CHƯƠNG 7 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB ( ĐỔNG - BẠC - VÀNG )

Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm IB (l) Cu (Cuprum), Ag(Argentum) và Au(Aurum) là các nguyên tố gần cuối cùng thuộc họ d trong các chu kỳ 4; 5; 6 thuộc bảng tuần hoàn. ● Cả ba kim loại đều là những nguyên tố đã biết từ thời kỳ cổ đại , trong đó vàng là một nguyên tố hiếm, theo quan niệm của các nhà giả kim thuật thì vàng là " vua kim loại " do vẻ bề ngoài gây ấn tượng luôn luôn sáng chói, bền với đa số các chất phản ứng....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 7 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB ( ĐỔNG - BẠC - VÀNG ) CHƯƠNG 7 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB ( ĐỔNG - BẠC - VÀNG ) 7.1 . Nhận xét chung về các nguyên tố nhóm IB (l) Cu (Cuprum), Ag(Argentum) và Au(Aurum) là các nguyên tố gần cuốicùng thuộc họ d trong các chu kỳ 4; 5; 6 thuộc bảng tuần hoàn. ● Cả ba kim loại đều là những nguyên tố đã biết từ thời kỳ cổ đại , trongđó vàng là một nguyên tố hiếm, theo quan niệm của các nhà giả kim thuật thìvàng là vua kim loại do vẻ bề ngoài gây ấn tượng luôn luôn sáng chói, bềnvới đa số các chất phản ứng. ● Nguyên tử khối , số thứ tự và sự phân bố electron như sau : Nguyên Kí SỐT Ngyên tử Phân bố electron Hóa trị tố hiệu T khối Đồng Cu 29 63,546 2 8 18 1 I, II, III Bạc Ag 47 107,868 2 8 18 18 1 I, II. III Vàng Au 79 196,966 2 8 18 32 18 2 I, III (2) Về cấu trúc electron ở trạng thái cơ bản , thì đáng lẽ cấu trúc ở hai lớpngoài cùng của ba nguyên tố này phải là (n - 1)d9ns2 (n là số thứ tự chu kỳ tươngứng), nhưng ở lớp (n - 1)d đã gần hoàn thành , nên việc chuyển một electron ởphân lớp ns2 sang phân lớp (n - 1)d sẽ thuận lợi hơn về mặt năng lượng, do đócấu trúc các lớp electron ngoài cùng của ba nguyên tố Cu, Ag, Au sẽ là (n -l)d10ns1 . (3) Như vậy, cả ba nguyên tố này đều có một electron ở lớp ngoài cùngtương tự như các kim loại kiềm; nhưng ở lớp thứ hai từ ngoài vào (lớp n - 1) lạicó 18 electron , còn các kim loại kiềm chỉ có 8 electron (trừ Li). Chính điều đóđã gây ra sự khác nhau về kích thước nguyên tử , dẫn đến sự khác nhau về tínhchất của các nguyên tố của hai phân nhóm. Bảng 34 so sánh sự khác nhau vềbán kính nguyên tử, thế ion hóa và ái lực electron của chúng. (4) Từ bảng 34 , ta thấy thế ion hóa giảm từ Cu đến Ag sau đó lại tăng lênđến Au ; còn ái lực electron lại tăng từ Cu đến Ag sau đó lại giảm đến Au. So với các kim loại kiềm, bán kính nguyên tử của Cu, Ag, Au bé hơn cáckim loại kiềm Bảng 34 . Bán kính nguyên tử . thế ion hóa và ái lực electron của Cu. Ag. Au Nguyên Bán kinh Thế Ái lực Nguyên Bán kính Thế Ái lực tố nguyên tử ion electro tố nguyên ion electron (Å ) hóa I1 n (ev) tử (Å ) hóa I1 (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 thế ion hóa của Cu, Ag, Au cao hơn, đồng thời ái lực electroncũng cao hơn nhiều so với kim loại kiềm và lớn hơn cả oxi (1.465 ev), lưuhuỳnh (2,07 eV), nitơ (0,05ev), photpho( 0,77 eV). Vì vậy, Cu, Ag, Au khó bịoxi hóa so với các kim loại kiềm. và con của chúng dễ bị khử hơn các con kimloại kiềm. (5) Do có một electron ns1 ở lớp ngoài cùng nên có khả năng hình thànhphân tử hai nguyên tử như các kim loại kiềm( Cu2, Ag2, Au2). Năng lượng phânly của Cu Ag2, Au2 là 174,3 ; 157,5; 210 kj/mol; (của K2, Rb2, Cs2, vào khoảng40 kJ/mol). Năng lượng phân ly tương đối lớn so với phân tử M2 của các kimloại kiềm cùng chu kỳ, do đó phân tử Cu2, Ag2, Au2 bền hơn kim loại kiềm, làdo có tạo ra hai liên kết n bổ sung được hình thành do cơ chế cho gây nên(các cặp electron d tự do và các obitan d còn trống) . (6) Với Cu và Au thì mặc dù phân lớp d đã được điền đầy đủ , nhưng cấutrúc chưa phải đã hoàn toàn bền vững, do đó nguyên tử có thể bị kích thíchchuyển thành trạng thái (n-l)d94slpl, kết quả tạo ra ba electron không cặp đôi vànhư vậy có một hoặc hai electron d tham gia vào quá trình hình thành liên kết : Do đó các nguyên tố phân nhóm đồng ứng với các mức oxi hóa +l, +2,+3. Với Au thì trạng thái oxi hóa +3 là đặc trưng, ở đây cả hai electron đều thamgia vào quá trình hình thành liên kết. Với Cu thì trạng thái đặc trưng là +2 , cònvới Ag là +l. Tính bền vững của trạng thái +l ở Ag là do cấu hình 4d10 có tínhbền vững tương đối, vì rằng cấu hình đó đã được hình thành từ nguyên tố đứngtrước bạc là palađi (Pa) : 4s10 5s0. Cũng từ cấu trúc đó chúng ta hiểu được tại sao năng lượng ion hóa của Aglại bé hơn của Cu. (7) Từ sơ đồ về thế điện cực dưới đây chúng ta có thể so sánh mức độ oxihóa - khử của các hợp chất ứng với các trạng thái oxi hóa của chúng trong môitrường axit: (8) Về cấu tạo tinh thể , cả ba kim loại đều kết tinh theo mạng lập phươngtâm diện. 7.2. Trạng thái thiên nhiên và thành phần các đồng vị (1) sự phân bố các kim loại nhóm IB trong vỏ quả đất ( ứng với thànhphần thạch quyển) như sau : % số nguyên tử % khối lượng 3.6.10-3 1.10-2 Cu ...