Какими свойствами обладает медь

Какими свойствами обладает медь

Самородная медь размером около 4 см

Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

Смотрите так же:

Кристаллическая структура меди

Кубическая сингония, гексаоктаэдрический вид симметрии m3m, кристаллическая структура — кубическая гранецентрированная решётка. Модель представляет собой куб из восьми атомов в углах и шести атомов , расположенных в центре граней (6 граней). Каждый атом данной кристаллической решетки имеет координационное число 12. Самородная медь встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, нитевидных и проволочных агрегатов, а также кристаллов, сложных двойников, скелетных кристаллов и дендритов. Поверхность часто покрыта плёнками «медной зелени» (малахит), «медной сини» (азурит), фосфатов меди и других продуктов её вторичного изменения.

Кристаллы самородной меди, Верхнее озеро, округ Кинави, Мичиган, США. Размер 12 х 8,5 см

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Образец меди, 13,6 см. Полуостров Кинави, Мичиган, США

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10 −3 % (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10 −7 % и 10 −7 % (по массе) соответственно. Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Небольшой самородок меди

Обычно самородная медь образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Массы отдельных скоплений самородной меди достигают 400 тонн. Крупные промышленные месторождения самородной меди вместе с другими медьсодержащими минералами формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США).
Самородная медь встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах.
Наиболее известные месторождения самородной меди — Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).

ПРИМЕНЕНИЕ

Браслеты из меди

Из-за низкого удельного сопротивления, медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов и силовых трансформаторов.
Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.
В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.
Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Медь (Cu) – роль в организме, симптомы недостатка, источники

Медь (Cuprum, Cu) – химический элемент, который несмотря на свое издревле широкое повсеместное применение в человеческой жизни, несет благотворное воздействие в качестве микроэлемента и внутри живых организмов. Так, находясь в различных ферментах этот микронутриент помогает усваивать и перерабатывать продукты питания, а транспортируясь с током крови находит свое «депо» в клетках печени, откуда при недостаточном поступлении извне организм ее извлекает.

Кроме того, медь, или как ее еще со школьных лет многие из нас знают под термином «купрум» участвует в метаболизме белков и находясь в клетках хрящевой и костной тканей способствует их росту, и соответственно нормальному развитию опорно-двигательного аппарата человека и животных.

В виде самостоятельного минерала медь представляет собой пластичный металл розоватого с золотистым отблеском цвета, который при контакте с кислородом быстро покрывается оксидной пленкой, придавая ему желто-красный оттенок.

Количество меди в коре Земли составляет примерно от 4,7 до 5,5×10 -3 %, а наименьшая часть его присутствует в воде нашей планеты. Встречается как в качестве самостоятельного металла, так и в составе различных соединениях, особенно халькопирите (CuFeS₂), халькозине (Cu₂S), борните (Cu₅FeS₄), куприте (Cu₂O), ковеллине (CuS), малахите (Cu₂CO₃(OH)₂), азурите (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) и прочих. Среди наиболее крупных месторождений выделяют Казахстан, Забайкалье, Центральная Африка, Германия, Чили и США.

Свое наименование купрум («Cuprum», Cu) получил в честь острова Кипр (Cuprium, Cyprium), расположенного в Средиземном море, т.к. именно там в древности было весьма богатое на этот металл месторождение. На территории же бывшего СССР купрум больше известен под темином «медь», этимология которого до конца не известно, однако его связывают с наименованием древней страны «Мидия» (Μηδία) и древнегерманским «smid» (кузнец). В старословянском обозначалось «Мѣдь». Алхимики называли купрум — «Венера», и обозначали символом «♀».

История – краткая справка

Первые изделия из меди люди использовали еще далеко до рождения Иисуса Христа. Одни из наиболее ранее изготовленных медные предметы обнаружены на территории Турции во время раскопок старого поселения Чаталхёюк, датирующегося примерно 5600 годом до н. э. Также на Ближнем Востоке и Кипре найдены бронзовые вещи (сплав меди и олова), датируемые 3000 годом до Рождества Христова.

