BÀI GIẢNG E-LEARNING

HOÁ VÔ CƠ 2
Chương XI: 3(2,1)tiết
CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IB
(Cu Ag Au)


1. C u trúc electron và m t s đ c ấ ộ ố ặ
đi m chung ể

Đặcđiểmlớpelectronhóatrị?

Sựbiếnthiênbánkínhnguyêntử?

Nhậnxétvàgiảithíchvềcácđặcđiểmsau
đâycủacácnguyêntốnhómIB:
-Sự biến đổi năng lượng ion hóa?
- So sánh với các kim loại kiềm trong cùng nhóm?


M t s đ c đi m chung c a Cu, Ag, Auộ ố ặ ể ủ
Nguyên
tố
số tt Cấu hình e I (eV) R n.tử
(A
0
)
E
0
(V)

Cu 29 [Ar]3d
10
4s
1
7,72 1,28 +0,377
(Cu
2+
/Cu)
Ag 47 [Kr]4d
10
5s
1
7,57 1,44 +0,799
(Ag
+
/Ag)
Au 79 [Xe]5d
10
6s
1
9,22 1,44 +1,498
(Au
3+
/Au)


Nh n xét-gi i thíchậ ả

Đều có cấu hình (n-1)d
10

ns
1
nên ở đây đã xảy ra hiện
tượng sớm bão hoà tức là có sự chuyển từ cấu hình ít bền
(n-1)d
9
ns
2
thành cấu hình bền hơn (n-1)d
10
ns
1
Sự giảm
mạnh năng lượng ion hoá I
1
từ Cu đến Ag là do sự tăng
bán kính từ 1,28A
0
đến 1,44A
0
, còn sự tăng năng lượng
ion hoá từ Ag đến Au có liên quan đến sự tăng mạnh điện
tích hạt nhân nguyên tử trong khi bán kính nguyên tử gần
như không hay đổi

Sự giảm mạnh năng lượng ion hoá I
1
từ Cu đến Ag là do
sự tăng bán kính từ 1,28A
0

đến 1,44A
0
, còn sự tăng năng
lượng ion hoá từ Ag đến Au có liên quan đến sự tăng
mạnh điện tích hạt nhân nguyên tử trong khi bán kính
nguyên tử gần như không thay đổi.

Số oxi hoá đặc trưng Cu +2; Ag +1; Au +3.


So sánh v i các nguyên t nhóm IAớ ố
Nguyên tố Cu Ag Au K Rb Cs
R n.tử
(A
0
)
1,28 1,44 1,44 2,36 2,53 2,74
I
1
(eV) 7,72 7,57 9,22 4,34 4,18 3,89


2. Trạng thái thiên nhiên

Nêunhậnxétchungvềtrạngtháitồntạivà
hàmlượngcủacáckimloạinhómIBtrongtự
nhiên?

TrongtựnhiêncáckimloạiCu,Ag,Autồntại
ởcácloạiquặngchínhnào?


GAhoávôcơ(tr46)

Hoávôcơ(tr6)


Trong tự nhiên đồng là nguyên tố tương đối phổ biến,
Ag và Au là nguyên tố kém phổ biến hơn đặc biệt Au là
nguyên tố rất phân tán.

Cả 3 kim loại đều tồn tại ở dạng tự do và dạng
hợp chất, dạng tự do của các kim loại này được
gọi là kim loại tự sinh, những hạt kim loại thường
rất nhỏ và rất phân tán, thường nằm rải rác trong
các nham thạch, trong cát. Hạt vàng lớn nhất tại
nước Úc nặng 111,6kg và 81,5Kg.

Dạng hợp chất thường chứa các kim loại là dạng
sunfua và thường đi kèm với các kim loại khác.



Cu: Cu có một lượng nhỏ trong động vật và thực vật,
trong cơ thể người có trong thành phần của một số emzin,
hợp chất của Cu cần cho sự tổng hợp hemoglobin và
photpholipit nếu thiếu Cu gây nên bệnh thiếu máu. Trong
tự nhiên Cu nằm trong các quặng như: cancosin (Cu
2
S),
cancopirrit (CuFeS

2
), cuprit (Cu
2
O), malachit
(CuOH)
2
CO
3
.

Ag: Quặng chứa Ag chính là: Acgentit (Ag
2
S) nhưng
thường đi lẫn với quặng sunfua của Pb, Zn, Cu.

