Общая характеристика элементов IВ группы

Медь Cu и ее электронные аналоги - серебро Ag и золото Au – являются элементами побочной подгруппы первой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Электронная структура атомов элементов подгруппы меди может быть выражена формулой …(n-1)d¹⁰s¹, где n – номер внешнего электронного слоя, совпадающий с номером периода в периодической системе.

Наличие одного неспаренного электрона во внешнем электронном слое атома объясняет одновалентное состояние рассматриваемых металлов. Причем соединения серебра (I) являются единственно устойчивым для этого элемента.

Энергетический подуровень (n-1)d предвнешнего электронного слоя в атомах Cu, Ag и Au должен быть заполнен девятью электрона …(n-1)d⁹ns². «Провал» электрона из внешнего слоя в предвнешний …(n-1)d¹⁰ns¹ способствует завершению построения подуровня (n-1)d, но еще не обеспечивает его стабильности. «Провалившийся» электрон в отличие от остальных спаренных электронов подвижен и может при возбуждении атома переходить во внешний электронный слой:

Поэтому для меди, серебра и золота типичны также двух- и трехвалентные состояния. Наиболее устойчивы соединения меди, в которых она имеет степень окисления +2 (CuO, CuSO₄ и др.) и соединения золота, в которых степень окисления его +3 (AuCl₃ и др.).

Медь, серебро и золото представляют собой металлы соответственно красного, белого и желтого цвета. Все они (особенно Au) характеризуются исключительной пластичностью.

Таблица 1 Некоторые характеристики элементов подгруппы меди

Элемент	Электронные формулы последнего и предпоследнего слоев	Радиус атома, нм	Энергия ионизации, эВ	Степени окисления	Температура плавления, С^0	Плотность, г/см^3
Cu	…3d^104s^1	0,128	7,72	+1,+2		8,96
Ag	…4d^105s^1	0,144	7,57	+1	960,8	10,50
Au	…5d^106s^1	0,144	9,22	+3		19,32

Медь по электрической проводимости уступает только серебру. В связи с этим около 40% всей добываемой меди идет на изготовление электрических проводов и кабелей. Этой области применения металла способствуют исключительная пластичность и тягучесть меди. Из нее можно вытянуть проволоку диаметром 0,001 мм. У всех металлов подгруппы меди положительные стандартные электродные потенциалы, что свидетельствует об их низкой химической активности. В ряду напряжений все три металла располагаются правее водорода.

Медь – биогенный элемент, содержится в тканях животных и растений. Общая масса меди в организме взрослого человека примерно 100 мг. Ежедневно организму требуется 2,5 – 5,0 мг меди. Медь необходима для усвоения железа, в частности, при синтезе цитохромоксидазы, которая содержит и железо, и медь. При дефиците меди нарушается нормальное развитие соединительных тканей и кровеносных сосудов. Широкое применение меди и ее соединений в промышленности и сельском хозяйстве повышает риск отравления этими веществами. Отравления обычно связаны со случайной передозировкой инсектицидов, вдыханием порошка металла, заглатыванием растворов солей меди. Большую опасность представляют напитки, хранящиеся в медных сосудах без защитного покрытия стенок.

В организме взрослого человека обнаруживается около 1 мг серебра и до 10 мг золота. Антисептические свойства растворимых солей серебра известны с древних времен. В настоящее время это свойство «серебряной» воды используется моряками в дальних плаваниях. Токсичное действие соединений серебра, обусловлено тем, что ионы серебра взаимодействуют серо- и азотсодержащими группами белков, нуклеиновых кислот и других биоорганических веществ.

Механизм токсического действия соединений аналогичны механизму токсического действия соединений меди и серебра. В соответствии с общим правилом для тяжелых металлов одной группы токсичность возрастает с увеличением атомного номера в ряду: Cu, Ag, Au.

Дата добавления: 2015-07-12