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第十七章铜、锌分族
Chapter17TheCopperSubgroupandZincSubgroup
从本章开始，我们要讲ds区、d区和f区元素的性质。
铜（copper,cuprum）、银（silver,argentum）和金（gold,aurum）位于长周期表中IB族，通常称为铜族元素，又称货币金属（coinagemetal）。
锌（zinc）、镉（cadmium）和汞（mercury,hydrargyrum）位于长周期IIB族，通常称为锌分族。
§17-1铜分族
TheCopperSubgroup
一、GeneralProperties
1．Thefirstionizationenergy(I1)
Cu：7.726eVAg：7.576eVAu：9.226eV
IB族元素的第一电离能比IA族元素的第一电离能高得多，这是因为ns电子穿透了(n1)d10电子的屏蔽；从Cu到Ag第一电离能降低是因为Ag有较高的主量子数，价电子离核远，较易失去价电子，而Au的第一电离能却更大，这是由于Au的6s电子不仅穿透5d而且还穿透4f电子的屏蔽。
2．Oxidationstate：呈+1、+2、+3氧化态
各元素的特征氧化态为：+2+1+3
其中Ag的+1氧化态之所以稳定，是因为4d10电子构型相对较高的稳定性，例如Pd的电子排布为4d105s0，是一个很好的说明。
3．Covalentproperties：
Cu、Ag、Au形成共价键的倾向大于碱金属形成共价键的倾向。例如Cu2、Ag2、Au2的离解能分别为174、158和210kJ·mol1，这是由于它们两个原子之间的空的np轨道与(n1)d轨道上的电子对形成的附加π键所致。
4．Complexes
Oxidation
state
Electron
configuration
Coordination
number
Spatial
configurationTypical
compounds
+1d102Linear4Tetrahedral+2d94Square6Distorted
octahedral+3d84Square5．Existenceinnature:
黄铜矿(copperpyrite,chalcopyrite)：CuFeS2，赤铜矿(cuprite)：Cu2O，
孔雀石(malachite)：CuCO3·Cu(OH)2，辉铜矿(copperglance)：Cu2S。
银存在于Pb、Zn、Cd等硫化物矿中，Cu、Ag和Au也共生于砷化物、锑化物以及硫化物砷化物中。Cu、Ag特别是Au也有天然态存在。
二、TheSimpleSubstance
1．Physicalproperties:
--red,--white,--yellow,
都是立方面心晶体（face-centeredcubiccrystal），由于ns和(n1)d上的一个或几个电子都能参与成键，所以它们的熔、沸点较高，导电、导热性能好，有良好的延展性，特别是金(Au)，它们都能形成合金(alloy)：黄铜(brass)(60%Cu，40%Zn)，青铜(bronze)(90%Cu，10%Sn)，铜币(“copper”coin)(95%Cu，5%Al)，银币(“silver”coin)(80%Cu，20%Ni)
2．Chemicalproperties:
(1)与酸反应：
Cu与浓H2SO4，HNO3反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
Ag与热、浓H2SO4和浓HNO3反应Ag+2HNO3(浓)AgNO3+NO2↑+H2O
Au可溶于饱和Cl2的盐酸中或aquaregia中Au+Cl2+HClHAuCl4
Au+4HCl+HNO3HAuCl4+NO+2H2O
(2)与O2反应：
2Cu+O2CuO4Cu+O22Cu2O
在潮湿空气中：2Cu+O2+H2O+CO2CuCO3·Cu(OH)2（灰绿色）
(3)与H2S、S反应：Au不与S、H2S反应，空气中含H2S时，Ag变黑，生成Ag2S。配制含小苏打和食盐的稀溶液于铝制容器中，将发黑的银器与铝制容器接触，Ag2S可溶解，发黑银器变亮。
3Ag2S+2Al+8OH－6Ag+3S2+
(4)Cu、Ag、Au溶于含氧的碱性氰化物中：
4Au+O2+8CN－+2H2O4[Au(CN)2]－+4OH－
(5)Cu可溶于含氧的氨水中：
O2
4Cu+O2+8NH3+2H2O4[Cu(NH3)2]++4OH－
[Cu(NH3)4]2+
3．Preparation：
(1)铜的冶炼CuFeS2（黄铜矿）的冰铜熔炼法：
a．
b．氧化焙烧：2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2↑
其中：2FeS+3O22FeO+2SO2
FeO+SiOF