中国科学技术大学：《化学原理》课程教学资源（无机化学）Chapter 17 铜锌分族 The Copper Subgroup and Zinc Subgroup

第17章铜锌分族 Chapter 17 The copper 11B 12B 0 subgroup and zinc subgroup Cu Zn [Ar4s'3d10 [Ar4s23d10 copper zinc 63.55 65.39 copper subgroup: 47 8 Ag Copper,Silver,Gold 5 Cd [Kr]ss14d10 [Kr]5s24d10 silver cadmium 107.9 112.4 zinc subgroup: 79 0 Zinc,Cadmium,Mercury Au Hg Ke]6s14f145d10 Xe]6s24f145d10 gold mercury 197.0 200.5 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2

第17章 铜锌分族 Chapter 17 The copper subgroup and zinc subgroup copper subgroup: Copper, Silver, Gold zinc subgroup： Zinc, Cadmium, Mercury (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2

元素周期表按价层电子构型分区示意图 族 -2 1 2 45 67 89 10 1112 1314 1516 17 18 IA IIA s2阳6 (1)08s2 (n-1nons1 VA VIA VIA IVB VB VIB VIB 多 IB IIB 四 周 期 五 六 La系 七 Ac系 (-2f04n-1)d02s2

元素周期表按价层电子构型分区示意图 2

the copper subgroup(n-1)dions1(n=4-6) copper silver gold Valence electron 3d04s 4d05s 5d"6s configuration Atomic number 29 47 79 Atomic radius/pm 117 134 134 M 96 126 134 ionic radius M 72 89 /pm M - 、 85 I1/kJ·mol 746 731 890 I2/kJ·mol 1958 2074 1980 △Hm.M(/kJ·mold -582 -485 -644 AHmM2ekJ·mo -2121 、 △Hm/kJ·moll 331 284 385 Electronegativity 1.90 1.93 2.54 (pauling) M(agM(S)V) +0.521 +0.799 +1.68

copper silver gold Valence electron configuration 3d104s 1 4d105s 1 5d106s 1 Atomic number 29 47 79 Atomic radius/pm 117 134 134 ionic radius /pm M+ 96 126 134 M2+ 72 89 - M3+ - - 85 I1/kJ·mol-1 746 731 890 I2/kJ·mol-1 1958 2074 1980 'h Hm,M + (aq)/kJ·mol-1 -582 -485 -644 'h Hm,M 2+ (aq)/kJ·mol-1 -2121 - - 's Hm/kJ·mol-1 331 284 385 Electronegativity (pauling) 1.90 1.93 2.54 M M + (aq)/M(s) (V) +0.521 +0.799 +1.68 the copper subgroup (n-1)d10ns1 (n=4-6) 3

the zinc subgroup (n-1)d10ns2 (n=4-6) zinc cadmium mercury Valence electron 3d104s2 4d05s2 5d"6s2 configuration Atomic number 30 48 80 Atomic radius/pm 125 148 149 ionic radius M2+ 74 97 110 /pm I1/kJ·mol 906 868 1007 I2/kJ·mo 1733 1631 1810 I3/kJ·mo 3833 3616 3300 △Hm.M(ag)/kJ·moll -2062.6 -1824.2 -1849.7 △HmkJ·molI 126 116 62 Electronegativity 1.65 1.69 2.00 (pauling) 2+ PM(g)M(s)(V) -0.763 -0.403 +0.854 PMoH2Ms(V)） -1.245 -0.809 - P Hgo/Hg (V) 、 +0.098

zinc cadmium mercury Valence electron configuration 3d104s2 4d105s2 5d106s2 Atomic number 30 48 80 Atomic radius/pm 125 148 149 ionic radius /pm M2+ 74 97 110 I1/kJ·mol-1 906 868 1007 I2/kJ·mol-1 1733 1631 1810 I3/kJ·mol-1 3833 3616 3300 'h Hm,M + (aq)/kJ·mol-1 -2062.6 -1824.2 -1849.7 's Hm/kJ·mol-1 126 116 62 Electronegativity (pauling) 1.65 1.69 2.00 M M 2+ (aq)/M(s) (V) -0.763 -0.403 +0.854 M M(OH)2/M(s) (V) -1.245 -0.809 - M HgO/Hg (V) - - +0.098 the zinc subgroup (n-1)d10ns2 (n=4-6) 4

一、 General properties Li Be 1.Atomic radius: 锂 145 105 元 价电子 1 △sHn 价电子 r L △sHm 素 结构 kJ.mol /pm /kJ. 素 kJ.mol 结构 /pm /kJ. Na Mg mol1 morl 钠 Cu 3d04s1 117 746 331 Zn 304s2 125 906 126 180 150 Ag 405s1 134 731 284 Cd 405s2 148 868 112 K Ca 钾 钙 Au 5d06s1 134 890 385 Hg 506s2 149 1007 62 220 180 Rb Sr 对比： 影响原子半径的因素： ①电子层数； TIA>TIA 235 20 ②有效核电荷； Cs Ba ③核外电子排斥力。 铯 钡 260215

rIB rIIA 影响原子半径的因素： ①电子层数； ②有效核电荷； ③核外电子排斥力。 一、General properties 1. Atomic radius： 5

