アンモニア再溶解元素だが、両性元素ではない。
イオン化傾向が水素より小さいので、塩酸などの酸とは酸塩基反応しないのが特徴。
ただし硫酸には反応するが、これは酸塩基反応ではなく、酸化還元反応である事に注意!
硫酸との反応:2H2SO4+CuCuSO4+SO2+2H2O
イオン化傾向の小ささを利用して、電池の陽極として利用される。
錯イオンの配位数4の正方形型。
写真左はCuCl2、写真右はCu(NO3)2
銅は我々にとって古来身近な金属であるが、やはり大変身近な金属として親しまれてきた金、銀と同じく1B族(新しい周期表では11族)の元素に分類されている。銅は、塩酸や希硫酸には溶けないが、希硝酸、濃硝酸や熱濃硫酸には溶ける。銅を空気中で加熱すると、黒色物質となる。この黒色物質は希硫酸に溶ける。この水溶液から結晶を析出させた後、得られた結晶を約250℃に加熱すると、白色粉末が得られる。銅(||)イオンを含む水溶液に、少量のアンモニア水を加えると、青白色沈殿を生じるが、さらにアンモニア水を加えると、沈殿は溶解する。また銅(||)イオンを含む水溶液に硫化水素を加えると黒色沈殿を生じる。
[慶應96医]
銅の反応の方を書いておきましょう。
これは単なる銅の酸化ですね。
古い十円玉の表面が、この酸化銅です。黒色ですね。
銅は希硫酸と反応しませんが、酸化銅はOKです。酸化銅は金属の酸化物ですから、塩基性酸化物です。だから単なる中和反応です。
銅はCu2+のままですから、酸化還元反応じゃないですよ。
硫酸銅の結晶と言えば、5つの水和水を伴った、CuSO4・5H2Oでしょう。
この5H4Oってのは、4つが配位水、1つが結晶水ですから、正確には、[Cu(H2O)4]SO4・H2Oです。
で、硫酸銅の青色は、この配位水の存在のためです。
ここでは250℃で加熱してしまっているので、これらは取れてしまうはずです。
だから白色になるんですね。
アンモニア水は少量ですから、アンモニア分子の影響よりも、塩基としての反応になります。このCuOH2が青白色沈殿なんですね。
ただ正確に書きますと、Cu2+は水中ではCu2+として存在している訳ではなく、配位子として水を持っている状態なので、[Cu(H2O)4]2+として存在しています。が、配位水は省略して書かない習慣があるので、普段はCu2+と書いている訳です。
で、アンモニア水の中に含まれるOH-と、配位水二個が中和反応します。
えとね、配位水とOH-が入れ替わったんじゃないよ。OH-が配位水H2OからH+を奪ったんです。
生じた[Cu(OH)2(H2O)2]から水を略して書くと、Cu(OH)2ですね。
なぜ沈殿するのかといえば、[Cu(OH)2(H2O)2]では、Cuの2+とOHの計2−が打ち消し合って、電荷が無くなるじゃないですか。基本的に電荷がない物は溶けない(ここ参照)からですよ。
銅はアンモニア再溶解元素ですから、十分な濃さのアンモニア分子が溶けていれば、水和水を追い出して、アンモニア分子が割り込みます。
こうなれば、[Cu(NH3)4]2+は電荷がありますから、再溶解する訳です。
PHとS沈殿の関係で書きましたが、Cuは液性に依らず、硫化物を沈殿しますので、
で良いでしょう。
硫化銅は黒色です。