Do 11. skupiny periodickej tabuľky prvkov (podľa aktuálnej nomenklatúry IUPAC) patria štyri prechodné kovy: meď (Cu), striebro (Ag), zlato (Au) a röntgenium (Rg). Prvé tri sú známe ako mincové kovy, pretože sa historicky používali na razenie mincí vďaka svojej odolnosti voči korózii a atraktívnemu vzhľadu. Nachádzajú sa v d-bloku, konkrétne meď v 4. perióde, striebro v 5., zlato v 6. a röntgenium v 7. perióde. Ich charakteristická všeobecná valenčná elektrónová konfigurácia je (n−1)d¹⁰ ns¹. Pre röntgenium je predpokladaná konfigurácia [Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s² alebo [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s¹, čo je ovplyvnené silnými relativistickými efektmi; experimentálne však nebola potvrdená.
Trendy fyzikálnych a chemických vlastností link
Vlastnosti prvkov 11. skupiny sú ovplyvnené ich elektrónovou konfiguráciou a veľkosťou atómov. Pri ťažších prvkoch (Au, Rg) zohrávajú významnú úlohu aj lantanoidová kontrakcia a relativistické efekty.
- Atómový polomer: Rastie od Cu k Ag, ale Au má polomer podobný Ag (vplyv lantanoidovej kontrakcie). Poradie: Cu < Ag ≈ Au.
- Ionizačná energia (IE₁): Najnižšiu má Ag, najvyššiu Au. Poradie: Ag < Cu < Au. Vyššia IE₁ zlata je spôsobená lantanoidovou kontrakciou a relativistickými efektmi.
- Elektronegativita (Pauling): Mierne stúpa od Cu a Ag k Au. Poradie: Cu ≈ Ag < Au.
- Hustota: Výrazne rastie smerom nadol v skupine. Poradie: Cu < Ag < Au. Kovy majú pomerne veľkú hustotu aj vďaka relatívne malým atómovým polomerom.
- Teploty topenia: Striebro má najnižšiu. Poradie: Ag < Au ≈ Cu.
- Stabilita oxidačných stavov:
- Meď: Typický je +II, dôležitý aj +I. Cu(I) vo vode disproporcionuje.
- Striebro: Takmer výlučne +I.
- Zlato: Typický je +III, bežný aj +I. Au(I) tiež disproporcionuje. Známy je aj stav -I.
- Röntgenium: Predpokladané stavy +I, +III, +V.
- Reaktivita (ušľachtilosť): Klesá smerom nadol v skupine. Poradie: Cu > Ag > Au. Všetky sú ušľachtilé kovy.
- Relativistické efekty: Významné u Au a Rg, ovplyvňujú napr. farbu zlata a jeho chemické vlastnosti.
Biologický význam a toxicita link
Meď je esenciálny stopový prvok pre väčšinu živých organizmov. U niektorých bezstavovcov (napr. mäkkýše) je súčasťou krvného farbiva hemocyanínu. U človeka je súčasťou mnohých enzýmov (napr. cytochróm-c-oxidáza, superoxiddismutáza). V ľudskom tele sa nachádza v pečeni (hepatokupreín) a červených krvinkách (erytrokupreín). Nadbytok medi je toxický. Wilsonova choroba je genetické ochorenie, pri ktorom dochádza k hromadeniu medi v tele, čo spôsobuje poškodenie pečene a nervového systému. Zlúčeniny medi sú toxické pre nižšie organizmy (rias, plesne) už v nízkych koncentráciách. Kovová meď má antibakteriálne vlastnosti.
Striebro nemá známu biologickú funkciu. Ióny Ag⁺ majú silné antimikrobiálne účinky (napr. dusičnan strieborný, koloidné striebro). Dlhodobé vystavenie môže viesť k argýrii (sfarbenie kože). Kovové striebro má tiež antibakteriálne vlastnosti.
Zlato v kovovej forme je biologicky inertné. Niektoré zlúčeniny zlata sa historicky používali v medicíne (auroterapia), ale s vedľajšími účinkami. Nanočastice zlata sa skúmajú v diagnostike a terapii.
