Химические свойства меди, серебра и золота

Почему медь растворяется в азотной, но не в соляной, и что растворяет золото.

6. Химические свойства простых веществ

Все три металла — малоактивные, стоят в ряду активности после водорода. Активность убывает: Cu > Ag > Au. Медь — наиболее активна из трёх, золото — наименее.

Взаимодействие с неметаллами

С кислородом	При нагревании медь покрывается черным налетом оксида меди(II). В избытке кислорода образуется CuO, при недостатке — красно-коричневый оксид меди(I). Серебро и золото не окисляются кислородом даже при нагревании — именно поэтому их называют «благородными» металлами: 2Cu + O₂ t°→ 2CuO При недостатке кислорода: 4Cu + O₂ t°(недост.)→ 2Cu₂O
С серой	Медь при нагревании реагирует с серой, образуя черный сульфид меди(II). Серебро также взаимодействует с серой. Золото с серой не реагирует: Cu + S t°→ CuS 2Ag + S → Ag₂S
С галогенами	Медь энергично реагирует с хлором и бромом (до +2). С йодом медь дает только CuI (+1). Золото реагирует только с Cl₂ и Br₂: Cu + Cl₂ → CuCl₂ 2Cu + I₂ → 2CuI 2Ag + Cl₂ → 2AgCl 2Au + 3Cl₂ → 2AuCl₃
С азотом, углеродом	Cu, Ag и Au не реагируют с N₂, C и Si.

Взаимодействие со сложными веществами

Свойство	Уравнения реакций
С водой	Медь, серебро и золото не реагируют с водой ни при каких условиях (стоят после водорода в ряду активности). Однако на влажном воздухе медь покрывается зеленым налетом патины (основной карбонат меди), а серебро темнеет из-за примесей H₂S в воздухе: 2Cu + H₂O + CO₂ + O₂ → (CuOH)₂CO₃
С кислотами-неокислителями (HCl, разб. H₂SO₄)	Все три металла не реагируют с разбавленными кислотами (HCl, H₂SO₄), так как стоят после водорода в электрохимическом ряду напряжений и не способны вытеснить водород.
С конц. H₂SO₄ (при нагревании)	Концентрированная серная кислота окисляет медь и серебро при нагревании за счет серы (S⁺⁶), которая восстанавливается до SO₂. Золото с конц. H₂SO₄ не реагирует: Cu + 2H₂SO_4(конц.) t°→ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O 2Ag + 2H₂SO_4(конц.) t°→ Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
С азотной кислотой (HNO₃)	Медь и серебро растворяются в азотной кислоте. Продукт восстановления азота зависит от концентрации: концентрированная — NO₂ (бурый газ), разбавленная — NO (бесцветный, буреющий на воздухе). Золото с HNO₃ не реагирует: Концентрированная HNO₃: Cu + 4HNO_3(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O Ag + 2HNO_3(конц.) → AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O Разбавленная HNO₃: 3Cu + 8HNO_3(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O 3Ag + 4HNO_3(разб.) → 3AgNO₃ + NO↑ + 2H₂O
С царской водкой (HNO₃ + 3HCl)	Золото растворяется только в царской водке — смеси концентрированных HNO₃ и HCl (объемное соотношение 1:3). Азотная кислота окисляет Au до Au³⁺, а HCl связывает ион в устойчивый комплекс H[AuCl₄]: Au + HNO₃ + 4HCl → H[AuCl₄] + NO↑ + 2H₂O
С солями Fe³⁺	Медь окисляется солями железа(III), так как Fe³⁺ — достаточно сильный окислитель. Эта реакция применяется для травления печатных плат: 2FeCl₃ + Cu → 2FeCl₂ + CuCl₂
Вытеснение металлов	Медь вытесняет менее активные металлы (правее нее в ряду напряжений) из растворов их солей. На медной пластинке осаждается блестящий налет серебра: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓ Cu + Hg(NO₃)₂ → Cu(NO₃)₂ + Hg

Важно для ЕГЭ

Запомните особенность меди с йодом: Cu + I₂ = 2CuI (только +1, а не +2!). Соединение CuI₂ не существует, потому что ион Cu²⁺ окисляет иодид-ион: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → 2CuI↓ + I₂.

Вопрос 1: Взаимодействие с неметаллами и кислотами (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения химических реакций простых веществ:

$Cu + O_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
$Cu + Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
$Ag + H_2S + O_2 \rightarrow \dots + \dots$ (почернение серебра на воздухе)
$Cu + H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots\uparrow + \dots$
$Cu + HNO_3(конц.) \rightarrow \dots + \dots\uparrow + \dots$
$Ag + HNO_3(разб.) \rightarrow \dots + \dots\uparrow + \dots$

Ответ:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO$ (черный оксид меди (II))
$Cu + Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} CuCl_2$
$4Ag + 2H_2S + O_2 \rightarrow 2Ag_2S + 2H_2O$
$Cu + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t^\circ} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$
$Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$
$3Ag + 4HNO_3(разб.) \rightarrow 3AgNO_3 + NO\uparrow + 2H_2O$

Пояснение: Медь и серебро стоят в ряду активности после водорода и не вытесняют его из обычных кислот. Они растворяются только в кислотах-окислителях (азотной и концентрированной серной).