ĐỒNG VÀ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG

Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa học Tự nhiên Báo cáo seminar GVHD : Ths Nguyễn Thị Ánh Hồng Năm học: 2012 Chuyên đề Cu hợp chất Cu TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ Lịch sử nguyên tố: • Đồng có tiếng La tinh cuprum xuất phát từ chữ Cuprus (hòn đảo Kipr), ghi chép tư liệu số văn minh cổ đại, có lịch sử 10000 năm Trong thuật giả kim, kí hiệu đồng kí hiệu cho Kim Tinh Trạng thái tự nhiên: • Đồng tìm thấy dạng tự • Trong dạng khoáng chất cacbonat azurit (2CuCO3.Cu(OH)2) malachit (CuCO3Cu(OH)2) ,chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS) NHẬN XÉT CHUNG • Nhóm IB, chu kì Số oxi hóa +1, +2(bền), +3( gặp) • M = 63,546 đvC Bán kính nguyên tử: 135 (145)pm • Bán kính cộng hóa trị: 138pm Bán kính Van der waals : 140pm • Cấu hình electron: [Ar] 3d 10 4s Cấu trúc tinh thể hình lập phương Lý tính: • o o -6 Cu có màu đỏ, tồn trạng thái rắn Nhiệt độ nóng chảy 1357,6 K nhiệt độ sôi 2840 K Thể tích phân tử: 7,11 x 10 m /mol • Các hợp kim: • Đồng đen (90% Cu, 10% Zn) : tăng tính cứng • Đồng thau (60% Cu, 40% Zn) : tăng tính dai cứng • Đồng - Niken: khó bị oxi hóa, tăng tính bền Hóa tính: Năng lượng ion hóa nhóm IB lớn nhiều so với nhóm IA chịu ảnh hưởng co d tăng điện tích hạt nhân nên kim loại nhóm IB hoạt động, hoạt tính hóa học giảm dần TÍNH CHẤT HÓA HỌC t o Tác dụng với O2 : 2Cu + O2 → 2CuO Cu kim loại hoạt động nhiệt độ thường không khí: 2Cu + O2 +2H2O → 2Cu(OH)2 • Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O Khi có mặt khí CO2, Cu bị bao phủ dần lớp màu lục cacbonat bazơ Cu(OH)2.CO3 (tanh đồng) Khi có mặt không khí, Cu tan dd HCl đặc ,dd NH đặc dd chứa ion CN - Cu + 8KCN + 2H2O + O2 → 4K[Cu(CN)2] + 4KOH 2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + H2O 2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O → 2[Cu(NH3)4](OH)2 Tác dụng với halogen phi kim: Cu phản ứng với halogen phi kim (C, S P…) nhiệt độ cao t Cu + Cl2 → CuCl2 Tác dụng với axit : Cu không tác dụng với axit trừ HI giải phóng H • Cu tác dụng HCN đặc giải phóng H2 : 2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN)2] + H2 • Cu tan axit nitric axit sunfuric đặct : o t o Cu + 4HNO3đ → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O o ĐIỀU CHẾ • Điện phân dd CuSO4 : Điện phân dung dịch với cực âm đồng tinh khiết cực dương thỏi đồng đỏ Kết dẫn đến tượng dương cực tan thu Cu 99,99% • Thuỷ luyện: Từ quặng Chalcocit (Cu2S): Cu2S + 2Fe2(SO4)3 → 4FeSO4 + 2CuSO4 + S Từ quặng Malachit (CuCO3.Cu(OH)2): CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + CO2 + 3H2O CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu • Hoả luyện: Đi từ quặng Chalcopyrit (CuFeS2): O +O2,t (Cu2S, FeS), FeO FeSiO 3( xỉ) O +O2,t CuFeS2 (Cu2O, FeO) – stein FeSiO 3( xỉ) +SiO2 o t Yếm khí • +SiO2 Oxh Yếm khí (Cu2O + Cu2S) Cu (thô) Cu 2O Cu loại tạp chất +C CÁC HỢP CHẤT CỦA Cu Hợp chất Cu(I): Đồng trạng thái oxi hóa +1 có cấu hình electron d 10 + Cu không chất nhận mà chất cho a) Đồng (I) oxit bền với nhiệt, nóng chảy 1240 C, tan nước tan dd kiềm đặc tạo thành cuprit Cu2O + 2NaOH + H2O → 2Na[Cu(OH)2]  Trong dd NH3 đậm đặc, tan tạo thành phức amonicat: Cu2O + 4NH3 + H2O → 2[Cu(NH3)2]OH 0 b) CuCl(t nc = 430 C) tan nước lạnh phân huỷ nước nóng, tan dd NH đặc, HCl đặc, NH4Cl đặc CuCl + HCl → H[CuCl2] CuCl + 2NH3 → [Cu(NH3)2]Cl  Những phức chất dễ biến đổi màu bị oxi không khí oxi hoá + 2+ 4[Cu(NH3)2] + O2 + 2H2O + 8NH3 → 4[Cu(NH3)4] + 4OH  Dung dịch phức chất amonicat đồng (I) dùng để loại khí oxi khỏi khí  CuCl dùng để tinh chế khí  Điều chế : Cu2O + 2HCl → 2CuCl + H2O 2CuCl2 + SO2 + 2H2O → 2CuCl + H2SO4 + 2HCl  Hoặc Cu tác dụng CuCl2 HCl : Cu + CuCl2 + 2HCl → 2H[CuCl2] Rồi thêm nước nóng vào dd thu CuCl kết tủa Hợp chất Cu (II): a) Đồng (II) oxit CuO chất bột màu đen, không tan nước nóng chảy 1026 C, nhiệt độ bớt oxi biến thành Cu2O  CuO tác dụng với axit tạo thành muối đồng (II) CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O  Tác dụng với dd NH3 tạo thành phức chất amonicat CuO + 4NH3 + H2O → [Cu(NH3)4](OH)2  Khi đun nóng với dung dịch SnCl2,FeCl2, đồng (II) oxit bị khử thành đồng (I): 2CuO + SnCl2 → 2CuCl + SnO2  3CuO + 2FeCl2 → 2CuCl + CuCl2 + Fe2O3 Khi đun nóng, CuO dễ bị khí H2, CO, NH3 khử thành kim loại CuO + CO → Cu + CO2 b) Đồng hiđroxit Cu(OH)2 : kết tủa màu xanh lam, dễ nước biến thành oxit đun nóng dung dịch  Cu(OH)2 tan dd axit, NH3 đặc tan dung dịch kiềm 40% đun nóng Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2[Cu(OH)4] Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4(OH)2] Dung dịch màu chàm [Cu(NH3)4(OH)2] có khả hòa tan nitro xenlulozo gọi nước Suâyze dùng vào sản xuất sợi nhân tạo Điều chế: muối đồng (II) tác dụng với dd kiềm c) Muối đồng (II) : dễ tan nước, bị thủy phân kết tinh dạng hiđrat Dung dịch muối tan chứa ion [Cu(H 2O)6] 2+ có màu lam  2+ 2+ 22+ 2Ion Cu chất tạo phức mạnh Những ion phức quen thuộc Cu [CuX3] , [CuX3] (trong X = F, Cl, Br NH3), [Cu(NH3)4] , CuCl4 , …  Ở nước Cu tan với Cu 2+ + 2+ không dễ chuyển thành ion Cu , khả oxi hóa ion Cu tăng lên nhiều có mặt anion có khả tạo nên hợp chất + 2CuSO4 + 4NaI → 2CuI + I2 + 2Na2SO4 2CuSO4 + 4NaCN → 2CuCN + (CN)2 + 2Na2SO4 (định lượng ion Cu (điều chế đixian) 2+ ) Hai hợp chất quan trọng muối đồng (II) CuCl CuSO4 o CuCl2: dạng tinh thể màu nâu, nóng chảy 596 C phần phân hủy thành CuCl Cl2, CuCl2 