第 11 族:貨幣金屬
第 11 族包含銅、銀、金和人工合成元素錀。由於數千年來一直被鑄成硬幣,它們被稱為貨幣金屬,是優良的導體,也是最不活潑的金屬之一。記住這個模式:一個完全填滿的 d 副層加上一個 s 電子。
完全填滿的 d 副層加一個 s 電子
銅是 [Ar] 3d¹⁰ 4s¹,銀是 [Kr] 4d¹⁰ 5s¹,金是 [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹。與鹼金屬一樣,每一種都有一個最外層 s 電子,但原子核對它的束縛要緊得多:銅的第一游離能是 7.726 eV,而同一週期的鉀是 4.341 eV,金則是 9.226 eV。
所以這些金屬的反應比第 1 族金屬慢得多。銀形成 Ag⁺,銅形成 Cu⁺ 和更常見的 Cu²⁺,金形成 Au⁺ 和 Au³⁺,但只有在嚴苛的條件下才會如此。
沿著這一族往下的趨勢
這一族並不遵循平滑的直線。熔點是:銅 1357.77 K,銀 1234.93 K,金 1337.33 K。密度從 8.96 g/cm³ 升到 10.49 g/cm³,接著幾乎加倍,到金的 19.3 g/cm³。電負度是銅 1.9、銀 1.93,但金是 2.54,為所有金屬中最高。
金不尋常的數值以及它的黃色,都來自相對論效應。在其沉重的原子核附近,金的電子以光速的很大一部分在運動,這使 6s 軌域收縮,並改變了金所吸收光的顏色。沒有這種效應,金看起來會是銀白色的。
你在哪裡會遇到第 11 族
銅在大多數家用電線中傳導電流,風化後會變成老屋頂和自由女神像上可見的綠色銅綠。銀是最好的電導體,也是反射性最強的金屬,用於鏡子、太陽能板和電子產品,不過空氣中的含硫化合物會慢慢使它變黑。金被塗在絕不能腐蝕的電接點上,三者也都被製成珠寶。
錀
錀(111)以 X 射線的發現者威廉·倫琴命名,每次只製造出幾個原子,所以它的性質是預測的。計算顯示,相對論對它的影響比對金更大,使它的預測組態為 [Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s²,而不是其上方元素的 d¹⁰ s¹ 模式。
第 11 族:沿族向下的性質變化
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| 29 | 銅 | Cu | 1 | +1, +2 | 1.9 | 140 | 1,357.77 K (1,084.6 °C) | 8.96 g/cm³ |
| 47 | 銀 | Ag | 1 | +1 | 1.93 | 172 | 1,234.93 K (961.8 °C) | 10.49 g/cm³ |
| 79 | 金 | Au | 1 | +1, +3 | 2.54 | 166 | 1,337.33 K (1,064.2 °C) | 19.3 g/cm³ |
| 111 | 錀 | Rg | 2 | — | — | — | — | — |