Elementi Ib grupe PSE

U elemente ove grupe prelaznih metala ubrajamo bakar, srebro i zlato, kao i radioaktivni element rendgenijum. Zajednička osobina ovih elemenata jeste mala reaktivnost (nasuprot alkalnim metalima). Sva tri elementa ne mogu da istisnu vodonik iz kiselina. Reaktivnost se dodatno smanjuje i porastom atomske težine elemenata.

Bakar

 

• atomski broj: 29
• A_r: 63,546
• grupa: 1b
• perioda: N
• blok: d
• osobine: prelazni metal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 2840 K
• T.T: 1358 K
• gustina: 8,96g/cm³
• elektronegativnost: 1,9
• otkriće: poznat od davnina
• lat. naziv: cuprum
• oksidaciona stanja: +1, +2
• raspored elektrona po nivoima: 2, 8, 18, 1
• elektronska konfiguracija: [Ar]3d¹⁰4s¹
• atomski poluprečnik: 135 pm
• brzina zvuka: 3810 m/s
• energija jonizacije (kJ/mol):
  • Cu -> Cu⁺, 745
  • Cu⁺ -> Cu²⁺, 1958
• izotopi:
  1. Cu-63
     • zastupljenost u prirodi: 69,17%
     • raspad: stabilan
  2. Cu-65
     • zastupljenost u prirodi: 30,83%
     • raspad: stabilan

Srebro

• atomski broj: 47
• A_r: 107,868
• grupa: 1b
• perioda: O
• blok: d
• osobine: prelazni metal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 2435 K
• T.T: 1235 K
• gustina: 10,49g/cm³
• elektronegativnost: 1,9
• otkriće: poznato od davnina
• lat. naziv: argentum
• oksidaciona stanja: +1
• raspored elektrona po nivoima: 2, 8, 18, 18, 1
• elektronska konfiguracija: [Kr]4d¹⁰5s¹
• atomski poluprečnik: 160 pm
• brzina zvuka: 2680 m/s
• energija jonizacije (kJ/mol):
  • Ag -> Ag⁺, 731
• izotopi:
  1. Ag-107
     • zastupljenost u prirodi: 51,84%
     • raspad: stabilan
  2. Ag-109
     • zastupljenost u prirodi: 48,16%
     • raspad: stabilan
  3. Sintetisan su izotopi Ag-105, 106, 108, 111 .

Zlato

• atomski broj: 79
• A_r: 196,97
• grupa: 1b
• perioda: P
• blok: d
• osobine: prelazni metal
• agregatno stanje: čvrsto
• T.K: 3129 K
• T.T: 1337 K
• gustina: 19,3g/cm³
• elektronegativnost: 2,1
• otkriće: poznato od davnina
• lat. naziv: aurum
• oksidaciona stanja: +1, +3
• raspored elektrona po nivoima: 2, 8, 18, 32, 18, 1
• elektronska konfiguracija: [Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s¹
• atomski poluprečnik: 135 pm
• brzina zvuka: 2030 m/s
• energija jonizacije (kJ/mol):
  • Au -> Au⁺, 890
  • Au⁺ -> Au²⁺, 1980
  • Au²⁺ -> Au³⁺, 2900
• izotopi:
  1. Au-197
     • zastupljenost u prirodi: 100%
     • raspad: stabilan
  2. Sintetisan su izotopi Au-195, 196, 198, 199 .

Rendgenijum

• atomski broj: 111
• A_r: 272
• grupa: 1b
• perioda: Q
• blok: d
• osobine: prelazni metal
• agregatno stanje: ?
• T.K: ? K
• T.T: ? K
• gustina: ?g/cm³
• elektronegativnost: ?
• otkriće: Darmštrat
• lat. naziv: rendgenium
• oksidaciona stanja: ?
• raspored elektrona po nivoima: 2, 8, 18, 32, 18, 1
• elektronska konfiguracija: [Rn] 5f¹⁴6d¹⁰7s¹
• atomski poluprečnik: 135 pm
• izotopi:
  1. Element 111 je veštački element. Sintetisano je nekoliko izotopa Rg od kojih najduži poluživot ima Rg-280 (3,6s).

Dobijanje

Elementi Ib grupe se u prirodi mogu naći u slobodnom stanju (jer nisu reaktivni) i u obliku jedinjenja, najčešće sulfida.

Najčešće rude bakra su halkopirit (CuFeS₂), halkozin (Cu₂S), kovelin (CuS) i malahit (CuCO₃xCu(OH)₂). Posle flotacije rude, bakar se prži na oksid:

2Cu₂S + 3O₂ -> 2Cu₂O + 2SO₂

Na ovaj način dobijeni SO₂ može se koristiti za proizvodnju sumporne kiseline (Bor). Posle prženja zaostaje smeša oksida i sulfida koja se obrađuje gašenim krečom da bi se odstranili silikati, a zatim se topi i duvanjem vazduha redukuje:

2Cu₂O + Cu₂S -> 6Cu + SO₂

Dobijeni bakar (blister) sadrži primese koje značajno smanjuju njegovu el. provodljivost, te se dodatno prečišćava elektrolizom. Tako se dobija elektrolitički bakar.