tan nước, rượu, ete xeton  Khi kết tinh tách dạng đihiđrat CuCl2.2H2O  Đihiđrat CuCl2.2H2O điều chế cách hòa tan Cu kim loại cường thủy CuO HCl CuSO4: bột màu trắng, hút ẩm mạnh tạo hiđrat CuSO4.5H2O màu lam  CuSO4 khan dùng để phát nước lẫn hợp chất hữu  CuSO4.5H2O tinh thể tam tà  Khi đun nóng CuSO4.5H2O nước thành muối khan CuSO4.5H2O  o 100 C CuSO4.3H2O CuSO4.H2O o 150 C CuSO4 Khi tác dụng với tactrat NH3, CuSO4.5H2O tạo nên tinh thể [Cu(NH3)4]SO4.H2O màu chàm đậm 2CuSO4 + 2NH3 + 2H2O → CuSO4.Cu(OH)2 + (NH4)2SO4 CuSO4.Cu(OH)2 + 8NH3 → [Cu(NH3)4]SO4 + [Cu(NH3)4](OH)2 o 250 C Nước Fehling dung dịch CuSO4 kali natri tactrat (KNaC4H4O6) dd NaOH 10%, có màu chàm đậm ion phức [Cu(C 4H4O6] 2- dùng làm thuốc thử để phát anđehit hay monosacarit 2Na[Cu(C4H4O6)2] + NaOH + CH3CHO + H2O → Cu2O↓ + CH3COONa + 2H2C4H4O6 + 2Na2C4H4O6  Dùng xác định hàm lượng đường nước tiểu người bị bệnh đái táo đường CuSO4 tác dụng với sunfat kim loại kiềm hay amoni tạo thành sunfat kép M 2SO4.CuSO4.6H2O  CuSO4.5H2O dùng vào việc tinh chế Cu phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu công nghiệp dùng để điều chế nhiều hợp chất đồng  CuSO4 chất diệt nấm mốc, sâu bọ phá hoại nho Hỗn hợp Bordeaux (hh với vôi) phun vào diệt nấm phytophthora,…  Dung dịch CuSO4 0,3 – 1% dùng làm thuốc chữa đau mắt hột, chữa P để khử P dư 5CuSO4 + 2P + 8H2O → 2H3PO4 + 5H2SO4 + 5Cu CuCO3 tồn dạng phức K2[Cu(CO3 ) có màu xanh đen, dạng muối bazo malachite Cu(OH)2.CuCO3…  Khi cho dd Na2CO3 hay NaHCO3 ta chất bột màu xanh 4NaHCO3 + 2CuSO4 → 2Na2SO4 + Cu(OH)2.CuCO3 + 3CO2 + H2O Cu(NO3)2 khan có màu trắng, dễ tan nước Cu(NO3)2.3H2O có màu xanh thẫm  Điều chế cách cho kim loại, oxit…tác dụng HNO 3.Khi đun nóng, tinh thể bị nước sau kết tinh lại CuO, NO2, O2 Đồng (II) axetat chất dạng tinh thể màu lục, tan nước Nó có cấu tạo đime tạo nên hòa tan đồng (II) oxit axit axetic  Đồng (II) axetat đươc sử dụng nhiều phản ứng tổng hợp hữu làm nên chế phẩm thuốc trừ sâu, diệt nấm…Khi ngâm đồng dd dấm ăn có không khí thường thu Cu(CH3COO)2.Cu(OH)2 : 2Cu + 4CH3COOH + O2 → 2Cu(CH3COO)2 + 2H2O NHẬN BIẾT Dung dịch Cu Cu  2+ 2+ có màu xanh lục, có phản ứng với axit yếu: + + + H2O  CuOH + H ; Các bazơ kiềm tạo với Cu 2+ K = 10 -8 kết tủa Cu(OH)2 màu xanh nhạt, đun nóng cho CuO màu đen Kết tủa tan axit nhu HCl, HNO3,  Thí nghiệm  Cu(OH)2 tan dễ axit, tan phần dung dịch kiềm đặc  Cu(OH)2 tan NH3 NH4Cl để tạo thành phức chất màu xanh đậm Phức chất bị phân hủy tác dụng tác dụng axit  Cu 2+ tạo với ion S 2- kết tủa đen CuS, không tan HCl, tan HNO3  Thí nghiệm  Cu 2+ cho phản ứng tạo phức với kali feroxianat K4Fe(CN)6 tạo kết tủa keo màu nâu Cu2[Fe(CN)6] Phức tan NH3đ CuSO4 + K4Fe(CN)6 → Cu2[Fe(CN)6]+ K2SO4 ỨNG DỤNG  Đồng hợp chất sử dụng làm dây điện, que hàn, thuốc bảo vệ thực vật, chất làm nước, chế nồi hơi, dẫn dầu nhiên liệu, tiền xu loại nhạc khí làm từ đồng thau…  Hợp kim đồng ứng dụng CN: gốm kim loại, thủy tinh màu…  Vai trò sinh học: Cu nguyên tố vi lượng cần thiết loài thực vật động vật bậc cao Nhóm: 2102297 Huỳnh Hữu Phúc 2102284 Trà Sơn Tâm 2102296 Trần Thị Như Phương 2102286 Nguyễn Quốc Châu Thanh [...]... và các hợp chất được sử dụng làm dây điện, que hàn, thuốc bảo vệ thực vật, chất làm sạch nước, chế nồi hơi, dẫn dầu và nhiên liệu, tiền xu và các loại nhạc khí làm từ đồng thau…  Hợp kim của đồng được ứng dụng trong CN: gốm kim loại, thủy tinh màu…  Vai trò sinh học: Cu là nguyên tố vi lượng cần thiết trong các loài thực vật và động vật bậc cao Nhóm: 2102297 Huỳnh Hữu Phúc 2102284 Trà Sơn Tâm 2102296... NH4Cl để tạo thành phức chất màu xanh đậm Phức chất bị phân hủy khi tác dụng khi tác dụng axit  Cu 2+ tạo với ion S 2- kết tủa đen CuS, không tan trong HCl, tan trong HNO3  Thí nghiệm  Cu 2+ cho phản ứng tạo phức với kali feroxianat K4Fe(CN)6 tạo kết tủa keo màu nâu Cu2[Fe(CN)6] Phức này tan trong NH3đ 2 CuSO4 + K4Fe(CN)6 → Cu2[Fe(CN)6]+ 2 K2SO4 ỨNG DỤNG  Đồng và các hợp chất được sử dụng làm dây... Đồng (II) axetat là chất dạng tinh thể màu lục, ít tan trong nước Nó có cấu tạo đime và có thể được tạo nên khi hòa tan đồng (II) oxit trong axit axetic  Đồng (II) axetat đươc sử dụng nhiều trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ và làm nên chế phẩm thuốc trừ sâu, diệt nấm…Khi ngâm lá đồng trong dd dấm ăn có không khí thường thu được Cu(CH3COO)2.Cu(OH)2 : 2Cu + 4CH3COOH + O2 → 2Cu(CH3COO)2 + 2H2O NHẬN BIẾT... NaHCO3 thì ta được chất bột màu xanh lá cây 4NaHCO3 + 2CuSO4 → 2Na2SO4 + Cu(OH)2.CuCO3 + 3CO2 + H2O Cu(NO3)2 khan có màu trắng, dễ tan trong nước Cu(NO3)2.3H2O có màu xanh thẫm  Điều chế bằng cách cho kim loại, oxit…tác dụng HNO 3.Khi đun nóng, tinh thể bị mất nước sau đó kết tinh lại CuO, NO2, O2 Đồng (II) axetat là chất dạng tinh thể màu lục, ít tan trong nước Nó có cấu tạo đime và có thể được tạo ... Cu2S) Cu (thô) Cu 2O Cu loại tạp chất +C CÁC HỢP CHẤT CỦA Cu Hợp chất Cu(I): Đồng trạng thái oxi hóa +1 có cấu hình electron d 10 + Cu không chất nhận mà chất cho a) Đồng (I) oxit bền với nhiệt,... K2SO4 ỨNG DỤNG  Đồng hợp chất sử dụng làm dây điện, que hàn, thuốc bảo vệ thực vật, chất làm nước, chế nồi hơi, dẫn dầu nhiên liệu, tiền xu loại nhạc khí làm từ đồng thau…  Hợp kim đồng ứng dụng... CuSO4.5H2O dùng vào việc tinh chế Cu phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu công nghiệp dùng để điều chế nhiều hợp chất đồng  CuSO4 chất diệt nấm mốc, sâu bọ phá hoại nho Hỗn hợp Bordeaux