Медь была используемая для внутренней отделки храма Господнего, построенного Соломоном (примерно в 957-950 до Р.Х.):

«столбы числом два, море одно, и подставы, которые сделал Соломон в дом Господень, – меди во всех сих вещах не было весу. Восемнадцать локтей вышины в одном столбе; венец на нём медный, а вышина венца три локтя, и сетка и гранатовые яблоки вокруг венца – все из меди. То же и на другом столбе с сеткою.» (4Царств 25:16,17)

Изначально древние народы добывали медь из малахитовой руды.

Активное применение медь нашла во время открытия и широкого использования электричества, т.к. этот металл обладает превосходными электропроводящими свойствами.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, V ряд, I группа, в новой версии таблицы – 11 группа, 4 период.

• Атомный номер – 29
• Атомная масса – 63,546 г/моль
• Электронная конфигурация – [Ar] 3d 10 4s 1
• Температура плавления (°С) – 1083,4 (1356,55 K)
• Температура кипения (°С) – 2567.
• CAS: 7440-50-8.

Физико-химические свойства

Чистая медь – довольно пластичный металл, из-за чего он и находил издревле широкое применение. Окрашен в золотисто-розовый цвет с небольшим отблеском, однако при контакте с воздухом стремительно покрывается оксидной пленкой, которая придает купруму желтовато-красный цвет.

Широкое применение в электротехнике, системах отопления и других сферах современного быта получила из-за своих замечательных показателей в теплопроводности и электропроводности, является диамагнетиком.

При воздействии на металл влажного воздуха окисляется, образовывая карбонат меди.

При контакте с водой или разбавленной кислотой в реакцию не вступает.

Биологическая роль и функции меди в организме

Для чего нужна медь организму? Cu играет важную роль в превращении железа (Fe) внутри организма в гемоглобин, за счет чего этот микроэлемент косвенно поддерживает функцию кроветворения. Также, находясь в составе многих ферментов – тирозиназы, аскорбиназы, цитохромоксидазы, меланина и многих других медь сопричастна к пигментации волос и кожного покрова, формировании и развитию костных и хрящевых тканей, образованию эластина и коллагена (входят в состав соединительной ткани), эндорфинов (т.н. «гормоны счастья») и прочих.

Количество меди в организме взрослого среднестатистического человека колеблется в пределах 100 мг, большая часть из которой присутствует в печени.

Медь выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

• Участие в работе супероксиддисмутазы, являющейся ферментом-антиоксидантом, выполняющего роль защиты организма от процессов окисления, распространения и негативного воздействия свободных радикалов, т.е. профилактирует развитие онкологических болезней;
• Защита организма от патогенной микрофлоры, т.к. этот металл обладает замечательным бактерицидным действием, из-за чего Cu применяли для изготовления различной кухонной утвари;
• Обладает противовоспалительным действием, за счет чего человеку легче справляться с различными воспалительными заболеваниями, часто обусловленных инфицированием организма;
• Замечено действие по снижению выраженности клинических проявлений аутоиммунных заболеваний – ревматоидного артрита и прочих;
• Помогает бороться с отравлениями – способствует укреплению организма и выведению из него токсинов;
• Поддерживает функционирование нервной системы – являясь строительным материалом для фосфолипидов, поэтому косвенно участвует в сохранении миелина (внешняя оболочка нервных волокон), а также берет участие в регулировании нейромедиаторов;
• Участвует в процессах кроветворения – используется для формирования эритроцитов. Именно купрум высвобождает железо из «депо» и в дальнейшем помогает усвоить Fe организмом, а также выработать гемоглобин;
• Ускоряет кровообращение при физической активности, из-за чего не только способствует похудению, но и предотвращению развития сердечно-сосудистых болезней;
• Участвует в продукции женских половых гормонов;
• Несет весомый вклад в обменных процессах – активирует инсулин, помогает расщеплять жиры и углеводы, а также помогает в утилизации белков, углеводов и аскорбиновой кислоты. Участвует в синтезе простагландинов, который помогает регулировать кровяное давление, сердечные сокращения, свертываемость крови и прочие.
• У некоторых живых организмах, особенно беспозвоночных (моллюски и другие) транспорт кислорода осуществляется не гемоглобином, а гемоцианином (медьсодержащий белок).

