Медь (Cu): степень окисления, валентность, строение атома

Высшая степень окисления меди — +2, низшая — 0 (в простом веществе). Характерные значения: +1, +2.

Медь в соединениях проявляет +1 и +2; в растворах устойчивее +2 — соли меди(II) голубые или синие. Медь(I) встречается в нерастворимых соединениях: красном оксиде Cu₂O, хлориде CuCl, сульфиде Cu₂S.

Валентность меди — I, II (переменная).

Порядковый номер меди — 29, поэтому заряд ядра +29: в ядре 29 протонов и 34 нейтрона (у самого распространённого изотопа ⁶³Cu, массовое число 63).

Вокруг ядра — 29 электронов на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 18, 1. Число уровней равно номеру периода.

Внешний уровень — 4-й, на нём 1 электрон; валентные электроны — 3d¹⁰4s¹. Неспаренных электронов в основном состоянии — 1.

Схема: +29 Cu )2 )8 )18 )1

По округлённой атомной массе (64) число нейтронов вышло бы 35: это среднее по природным изотопам, а у самого распространённого, ⁶³Cu, их 34.

Медь — второе после хрома исключение 4-го периода: вместо 3d⁹4s² реализуется 3d¹⁰4s¹ — полностью заполненный d-подуровень выгоднее. Поэтому на внешнем уровне у меди один электрон, как у калия, хотя свойства у неё совсем другие.

Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]3d¹⁰4s¹. В порядке заполнения подуровней: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰.

Это исключение из правила Клечковского: по правилу на внешних подуровнях вышло бы 3d⁹4s², но один электрон «проваливается», и в основном состоянии конфигурация 3d¹⁰4s¹.

Медь — элемент № 29, 4-й период, IБ группа (побочная подгруппа I группы), переходный металл.

Электроны по уровням 2, 8, 18, 1 — из-за провала электрона; валентные электроны 3d¹⁰4s¹.

Медь стоит в ряду активности после водорода: не вытесняет водород из разбавленных соляной и серной кислот, но растворяется в кислотах-окислителях — азотной и концентрированной серной — и в растворе FeCl₃.

Оксид CuO и гидроксид Cu(OH)₂ основные (у гидроксида есть слабые амфотерные свойства); медный купорос CuSO₄·5H₂O — синие кристаллы. На воздухе медь покрывается зелёной патиной — основным карбонатом, а её сплавы — бронза (с оловом) и латунь (с цинком).

Простое вещество — красно-оранжевый пластичный металл; по электропроводности медь уступает только серебру, поэтому из неё делают провода.

Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе A_r. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 64 г/моль. Точное значение по IUPAC — 63,55 г/моль.