Đang tải... (xem toàn văn)
Mức oxí hóa của các nguyên tố chuyền liếp thứ hai và thứ ba ( vòng tròn lớn hơn là mức oxi hóa thường gặp).. • Các hợp c h ấ t ứng với bậc oxi hóa cao lại bền hơn nhiều so với[r]
(1)C H Ư Ơ NG 6
ðẠI CƯƠNG VỂ NGUYÊN T ố CHƯYEN t i ế p
6.1 Vị trí kim loại chuyển tiếp bảng tuần hoàn
Trong bảng tuầri hoàn m ỗi chu kỳ ñều ñược bắt ñầu từ việc ñiển electron vào obitan ns
( n số thứ tự chu kỳ) sau electron k ế tiếp điền vào obitan tiếp theo.
(1)« Ở chu kỳ thứ tư, sau hai nguyên tố kali ( i ‘ ) canxí (4i’2 ), electron bắt đầu được xếp vào obitan 3d. Vì năm obitan 3í! c ó tối đa 10 electron nên có 10 nguyêri tố họ d xuất hiện chu kỳ thứ tư, ngun tố :
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
•N hững ngun tố gọi nguyên t ố (hay kim lo i) chuyển tiế p d ã y thử nhất.
(2)* Cũng tương tự vậy, chu kỳ thứ năm, sau hai nguyên tố rubiñi (55*) stronti (5s2),
các electron tiếp tục xếp vào obitan 4 d, hình thành 10 nguyên tố họ d nguyên tố : Y Zr N b M o Tc Ru Rh Pd A g Cd
• Những ngun tố gọi ỉà nguyên tô'(h ay kim lo i) chuyên tiế p d ã y thứ hai.
(3)* Trong chu kỳ thứ sáu, sau electron xếp vào obitan 6s xezi (6s1 ) bari (6s2 ) và một electron xếp vào obitan 5(Ị ị lantan , electron xếp vào obitan / nên xuất hiện 14 nguyên tố từ ô 58 (Ce) đến 71 ( Lu).
• Vì khơng ứng với nguyên tố chu kỳ trên, nên 14 nguyên tố ñược xếp chung m ột ô với nguyên tố lantan, nên gọi n quyên t ố họ lantan hay ỉan tan oit
( thường gọi nguyên tố ñất ) ð ó nguyên tố :
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Y b Lu
• Sau 14 nguyên tố họ ỉantanoit, electron lại tiếp tục xếp vào obitan 5d hình thành
10 nguyên tố họ í/ nguyên tố :
La H f Ta w Re Os Ir Pt Au Hg ñược gọi n qun tơ' ( kim ì o i ) chuyển tiế p ciãy thứ ba.
(4) • Ở chu kỳ thứ bảy, bắt ñầu hai nguyên tố franxi ri c ó cấu hình l s l l s 2, sau là ngun tố actini với cấu hình 7 s26 d l , electron xếp vào obitan 5f< ( 6d)
hình thành 14 nguyên tố xếp vào m ột với actini nên gọi c c ngun t ố họ actino it, nguyên tố:
Th Pa u N p Pu Am Cm Bk C f Es Fm M d N o Lr
(2)50 ðại cương vê' nguyên tố chuyển tiếp
• Sau actinoit , người ta biết ñược hai nguyên tố họ d ở chu kỳ thứ bảy là guyên tố có s ố thứ tự 104 rơzefi R f ( cịn có tên kursatovi Ku) nguyên tố có số thứ ; 105 harii H a (cịn c ó tên ninxbori Ns).
Như ngu yên tố chuyển tiếp chu kỳ d ài chia thành ba nhóm lớn: a) Nhóm n gu n tố chuyển tiếp ( họ c ì)
b) N hóm lantanoit ( h ọ / ) c) N hóm actin oit ( h ọ / )
Các nguyên tố ch uy ển tiếp ( họ cỉ) nêu tóm tắt ở bảng 29.
B ả n g Các nguyên tố chuyển tiếp họ d bảng tuần hoàn
3B 4B 5B 6B 7B
/ 8B 1B 2B
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
57 72 73 74 75 76 77 78 79 80
La Hf Ta w Re Os lr Pt Au Hg
89 Ac
104 Rf
105 Ha
[106] [107] [108] [109]
(5) • Cung cần phải nói thêm rằng, xuất phát từ định nghĩa " nguyên t ố chuyển tiếp là những nguyên t ố có lớ p vỏ d ị f ) ñiền m ột phần â trạng thá i c hán c ả những nguyên t ố có lớp vỏ d h o ặ c f dược ñiền m ột phần hợp chất" điều có nghĩa các kim loại Cu, A g , A u kim loại chuyển tiếp, c ó lớp vỏ (n -1 )cỉ hồn chỉnh với 10 electron, nhưng, ion Cu(II) có cấu hình 3d 9 , ion Ag(II) c ó cấu hình 4<r/ 9 ion Au(III) có cấu hình 5 d8 ; c ò n cá c kim loại Zn, Cd, H g khơng phải kim loại chuyển tiếp, các ngun tố c ó cấu hình ( n - ì) đ i0 n s 2 giống nguyên tố tiếp theo, chúng lại khơng tạo nên hợp chất có lớp vỏ ( n -l)c/ bị ion hóa, v í dụ, ở trạng thái kẽm có cấu hình 2>di04 s 2 io n Zn2+ có cấu hình 3d 10 giống ion Ga3+ ñứng sau kẽm.
Như vậy, có tất 57 nguyên tố chuyển tiếp ( kể nguyên tố 104 105).
6.2 ðặc ñiểm cấu tạo nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất
(1)« Như nêu kim loại chuyển tiếp dãy thứ gồm ngun tố từ 21 (Sc) đến ( Z n) , ngu yên tử nguyên tố có số đặc điểm hhư nêu ở bảng 30.
