ĐỒNG VÀ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG

b Đồng hiđroxit CuOH2 : kết tủa màu xanh lam, dễ mất nước biến thành oxit khi đun nóng trong dung dịch. CuOH2 tan trong dd axit, NH3 đặc và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi đun nóng

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 và các hợp chất của Cu

TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ

Lịch sử nguyên tố:

• Đồng có tiếng La tinh là cuprum xuất phát từ chữ Cuprus (hòn đảo Kipr), được ghi chép trong các tư liệu của một số nền văn minh cổ đại, có lịch sử ít nhất là 10000 năm Trong thuật giả kim, kí hiệu đồng cũng là kí hiệu cho Kim Tinh

Trạng thái tự nhiên:

• Đồng có thể tìm thấy dưới dạng tự do

• Trong dạng khoáng chất cacbonat azurit (2CuCO3.Cu(OH)2) và malachit (CuCO3Cu(OH)2) ,chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS)

• Nhóm IB, chu kì 4. Số oxi hóa +1, +2(bền), +3( ít 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] 3d10 4s1 Cấu trúc tinh thể hình lập phương

Lý tính:

• Cu có màu đỏ, tồn tại ở trạng thái rắn Nhiệt độ nóng chảy 1357,6oK và nhiệt độ sôi 2840oK Thể tích phân tử: 7,11 x 10-6 m3/mol

• Các hợp kim:

• Đồng đen (90% Cu, 10% Zn) : tăng tính cứng

• Đồng thau (60% Cu, 40% Zn) : tăng tính dai và cứng

• Đồng - Niken: khó bị oxi hóa, tăng tính bền

Hóa tính: Năng lượng ion hóa nhóm IB lớn hơn nhiều so với nhóm IA

do chịu ảnh hưởng của sự co d và tăng điện tích hạt nhân nên những

kim loại nhóm IB kém hoạt động, hoạt tính hóa học giảm dần

NHẬN XÉT CHUNG

TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 Tác dụng với O2 : 2Cu + O2 → 2CuO

Cu là kim loại kém hoạt động ở nhiệt độ thường và trong không khí:

2Cu + O2 +2H2O → 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O

• Khi có mặt khí CO2, Cu bị bao phủ dần một lớp màu lục cacbonat bazơ Cu(OH)2.CO3 (tanh đồng)

Khi có mặt không khí, Cu có thể tan trong dd HCl đặc ,dd NH3 đặc và 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

2 Tác dụng với halogen và phi kim: Cu phản ứng với halogen và các phi kim (C, S và P…) ở nhiệt độ cao

Cu + Cl2 → CuCl2

3 Tác dụng với axit : Cu không tác dụng với các axit trừ HI giải phóng H2

• Cu tác dụng HCN đặc giải phóng H2 : 2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN)2] + H2

• Cu tan trong các axit nitric và axit sunfuric đặc :

Cu + 4HNO3đ → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Cu + 2H2SO4đ → CuSO4 + SO2 + 2H2O

to

to

to

to

ĐIỀU CHẾ

• Điện phân dd CuSO4 : Điện phân dung dịch với cực âm là những lá đồng tinh khiết còn cực dương là thỏi đồng đỏ Kết quả dẫn đến hiện tượng dương

cực tan và thu được 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):

• CuFeS2 (Cu2S, FeS), FeO FeSiO3( xỉ)

(Cu2O, FeO) – stein FeSiO3( xỉ)

(Cu2O + Cu2S) Cu (thô) Cu2O Cu

+SiO2

+C Oxh

loại tạp chất

to

Yếm khí

1 Hợp chất của Cu(I): Đồng ở trạng thái oxi hóa +1 có cấu hình electron d10 Cu+ không chỉ là chất nhận mà còn là chất cho

a) Đồng (I) oxit bền với nhiệt, nóng chảy ở 12400C, ít tan trong nước nhưng tan trong 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

b) CuCl(t0nc = 4300C) ít tan trong nước lạnh nhưng phân huỷ trong nước nóng, tan trong dd NH3 đặc, HCl đặc, NH4Cl đặc.

CuCl + HCl → H[CuCl2]

CuCl + 2NH3 → [Cu(NH3)2]Cl

 Những phức chất này dễ biến đổi màu vì bị oxi không khí oxi hoá

4[Cu(NH3)2] + + O 2 + 2H2O + 8NH3 → 4[Cu(NH3)4] 2+ +

4OH- Dung dịch phức chất amonicat của đồng (I) dùng để loại khí oxi khỏi các khí hiếm

 CuCl được dùng để tinh chế khí

CÁC HỢP CHẤT CỦA Cu

 Điều chế : Cu2O + 2HCl → 2CuCl + H2O

2CuCl2 + SO2 + 2H2O → 2CuCl + H2SO4 + 2HCl

 Hoặc Cu tác dụng CuCl2 trong HCl : Cu + CuCl2 + 2HCl → 2H[CuCl2]

Rồi thêm nước nóng vào dd thu được CuCl kết tủa

2 Hợp chất của Cu (II):

a) Đồng (II) oxit CuO là chất bột màu đen, không tan trong nước nóng chảy ở 10260C, trên nhiệt độ đó thì mất 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 các khí H2, CO, NH3 khử thành kim loại.