(1)同周期，1B~IA,ⅡB~ⅢA的比较： 性质 IB、ⅡB IA、IIA 价电子构型 (n-1)dions1-2 ns1-2 次外层电子构型 18e Se (n-1)s2(n-1)p(n-1)d0 (n-1)s2(n-1)p Z* 小 原子半径 小 小 金属活泼性 化合物键型 明显共价性 主要是离子键 形成配合物倾向

性质 I B、II B I A、II A 价电子构型 (n-1)d10ns1~2 ns1~2 次外层电子构型 18e 8e (n-1) s2 (n-1) p6(n-1)d10 (n-1)s2(n-1)p6 Z* 大 > 小 原子半径r 小 小 金属活泼性 (1) 同周期，I B ~ I A，II B ~ II A的比较： 6

(2)同周期IB族元素与A族元素的比较 IA IB 性质 比较 (K,Rb,Cs) (Cu,Ag,Au) 价电子构型 nsl (n-1)donsi B(n-1)d0 密度、熔点、 较B低， 较LA高， IB>IA 沸点及金属键 金属键较弱 金属键较强 导电导热及延展性 不如IB 很好 IB>IA 第一电离能、 较IB低 较IA高 IB>IA 升华热、水合能 第二、三电离能 较IB高 较IA低 IB<IA

(2) 同周期IB族元素与IA族元素的比较 性 质 IA (K, Rb, Cs) IB (Cu, Ag, Au) 比较 价电子构型 ns1 (n-1)d10ns1 IB (n-1)d10 密度、熔点、 沸点及金属键 较IB低， 金属键较弱 较IA高， 金属键较强 IB > IA 导电导热及延展性 不如IB 很好 IB > IA 第一电离能、 升华热、水合能 较IB低 较IA高 IB > IA 第二、三电离能 较IB高 较IA低 IB < IA 7

(3)同周期IB族元素与IB族元素的比较 性质 IB ⅡB (Cu,Ag,Au) (Zn,Cd,Hg) 价电子构型 (n-1)0s1 (n-1)0ns2 金属性 金属活泼性差， 金属活泼性好， 原子半径小，结构紧 原子半径大，晶体易变 密，金属键完全 形，金属键不完全 氧化态 Cu(+1,+2), Zn、Cd(+2) Ag、Au+1,+3) Hg(+2,+1Hg22+双聚) 配合物 稳定的配合物， 稳定的配合物， 共价键化合物多 Zn(+2)、Cd(+2)键共 价性弱于Cu(什I)、Ag (+1)

(3) 同周期IB族元素与IIB族元素的比较 8

>不同氧化态物种的氧化-还原性质比较 M Mn+ Cu+/Cu +0.522 Zn2+/Zn -0.76 还 氧 Ag/Ag +0.80 Cd2+/Cd -0.40 原 化 Au/Au +1.68 Hg2*/Hg +0.85 性 性 (Cu2+/Cu +0.34) (Hg,2+/Hg +0.789) 降升 M还原性↑，M+氧化性↓

Cu+/Cu +0.522 Zn2+/Zn -0.76 Ag+/Ag +0.80 Cd2+/Cd -0.40 Au+/Au +1.68 Hg2+/Hg +0.85 (Cu2+/Cu +0.34) (Hg2 2+/Hg +0.789) M 还原性↑ ，Mn+氧化性↓ M Mn+ 还 氧 原 化 性 性 降 升 ¾ 不同氧化态物种的氧化-还原性质比较 9

(4)B和B同族比较： (Z*与r互相竞争) IVB VIⅢ IB IIB IIIA Al Z显著，主导 Ti Cu Zn Ga r,次要 Zr Ag Cd In ∴.金属性渐弱 Hf Au Hg TI (周期性) >副族(IVB~VI山和IA主族（铝分族）金属性由上到 下依次减弱(.'Z*因素占主导地位)； >其它主族和B族(Sc,Y,镧系，锕系)(.'r因素占 主导地位)→规律相反！ 10

IVB . VIII IB IIB IIIA Al Z* 显著↗，主导 Ti Cu Zn Ga r ↗，次要 Zr Ag Cd In ∴金属性渐弱 Hf Au Hg Tl （周期性） (4) IB和IIB同族比较：（Z*与r互相竞争） ¾ 副族(IVB ~ VIII)和IIIA主族(铝分族)金属性由上到 下依次减弱（∵ Z*因素占主导地位）; ¾其它主族和IIIB族(Sc, Y,镧系, 锕系)（ ∵ r因素占 主导地位）Ÿ 规律相反！ 10