Применение меди в других сферах человеческой жизни

• В медицинской практике – в качестве антисептика и вяжущего средства;
• В металлургии – для изготовления бронзы (сплав с оловом и др. веществами), латуни (сплав с цинком), мельхиора (сплав с никелем);
• В электротехнике и радиоэлектронике – для изготовления кабелей, проводов, контактов и прочих элементов;
• В быту – для изготовления посуды и других кухонных предметов, а также батарей и труб, монет;
• В искусстве – для изготовления красок, украшений, различных декоративных отделок, памятников и прочих изделий;
• Для изготовления минеральных удобрений.

Суточная потребность

Суточная потребность в Cu зависит от пола, возраста, дневного рациона и места проживания человека.

Рекомендуемые суточные дозы меди:

• Младенцы от 0 до 1 года – 0,5 мг;
• Дети от 1 до 3 лет – 0,5 мг;
• Дети от 3 до 7 лет – 0,6 мг;
• Дети от 7 до 11 лет – 0,7 мг;
• Дети от 11 до 14 лет – 0,8 мг;
• Подростки от 14 до 18 лет – 1 мг;
• Взрослые и лица преклонного возраста – от 1 до 2,5-3 мг.
• Во время беременности дозировку увеличивают от нормы на 0,1 мг;
• В период кормления грудью: + 0,4 мг.

Согласно методическим рекомендациям Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека №2.3.1.1915-04 от 02.07.2004 г суточная норма меди для граждан России составляет от 1 до 5 мг. Причем 5 мг – максимально допустимая доза.

Суточная доза меди повышается при воспалительных заболеваниях, анемии, повышенной физической нагрузке, злоупотреблении алкогольными напитками, снижении реактивности иммунной системы.

Нехватка меди — симптомы

Дефицит Cu может вызывать следующие нарушения в работе организма:

• Побледнение кожи, что обусловлено недостаточной выработкой гемоглобина и развитием анемии;
• Замедленное развитие костных тканей, различные деформации костей и частые переломы, развитие остеопороза;
• Ухудшение психоэмоционального состояния – депрессивные состояния, повышенная восприимчивость к стрессам, повышенная утомляемость и периодическая апатия к окружающему миру;
• Ухудшение состояния и здоровья кожи и костей – повышенная скорость поседения и выпадения волос, появление пигментных пятен (витилиго), периодически появляется сыпь;
• Нарушения со стороны сердечно-сосудистой системы – аритмии, варикозное расширение вен, аневризмы, развитие атеросклероза;
• Ухудшение качества крови – развитие лейкопении, нейтропении;
• Снижение реактивности иммунитета и повышенная восприимчивость к инфекционным болезням, особенно ОРЗ.

Причины нехватки Cu

• Недостаточное поступление в организм медьсодержащих продуктов, а также голодание, диеты, длительное парентеральное питание;
• Наличие синдрома маальсорбции – нарушение процесса всасывания вещества органами пищеварения;
• Повышенное поступление в организм цинка (Zn), а также обратный эффект – если много меди, то в организме уменьшается количество цинка;
• Недостаточное количество витамина С (аскорбиновой кислоты);
• Синдром Менкеса – сбой в межклеточном транспорте Cu.