Au: Au thường tồn tại ở trạng thái tự do nhưng rất phân
tán, những hạt Au tự do thường nằm trong đá thạch anh là
quặng gốc, đá thạch anh bị phong hoá lâu đời tạo nên cát
có vàng gọi là vàng sa khoáng, ngoài ra Au còn có trong
quặng Telurrua: AuTe
2


3. Tính chất vật lí

Cho biết cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại
Cu, Ag, Au?

Nêu nhận xét về đặc điểm bên ngoài của các kim
loại Cu, Ag, Au?


Xem bảng các hằng số vật lí quan trọng của các
kim loại IB (GT- tr348)

So sánh và giải thích sự khác nhau giữa kim loại
nhóm IB với IA về các tính chất vật lí: Nhiệt độ
nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt thăng hoa, độ cứng,
độ dẫn điện, dẫn nhiệt, khối lượng riêng?


Đặc điểm bên ngoài Cu, Ag, Au

Cu tấm màu đỏ, Cu vụn đỏ
gạch .

Ag tấm màu trắng, Ag vụn
màu xám.

Au trong ánh sáng phản
chiếu → màu vàng; ánh
sáng xuyên qua (lá vàng
mỏng) có màu lục.


M t s h ng s v t líộ ố ằ ố ậ
Nguyên
tố
D
(g/cm
3

)
T
0
nóng
chảy
T
0
sôi Độ
cứng
(kim
cương=
10)
Độ dẫn
điện
(Hg=1)
Cu 8,94 108,3 2543 3 57
Ag 10,05 960,5 2167 2,7 59
Au 19,32 1063,4 2880 2,5 40


Nhận xét

Cả 3 kim loại nhóm IB đều kết tinh ở dạng
mạng lưới lập phương tâm diện

Có độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt lớn nhất trong
số các kim loại, đặc biệt là Ag sau đó đến Cu
và Au tiếp tục đến Al; Mg

Các kim loại IB cũng vượt xa so với các kim

loại khác về tính dẻo, dai đặc biệt Au rất dễ
dát mỏng và rất dễ kéo sợi: 1gam Au có thể
kéo thành sợi dài 3Km, lá vàng có thể dát
mỏng đến 0,0001mm = 10
-4
mm


So sánh một số tính chất vật lí với các
kim loại kiềm trong cùng nhóm?

Các kim loại nhóm IB có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ
sôi, nhiệt thăng hoa, độ cứng cao hơn nhiều nhóm IA
vì tham gia trong liên kết có cả các e d nữa. Mặt khác
mật độ nguyên tử trong một đơn vị thể tích của kim
loại nhóm IB cũng cao hơn nhóm IA.

Dẫn nhiệt tốt hơn các nguyên tố nhóm IA do mật độ
electron trong vùng hoá trị của các kim loại nhóm IB
lớn hơn nhóm IA

Khối lượng riêng lớn hơn nhiều, do số nguyên tử
trong một đơn vị thể tích của các nguyên tử nhóm IB
nhiều hơn nhóm IA và do khối lượng nguyên tử của
các nguyên tố nhóm IB lớn hơn.


4. Đi u chề ế

Các phương pháp điều chế Cu, Ag, Au?


Hoá vô cơ (tr8)


Điều chế đồng

Được sản xuất chủ yếu từ quặng cancopirit (CuFeS
2
) bằng
phương pháp nhiệt luyện.

+ Trước hết cần làm giầu quặng bằng phương pháp tuyển nổi
và tuyển trọng lực.

+ Sau đó nung quặng đã được làm giầu ở 1400
0
C với SiO
2
:

CuFeS
2
+ 4O
2
+ 2SiO
2
→ Cu
2
S + 3SO
2

+ 2FeSiO
3
(xỉ nổi nên
rên)

Cu
2
S + 3O
2
→ Cu
2
O + 2SO
2

Cu
2
S + 2Cu
2
O → 6Cu + 2SO
2

+ Cu thu được có hàm lượng từ 95 98%: sản phẩm phụ là khí
SO
2
được dùng để sản xuất axit sunfuric (H
2
SO
4
).


+ Để thu được Cu tinh khiết người ta tiến hành điện phân
dung dịch CuSO
4
(có thêm H
2
SO
4
) với cực âm là những lá
đồng tinh khiết và cực dương là những thỏi Cu chưa tinh khiết.


Điều chế bạc

Khoảng 80% lượng Ag đều dược luyện từ quặng
đa kim loại như Acgentic (Ag
2
S và PbS) và một
số quặng sunfua của Zn, Cu, Pb.

