銅族元素

銅族元素

銅族元素屬於過渡元素,包括銀、銅、金、錀。

銅、銀和金因其化學性質不活潑,所以它們在自然界中有游離的單質存在。銅、銀主要以礦物的形式存在。金主要游離態存在。

化學性質

原子次外層有18個電子,其原子半徑比同周期的鹼金屬小,電離能大。因此活潑性遠不如鹼金屬,是不活潑金屬,並按Cu,Ag,Au的順序遞減,原因是從Cu→Au,原子半徑增加不大,而核電荷確明顯增加,次外層18電子的禁止效應又較小,亦即有效核電荷對價電子的吸引力增大,因而金屬活潑性依次減弱。銅副族元素有十1,+2,+3三種氧化數。銅副族元素化合物多為共價型,原因是18電子層結構的離子,具有很強的極化力和明顯的變形性,所以本族元素容易形成共價性化合物,易形成配合物。

銅族元素價電子構型為n-1 d^10 n s^1,最外層均為一個電子,但與第一副族不同的是,它能形成+1、+2、+3的化合價,穩定性各不相同,特徵氧化數為:Cu:+2、Ag:+1、Au+3。此外銅還有+1價,銀有+2、+3價,金還有+1價存在。因條件不同,穩定性相差較大。

氧化數為+1價是銅族元素的共有特徵。但在酸性溶液中,僅Ag+能穩定存在,Cu+會發生歧化,Au+亦然,只有更強的配合劑如CN-與Au形成穩定的配合物才可存在。

在Cu(Ⅰ)和Ag(Ⅰ)的鹽溶液中加入強鹼,生成MOH型氫氧化物。兩者極不穩定立即脫水變成氧化物。氧化亞銅(紅)和氧化亞銀(黑)均為共價化合物,兩者均呈鹼性。但氫氧化物鹼性較弱,易脫水形成氧化物,銅族元素從上到下,氫氧化物的鹼性增強;鹼金屬氫氧化物是強鹼,對熱非常穩定,鹼金屬的氫氧化物的鹼性從上到下是增強的。

物理性質

銅族金屬密度大,熔點高,是優良導體,延展性很好,特別是金,1克金能抽成長達3公里金絲,或壓成厚約0.0001毫米的金箔。Ag導電性第一,銅的導電性能僅次銀居第二位。

正三價是金的特徵化合價。Au和氯氣在473K下製得三氯化金,它是一個二聚體。屬平 面正方形結構溶於水形成一羥基三氯合金酸。這是一種強氧化劑可將糖氧化,本身被還原成金溶膠。

一價銅有CuCl、CuBr、CuI、CuF(據記載曾製得,但不純)。鹵化亞銅均為白色難溶於水。

銅族金屬之間以及和其它金屬之間,都很容易形成合金,其中銅合金種類很多,如青銅(80%Cu ,l5%Sn ,5%Zn)質堅韌、易鑄,黃銅(60%Cu 、40%Zn)廣泛作儀器零件,白銅(50-70%Cu ,18-20%Ni ,13-15%Zn)主要用作刀具等。銅和Fe、Mn、Mo、B、Zn、Co等元素都可用作微量元素肥料。

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