Röntgenium je extrémne rádioaktívne, bez biologického významu a vysoko nebezpečné.
Výskyt v prírode link
Meď je relatívne hojný prvok v zemskej kôre (7.10⁻³ %). Vyskytuje sa v rýdzej forme (natívna meď), ale hlavne v podobe zlúčenín. Najdôležitejšou medenou rudou je sulfidický minerál (obsahujúci síru) chalkopyrit (CuFeS₂). Ďalšie významné minerály sú chalkozín (Cu₂S), bornit (Cu₅FeS₄), covellit (CuS), kuprit (Cu₂O) a zásadité uhličitany ako zelený malachit (Cu₂(OH)₂CO₃, resp. CuCO₃·Cu(OH)₂) a modrý azurit (Cu₃(OH)₂(CO₃)₂).
Striebro je podstatne vzácnejšie ako meď (2.10⁻⁵ %). Vyskytuje sa v rýdzej forme, často v zliatine so zlatom (elektrum). Hlavnými minerálmi striebra sú argentit (Ag₂S) (a jeho nízkoteplotná modifikácia akantit), pyrargyrit (Ag₃SbS₃), proustit (Ag₃AsS₃) a chlorargyrit (AgCl). Významná časť striebra sa získava ako vedľajší produkt pri ťažbe olova, zinku a medi.
Zlato je veľmi vzácny prvok (5.10⁻⁷ %). Takmer výlučne sa vyskytuje v rýdzej forme, buď ako zrnká, nugety alebo rozptýlené v horninách (napr. v kremenných žilách). Často tvorí prírodnú zliatinu so striebrom (elektrum). Môže sa vyskytovať aj v podobe teluridov (zlúčeniny obsahujúce telúr), napríklad kalaverit (AuTe₂) a sylvanit ((Au,Ag)Te₂). Zlato sa nachádza v primárnych ložiskách (žilné) a sekundárnych ložiskách (riečne náplavy – ryžoviská).
Röntgenium sa v prírode nevyskytuje, pripravuje sa umelo v urýchľovačoch častíc.
Získavanie kovov link
Meď sa získava prevažne zo sulfidických rúd prevedením na oxidy a ich následnou redukciou alebo priamou redukciou sulfidov, napr.:
\( \ce{2Cu2S(s) + 3O2(g) -> 2Cu2O(s) + 2SO2(g)} \)
Následne prebieha redukcia oxidu meďného ďalším sulfidom meďným za vzniku surovej medi:
\( \ce{2Cu2O(s) + Cu2S(s) -> 6Cu(s) + SO2(g)} \)
Surová meď sa čistí elektrolyticky. Z chudobnejších rúd alebo oxidických rúd sa meď získava lúhovaním kyselinou sírovou a následnou elektrolýzou vzniknutého roztoku síranu meďnatého (tzv. SX-EW proces).
Striebro a zlato sa často získavajú kyanidovým procesom, ktorý využíva schopnosť kyanidov tvoriť vo vode rozpustné kyanokomplexy za prítomnosti vzdušného kyslíka. Pre zlato platí:
\( \ce{4Au(s) + 8NaCN(aq) + 2H2O(l) + O2(g) -> 4Na[Au(CN)2](aq) + 4NaOH(aq)} \)
Podobná reakcia platí aj pre striebro (napr. z Ag₂S). Z týchto roztokov sa potom striebro alebo zlato vyredukujú (vyzrážajú) zinkom. Striebro sa tiež získava ako vedľajší produkt pri spracovaní olovených rúd (Parkesov proces) alebo z anódových kalov pri rafinácii (čistení) medi. Rafinácia zlata na vysokú čistotu sa robí napr. Millerovým procesom (chlorácia) alebo elektrolyticky.
Röntgenium sa syntetizuje v urýchľovačoch častíc jadrovými fúziami, napr. bombardovaním bizmutu iónmi niklu.
\( \ce{^{209}_{83}Bi + ^{64}_{28}Ni -> ^{272}_{111}Rg + ^1_0n} \)
Typy zlúčenín prvkov 11. skupiny link
Prvky 11. skupiny tvoria širokú škálu anorganických a koordinačných zlúčenín.