Применение меди в медицине

Применение Cu целесообразно в следующих случаях:

• Для предотвращения дефицита микроэлемента в организме и связанных с этим состояний, синдромов и болезней;
• Для улучшения качества волос, кожи.

Избыток меди

Избыток меди, собственно, как и недостаток также может нанести вред здоровью.

Правда передозировка или отравление медью более вероятно при поступлении солей или других химически активных соединений меди. Все соли Cu токсичны для внутренней среды организма.

Отравление медью сопровождается следующими симптомами:

• Нарушения функции печени, выражающиеся бледностью или желтизной кожи;
• Нарушения в пищеварительной системе — отсутствие аппетита, тошнота, приступы рвоты;
• Развитие почечной недостаточности – уменьшение количество вырабатываемой почками мочи, а также изменение ее цвета;
• При поступлении в организм от 30 до 50 мл медного купороса может закончиться летальным исходом.

Причины переизбытка Cu в организме

Злоупотребление препаратами, в которых содержится это вещество.

Источники меди

В каких продуктах Cu содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): печень говяжья (жаренная — 14,6, тушенная – 14,3), печень консервированной трески (14,2), морские водоросли спирулина (6,1), грибы шитаки сушенные (5,1), соевая мука (5,1), кунжутное масло (4,2), кунжут (4,1), какао в порошке (3,8), орехи кешью или масло из них (2,2), базилик (2,1), черные семечки подсолнуха (1,8), кориандр (1,8), фундук (1,8), редис (1,6), орех грецкий (1,6), мята сушенная (1,5), томаты сушенные (1,4), белые семечки тыквы (1,3), фисташки (1,3), шоколад темный (1,2), гречка (1,1), пшеничные отруби (1), семена тмина (0,9), горох (0,75), крупа овсяная (0,5), крупа геркулес (0,45), редька (0,15), свекла (0,14), картофель (0,14), баклажаны (0,14), абрикос (0,14), клубника (0,13), чеснок (0,13), морковь (0,08), яйцо куриное (0,08), капуста белокочанная (0,08), виноград (0,08), грейпфрут (0,07), апельсины (0,07), творог (0,07).

Химические источники (Cu): витаминно-минеральные комплексы «Витрум плюс», «Мультимакс», «Медь активная) и другие препараты меди.

Синтез в организме: не синтезируется.

Взаимодействие меди с другими веществами

• Прием повышенного количества цинка, витамина С, молибдена, фруктозы, фитаты уменьшают усвояемость меди;
• Повышенное количество Cu уменьшает усвояемость витамина А, цинка, молибдена и кобальта;
• Кобальт повышает усвояемость меди.

Свойства меди

Свойства меди, металла, который встречается и в виде довольно больших самородков, люди изучали еще в древности. Тогда из меди и его сплавов создавали предметы посуды, оружие, украшения, разные предметы бытового назначения. Столь высокая популярность этого металла на протяжении столетий была обусловлена не только его особыми качествами, но и легкостью обработки. Медь, присутствующую в руде в форме карбонатов и окислов, довольно легко восстановить, что и научились делать наши предки в древности. В этой статье поговорим о свойствах меди и методах ее определения.

Физические свойства меди

Чистая медь – это металл, цвет которого варьируется от розового до красного оттенка. Радиус положительно заряженных ионов меди, может принимать такие значения:

• при координационном показателе равном 6-ти — до 0,091 нм
• при координационном показателе равном 2 — до 0,06 нм.