• V ề cấ u hình e lectro n , trừ vài ngoại lệ, ngun tố cịn lại có cấu hình electron ngồi c ủ a ngun tử 4i'2, ngun tố ỉà kim loại,và chính vì biến thiên tín h chất nguyên tố họ d theo chiều tăng s ố z không rõ rệt như trong nguyên tố s v ằ p
(2) • V ề kích th c nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ (và dãy khác) biến đ ổ i bán kính ngun tử ion khơng đơn giản ngun tố khơng chuyển tiếp, nghĩa khơng biến đổi m ột chiều mà cịn biến đổi so với nguyên tố
(3)Bảng 3 Một số ñặc ñiểm nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ Nguyên
tố
Cấu hình electron
Ngun tử khối Bán kính ngun tử<2» ( Ẳ )
Thế ion hóa thứ (eV)
ðộ âm ñ iệ n (1)
Thế tiêu chuẩn(3) (V)
Sc cf14 s 44,956 1,61 6,56 1,3 -2,08
Ti 24 s 47,900 1,45 6,83 1.5 -1 ,6
V d 34 s 50,942 1,36 6,74 1,6 -1,18
Cr 44 s 51,996 1,28 6,764 1,6 - 0,74
Mn d 54 s 54,938 1,31 7,432 1,5 -1 ,1
Fe d e4 s 2 55,847 1,27 7,90 1.8 -0,4
Co d 74 s 2 58,933 1,25 7,86 1,8 - 0,277
Ni d 84 s 58,700 1,24 7,633 1,8 -0 ,2
Cu 3d">4s' 63,546 1,28 7,724 1,9 - 0,337 Zn 3 d ' ° s 2 65,380 1,33 9,391 1,6 - 0,763
01 ðộ âm ñiện theo Pauling
(2) Các trị số bán kính ngun tử trinh bày ỏ ứng với mạng lưới có số phối trí 12 thơng thường kim loại ( bán kính kim loại) Khi chuyển sang số phối trí 8; 6; bán kính nguyên tử giảm xuống cách nhân trị số với 0,97; 0,96; 0,88
(3) Thế tiêu chuẩn trình bày bảng ứng vói q trình M?' + 2e ^ > M° ; riêng trường hợp Sc Cr ứng với trình M 3^ + 3e - =»■ M °
không chuyển tiếp N guyên nhân nguyên tố chuyển tiếp, electron ñược thêm dần vào obitan d , những obitan chắn mạnh ñiện tích hạt nhân electron I1S làm cho
kích thước ngun tử khơng biến đổi bao nhiêu.
(3) v ể năng lượng ion hóa biến đổi so với ngun tố không chuyển tiếp, nguyên nhân trường hợp trên, số lóp electron ngun tử khơng ñổi, ảnh hưởng của tăng ñiện tích ñược bù lại mức ñộ chắn electron ñược ñiền vào các lóp trong.
(4) • M ức oxi h ó a ngun tố trình bày hình 47, mức oxi hóa thường gặp quan trọng ghi vịng trịn lớn.
Nhìn chung , ta thấy mức o xi hóa ngun tố thay đổi khoảng từ +1 ở Cu +7 M n, phổ biến tất nguyên tố mức +2 + , ngoại lệ khơng có mức +2 Sc +3 Zn M ỗi mức oxi hóa ứng với m ột cấu hình electron định chẳng hạn với crom c ó cấu hình :
- 3(1 54 s ' ứng với mức oxi hóa 0
- 3d ậ - + 2
- 3 cữ - + 3
- 3 d 2 - +4
- 3 d 1 - + 5
- 3d ° - +
• Từ cấu hình electron , thấy nguyên tố chuyển tiếp mà obitan chưa xếp đíí m ột nửa s ố electron có số oxi hóa lớn trùng với số thứ tự nhóm tương ứng ; cịn với ngun tơ' mà obitan cì gần hồn chỉnh ( nghĩa xếp quá
(4)152 ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
H ìn h Mức oxi hóa nguyên tố chuyển tiếp nhóm thứ nhất ( vòng tròn lớn trạng thái oxi hóa thường gặp).
5 electron ) thì khơng có khuynh hướng tạo nên hợp chất ứng với mức oxi hóa cao. Chính , ta hiểu sắt , coban, niken khơng có mức oxi hóa + 8 , cịn Zn có mức oxi hóa +2.
• M ức oxi h ó a + 2 thường gặp hợp chất nhị tố thường hợp chất ion, chẳng hạn oxit M O ñều c ó tính bázơ Các ion hiđrat hóa [M (H20 ) 6]2+ ñều ñược biết dung dịch trạng thái tinh thể ( trừ ion Ti2+ ) Các ion v 2+ , C r + , Fe2+ dễ bị oxi hóa bởi khơng khí d u n g dịch axit Màu sắc ion hiđrat ñược ñưa bảng 31.
Có thể thu ion hiđrat hóa hịa tan kim loại, oxit, muối cacbonat.v.v của các kim loại tương ứng axit ñiện phân muối M 3+.
Những m u ố i hiđrat hóa mà anion khơng có khả tạo phức thl thường chứa ion [M (H20 ) 6]2+ chẳng hạn như
Cr(C 104)2.6H 20 FeF2 8H20 M nCCỈO^-óHọO F e S 7H 20
Khi thêm k iề m vào dung dịch muối M2+ tạo thành hiđroxit , có trường hợp tạo ra dạng tinh thể n h F e(O H )i, N i(Ọ H)2 có cấu true tinh thể dạng M g(O H )2.
Khi thêm H C 3“ tạo kết tủa cacbonat mangan , s ắ t , coban, niken đổng. • V ới mức o x ì h ó a + mức ñặc trựng cho nguyên tố ñang xét R iêng với Cu chỉ biết ñược m ộ t hợp chất Cu(III) thường không bền với tác dụng nước.
Các florua M F3 , oxit M ?03 thường hợp chất ion , hợp chất khác các clorua, bromua, su n fu a c ó đặc tính cộng hố trị đáng kể.
Các ngun tố từ Ti đến Co tạo thành ion hiđrat hóa tám mặt [M (H ,0 )6]3+ , màu sắc
của các ion d ẫ n ở bảng 31
Trong d u n g dịch nước ion dễ bị thủy phân , thí dụ:
(5)Các loại phèn C s.T i(S 04)2.12H20 , K V (S 04)2 H ,0 ehứa ion hexa hiñrat của kim loại đó.
Bảng 31 Thế tiêu chuẩn (V) màu sắc ion hiđrat hó.a [M(H20 ) 6]2+ [M(H20 ) 6]3+
Nguyên tố £ °(V )
M3+ +1e := = ă = M 2+
E °(V)
M3+ +3e M°
Màu của [M(H2o ) 6]2*
Màu của [M(H2o )6F
Se - - 2,08 -
-Ti -0 ,3 7 - - tím
V - 0,255 - tím xanh
Cr -0,41 -0 ,7 4 xanh da trời tím
Mn + 1,51 - hồng nhạt nâu
Fe + 0,77 - 0,036 lục nhạt ñỏ nhạt
Co + 1,84 + 0,33 hồng xanh da trời
Ni - - lục
-Cu'1' - - xanh lục nhạt
-Zn - -
-<’> Cu24 + 1e Cụ* , E° = +0.15V ; Cu+ + 1e Cu° , £° = +0.52V
6.3 Tính chất lý - hóa học kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất
Tính chất lý - hóa học cụ thể kim loại hợp chất chúng trình bày cụ thể chương sau, ị nêu số nhận xét chung.
(1)* Tất ñều kim loại , óng ánh, số có màu, coban có màu lam nhạt, đồng có màu đỏ nhạt.
• ð ều chất rắn có ñộ cứng cao (trừ Cu); khối lượng riêng lớn; dẫn ñiện dẫn nhiệt tốt; khó nóng chảy khó bay hơi.
M ột số tính chất nêu trình bày bảng 2; 3; 4; 5; 6 chương 1. (2)« Trừ Sc Zn , ngun tố cịn lại đa hố trị, tạo hợp chất c ó màu.
• Trừ mangan sắt dễ tham gia phản ứng, kim loại cịn lại nhiệt độ phịng có khả phản ứng , ñều bền với ăn mịn Khi đốt nóng phản ứng với oxi, halogen, lưu huỳnh phi kim khác.
• ðều phản ứng mạnh với dung dịch axit HF, HC1, H N O j, H2S 04 nồng ñộ và nhiệt ñộ khác Các phản ứng với đơn chất hợp chất trình bày cụ thể trong các chương sau.
(3) M ột tính chất quan trọng nguyên tố chuyển tiếp tính thuận từ
Như biết, dựa vào tác dụng từ trường, chất ñược chia làm hai nhóm chấ t thuận từ ch ất nghịch từ (hay phản từ) Những ion, nguyên tử, hay phân tử có một số electron chưa ghép đơi ( c ó số lẻ electron) gây nên tính thuận từ, có m ột electron trong số c ó từ trường chưa khép kín , vật liệu c ó chứa tiểu phân đếu bị từ trường hút Ngược lại, chất khơng có electron độc thân ( tức c ó số chẵn electron ) - trừ một số ngoại lệ - ñều chất nghịch từ.
(6)154 ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
• V iệ c n ghiên cứu từ tính chất phương pháp hiệu nghiệm để phát số electron khơng g h é p đơi ngun tố hóa học hợp chất chúng ðơn vị dùng để nghiên cứu từ tính ngun tử, ion phân tử manheton Bohr ( |LI B ) giả sử mơm en từ hồn tồn gây n electron khơng ghép đơi ngun tử hay ion tính theo phương trình:
ịí = j s ĩ s + 1) (1)
( s là spin tổng cộng tất electron khơng ghép đơi).
M ơm en từ nguyên, tử ion có từ m ột đến năm electron khơng ghép đơi tính theo
phương trình (1) được nêu bảng 32
ð ể minh h o lấy dẫn chứng C u S 04.5H20 M n S 04.4H 20 ñể làm dẫn chứng. Từ thực nghiệm , m ôm en từ ño ñược C u S 04.5H20 1,95 |i.B gần với trị số lý thuyết (1 ,73ja B); M n S 04.4H 20 5,86 |0 B gần tương ứng với trị số lý thuyết (5,92 |0 B ) •
Từ kết , kết luận phân tử C u S 04.5 H i0 có chứa ion Cu2+ ứng với cấu hình [A r].3 c/ 9 với electron khơng ghép đơi.
Bảng 32 Mơm en từ nguyên tử ion tính theo phương trình(1)
Số electron khơng ghép đơi 1 2 3 4 5
s 1/2 1 3/2 2 5/2
Mômen từ (n , n B ) 1,73 2,83 3,87 4,90 5,92
Cũng tương tự , phân tử M n S 04.4H'>0 có mặt ion M n2+ ứng với cấu hình [A r].3 d5 với electro n độc thân.
• Trên hình so sánh giá trị mơmen từ tính theo lý thuyết (ñường nét liền) giá trị thực ngh iệm (các chấm ñen) ñối với ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ Sự chênh
lệch trị số thực nghiệm trị số lý thuyết ñã nêu hình 48, giải thích bằng cách cho có lẽ ảnh hưởng m ôm en từ gây chuyển ñộng obitan của electron.
Hình 48 Mơmen từ ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ
(7)• N ói tóm lại, ngun tử ion ngun tố họ cì có tính thuận từ ñặc biệt ba nguyên tố Fe Co, N i hợp chất chúng - ở nhiệt độ thưịng - lại có tính thuận từ đặc biệt mạnh nên ñược gọi chất sắ t từ. Tính chất gây nguyên tử hay ion thuận từ ở gần nhau, xuất tác dụng hofp lực với làm cho tính thuận từ trở nên mạnh.
Không bị nam châm h ú t, mà chất sắt từ tác dụng dịng điện - lại trở thành nam châm.
Những chất có tính sắt từ khơng nhiều mà lại cịn phụ thuộc vào nhiệt độ , chẳng hạn Gd có tính sắt từ 16°c ; cịn Fe (760°C) , Co(1075°C), Ni(362°C) , nhiệt độ - tính sắt từ mất.
6.4 Nhận xét chung nguyên tố dãy chuyển tiếp thứ hai thứ ba
Dãy chuyển tiếp thứ hai thứ ba gồm nguyên tố thuộc chu kỳ 6 tương ứng. Các nguyên tố c ó m ột số đặc điểm khác với ngun tơ' dãy chuyển tiếp thứ nhất ( bảng 33).
Bảng 33 Một số ñặc ñiểm nguyên tử nguyên tố chuyển tiếp dãy 3
Nguyên tố Cấu hình
electron
Nguyên tử khối
Bán kính nguyên tử*1) ( A )
Năng lượng ion hóa (eV)
ðộ âm điện(2)
Y 4 d 15 s 2 88,905 1,81 6,38 1,2
Zr 4 d 25 s 2 91,220 1,60 6,835 1,4
Nb 4 ñ 45 s 1 92,906 1,47 6,88 1,6
Mo 4 d 55 s 1 95,94 1,40 7,131 1,8
Tc 4 d s5 s 2 (99) (1.36) 7,23 1,9
Ru 4 d 75 s ’ 101,07 1,32 7,36 2,2
Rh 4d 5s 1 102.905 1,34 7,46 2,2
Pd 4ư,05s° 106,4 1,37 8,33 2,2
Ag 4tí ,05 s 1 107,870 1,44 7,574 1,9
Cd 4ơ 105 s 2 112,4 1,49 8,998 1.7
La 5 d ’6 s 2 138,91 1,86 5,614 1,1
Hf 5d26s 2 178,49 1,59 5,5 1,3
Ta 5 d 36 s 2 180,948 1,46 7,7 1,5
w 5 d 46 s 2 183,85 1,41 7,98 1,7
Re 5 d * s 2 186,2 1,37 7,87 1,9
Os 5 d 66 s 2 190,2 1,34 8,7 2,2
Ir 5 ñ r6 s 2 192,2 1,35 9,2 2,2
Pt 5 d96 s 2 195,09 1,38 8,96 2,2
Au 5d'°6s1 196,967 1,44 9,223 2,4
Hg 5cí06 s 2 200,59 1,55 10,434 1.9
<’> ứng vối mạng lưới có số phối trí 12. (2) ðộ âm điện theo Pauling.
