第二十二章dS区元素 Chapter 22 dS-Blocks Elements
第二十二章 d S区元素 Chapter 22 dS-Blocks Elements
铜族元素 锌族元素 价电子：(n-1)d10ns 价电子：(n-1)d1ns2 Sc Mn Fe CU n Zr Nb Mo Ru Rh Pd La Hf a Re Pt Au Hg Rf Db Sg Bh Hs Mt 110 112 d block dS区元素
d S区元素 铜族元素 价电子： (n-1)d 10ns 1 锌族元素 价电子：(n-1)d 10ns 2
ds区金属 。本章4学时 。本章要求： ·1、掌握铜族和锌族元素单质的性质和用途 ·2、掌握铜、锌、银、汞的氧化物、氢氧化物、 重要盐类以及配合物的生成与性质 ·3、掌握Cu(I)和Cu(IⅡ)；Hg(I①和Hg( ·之间的相互转化 ·4、掌握IB和LA;ⅡA和ⅡB族元素的性质对比
ds区金属 • 本章4学时 • 本章要求： • 1、掌握铜族和锌族元素单质的性质和用途 • 2、掌握铜、锌、银、汞的氧化物、氢氧化物、 重要盐类以及配合物的生成与性质 • 3、掌握Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ) ；Hg(I)和Hg(II) • 之间的相互转化 • 4、掌握IB和IA ；ⅡA和ⅡB族元素的性质对比
第一节钥族元素 ·1一1铜族I元素的通性及与I碱金属对比 ·Cu,Ag,Au:B(n-1)d10ns1次外层18电子(Ians次 外层8电子) ·18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构少得多， 铜族元素有效核电荷多，$电子受核吸引强，其结 果：I大、r小、P大，金属性较弱、活泼性差
第一节 铜族元素 • 1－1 铜族IB元素的通性及与IA碱金属对比 • Cu, Ag, Au：IB (n-1)d 10ns 1次外层18电子（IA ns 1次 外层8电子） • 18电子层结构对核的屏蔽效应比8电子结构少得多， 铜族元素有效核电荷多，S电子受核吸引强，其结 果：I 1大、r小、ρ大，金属性较弱、活泼性差
特点1：铜族元素的金属性较弱，它们为不活泼 重金属，碱金属是极活泼的轻金属。 ● 铜族元素 碱金属 ·存在 有游离态 无 ·与空气中0， 室千→（一） 点燃生成各类氧化物 Cu+O,+H2O+CO,-Cu,(OH),CO 。与水 (-) (+)激烈放出H, ·与酸 铜与浓盐酸作用可放出氢气， (+)激烈放出H, 其余均须与氧化性酸作用， 其中Au连氧化性酸也不作用， ● 必须用混酸（氧化性酸+配体) 与卤素铜族中铜易，Ag慢，Au较难。 点燃时反应激烈 氢氧化物的酸碱性碱性较弱，Cu(OH,为两性强碱 稳定性 所有都极易脱水成氧化物 对热稳定 配合性除Cu2+,Au3+外均18e构型，形成配 ● 合物能力中等，但从上到下亲硫 性幽品形成配合物的能力幽品
特点1：铜族元素的金属性较弱，它们为不活泼 重金属，碱金属是极活泼的轻金属。 • 铜族元素 碱金属 • 存在 有游离态 无 • 与空气中O2 室干→（－） 点燃生成各类氧化物 Cu+O2+H2O+CO2→Cu2(OH) 2CO3 • 与水 (-) （＋）激烈放出H2 • 与酸 铜与浓盐酸作用可放出氢气， （＋）激烈放出H2 • 其余均须与氧化性酸作用， • 其中Au连氧化性酸也不作用， • 必须用混酸（氧化性酸+配体） • 与卤素 铜族中铜易，Ag慢， Au较难。 点燃时反应激烈 • 氢氧化物的酸碱性 碱性较弱，Cu(OH) 2为两性 强碱 • 稳定性 所有都极易脱水成氧化物 对热稳定 • 配合性 除Cu 2+ ,Au 3+外均18e构型，形成配 • 合物能力中等，但从上到下亲硫 • 性增强，形成配合物的能力增强
特点2：金属性 铜族元素：从上到下减弱 。 碱金属：从上到下增强 ·理论解释：铜族元素：半径增大（不多），有效核电 荷增大明显（屏蔽小），其中有效核电荷增大为主 ·半径增大，有效核电荷增大，其中半径增大为主 ·特点3：氧化态 铜族元素十1十2十3碱金属+1 ·理论解释：铜族元素：ns与(n-1)d电子的能量相差不大， 与其它元素反应时，还可失去(n-1)d电子 碱金属：ns与(n-1)p能量相差很大
特点2：金属性 • 铜族元素 : 从上到下减弱 • 碱金属 : 从上到下增强 • 理论解释: 铜族元素 :半径增大（不多），有效核电 荷增大明显（屏蔽小），其中有效核电荷增大为主 • 半径增大，有效核电荷增大，其中半径增大为主 • 特点3：氧化态 • 铜族元素 ＋1＋2＋3 碱金属＋1 • 理论解释 :铜族元素: ns与(n-1)d电子的能量相差不大， 与其它元素反应时，还可失去(n-1)d电子 • 碱金属 : ns与(n-1)p能量相差很大
