Kopergroep

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Chemische groepen
Alkalimetalen (1)
Aardalkalimetalen (2)
Scandiumgroep (3)
Titaangroep (4)
Vanadiumgroep (5)
Chroomgroep (6)
Mangaangroep (7)
Platinagroep (8, 9 en 10)
Kopergroep (11)
Zinkgroep (12)
Boorgroep (13)
Koolstofgroep (14)
Stikstofgroep (15)
Zuurstofgroep (16)
Halogenen (17)
Edelgassen (18)
Lanthaniden
Actiniden
Portaal  Portaalicoon  Scheikunde

De elementen van de kopergroep (IUPAC-groepsnummer 11, vroeger bekend als Ib) uit het periodiek systeem staan bekend als de edele metalen. Vroeger werden ze ook wel de muntmetalen genoemd. Ze zijn relatief inert, niet corrosiegevoelig en zeer goede elektriciteitsgeleiders. Daarom worden deze metalen, net als de elementen uit de zinkgroep, vaak voor muntgeld gebruikt; dat verklaart ook hun oude naam.

Deze metalen, in het bijzonder zilver, worden als gevolg van hun opmerkelijke eigenschappen, naast voor munten en sieraden, ook in de industrie veelvuldig toegepast. Hoewel zilver nog betere geleidende eigenschappen heeft, zowel elektrisch als thermisch, wordt koper het meest gebruikt in elektrische bedrading. De reden hiervoor is duidelijk: zilver is, net als goud, erg duur. Het enige nadeel van deze metalen is dat ze vrij zacht zijn en dus gemakkelijk kunnen beschadigen. Daarom worden ze meestal niet in zuivere vorm voor bijvoorbeeld munten gebruikt. Legeringen met andere metalen maken de duurzaamheid groter.

Zij hebben een vrij lange elektronische relaxatietijd, of anders gezegd een elektron kan vrij ver komen voor het in zijn beweging gestoord wordt door een botsing met bijvoorbeeld een ander elektron. Zij hebben ook een plasmafrequentie die niet ver van het zichtbare gebied van het elektromagnetisch spectrum ligt. Dit verklaart ook het feit dat koper en goud gekleurde metalen zijn. De metalen uit de kopergroep zijn de hekkensluiters van de d-overgangsmetaalreeksen. Hoewel voor koper en goud hogere oxidatiegetallen niet ongewoon zijn, vormen alle drie metalen +1 ionen met een volle nd10 elektronenconfiguratie. Voor zilver is dat vrijwel de enige oxidatietoestand.

Koper vormt Cu2+ (3d9), maar alleen in combinatie met vrij sterke oxidatoren. Bijvoorbeeld van de halogenen zijn fluor, chloor en broom in staat een dihalogenide CuX2 te vormen, maar Cu2+ is een sterkere oxidator dan jodium. Wanneer een oplossing van Cu2+ bij een jodide-oplossing gevoegd wordt, ontstaat er jodium:

Cu2+ + I ⇒ Cu+ + I·

Het ene ontbrekende d-elektron wordt aangevuld en het 'gat' doorgegeven aan het jodiumatoom, dat nu een incompleet gevulde buitenschil heeft en combineert met een tweede jodiumatoom om een molecuul te vormen, dat als damp ontwijken kan:

2I· ⇒ I2

Met zwavel dat in elektronegativiteit niet veel verschilt gebeurt iets vergelijkbaars in de koperchalcogeniden.

Ook de driewaardige verbindingen van goud zoals het chloroauraat-ion AuCl4 is een sterke oxidator, die gemakkelijk weer goud terugvormt wanneer het in contact komt met een reductor.

De reactie met citraat kan gemakkelijk goud in colloïdale suspensie vormen met gouddeeltjes van 3-20 nanometer. Deze nanopartikels zijn een geliefd onderwerp van studie als deel van de speurtocht naar nanotechnologie. Dit is ook het geval voor zilver en - in mindere mate - koper.

Een ander eigenaardigheid van de muntmetaalionen - met name van Cu+ en Ag+ - is dat zij weinig voorkeur voor een omringing met hoge symmetrie hebben. Zij voelen zich in allerlei omringingen redelijk goed thuis en dat betekent dat zij vaak van de ene positie naar de andere kunnen 'springen' binnen het rooster van een vaste stof. Zij vormen daarom - vooral in jodiden en oxiden - bij wat hogere temperaturen superionengeleiders. In deze verbindingen zijn de anionroosters vaste roosters, maar de metaalsubroosters zijn min of meer vloeibaar. Deze vaste ionengeleiders worden wel als vaste elektrolyten toegepast in batterijen.

De elementen in de kopergroep zijn in het periodiek systeem hieronder gekleurd.

1
Ia
18
0
1 1
H
2
IIa
Periodiek systeem 13
IIIa
14
IVa
15
Va
16
VIa
17
VIIa
2
He
2 3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
3 11
Na
12
Mg
3
IIIb
4
IVb
5
Vb
6
VIb
7
VIIb
8
VIIIb
9
VIIIb
10
VIIIb
11
Ib
12
IIb
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
6 55
Cs
56
Ba
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
7 87
Fr
88
Ra
↓↓ 104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Lv
117
Ts
118
Og
 
Lanthaniden 57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
Actiniden 89
Ac
90
Th
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr