O + 2SO2

 Cu2 S + 2Cu2O → 6Cu + 2SO2

 + Cu thu được có hàm lượng từ 95 98%: sản phẩm phụ là khí

SO2 được dùng để sản xuất axit sunfuric (H2SO4).

 + Để thu được Cu tinh khiết người ta tiến hành điện phân

dung dịch CuSO4 (có thêm H2SO4) với cực âm là những lá

đồng tinh khiết và cực dương là những thỏi Cu chưa tinh khiết.

Điều chế bạc

 Khoảng 80% lượng Ag đều dược luyện từ quặng

đa kim loại như Acgentic (Ag2 S và PbS) và một

số quặng sunfua của Zn, Cu, Pb

 Sau khi khử quặng, các kim loại thu được ở dạng nóng chảy chứa Ag, Pb, Zn

 Bằng phương pháp chưng cất người ta thu được

Ag và cuối cùng để thu được Ag tinh khiết người

ta tiến hành điện phân theo phương pháp dương cực tan

Điều chế vàng

(xem một số hình ảnh)

 Khai thác vàng ở Tam kỳ- Quảng ngãi

 Trong hầm mỏ khai thác vàng ở châu Phi

Người ta khai thác vàng trong tự nhiên

theo 3 phương pháp chính sau:

đất đá nên người ta dùng nước để rửa trôi đất đá va thu được Au.

đi qua máng nghiêng ở đáy máng là những lá Cu trên có bôi lớp Hg lỏng, lúc này Au sẽ tan vào Hg nằm lại ở đáy máng đun nóng hỗn hống Au-Hg trong thiết bị riêng thì

Hg bay hơi và ứng nhiệt được Au Nhược điểm của

phương pháp này là không lấy được hết vàng chỉ lấy được các hạt Au có kích thước lớn, mặt khác dùng Hg là một hoá chất rất độc.

Ph ươ ng pháp xianua

với dung dịch NaCN hoặc KCN và liên tục sục không khí nén vào dung dịch trong ít ngày thì Au sẽ tan dần theo phản ứng:

dung dịch H2SO4 loãng, rửa rồi sấy Để làm sạch Au khỏi các tạp chất (chủ yếu là Ag) bằng cách dùng dung dịch

của phương pháp này là có thể tách hoàn toàn Au nhưng lại

sử dụng một hoá chất rất độc đó là NaCN

5 Tính chất hoá học của Cu, Ag, Au

 Cho biết khả năng tham gia phản ứng với

Các kim loại Cu, Ag, Au đều là các kim loại kém hoạt động và mức độ hoạt động giảm dần từ Cu đến Au.

 Xét một số tính chất quan trọng

 Tác dụng với phi kim

 Tác dụng với axit

 Khả năng tạo phức

Với oxi?

 Điều kiện thường trong không khí khô thì cả

Cu, Ag, Au đều không bị gỉ (oxi hoá), còn khi

ở trong không khí ẩm có chứa khí CO2 thì Cu

bị bao phủ một lớp muối cacbonat bazơ có màu xanh (CuOH)2CO3 theo phản ứng:

 Khi ở trong không khí có một lượng khí H2S thì các vật bằng Ag lại thường bị mờ đi (hoá đen) vì tạo thành lớp Ag2S theo phản ứng:

Với lưu huỳnh?

 Chỉ có Cu và Ag có phản ứng

Với halogen?

 Cả Cu, Ag, Au đều có phản ứng với halogen

và tốc độ phản ứng tăng nhanh khi xảy ra

trong không khí ẩm, nhiệt độ và ánh sáng, sản phẩm phản ứng là CuX2, AgX, AuX3

Với các phi kim khác Hiđrô, nitơ,

cacbon?

 Cả Cu, Ag, Au đều không có phản ứng trực tiếp với H2, N2, C kể cả khi đun nóng

Với nước và dd axit loãng?

 Do có thế điện cực dương nên cả Cu, Ag và Au đều không tan được trong nước và trong các axit không có tính oxi hoá như HCl, H2SO4 loãng

 Tuy nhiên Cu và Ag lại có thể tan được trong

dung dịch HI vì tạo kết tủa CuI và AgI rất ít tan, mặt khác cả 3 kim loại có thể tan được trong dung dịch HCN vì tạo phức [E(CN)2]-

 Khi có mặt oxi không khí thì Cu cũng có thể tan được trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng vì (Cu2+

/Cu = 0,34V) còn (O2 +4H+/2H2O = 1,23V) Đặc biệt với HCl thì Cu lại dễ tan hơn vì tạo hành

phức chất CuCl4- màu xanh tối

 2Cu +H2SO4 + O2 → 2CuSO4 + 2H2O

 CuCl2 + Cl- → CuCl3

- CuCl3- + Cl- → CuCl4

-Với các axit có tính oxi hoá như HNO3, H2SO4 đặc nóng

Selenic khan nóng)

 Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 +NO↑ + 2H2O

Khả năng tạo phức?

 Khi có mặt oxi không khí thì Cu có thể tan được trong dung dịch NH3

 2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O → 2[Cu(NH3)4](OH)2

 Cả Cu, Ag và Au đều tạo phức rất bền với phối tử

CN- nên khi có mặt của oxi không khí thì cả Cu,

Ag và Au đều có thể tan được trong các dung

dịch NaCN hoặc KCN do tạo thành phức chất

K[M(CN)2] (M: Cu, Ag, Au có SO là +1)

7.Các h p ch t c a Cu, Ag, Au  ợ ấ ủ

 Tính chất của oxit, hiđroxit, muối của các

 Hợp chất có số oxi hoá +1:Loại hợp chất với

số oxi hoá +1 chỉ đặc trưng đối với Ag+ còn không đặc trưng với Cu+ và Au+

 Hợp chất có số oxi hoá +2:chỉ đặc trưng đối với Cu2+

 Hợp chất có số oxi hoá +3: chỉ đặc trưng đối với Au3+

7.1.Hợp chất với số oxi hóa +1

 Oxit: 3 oxit đều là chất rắn dạng bột , Cu2O có màu đỏ gạch, Ag2O màu nâu đen còn Au2O

có màu tím Chỉ có Cu2O bền đối với nhiệt

còn Ag2O và Au2O rất kém bền, khi đun nóng chúng dễ dàng bị phân huỷ

 Cu2O và Ag2O có thể tan được trong dung dịch NH3 đậm đặc do tạo thành phức chất amoniacat:

 Hydroxit:

 Các MOH đều không bền đặc biệt là AgOH và AuOH thì không thể tách ra ở dạng tự do vì ngay khi được tạo thành

nó đã bị phân huỷ tạo thành oxit Ag2O và Au2O

 Muối của Cu+, Ag+ và Au+

 Chỉ có muối của Ag + là bền còn muối của Cu + và Au + hoàn toàn không bền và dễ bị phân huỷ theo phản ứng:

 2Cu + → Cu 2+ + Cu ∆E 0 = 0,38V

 3Au + → Au 3+ + 2Au ∆E 0 = 0,331V

 Các muối Cu + và Au + chỉ tồn tại khi nó nằm trong kết tủa rất ít tan như CuI, CuCN, AuI, AuCN hoặc phức chất rất bền như [Cu(NH3)2]+, [CuX2] -

7.2 H p ch t v i s oxi hoá +2 ợ ấ ớ ố

 Loại hợp chất này chỉ đặc trưng với Cu2+

 Điều chế, tính chất của CuO? (SV Viết các

pư minh hoạ)?

 Điều chế, tính chất của Cu(OH)2 (SV Viết các

pư minh hoạ)?

 Một số muối thường gặp?

CuCl2 2H2O, CuSO4.5H2O, Cu(NO3)2 3H2O

Một số pư tạo phức của Cu2+

 CuO + 4NH3 + H2O → [Cu(NH3)4](OH)2

 Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2

 Cu(OH)2 + 2NaOH (đặc) → Na2[Cu(OH)4]

 Muối Cu2+ thường dễ tan được trong nước và tạo ra dung dịch có màu xanh là màu của ion phức [Cu(H2O)6]2+

 Cu2+ là chất tạo phức mạnh, đặc biệt với các phối tử như X- (F-, Cl-, Br-), NH3, C2O42-

(oxalato), en (etilenđiamin) vì tạo phức bền

7.3 H p ch t v i s oxi hoá +3 ợ ấ ớ ố

 Loại hợp chất này đặc trưng Au3+

 Au2O3 là chất bột mầu nâu, kém bền

2Au2O3 → 4Au + 3O2

 Điều chế bằng cách đun nóng cẩn thận Au(OH)3

ở 1500 C trong chân không

 Au(OH)3 dạng bột, màu nâu đỏ, không tan trong nước

 Điều chế Au(OH)3 bằng cách cho muối Au3+ tác dụng với dung dịch kiềm

Cả Au(OH)3 và Au2O3 đều mang tính chất lưỡng tính có nghĩa là nó có thể vừa tan trong dung dịch kiềm và dung dịch axit và sản phẩm tạo thành phức chất

 Au(OH)3 + NaOH → Na[Au(OH)4]

 Au(OH)3 + 4HCl → H[Au(Cl)4] + 3H2O

 Au(OH)3 + 2H2SO4 → H[Au(SO4)2] + 3H2O

 Muối quan trọng nhất của Au3+ là muối AuCl3

là chất rắn ở dạng tinh thể màu đỏ ngọc nó

có cấu tạo dạng dime ở trạng thái rắn cũng như trạng thái hơi là Au2Cl6 giống Al2Cl6.

 Fe2+ /Fe, E 0          = -0,44V 

 Cu2+ /Cu , E 0          = 0,34V