特点4：铜族元素所形成的许多二元化合物其键 型有相当程度的共价性，如CuCL,经X射线测定， 具链状共价结构。 ·碱金属的二元化合物为离子型化合物，离子为无色。 ·原因：①电负性大；②18电子层结构离子，具有很强的极化 力和明显的变形性。 ·特点5：铜族元素一般均能形成较稳定的配合物。 ·碱金属离子做中心离子的配合物极少仅能同极强的 配位剂生成配合物。 ·原因：dsp轨道能量相差不大，(n-1)d轨道上电子也 可反馈而形成π键 ·特点6：具有良好的延展性及导电导热性 ·原因：金属晶体，d电子参加金属键的形成，金属键 强，具有较高熔沸点，铜族金属键从上到下增强与d 区元素一致，Ag是导电导热性最好的金属，Au是展 性最好的金属
特点4：铜族元素所形成的许多二元化合物其键 型有相当程度的共价性，如CuCl2经X射线测定， 具链状共价结构。 • 碱金属的二元化合物为离子型化合物，离子为无色。 • 原因：①电负性大；②18电子层结构离子，具有很强的极化 力和明显的变形性。 • 特点5：铜族元素一般均能形成较稳定的配合物。 • 碱金属离子做中心离子的配合物极少仅能同极强的 配位剂生成配合物。 • 原因：dsp轨道能量相差不大，(n-1)d轨道上电子也 可反馈而形成键 • 特点6：具有良好的延展性及导电导热性 • 原因：金属晶体，d电子参加金属键的形成，金属键 强，具有较高熔沸点，铜族金属键从上到下增强与d 区元素一致，Ag是导电导热性最好的金属，Au是展 性最好的金属
1一2金属单质的存在、治炼、性质 (1)存在·CuAg以硫化物形式存在（已知最大的自然铜42吨） 矿旷物：孔雀石：Cu2(OD2C03,辉铜矿：Cu2S 黄铜矿：Cu2 S.Fe2S,即CuFeS2闪银矿AgS Au以自然金存在常见的有岩脉金（散存于岩石中）、 冲积金（存在于砂砾中） Au 黄铜矿 黄铜矿
•CuAg以硫化物形式存在（已知最大的自然铜42吨） 矿物：孔雀石：Cu2(OH)2CO3，辉铜矿：Cu2S 黄铜矿：Cu2S·Fe2S3即 CuFeS2 闪银矿Ag2S Au以自然金存在常见的有岩脉金（散存于岩石中）、 冲积金（存在于砂砾中） (1) 存 在 1－2 金属单质的存在、冶炼、性质 黄铜矿 黄铜矿 Au
(2)制备 ·硫化物—氧化物—还原一精炼 ·(1)富集：浮选 ·(2)焙烧：除去部分硫或挥发性杂质 CuFeS2+O2→Cu2S+2FeS+SO2↑2FeS+302→2Fe0+2SO2↑ ·(3)除渣：FeO+SiO,→FeSiO,(p小在上层) ·mCu,S+nFeS→冰铜(p大在下层) ·(4)顶吹还原：冰铜入转炉，鼓风熔炼得98%粗 铜 ·2Cu2S+302→Cu20+2S02↑ 2Cu,0+Cu,S→6Cu+S0,↑ ·(5)电解精炼：以粗铜（泡铜）为阳极，纯铜为 阴极，用低电压电解。用电解法可得纯铜 (99.99%),真空精镏得超纯铜(99.99999%)
• （4） 顶吹还原：冰铜入转炉，鼓风熔炼得98％粗 铜 • 2Cu2S+3O2→Cu2O+2SO2↑ • 2Cu2O+ Cu2S→6Cu+SO2↑ • （5） 电解精炼：以粗铜（泡铜）为阳极，纯铜为 阴 极 ， 用 低 电 压 电 解 。 用 电 解 法 可 得 纯 铜 (99.99%) ，真空精镏得超纯铜 (99.99999%) (2) 制 备 •硫化物──氧化物──还原──精炼 •（1）富集：浮选 •（2） 焙烧：除去部分硫或挥发性杂质 •CuFeS2+O2→Cu2S+2FeS+SO2↑ 2FeS+3O2→2FeO+2SO2↑ •（3） 除渣：FeO+SiO2→FeSiO3（ρ小在上层） • mCu2S+nFeS→冰铜（ρ大在下层）
Ag2S→Ag冲积金→金 .4Ag+8NaCN+2H2O+O2-4Na[Ag(CN)2]+4NaOH .4Au+8NaCN+2H,O+O,-4Na[Au(CN)1+4NaOH .Ag2S+4NaCN=2Na[Au(CN)2]+Na2S 2Na[Ag(CN)2]+Zn=2Agl+Na2[Zn(CN)] 2Na[Au(CN)2]+Zn=2Aul+Na2[Zn(CN)4] (3)物理性质、特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)，Au(黄) 、溶、沸点较其它过渡金属低 T导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au T延展性好 铜
▼ 特征颜色：Cu(紫红)，Ag(白)， Au(黄) ▼ 溶、沸点较其它过渡金属低 ▼ 导电性、导热性好，且Ag>Cu>Au ▼ 延展性好 (3) 物理性质 •Ag2S→Ag 冲积金→金 •4Ag+8NaCN+2H2O+O2→4Na[Ag(CN)2]+4NaOH •4Au+8NaCN+2H2O+O2→4Na[Au(CN)2]+4NaOH •Ag2S+4NaCN=2Na[Au(CN)2]+Na2S •2Na[Ag(CN)2]+Zn=2Ag↓+Na2[Zn(CN)4] •2Na[Au(CN)2]+Zn=2Au↓+Na2[Zn(CN)4]