铜的化合价
铜原子最外层有一个电子,但因次外层的
1—2个d电子参加成键而有氧化数为+1、+2、+3三种价态的化合物,其最高氧化态大于族号数,这个性质在元素周期表中除镧系、锕系某些元素外是独一无二的。+3价态的铜(如铜酸钾KCuO2)显强氧化性,很易变为二价铜,而一价铜在溶液中不稳定,易歧化为二价铜和零价铜。在水溶液中
Cu+按下式发生歧化反应:2Cu
+(aq)Cu+Cu2+(aq)
溶液中只有微量的
Cu+,所以Cu2O跟稀H2SO4反应,生成CuSO4和金属铜,而不是生成Cu2SO4。Cu
2O+H2SO4(稀)CuSO4+Cu+H2O
但是在高温时,二价铜的化合物却往往不及一价铜的化合物稳定。在干态时,一价铜的化合物是稳定的。例如:
4CuO
2O+O2↑2Cu
Cu
2O在1235℃时熔化而不分解。为什么在溶液中
Cu2+比Cu+稳定,而在干态时却是Cu+比Cu2+稳定?从离子结构来说,
Cu+的结构是3d10,应该比Cu2+(3d9)稳定。此外,铜的第二电离能较高(1960kJ/mol),不易生成Cu2+,所以在干态下Cu(Ⅰ)的化合物是稳定的。但Cu2+又有较大的水合能(2120kJ/mol),因而在有水的条件下Cu(Ⅱ)化合物是稳定的。