(8)156 ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
(1) Bán kính kim loại lớn so với bán kính nguyên tử kim loại dãy chuyển tiếp thứ Tuy nhiên, bán kính ngun tố đãy thứ ba khác khơng nhiều so với bán kính cá c nguyên tố dãy thứ hai nhóm, số lớp electron tăng lên , điều đó giải thích tượng co lantanit.
(2)» Khác với c c nguyên tố dãy không tạo mức oxi hóa +8; cịn ngun tố chuyển tiếp dãy v dãy có s ố o x i h óa thay đổi từ +1 đến +8 ñã nêu bình 49.
3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B
+8
+6
+4
+2
La Hf
• Ã m
í
è •
* <
1 Á _Á . i
~
1 <
9 w W
> • •;
Ta w Re Os Pt Au Hg
Hình Mức oxí hóa ngun tố chuyền liếp thứ hai thứ ba ( vòng tròn lớn mức oxi hóa thường gặp).
• Các hợp c h ấ t ứng với bậc oxi hóa cao lại bền nhiều so với dãy chuyển tiếp thứ nhất. Chẳng hạn, w , R e , R u , Pt có khả tạo hợp chất WC16 , ReF7 , R u 04 , PtF6 ; trong khi hợ p ch ấ t tương tự khơng hình thành ngun tố chuyển tiếp dãy thứ nhất.
(9)(3) ðều chất rắn c ó nhiệt độ nóng chảy cao, w (T = °c ) Re (TI1C = 3170°c ) M ột số tính chất khác độ cứng, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi, độ dẫn điện dẫn nhiệt trình bày chương l ( bảng 3' 4‘ 5' 6).
(4)« So sánh ion hóa độ âm ñiện cho ta thấy tính khử kim loại thuộc hai dãy này thay đổi khơng nhiều so với nguyên tố chuyển tiếp dãy thứ nhóm.
(5)» ð ặc biệt nguyên tố thuộc dãy hai dãy ba tạo c laste nhiều so với các nguyên tố dãy thứ n h ấ t.
C la ste hợp ch ất m đ ó có tồn tạ i liên kết hóa học nguyên tử các nguyên tơ' chuyển tiếp họ d. V í dụ hợp chất cacbonyl hai nhân dạng claste mangan [M n(CO)5]2:
CO
o c Ị
oc — Mn
/ I
OC I c o
c o
1Mn ;■ - CO / co
I CO
CO
ñộ dài liên kết = o qo Ẵ
Mn-Mn A
Trong cacbonyl hai nhân c ó liên kết tạo trực tiếp ngun tử Mn hai electron chưa ghép đơi hai nguyên tử mangan:
obitan 3 d 4 s 4p
nguyên tử Mn Ỹ ị t ị t ị t
\ - -/\ /
Hình thành liên kẽt 7tp với obitan phân tử co
" ' "■ ■ V —
-Hình thành liên kết a với cặp electron co
ơ Mn - Mn
• N gưịi ta biết nhiều claste chia làm hai nhóm : a) Các halogenua thấp số oxit.
b) Các cacbonyl ña nhân
(6) • Nhóm thứ chủ yếu tạó kim loại Tc Re , M o w , N b Ta.
Những claste hai nhân ñã ñược nghiên cứu kỹ Mo,C193” , W2C193- R e2Clg2~ D ự kiện thực nghiệm ñã thiết lập ñược ion R e,C lg2~ (hình 50) c ó độ dài liên kết R e—R e là 2,24 Ẳ bé 0,5 Ẳ so với liên kết R e - R e tinh thể kim loại mạng lục phương ( bán
kính kim loại Re 1,37 A ) Khoảng cách ngắn giải thích tạo
thành liên kết bốn R e = Re ñó có m ột liên kết ơ, liên kết n liên kết • Claste ba nhân polim e ReCI4' gổm mảnh R e3C l|23~ nhừ nêu trong hình 51.Trong hợp chất c ó khoảng cách d ( Re Re ) = 2,43 -ỉ- 2,50 A bé khoảng cách giữa hai nguyên tử R e cấu trúc tinh thể mạng lục phương reni 0,3 ^ 0,25 A
(10)58 ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
• Re
o ct
Hình cấu trúc Re2CI82 Hình 51 Cấu trúc Re3CI123'
trong K2Re2CI8 ■ 2HzO trong Cs3Re3CI,2
• M ột v í dụ v ề claste tám mặt MoCỈT màu vàng Những kiện phân tích Rơnghen cho thấy M o ơ2 ứng vơi c ô n g thức [M o6Clg]Cl4 Trong ion phức M o6Og4+ nguyên tử clo nằm ở góc hình lập phương , cịn ngun tử m olipđen chiếm tâm mặt hình ỉập phương ( hình )
Hình 52 Cấu trúc claste ơạng M6X8 Hình 53 cấu trúc claste dạng M6X12
( ion Mo6Oa4+) ( ion Mo6CI122+)
Trong trường hợp này, mảnh claste M6X8 bền khơng bị biến đổi khi chuyển thành hợp chất khác, chẳng hạn cho M oCIị tác dụng với kiềm tạo muối bazơ [M o6Clg](OH) 4 , hợp chất tác dụng với axit lại tạo ion [M o6C18]4+.
• C laste đa nhân khác c ó dạng M6XI2 phân tử [N b6X12]Cl2.7H 20 [Pt6X12]PtCl2
như ñã m inh họa ỏr hình 53.
(7 ) • N h óm c ỉa ste thứ hai chủ yếu tạo kim loại M n, Tc, R e, Co, R h N ói chung, các nguyên tố họ d có số lẻ electron hóa trị đểu c ó khả tạo hợp chất cacbonyl hai nhân dạng claste nh [Tc(CO)5]2 , [Re(CO) 5]2 , [Co(CO)4]2 , [Rh(CO)4]2
Trong phân tử cacbonyl ñều tổn liên kết tạo hai nguyên tử M -M do electron chưa g h é p đơi hai ngun tử kim loại ñã nêu trường hợp [M n(CO)5],.