Oxidy a hydroxidy link
Prvky tejto skupiny tvoria oxidy najmä v oxidačných stavoch +I a +II (meď), +I (striebro) a +III (zlato). Napríklad meď tvorí červený oxid meďný (Cu₂O) a čierny oxid meďnatý (CuO). Oxid strieborný (Ag₂O) je hnedý a oxid zlatitý (Au₂O₃) je tiež hnedý. Hydroxidy týchto kovov majú rôznu stabilitu a acidobázické vlastnosti; napríklad hydroxid meďnatý (Cu(OH)₂) je zásaditý, zatiaľ čo hydroxid zlatitý (Au(OH)₃) je amfotérny. Hydroxid meďný nie je známy.
Zaujímavosťou je zlúčenina formálne označovaná ako AgO, ktorá však nie je oxidom striebornatým, ale obsahuje striebro v oxidačných stavoch +I a +III (AgIAgIIIO₂). Má silné oxidačné účinky.
Halogenidy link
Poznáme halogenidy prvkov 11. skupiny v rôznych oxidačných stavoch. Meď tvorí napríklad biely chlorid meďný (CuCl) a modrozelený chlorid meďnatý (CuCl₂). Bezvodý CuCl₂ a CuBr₂ majú kovalentné väzby a polymérnu reťazovú štruktúru. Halogenidy striebra(I) (AgCl, AgBr, AgI), s výnimkou vo vode rozpustného fluoridu strieborného (AgF), sú charakteristické svojou nízkou rozpustnosťou vo vode. Zlato tvorí napríklad chlorid zlatný (AuCl) a červenohnedý chlorid zlatitý (AuCl₃ alebo častejšie ako dimér Au₂Cl₆ s mostíkovými atómami halogénu), ktorý ľahko tvorí komplexný anión [AuCl₄]⁻. Zo striebornatých halogenidov je známy fluorid striebornatý (AgF₂), ktorý je silným fluoračným činidlom.
Sulfidy link
Sulfidy kovov 11. skupiny sú často dôležitými rudami alebo produktami korózie. Príkladmi sú sulfid meďný (Cu₂S) a sulfid meďnatý (CuS), ktoré sú významnými medenými rudami. Sulfid strieborný (Ag₂S) je čierna látka zodpovedná za černenie strieborných predmetov. Zlato netvorí jednoduché stabilné sulfidy, preferuje skôr väzbu s telúrom.
Soli oxokyselín link
Prvky tejto skupiny tvoria rôzne soli odvodené od oxokyselín. Najbežnejšie sú sírany a dusičnany. Meď tvorí dobre známy modrý síran meďnatý (CuSO₄·5H₂O, modrá skalica) a dusičnan meďnatý (Cu(NO₃)₂). Striebro tvorí dôležitý dusičnan strieborný (AgNO₃), ktorý je dobre rozpustný vo vode, na rozdiel od menej rozpustného síranu strieborného (Ag₂SO₄) alebo uhličitanu strieborného (Ag₂CO₃). Zlato tvorí jednoduché soli s oxokyselinami menej ochotne a bývajú menej stabilné; jeho chémia je viac charakteristická komplexnými zlúčeninami.
Koordinačné zlúčeniny link
Všetky tri stabilné kovy tejto skupiny – meď, striebro aj zlato – ochotne tvoria koordinačné zlúčeniny (komplexy) s rôznymi ligandmi. Oxidačný stav a koordinačné číslo centrálneho atómu ovplyvňujú geometriu komplexu. Napríklad meď(II) často tvorí štvorcovo planárne alebo oktaedrické komplexy (napr. [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺). Striebro(I) a zlato(I) typicky tvoria lineárne dvojkoordinačné komplexy (napr. [Ag(NH₃)₂]⁺, [Ag(CN)₂]⁻, [Au(CN)₂]⁻), zatiaľ čo zlato(III) preferuje štvorcovo planárne usporiadanie (napr. [AuCl₄]⁻).
