3.1.2.Физические свойства

Cu, Au, Ag- это металлы соответственно медно-красного, серебристо-белого и золотисто-желтого цвета. Это вязкие, ковкие и тягучие металлы. Медь, серебро, а особенно золото имеют высокую пластичность (1г золота можно вытянуть в нить длинной 3 км, а пластинки из Аu могут быть толщиной 0,0001 мм.). Эти металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. Лучший проводник из металлов Ag , затем Cu и Au.

Температура плавления и плотность (см. табл.3.3.) их больше чем у щелочных металлов, т.к. их радиусы меньше и более плотные упаковки в кристаллической решетке.

Tаблица 3.3 .

Некоторые свойства элементов подгруппы меди

Металл	Rат, нм	Плотность, г/см^3	Jио., эВ	Стандартный электродный потенциал, В	Tпл.,^0С	Tкип.,^0С	Содержание в земной ко-ре, масс.%
Cu	0,128	8,96	7,72	0,52 Э^+/Э 0,34 Э^+2/Э	1083	2543	2,010^^3
Ag	0,144	10,5	7,57	0,80 Э^+/Э	961,5	2167	710^^6
Au	0,144	19,3	9,22	1,69 Э^+/Э 1,498 Э^+3/Э	1063	2880	410^^7

Это тяжелые цветные металлы. Ag и Au относятся к благородным металлам.

Все металлы легко образуют сплавы друг другом. Сплавы меди с оловом называются бронзами, они отличаются большой прочностью. Сплавы меди с цинком называют латунями.

3.1.3. Химические свойства

Судя по величине энергии ионизации(Jион.) химическая активность в ряду Сu – Аu уменьшается.

Отношение к неметаллам. Взаимодействие металлов с неметаллами можно представить в виде схемы:

Легче всего металлы реагируют с галогенами: Сu- при обычной температуре, а Ag Au- при нагревании, при этом образуются СuС1₂, AgCI, AuCI₃. При нагревании медь реагирует с серой, образуя Сu₂S. C кислородом реагируют непосредственно только Сu.

При нагревании меди на воздухе в интервале температур 400-500 ⁰С образуется черный осадок CuO, а при более высоких температурах под слоем этого оксида образуется пленка красного оксида меди Сu₂О. В сухом воздухе медь покрывается пленкой оксидов, которая защищает её от дальнейшего окисления. В присутствии углекислого газа и влаги медь покрывается зеленоватым налетом основной соли (СuОН)₂СО₃.

Серебро и золото на воздухе не окисляются даже при температуре плавления. При наличии в воздухе Н₂S серебро покрывается черным налетом Ag₂S:

4Ag + 2H₂S + О₂ = 2Ag₂S + Н₂О

C H₂, C, N₂ медь и её аналоги не реагируют, но водород растворяется в этих металлах, что приводит к нарушению структуры- растрескиванию, образуя твердые растворы. Косвенным путем получен гидрид меди, который неустойчив 2СuН 2Сu + Н₂.

Отношение к кислотам. Металлы расположены в ряду напряжений после водорода, поэтому в кислотах - неокислителях они не растворяются (см. табл.ПРИЛОж.1).

Однако, в присутствие кислорода воздуха, медь растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах с образованием солей, например:

2Cu + 4HCI + O₂ = 2 CuCI + 2 H₂O

В концентрированных растворах соляной кислоты при нагревании растворяется медь, образуя комплекс:

2Cu + 4HCI_(конц) 2 НCuCI₂ + H₂

Окисление атомов металлов в катионы облегчается при добавлении в раствор анионов, связывающих получающиеся катионы в осадки или в комплексные частицы. Например, введение хлорид-ионов снижает потенциал до Е° = +0,14 В для процесса Сu + СI^  е^ = CuCI, по сравнению с Е° = +0,52 В (Сu  е^ = Сu⁺).

В крепких растворах азотной и серной кислот растворяются медь и серебро, золото в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H₂SeO₄ = Au₂ (SeO₄)₃ + 3SeO₂ +6H₂O

Схематично эти процессы можно представить схемой:

Лучшим растворителем для золота является насыщенный хлором раствор НСI и “царская водка“. Растворение происходит за счет окисления Аu хлором и образования анионного комплекса:

Au + 4HCI + HNO₃ = H[AuCI₄] + NO + 2H₂O

Из насыщенных растворов образовавшаяся золотохлористоводородная кислота кристаллизуется в виде кристаллов желтого цвета.

Отношение к щелочам. Эти металлы по отношению к щелочам и воде устойчивы в отсутствии окислителей. Золото при сплавлении образует аураты:

2 Аu + 3KNO₃ +2NaOH = 2NaAuO₂ +3KNO₂ + 4 H₂O

Медь растворима в растворах аммиака в присутствии кислорода:

4Сu + О₂ + 8 NH₃ + 2H₂O = 4Cu(NH₃)₂OH

где: Cu(NH₃)₂⁺ + е^ = Cu + 2NH₃,

в цианистых растворах:

Cu + 2 KCN + 2 H₂O = 2K[Сu(CN)₂] + 2 KOH + H₂,

где: Сu + 2CN^  е^ = [Сu(CN)₂]^

так как процесс комплексообразования уменьшает потенциал меди.