銅的基本性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-14
銅的4d層已填滿,最外層有一個(gè)s電子,但不能列為Ⅰ族,因?yàn)殂~與堿金屬除了形式化學(xué)計(jì)量都是+Ⅰ氧化態(tài)以外,沒(méi)有相同之處。已填滿的d層對(duì)s電子屏蔽核電荷遠(yuǎn)不如惰性氣體層有效,因此銅的第一電離勢(shì)比堿金屬高。由于d層的電子也參加了金屬鍵,所以銅的升華溫度和熔點(diǎn)也比堿金屬高得多。這些因素是銅更不活潑的特性的原因,結(jié)果形成更共價(jià)的化合物和使它們具有較高的晶格能,較小半徑的+1價(jià)離子(與同周期的堿金屬離子相比—Cu+,0.93;Na+,0.95;和K+,1.33Å)不能補(bǔ)償這種影響。
銅的第二、第三電離勢(shì)比堿金屬低很多,說(shuō)明有部分過(guò)渡金屬的特性,表現(xiàn)出存在有色的順磁性離子和Ⅱ、Ⅲ氧化態(tài)的絡(luò)合物。甚至在Ⅰ氧化態(tài)有許多類似過(guò)渡金屬絡(luò)合物,例如銅與烯烴形成的一些絡(luò)合物。
銅與較重元素Ag和Au之間只有中等的相似性,在這些元素的后續(xù)討論中可以看到。
穩(wěn)定的銅(0)化合物沒(méi)有確定,某些反應(yīng)中似乎存在它的活性中間物。
銅是以金屬、硫化物、砷化物、氯化物和碳酸鹽形式廣泛分布在自然界中。用氧化焙燒和熔煉或用微生物幫助提取,然后從硫酸鹽溶液中電沉積提取銅。
銅是堅(jiān)韌、柔軟和有延展性的淡紅色金屬,導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性也很高,僅次于銀。銅用于許多合金中如黃銅,銅與金可完全互熔,在空氣中只表面被氧化,有時(shí)產(chǎn)生綠色的堿式碳酸鹽和堿式硫酸鹽的薄膜。
銅在紅熱時(shí)與氧作用生成CuO,高溫時(shí)生成Cu2O;與硫作用生成Cu2S或非化學(xué)計(jì)量的這種化合物。銅與鹵素起化學(xué)作用,但沒(méi)有空氣時(shí)不與非氧化性稀酸或非絡(luò)合性稀酸作用。銅容易溶解在硝酸中和有氧存在時(shí)的硫酸中。銅也溶于氨或有氧存在時(shí)的氰化鉀溶液中,如電勢(shì)所示: