KIM LOẠI ĐỒNG

ĐỒNG VÀ MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA ĐỒNG PHẦN 1 : ĐỒNG I. Vi trí và cấu tạo 1. Vị trí của đồng trong bảng tuần hoàn Đồng là nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IB, chu kì 4, có số hiệu nguyên tử là 29. 2. Cấu tạo của đồng a. Cấu hình electron Nguyên tử Cu có 29 electron, được phân thành 4 lớp : 2e, 8e, 18e và 1e. Đ ồng là nguyên t ố d, có cấu hình electron nguyên tử là 1s22s22p63s23p63d104s1, hoặc viết gọn là [Ar]3d104s1. Trong các hợp chất, đồng có số oxi hoá phổ biến là +1 và +2. Cấu hình electron của các ion đồng là Cu+ : [Ar]3d10 ; Cu2+ : [Ar]3d9. b. Cấu tạo của đơn chất So với kim loại nhóm IA, đồng có bán kính nguyên tử nhỏ h ơn, ion đ ồng có đi ện tích l ớn h ơn. Kim loại đồng có cấu tạo kiểu mạng tinh thể lập phương tâm diện là tinh thể đặc chắc, do vậy liên kết trong đơn chất đồng bền vững hơn. 3. Một số tính chất khác của đồng Bán kính nguyên tử Cu : 0,128 (nm) + 2+ Bán kính các ion Cu và Cu : 0,095 và 0,076 (nm) Độ âm điện : 1,9 Năng lượng ion hoá I1, I2 : 744 ; 1956 (kJ/mol) Eo 2+ Thế điện chuẩn Cu /Cu : +0,34 (V) II. Tính chất vật lí Đồng là kim loại màu đỏ, dẻo, dễ kéo s ợi và dát mỏng (có th ể dát m ỏng đ ến 0,0025 mm, m ỏng hơn giấy viết 5 - 6 lần). Đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao (chỉ kém bạc). Độ dẫn điện của đồng giảm nhanh nếu có lẫn tạp chất. Do vậy dây dẫn điện là đồng có độ tinh khiết tới 99,99%. Khối lượng riêng của đồng là 8,98 g/cm3 ; Nhiệt độ nóng chảy 1083oC. III. Tính chất hóa học Eo 2+ Cu /Cu = +0,34V, đứng sau cặp oxi hoá Trong dãy điện hoá, đồng có thế điện cực chuẩn + khử 2H /H2. Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu. Tính chất này đ ược ch ứng minh qua những phản ứng hoá học sau. 1. Tác dụng với phi kim Khi đốt nóng, Cu không cháy trong khí oxi mà tạo thành màng CuO màu đen bảo v ệ Cu không b ị oxi hoá tiếp tục : to 2Cu + O2 ¾¾® 2CuO Nếu tiếp tục đốt nóng Cu ở nhiệt độ cao hơn (800 – 1000oC), một phần CuO ở lớp bên trong oxi hoá Cu thành Cu2O màu đỏ : to CuO + Cu ¾¾® Cu2O Trong không khí khô, Cu không bị oxi hoá vì có màng oxit bảo v ệ. Nh ưng trong không khí ẩm, với sự có mặt của CO2, đồng bị bao phủ bởi màng cacbonat bazơ màu xanh CuCO3.Cu(OH)2. Đồng có thể tác dụng với Cl2, Br2, S,... ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng : Cu + Cl2 ® CuCl2 to Cu + S ¾¾® CuS 2. Tác dụng với axit Đồng không tác dụng với dung dịch HCl, H 2SO4 loãng. Tuy vậy, với sự có mặt của oxi trong không khí, Cu bị oxi hoá thành muối Cu(II) : 2Cu + 4HCl + O2 ® 2CuCl2 + 2H2O Đồng bị oxi hoá dễ dàng trong H2SO4 đặc nóng và HNO3 : o Cu t + 2H2SO4 (đặc) ¾¾¾® CuSO4 + SO2 + 2H2O Cu + 4HNO3 (đặc) ¾¾¾ ® Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O ® 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3Cu + 8HNO3 (loãng) ¾¾¾ 3. Tác dụng với dung dịch muối Đồng khử được ion của những kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá ở trong dung dịch muối: Cu + 2AgNO3 ® Cu(NO3)2 + 2Ag¯ IV. Ứng dụng của đồng Những ứng dụng của đồng chủ yếu dựa vào tính dẻo, tính dẫn điện, tính b ền và khả năng t ạo ra nhiều hợp kim. Hợp kim đồng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống là : - Đồng thau là hợp kim Cu – Zn (45% Zn) có tính cứng và b ền h ơn đ ồng, dùng ch ế t ạo các chi tiết máy, chế tạo các thiết bị dùng trong công nghiệp đóng tàu biển. - Đồng bạch là hợp kim Cu – Ni (25% Ni), có tính bền, đ ẹp, không b ị ăn mòn trong n ước biển. Đồng bạch được dùng trong công nghiệp tàu thuỷ, đúc tiền,.... - Đồng thanh là hợp kim Cu – Sn, dùng để chế tạo máy móc, thiết bị. - Hợp kim Cu – Au, trong đó 2/3 là Cu, 1/3 là Au (hợp kim này được g ọi là vàng 9 cara), dùng để đúc các đồng tiền vàng, vật trang trí,... Các ngành kinh tế sử dụng đồng trên thế giới : - Công nghiệp điện : 58% - Kiến trúc xây dựng : 19% - Máy móc công nghiệp : 17% - Các ngành khác : 6%