Những c la ste ñều chất kết tinh , dễ tan dung m ôi hữu c ñộc
(11)Những cacbonyl ñó ñược dùng ñể ñiều ch ế kim loại tinh khiết phương pháp nhiệt phân; ngồi cịn dùng làm chất xúc tác trình tổng hợp hữu
• N gồi cacb onyl hai nhân nêu trên, số kim loại chuyển tiếp họ d tạo ra những cacbonyl dị nhân ña nhân khác , chẳng hạn M nR e(CO) |0 :
co co
° \ J
o c - j M n - Re c o
ó ế I T XCO
CO CO
Các cacbonyl ña nhân khác Fe3(CO) 9 tinh thể màu vàng, ñiểm nóng chảy là 100°C; Fe3(CO)p tinh thể màu xanh đen, nóng chảy 140 - 150°c ; Rh4(C O )p chất rắn màu đỏ nâu nóng chảy ở 150 °c.
• Phương pháp chung để điều c h ế cacbonyl khử hợp chất kim loại với có mặt của CO, thơng thường cần áp suất cao ( 200-300atm );trong nhiều trường hợp c o đóng vai trị là chất khử ; ví :
R e207 + 17CO = R e2(CO),0 + C 02
nhưng thường có m ột chất khử hiđro kim loại n atri, nhôm, magie:
250 - 300atm
2C0CO3 + 2H2 + 8CO = = = = = ' — Co2(CO)8 + 2H20 + 2CO ,
120 -150°c
(8)» M ột tính chất ñặc trưng kim loại họ d khả tạo phức với các phối tử trung hoà cacbon oxit ( ñã nêu ) , photphin, asin, stibin, nitơ oxit, nitơ phân tử (N ,).
• Chất phức chất nitơ phân tử [Ru(NH3)5N2]C1, Sự tạo thành phức chất chứa nitơ phân tử đóng vai trị quan trọng q trình c ố định nitơ khí cây họ đậu , trình xúc tác tổng hợp amoniac.
(9) Các kim loại họ d tạo phức với nhiều phối tử hợp chất hữu c , c ó phân tử hữu mạch vịng , thí dụ hợp chất dibenzocrom Cr(C6H6) 2 ( Tnc = ° c ) hợp chất feroxen Fe(C5H5)i ( T nc = 73 °c ) Cả hai ñều chất tinh thể bền, c ó tính ngh ịch từ; dibenzocrom c ó màu nâu tối, feroxen có màu da cam.
Phương pháp Rơn ghen ñã cho thấy phân tử ngun tử kim loại nằm kẹp giữa hai mặt phẳng song song hai phân tử hữu mạch vịng ( hình 54) Những phân tử có cấu trúc gọi cấu trúc bánh kẹp hợp chất kiểu xan uých.
• Liên kết hóa học phân tử dibenzocrom tạo theo c ch ế cho - nhận d o 18 electron ( 6 electron nguyên tử Cr 12 electron 71 hai phân tử C6H6 ) với obitan tự do nguyên tử crom hai phân tử benzen ; 18 electron trường mười ba tâm ( nguyên tử Cr 12 nguyên tử c hai vòng benzen).
(12)160 ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
Hình 54 Cấu trúc dibenzocrom Cr(C6H6)2 (a) feroxen Fe(C5H5)2 (b).
Phân tử feroxen có 18 electron ( 8 electron nguyên tử Fe 10 electron n từ hai phân tử C5H5 ) chu y ển ñộng trường 11 tâm ( m ột nguyên tử Fe 10 nguyên tử c ởhai vòng C5H5 ).
obitan n C6H6
"ti"
pỉk
-ti-nlk
obitan 3 <L 3 dy 4 s
■■ (rf*y , d„ , ơyz )
dy : dz2, dx2_y2
Ap
tị tị u
(1)
(1) ðặt v o c c obitan n t ự d o c ủ a C6H6 (2) Kết h ợ p với electron 71 cặp C6H
" V (2)
(13)CH ƯƠ NG 7
CÁC NGUYÊN TÓ NHÓM IB
(ðỔ NG - BẠC - VÀNG)
7.1 Nhận xét chung ngun tố nhóm IB
(1) • C u (Cuprum), A g (Argentum ) Au(Aurum ) nguyên tố gần cuối thuộc họ
d chu kỳ 4; 5; 6 thuộc bảng tuần hồn.
• Cả ba kim loại nguyên tố ñã biết từ thời kỳ c ổ ñại , ñó vàng m ột nguyên tố , theo quan niệm nhà giả kim thuật vàng " vua kim Ịoại " v ẻ bề ngồi gây ấn tượng ln luồn sáng chói, bền với đa số chất phản ứng.
• N gu yên tử k h ố i, số thứ tự phân b ố electron sau :
Nguyên tố Kí hiệu SỐTT Nguyên tử khối Phân bố electron Hóa trị
ðồng Cu 29 63,546 2 8 18 1 I , II Ill
Bạc Ag 47 107,868 2 8 18 18 1 I , II , III
Vàng Au 79 196,966 2 8 18 32 18 1 I , III
(2) V ề cấu trúc electron trạng thái , thì đáng lẽ cấu trúc ở hai lớp ngồi ba nguyên tô' phải (n - 1)d9ns2 (n số thứ tự chu kỳ tương ứng ), lớp (n - 1)d ñã gần hoàn thành , nên việc chuyển m ột electron ở phân lớp ns2 sang phân lớp {n - 1)d thuận lợi mặt lượng, cấu trúc lớp electron ba nguyên tố Cu, A g , Au (n - ì ) d '° n s '.
(3) Như vậy, ba ngun tố có electron lóp ngồi từơng tự kim loại kiềm; lớp thứ hai từ vào (lớp n - 1) lại cỏ Ỉ8 electron , kim loại kiềm chỉ có 8 electron (trừ Li) Chính điều gây khác kích thước ngun tử , dẫn đến khác tính chất nguyên tố hai phân nhóm Bảng 34 so sánh khác nhau vể bán kính ngun tử, ion hóa lực electron chúng.
(4) Từ bảng 34 , ta thấy ion hóa giảm từ Cu đến A g sau lại tăng lên đến Au ; cịn áỉ lực electron lại tăng từ Cu đến A g sau lại giảm ñến Au.
So với kim loại kiềm , bán kính nguyên tử Cu, A g, Au bé kim loại kiềm
(14)82 Các nguyên tố nhóm IB
Bảng 34 Bán kính ngun tử , ion hóa lực electron Cu, Ag, Au Nguyên
tố
Bán kính nguyên tử
o ( A )
T h ế ion hóa /, (eV)
Ái lực electron
(eV)
Nguyên tố
Bán kính nguyên tử
o ( A )
Thế ion hóa /,
(e V )
Ái lực electron
(eV)
Cu 1,28 7,724 2,4 K 2,36 4,339 0,82
Ag 1,44 7,574 2,5 Rb 2,53 4,176
-Au 1,44 9,224 2,1 Cs 2,74 3,893
-cùng chu kỳ, nên ion hóa Cu, A g, Au cao hơn, ñồng thời lực electron cao hơn nhiểu so với kim loại kiềm lớn cả oxi (1,465 eV ), lưu huỳnh (2,07 e V ), nitơ (0 ,05eV ), photpho( 0,77 eV) V ì vậy, Cu, Ag, Au khó bị oxi hóa so với kim loại kiềm , ion của chúng dễ bị khử c c ion kim loại kiềm.