CuO + CO → Cu + CO2

b) Đồng hiđroxit Cu(OH)2 : kết tủa màu xanh lam, dễ mất nước biến thành oxit khi đun nóng trong dung dịch.

 Cu(OH)2 tan trong dd axit, NH3 đặc và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi 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 năng hòa tan nitro xenlulozo và được gọi là 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 trong nước, bị thủy phân khi kết tinh ở dạng hiđrat Dung dịch muối tan chứa ion [Cu(H2O)6]2+ có màu lam

 Ion Cu2+ là chất tạo phức mạnh Những ion phức quen thuộc của Cu2+ là [CuX3]-, [CuX3]2- (trong đó X = F, Cl, Br và NH3), [Cu(NH3)4]2+, CuCl42-, …

 Ở trong nước Cu2+ không dễ chuyển thành ion Cu+, khả năng oxi hóa của ion Cu2+ tăng lên nhiều khi có mặt những anion có khả năng tạo nên hợp chất

ít tan với Cu+

2CuSO4 + 4NaI → 2CuI + I2 + 2Na2SO4 (định lượng ion Cu2+ )

2CuSO4 + 4NaCN → 2CuCN + (CN)2 + 2Na2SO4 (điều chế đixian)

Hai hợp chất quan trọng của muối đồng (II) là CuCl2 và CuSO4

CuCl2: dạng tinh thể màu nâu, nóng chảy ở 596oC một phần phân hủy thành CuCl và Cl2, CuCl2 tan trong nước, rượu, ete và xeton

 Khi kết tinh tách ra dưới dạng đihiđrat CuCl2.2H2O

 Đihiđrat CuCl2.2H2O điều chế bằng cách hòa tan Cu kim loại trong cường thủy hoặc CuO trong HCl.

CuSO4: bột màu trắng, hút ẩm mạnh tạo hiđrat CuSO4.5H2O màu lam.

 CuSO4 khan dùng để phát hiện nước ở lẫn trong hợp chất hữu cơ.

 CuSO4.5H2O là những tinh thể tam tà.

 Khi đun nóng CuSO4.5H2O mất nước thành muối khan.

CuSO4.5H2O CuSO4.3H2O CuSO4.H2O 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

Nước Fehling là dung dịch CuSO4 và kali natri tactrat (KNaC4H4O6) trong dd NaOH 10%, có màu chàm đậm của ion phức [Cu(C4H4O6]2- dùng làm thuốc thử để phát hiện anđehit hay monosacarit

2Na[Cu(C4H4O6)2] + NaOH + CH3CHO + H2O → Cu2O↓ + CH3COONa + 2H2C4H4O6 + 2Na2C4H4O6

 Dùng xác định hàm lượng đường trong nước tiểu của người bị bệnh đái táo đường

CuSO4 tác dụng với sunfat kim loại kiềm hay amoni tạo thành sunfat kép M2SO4 CuSO4.6H2O.

 CuSO4.5H2O dùng vào việc tinh chế Cu bằng phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu trong công nghiệp và dùng để điều chế nhiều hợp chất của

đồng

 CuSO4 là chất diệt nấm mốc, sâu bọ phá hoại cây nho Hỗn hợp Bordeaux (hh với vôi) phun vào cây diệt nấm phytophthora,…

 Dung dịch CuSO4 0,3 – 1% dùng làm thuốc chữa đau mắt hột, chữa phỏng do P hoặc để khử P dư.

5CuSO4 + 2P + 8H2O → 2H3PO4 + 5H2SO4 + 5Cu

CuCO3 tồn tại dưới dạng phức K2[Cu(CO3 ) có màu xanh đen, dạng muối bazo malachite Cu(OH)2.CuCO3…

 Khi cho dd Na2CO3 hay 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 HNO3.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 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

Dung dịch Cu2+ có màu xanh lục, có phản ứng với axit yếu:

Cu2+ + H2O  CuOH+ + H+ ; K = 10-8

 Các bazơ kiềm tạo với Cu2+ kết tủa Cu(OH)2 màu xanh nhạt, khi đun nóng cho CuO màu đen Kết tủa tan trong axit nhu HCl, HNO3,

 Thí nghiệm

 Cu(OH)2 tan dễ trong các axit, tan một phần trong các dung dịch kiềm đặc.

 Cu(OH)2 tan trong NH3 hoặc NH4Cl để tạo thành phức chất màu xanh đậm Phức chất bị phân hủy khi tác dụng khi tác dụng axit

 Cu2+ tạo với ion S2- kết tủa đen CuS, không tan trong HCl, tan trong HNO3

 Thí nghiệm

 Cu2+ 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 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: Huỳnh Hữu Phúc 2102284

Trà Sơn Tâm 2102296 Trần Thị Như Phương 2102286 Nguyễn Quốc Châu Thanh 2102297