Sau khi khử quặng, các kim loại thu được ở dạng
nóng chảy chứa Ag, Pb, Zn

Bằng phương pháp chưng cất người ta thu được
Ag và cuối cùng để thu được Ag tinh khiết người
ta tiến hành điện phân theo phương pháp dương
cực tan.


Điều chế vàng
(xem một số hình ảnh)


Khai thác vàng ở Tam kỳ-
Quảng ngãi

Trong hầm mỏ khai thác
vàng ở châu Phi


Người ta khai thác vàng trong tự nhiên
theo 3 phương pháp chính sau:

Phương pháp tuyển trọng lực: do vàng có tỉ khối lớn hơn
đất đá nên người ta dùng nước để rửa trôi đất đá va thu
được Au.

Phương pháp thuỷ ngân (hỗn hống hoá): cho tinh quặng
đi qua máng nghiêng ở đáy máng là những lá Cu trên có
bôi lớp Hg lỏng, lúc này Au sẽ tan vào Hg nằm lại ở đáy
máng. đun nóng hỗn hống Au-Hg trong thiết bị riêng thì
Hg bay hơi và ứng nhiệt được Au. Nhược điểm của
phương pháp này là không lấy được hết vàng chỉ lấy được
các hạt Au có kích thước lớn, mặt khác dùng Hg là một
hoá chất rất độc.

Phương pháp xianua:


Ph ng pháp xianuaươ

Chế hoá quặng hay tinh quặng (quặng dã được làm giầu)

với dung dịch NaCN hoặc KCN và liên tục sục không khí
nén vào dung dịch trong ít ngày thì Au sẽ tan dần theo phản
ứng:
4Au + 8NaCN + 2H
2
O + O
2
→ 4Na[Au(CN)
2
] + 4NaOH

Sau đó dùng Zn để đẩy Au ra khỏi phức:
Zn + Na[Au(CN)
2
] → Na
2
[Zn(CN)
4
] + 2Au

Sau đó để khử Zn dư người ta chế hoá dung dịch bằng
dung dịch H2SO4 loãng, rửa rồi sấy. Để làm sạch Au khỏi
các tạp chất (chủ yếu là Ag) bằng cách dùng dung dịch
H2SO4 đặc nóng hoặc phương pháp điện phân. Ưu điểm
của phương pháp này là có thể tách hoàn toàn Au nhưng lại
sử dụng một hoá chất rất độc đó là NaCN.


5. Tính chất hoá học của Cu, Ag, Au


Cho biết khả năng tham gia phản ứng với
các chất của nhóm IB?

Với phi kim, với axit, với nước, so sánh với
nhóm IA?

Tại sao các kim loại nhóm IB là các kim loại
kém hoạt động ?


Các kim loại Cu, Ag, Au đều là các kim loại kém hoạt
động và mức độ hoạt động giảm dần từ Cu đến Au.

Xét một số tính chất quan trọng

Tác dụng với phi kim

Tác dụng với axit

Khả năng tạo phức


Với oxi?

Điều kiện thường trong không khí khô thì cả
Cu, Ag, Au đều không bị gỉ (oxi hoá), còn khi
ở trong không khí ẩm có chứa khí CO
2
thì Cu
bị bao phủ một lớp muối cacbonat bazơ có

màu xanh (CuOH)
2
CO
3
theo phản ứng:
2Cu + O
2
+ H
2
O + CO
2
→ (CuOH)
2
CO
3


2Cu + O
2
(thiếu) → Cu
2
O (màu đỏ gạch)

2Cu + O
2
(dư) → 2CuO (màu đen)

2Ag + O
3
→ Ag

2
O + O
2




Khi ở trong không khí có một lượng khí H
2
S
thì các vật bằng Ag lại thường bị mờ đi (hoá
đen) vì tạo thành lớp Ag
2
S theo phản ứng:

2Ag + O
2
+ 2H
2
S → Ag
2
S (màu đen) + H
2
O

2Ag + H
2
S → Ag
2
S (màu đen) + H

2



Với lưu huỳnh?

Chỉ có Cu và Ag có phản ứng

Cu + S → CuS

2Cu + S → Cu
2
S

2Ag + S → Ag
2
S


Với halogen?

Cả Cu, Ag, Au đều có phản ứng với halogen
và tốc độ phản ứng tăng nhanh khi xảy ra
trong không khí ẩm, nhiệt độ và ánh sáng,
sản phẩm phản ứng là CuX
2
, AgX, AuX
3
.