Najzastupljenija srebrna ruda je argentin (Ag₂S). Srebro se taloži u "anodnom blatu" prilikom elektrolize blister-bakra. Odatle se izdvaja dodatkom sumporne kiseline (odstranjuje reaktivnije metale). Takvo srebro često ima primese Au i Pt. Olovo takođe sadrži primese srebra. Stopljenom olovu se doda 1% cinka u kom se srebro rastvara nekoliko hiljada puta bolje. Cink se ne rastvara u olovu, a srebrto se konahno odvaja destilacijom (nekad Trepča). Drugi način dobijanja srebra je hidrometalurški. Posle obrađivanja rude viškom cijanida, stvara se kompleks iz kog se srebro izdvaja elektrolizom ili pomoću cinka.

2Ag(CN)₂^- + Zn -> 2Ag + Zn(CN)₄^2-

Zlato se u prirodi ne nalazi u obliku jedinjenja, već isključivo u slobodnom stanju. Ima ga kao primese u rudama olova i bakra, kao i u rečnim koritima.

Primena

Najvažniji metal 1b grupe je bakar. Ima ogromnu primenu u izradi provodnika, jer je posle srebra (skupo) element sa najmanjim specifičnim otporom. Srebro se koristi samo u posebnim slučajevima. Bakar ima važnu primenu kao sastojak mnogih legura. Najpoznatija je svakako bronza, a među najvažnijima su i legure Al-Cu-Mg i još nekih elemenata koje se koriste u avioindustriji. Zlato naročito, i srebro koriste se i kao sredstvo plaćanja i za izradu ukrasnih predmeta.

Reakcije

Elementi Ib grupe ne reaguju sa vodom, a sa vazduhom reaguje samo bakar:

4Cu + O₂ -> 2Cu₂O

Srebro reaguje sa sumporom i pritom pocrni od stvorenog sulfida.

2Ag + S -> Ag₂S

Svi reaguju sa halogenima, s tim da će imati veću valencu ako je halogen reaktivniji:

Cu + Cl₂ -> CuCl₂

2Au + 3Cl₂ -> 2AuCl₃

2Au + I₂ -> 2AuI

Kao elementi koji se u naponskom nizu nalaze desno od vodonika, metali Ib grupe ne mogu istisnuti vodonik iz kiselina (ne mogu ga redukovati). Sa sumpornom kiselinom bakar reaguje uz izdvajanje SO₂

Cu + 2H₂SO₄ -> CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Kako se ova reakcija odvija pokazuju primeri reakcija srebra sa azotnom i sumpornom kiselinom.

6Ag + 2HNO₃ -> 3Ag₂O + H₂O + 2NO

Ag₂O + 2HNO₃ -> 2AgNO₃ + H₂O

2Ag + H₂SO₄ -> Ag₂O + H₂O + SO₂

Ag₂O + H₂SO₄ -> Ag₂SO₄ + H₂O

Srebro i bakar ne mogu redukovati vodonik, te se u reakcijama redukuju azot i sumpor. Zlato ne reaguje ni na ovaj način. Može se oksidovati samo smešom azotne i hlorovodonične kiseline u odnosu 3:1 (v. "Jeste li čuli za..." u kategoriji zanimljivosti).

Zajednička osobina ovih metala je i stvaranje rastvorljivih kompleksa u suvišku cijanida.

CuCN + CN^- -> Cu(CN)₂^-

AgCN + CN^- -> Ag(CN)₂^-

Au(CN)₃ + CN^- -> Au(CN)₄^-

Jedinjenja

Elementi Ib grupe teško grade okside. Bakar gradi hidrokside, dok su hidroksidi zlata amfoternog karaktera. Najvažnija jedinjenja su soli - sulfidi (u prirodi), sulfati, nitrati, halidi i cijanidi. Soli imaju primene u raznim oblastima, a posebno su značajne kao reagensi.

Nitrati i sulfati su dobro rastvorljivi, nasuprot halidima koji su (posebno porastom atomske težine halogena i metala) slabo rastvorljivi. najbolje se rastvara bakar(II)hlorid. Cijanidi nisu rastvorljivi, ali se rastvaraju stvaranjem kompleksa.

Literatura:

• Mini Periodic Table
• "Hemijska čitanka", Živorad Čeković
• "Anorganska kemija", Božidar Rožina
• "Praktikum iz hemije za učenike više pedagoške škole", M. Simić, R. Urošević, V. Knežević
• Periodni sistem elemenata sa Sveta hemije