(5) D o có m ột electron n s [ lớp ngồi nên có khả hình thành phân tử hai nguyên tử kim loại kiềm ( Cu2, Ago, Alii) Năng lượng phân ly eủa Cu2, Ag->, Aut 174,3 ;
157,5; 210 kJ/mol; (c ủ a Kị, Rb2, Csi, vào khoảng 40 kJ/mol) N ăng lượng phân ly tựơng ñối lớn so với phân tử M2 c ủ a kim loại kiềm chu kỳ, phân tử Cu7, A g ,, A u , bền kim loại kiềm , d o có tạo hai liên kết 7t bổ sung hình thành c c h ế " cho " gây nên ( các cặp electron d tự d o obitan d tr ố n g ).
(6) Với Cu A u phân lớp d ñược ñiền ñẩy ñủ , cấu trúc chưa phải đã hồn tồn bền vững, d o ngun tử bị kích thích chuyển thành trạng thái (n -\)c F syp \
kết tạo ba electron khơng cặp đơi có hai electron d tham gia vào quá trình hình thành liê n k ế t :
t ị t i , u T ị t ị T
( / í‐1 )íi'° n s 1 np°
t i t ị t ị u t T t
( n - y p ns' np'
Do đ ó ngun tố phân nhóm ñồng ứng với mức oxi hóa +1, + 2, +3 Với Au thì trạng thái o x i hóa + ñặc trưng, ñây hai electron ñều tham gia vào trình hình thành liên kết V ới Cu th ì trạng thái đặc trưng +2 , cịn với A g +1 Tính bền vững trạng thái +1 A'g cấu hình 4cỉw có tính vững tương đối, cấu hình đ ó hình thành từ ngun t ố ñứng trước bạc palañi (Pd) : í l05i°.
Cũng từ c ấ u trúc hiểu lượng ion hóa củ a A g lại bé hơn của Cu.
(7) Từ sơ ñồ v ề ñiện cực c ó thể so sánh mức ñộ oxi hóa - khử các hợp chất ứng với c c trạng thái oxi hóa chúng m trường axit:
(15)Hóa học Vô cơ 163
+2
Cu" 0 ,1 9
+1
Cu' 0,520
0
Cu
0,340 +3
A S2O3
ỉ , 0
1,569
+2
1,670 A „ + _
A g o
1,980 1,722 1,398
+ 1
Ag20
0,799
t ,173
A g
+3
A u3+ 1,36
+ 1
Au" ỉ , 83
0
Ạu
1,52
(8) V ề cấu tạo tinh thể , ba kim loại ñều kết tinh theo mạng lập phương tâm ñiện.
Cu : = 3,6147 A Ag : a = 4,0861 Ẳ Au : a - 4,0786 Ẵ
Hình 55 Cấu trúc mạng tình thể Cu, Ag, Au.
7.2 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng vị
(1) Sự phân bố kim loại nhóm IB vỏ ñất ( ứng với thành phần thạch quyển) như sau :
% sô' nguyên tử % khối lượng
Cu 3,6 10 ~3 1.10 - 2
Ag 1 ,6 1(T6 1 10 5
Au 5,0 1CT8 5 10 " 7
(16)164 Các nguyên tố nhóm IB
• Trong vỏ đất người ta gặp đồng chủ yếu ở dạng hợp chất sunfua lẫn vói kim loại khác Quan trọng quặng cancopirit CuFef>2, cancozin Cu2S , quặng cuprit Cu20 , m alachit Cu2(0 H )2C 03 , tenorit CuO.
• Với bạc , thường gặp dạng khoáng chất acgentit AgọS hỗn hợp với quặng sunfua chì. Ngồi cịn có cá c loại quặng naumanit A g2Se; prustit A g3A sS3.
• Với vàng, thường gặp dạng khống chất calaverit A uTe2 ; sinvanit A gA uT e4 hoặc petxit A g3AuTe2
(2) Tuy nhiên, dạng thông thường gặp thiên nhiên vàng tự do, nằm rải rác trong các nham thạch , cát Cũng giống vàng, thiên nhiên , người ta gặp ñồng và bạc trạng thái tự do.
(3) Trong nước củ a đại dương (tính m ột lít nước biển) có 3.10 - 3 m g ñồng dạng Cu2+ ; 0‐4 m g bạc dạng A gC l, 1 - , A gC l32" ; 0' 6 m g vàng dạng AuCL/
-(4) Tròng chất số n g gồm động vật thực vật (tính theo phần % khối lượng) có 0“ 4%
ñồng ð ồng m ột nguyên tố ñặc biệt v ề mặt sinh vật học N hiều loại nếu được bón thêm m ột lượng thích nghi hợp chất ñồng suất thu hoạch thường tăng lên; s ố đ ộ n g vật m ột s ố ỉọài nhuyễn thể hàu , bạch tuộc c ó chứa nhiều đổng nhất Cơ thể người v c ác ñộng vật khác , ñồng chủ yếu tập trung gan M ỗi ngày c thể người cần khoảng m g ñ n g , sinh vật bị thiếu đồng, q trình tái tạo hem oglobin giảm , gây ra bệnh thiếu máu T rong loại thức ăn sữa c ó chứa nhiều đồng.
(5) V iệc xác ñịnh hàm lượng nguyên tố mẫu ñá M ặt Trăng ( tàu A pollo -11, -12 v Luna - 6 ñưa Quả ð ấ t ) ba vùng khác nhau, người ta ñã thấy Mặt Trăng nguyên t ố đ ồn g , bạc , vàng có hàm lượng sau:
Nguyên tố Hàm lượng trung bình( số gam /1 g mẫu ñá )
Apollo -1 1 Apollo - 12 Luna - 6
Cu 1,1.10'* _ 3,7 (T 6
Ag 8 10-® 5 '9 2,8 10"7
Au 4 '11 2 10-® 2 '9
(6) • Cu có 11 đ ổ n g vị từ 58Cu đến 68Cu, c ó hai vị thiên nhiên 63Cu ( chiếm 69,1% ) 65Cu (c h iế m 30,9% ) cồn lại ñồng vị phóng xạ Trong số đồng vị phóng xạ, có hai đồng vị h n c ả 67Cu ( chu kỳ bán hủy 2,21 ngày - ñêm ) MCu (chu kỳ bán hủy là 0,541 ngày - đêm ) , c ị n đồng vị bền 58Cu ( chu kỳ bán hủy giây).
• A g c ó 19 đ n g vị , c ó hai ñồng vị thiên nhiên 107A g ( chiếm 51,35% ) và 109A g ( chiếm ,6 % ), cịn lại vị phóng xạ từ 102A g đến 115A g, ñổng vị phóng xạ bền 110A g ( chu kỳ bán hủy 70 ngày - ñêm ).
• Au có nh iều đồng vị từ 183Au đến 204Au c ó m ột ñồng vị thiên nhiên 197Au ( c h iế m 10 0% ).
(17)7.3 ðiều chế Cu, Ag, Au
( 1) • ð ñược sản xuất chủ yếu từ quặng cancopirit CuFeS, phương pháp nhiệt luyện Trước hết người ta nung quặng khơng khí để tách bớt lưu huỳnh khỏi quặng Ở giai ñoạn m ột phần sắt ñã chuyển thành FeO phần lớn lưu huỳnh ñã chuyển thành s o ,
• Quặng sau ñã nung , ñược trộn với S i02 than cốc tiếp tục nấu nóng chảy Phần tạp chất m ột phần sắt ñã chuyển thành F e S i03 dạng x ỉ ; cịn lại hỗn hợp các sunfua có chứa Cu với hàm lượng lón ở dạng Cu,S.FeS nguyên tố khác Au, A g, N i, Se, Te trạng thái nóng chảy Thổi khơng khí qua trạng thái nóng chảy tiếp tục chuyển lưu huỳnh thành S 02 , sắt chuyển vào xỉ, lại Cu:
2(Gu2.F e S ) + , + S i02 = 4Cu + F e S i03 + S 1 Sản phẩm thu ñược chứa khoảng 95 - 98 % Cu.
• Từ loại đồng thu ñược ở , tiếp tục tinh ch ế phương pháp nhiệt phương pháp điện phân thu loại đồng có hàm lượng 99,7% Cu Sản phẩm phụ thu là SOọ.
• Nếu luyện Cu từ quặng oxit hay quặng cacbonat người ta dùng phương pháp khử bằng than
• N gồi phương pháp luyện Cu nhiệt độ cao , người ta dùng phương pháp thủy luyện cách c h ế hóa quặng đồng chất lỏng khác ( thường H7SO4 loãng, dung dịch amoniac .)- từ dung dịch thu ñược , người ta tách Cu sắt phương pháp ñiện phân
(2) Phần lớn lượng A g khai thác ñược ( khoảng 80% ) ñều ñược luyện từ quặng ña kim như quặng acgentit quặng A g 2S PbS Sau khử quặng , kim loại thu ñược dạng nóng chảy chứa A g, Pb Zn, từ ñây phương pháp chưng cất thu ñược Ag.
(3)* ð ể tách vàng tự sinh có bột quặng người ta ñã dùng phương pháp ñãi (rửa quặng nước ) , hòa tan vàng thủy ngân lỏng ( phương p h p thủy ngân ) tạo hỗn hống Au - Hg , sau cho hỗn hống thăng hoa , thủy ngân bay hơi, cịn lại Au.
• Phương pháp tốt ñể tách vàng khỏi quặng phương p h p xianua. Bản chất của phương pháp hịa tan vàng c ó bột quặng dung dịch N aCN loãng (0,03 - 0,2% ), đồng thời cho khơng khí lội qua, Au chuyển vào phức c h ấ t:
4 Au + O, + 8N aC N + H ,0 = Na[ A u(C N)2] + 4NaO H sau cho dung dịch phức chất tác dụng với Zn, Au ñược tách :
2 N a[ A u(C N )2] + Zn = N a2 [ Zn(CN)4] + Au
7.4 Tính chất lý học Cu, A g , Au ứng dụng
(18)66 Các nguyên tố nhóm IB
nh sáng xuyên qua ( vàng mỏng) có màu xanh lục. Bảng 35 m ột s ố số lý học quan trọng chúng.
B ả n g Hằng số lý học quan trọng Cu, Ag, Au
Tính chất Cu Ag Au
Khối lượng riêng ( g/ cm3 ) 8,93 10,49 19,30
Nhiệt độ nóng chảy ( Tnc , c ) 1083 961 1063
Nhiệt ñộ sôi ( Ts , ° C) 2600 2210 2970
ðộ cứng ( so với ñộ cứng kim cương =10) 3 2,7 2,5
ðộ dẫn ñiện ( so với Hg = ) 57 59 40
ðộ dẫn nhiệt ( so với Hg = ) 46 49 35
ðộ âm ñiện 1.9 1.9 2,4
(2) Cả b a kim lo i ñều có khối lượng riêng lớn ; có nhiệt độ nón g chảy T nc nhiệt độ sơi Ts cao.
(3) ð ộ cứng tư ơn g ñối thấp, dễ dát m ỏng dẻ kéo dài thành sợi; l g A u kéo thành sợi dài km , dát m ỏng thành lả vàng có chiều đày 10~4 m m.
(4 ) Cả ba kim lo i ñều dẫn ñiện dẫn nhiệt tốt, ñặc biệt A g, Au c ó khả dẫn ñiện lớn ð ồn g tin h khiết có độ dẫn điện cao, độ dẫn điện ñồng giảm xuống rất mạnh c ó tạp chất ; tuỳ thuộc vào chất lượng tạp chất mà ñộ dẫn ñiện của ñồng thay ñ ổi V í d ụ có khoảng 0,03% m ỗi tạp chất sau độ dẫn điện tương đối so với Cu nguyên chất là:
Tạp chất AI Fe Sn Zn Pb
ð ộ dẫn ñiện : 88% 96,4% 98% 99,2% 99,7% N gày , người ta ñã ñiều c h ế ñược vật liệu có độ dẫn điện cao chứa Cu như YBa2Cu30 7 ( siêu d ẫ n ); YBa2Cu30 6 ( bán dẫn ).
(5 ) Cu , A g, A u dễ tạo hợp kim với với nhiều kim loại khác Dưới ñây thành phần gần ñúng m ột s ố hợp kim thường gặp m Cu kim loại (% ):
Têri hợp kim Cu Sn Zn Mn Ni AI ,Fe
Bronzơ 80-90 5-10 2-10
ðồng thau 70-80 30-20
ðồng ñen 90 10
Mayso 80 20
Thanh -đơ n g
(hợp kim speculum) 67 33 *
Hợp kim Devarda 50 5 40
Constantan 59 1 40
Hợp kim Denta 55 41 4
(19)(6) • Trong thực tế, Cu dùng hai ngành chủ yếu kỹ thuật ñiện luyện kim. Trong kỹ thuật ñiện , ñồng dùng ñể c h ế tạo dây dẫn ( dạng tinh khiết) Trong luyện kim dùng ñể c h ế tạo hợp kim với ứng dụng khác V í dụ ñồng thau dùng ngành ch ế tạo động cơ, c ó độ dẻo cao lại bền đồng.
• Hợp kim - đồng bền Cu nguyên chất ñồng thau lại dễ ăn khn nên dùng để đúc cơng nghệ c h ế tạo máy.
• Hợp kim Devarda dùng làm chất khử giải phóng hiđro khỏi nước khi nguội.
• Hợp kim constantan có điện trở cao, ñược dùng ñể ch ế tạo dụng cụ đốt nóng.
(7) Bạc dùng chủ yếu để tráng gương soi, đ dùng gia đình Dùng ñể ñúc tiền ( tiền bạc là hợp kim có khoảng 50% bạc , 40% Cu, 5 % N i, 5%Zn); dùng làm ñồ trang sức (hợp kim với 7,5% Cu); số hợp chất bạc dùng công nghiệp ảnh y khoa , chẳng hạn A g N 03 dùng chữa bệnh c o th ắ t , viêm họng làm thuốc tra m ắ t Ion A g + có tính tiệt trùng rất mạnh Nước để bình bạc để hàng tháng mà khơng thối, có m ột lượng rất nhỏ ion A g + chuyển từ thành bình vào dung dịch đủ để tiệt trùng.
(8) V àng ñược dùng làm ñồ trang sức , dùng mạ lên kim loại khác Là kim loại chủ yếu để đảm bảo chị việc lưu thông tiền giấy Tiền vàng hợp kim chứa 90% Au 10% Cu.
Hệ tiền tệ Việt Nam kỷ trước tiền ñồng, chủ yếu hợp kim Cu và Zn; có loại pha thêm vàng; có loại pha thêm sắt tiền thời Vương triều Mạc.
(9) Tất hợp chất tan Cu, A g, Au ñều ñộc !
7.5 Tính chất hóa học Cu, Ag, Au
Hoạt tính hóa học ngun tố tương ñối nhỏ giảm nhanh theo chiều từ Cu ñến Au.
(1)* Cả ba kim loại khơng phản ứng với H2 nhiệt ñộ cao, nhiên khí H2 có khả hịa tan Cu, A g nóng chảy ở áp suất cao; riêng hiđro phân tử khơng tan trong vàng.
• Hiđro ngun tử tác dụng với A g tạo A gH (bền ) với Au tạo AuH bền hơn. (2)* Với oxi , có Cu phản ứng trực tiếp Khi nung ñiều kiện thiếu khơng khí tạo ra CiiiO màu đỏ gạch ; dư khơng khí tạo CuO màu đen.
4 Cu + o , = 2Cu20
2 Cu + 02 = 2CuO
• A g Au khơng phản ứng trực tiếp với oxi, nhiệt ñộ cao, đặc biệt trạng thái nóng chảy , kim loại hấp thụ oxi với lượng lớn , v í dụ ờ 9l50°c bạc nóng chảy hấp thụ đến thể tích Oi.
• Trong khơng khí A g Au khơng bị biến đổi; khơng khí khơ Cu khơng bị biến đổi, khơng khí ẩm có chứa khí COị Cu bị bao phủ lớp m ỏng màu xanh của m uối cacbonat bazơ Cu2( H )2C 3.
(20)68 Các nguyên tố nhóm !B
(3)« Cu A g phản ứng trực tiếp với lưu huỳnh Khi nung hỗn hợp bột m ịn Cu s (cả :hi nén áp suất cao ) tạo Cu2S, ñồng thời tạo CuS:
2 Cu + s C u2S
Cu + s CuS.
Phản ứng cũ n g tương tự tạo A g2S:
2A g + s = A g ,s • Au không phản ứng trực tiếp với s.
(4) Cu, A g , Au cũ n g hóa hợp trực tiếp với Se, Te nung ñom chất ampun hàn kín. Thành phần cá c hợp chất tạo thành phức tạp , c ó Cu2Se; CuSe, A g2Se ; Cu2Te; A giT e A uSe3; AuTe-> ñơn giản hon cả.
(5) Với log en , phản ứng với Cu, A g, Au dễ dàng nguyên tố khác.
• Cu hóa hợp với flo tạo CuF> nhiệt ñộ thường , nhiên tác dụng bị hạn ch ế tạo lớp hợp chất florua che phủ , làm cho kim loại khơng tiếp tục bị tác dụng Do đó , thực tế Cu bền ñối với fỉo ( không c ộ mặt H20 ) A g phản ứng trực tiếp với flo ch ậ m , còri Au tác dụng với flo nhiệt ñộ cap Sản phẩm phản ứng là CuF2 , A gF , AuF3.
• Khi cho k h í c ỉo qua Cu, A g , Au , nung nóng tạo m uối clorua tương ứng: CuCl2 , A g C l, AuC13 T ro ng dung Hịch nước clo , Au tan dễ dàng hơn, với A g phản ứng lại chậm hơn có lớp AgCI c h e phủ :
Cu + cụ = cucụ
2 A g + Cỉ2 = 2AgC l
200° c _
2 Au + Cl2 dư I—— 2AuC13
4 0 ° c _
2 Au + 3F2 - 2A uF3
(6) N itơ k h ô n g phản ứng trực tiếp với Cu , A g , Au; photpho có phản ứng trực tiếp với Cu, A g , Au nh iệt ñộ ca o tạo hợp chất c ó thành phần Cu3P, A gP 2, A u2P3 :
3Cu + p = Cu3P
(7) Cả ba k im loại khơng phản ứng trực tiếp vởi cacbon A g Au không phản ứng trực tiếp với s il ic , nung Cu với Si nhiệt độ cao c ó phản ứng tạo nhiều sản phẩm như.Cu6S i, C u5S i , Cu4S i , Cu3S i ,Cu15Si4
(8) Trong d ã y th ế ñiện cực, ba nguyên tố ñều xếp bên phải hiñro, nên c ó tính khử yếu Cả ba kim lo i khơng bị H70 H7O ăn m òn R iêng Cu phản ứng với nước
ở nhiệt độ nung n ó n g trắng
(9) Cu A g kh ô ng phản ứng với kiềm kiềm nóng chảy, vậy, phịng thí
nghiệm người t a dù ng chén oạc để nấu nóng chảy chất kiềm nhiệt độ cao; cịn Au bị kiềm nóng chảy ăn m ị n