Радиус атома меди равняется 0,128 нм. Величина сродства к электрону достигает 1,8 эВ. Процесс ионизации данного атома увеличивает сродство к электрону от 7,726 до 82,7 эВ.
Медь является переходным металлом. Величина показателя его электроотрицательности достигает 1,9 единиц по шкале Полинга. Стоит отметить, что степень окисления способна принимать разные значения. В условиях температуры в пределах от 20 до 100 градусов, показатель теплопроводности равен 394 Вт/м*К. показатель электропроводности меди, уступает по которому она только серебру, колеблется в пределах 55,5–58 МСм/м.
Поскольку медь в потенциальном ряду расположена справа от водорода, то она не способна вытеснять этот элемент из воды и разного типа кислот. Медь имеет кристаллическую решетку кубического гранецентрированного типа, а ее величина достигает 0,36150 нм. Плавление меди начинается при температуре 1083 градусов, а закипает она при 26570 градусах. Плотность меди определяется ее физическими свойствами и составляет 8,92 г/см3.
Кроме вышеперечисленных, стоит выделить еще и такие физические и механические свойства меди:

• показатель термического линейного расширения составляет 0,00000017 единиц
• показатель предела прочности на растяжение достигает 22 кгс/мм2
• уровень твердости меди по шкале Бринелля равен 35 кгс/мм2
• удельная масса составляет 8,94 г/см3
• показатель упругости равен 132000 Мн/м2
• относительное удлинение равняется 60%.

Абсолютно неповторимыми можно назвать магнитные свойства этого металла, который является полностью диамагнитным. Именно благодаря этим показателям, вместе с физическими свойствами, к примеру, удельным весом и удельной проводимостью, можно объяснить такую широкую популярность этого металла в производстве изделий электротехнической отрасли. Несколько похожие свойства имеет алюминий, который тоже активно применяется в изготовлении различной электротехнической продукции, к примеру, проводов, кабелей и прочего.
Единственная характеристика меди, которую можно изменить — это предел прочности. Этот показатель может быть улучшен почти в два раза (до 420–450 МН/м2), путем специальной технологической операции, называемой наклеп.

Химические свойства меди

Химическая характеристика меди определяется ее расположением в периодической таблице элементов Менделеева, где ей присвоен порядковый номер 29. Находится она в четвертом периоде и в одной группе с благородными металлами. Таким образом, лишний раз подтверждается уникальность ее химических качеств, о которых дальше мы расскажем более детально.
Если уровень влажный не высокий, то медь почти не проявляет химической активности. Однако, все кардинально меняется, когда изделия помещают в условия высокой влажности и повышенного содержания углекислого газа. Именно такие условия являются идеальными для начала активного окисления меди. В процессе окисления на поверхности медного предмета создается зеленоватая пленка, которая состоит из CuCO3, Cu(OH)2, а также разных сернистых соединений. Эту пленку называют патиной и она очень важна, поскольку защищает металл от дальнейшего разрушения.
Кроме влажности, процесс окисления запускает и нагревание. В условиях нагревания до температуры 375 градусов, на поверхности предмета формируется оксид меди, если температуру поднять до 1100 градусов, то формируется двухслойная окалина.
Медь довольно легко вступает в реакции с элементами, находящимися в группе галогенов. Под действием паров серы металл воспламеняется. Высокий уровень родства медь демонстрирует и к селену. Общие свойства меди не позволяют ей вступить в реакцию с азотом, углеродом и водородом даже при нагревании.
Взаимодействие с кислотами:

• результатом реакции с серной кислотой является сульфат и чистая медь
• с бромоводородной и иодоводородной кислотой соответственно образуются бромид и иодид меди.

А вот взаимодействие со щелочами позволяет получить купрат. Реакции получения меди, при которых происходит восстановление металла до свободного состояния, невозможны без присутствия оксида углерода, аммиака, метана и некоторых других веществ.
Основные свойства меди позволяют ей вступать во взаимодействие с раствором солей железа. Результатом такой реакции является восстановление железа. Эту реакцию применяют для снятия ранее напыленного медного слоя с разных изделий.

Свойства солей меди

Одно- и двухвалентная медь может формировать комплексные соединения, которые выделяются высоким уровнем устойчивости. К подобным соединениям можно отнести двойные соли меди и аммиачные смеси. Они активно используются в различных отраслях промышленности.
Сульфат меди (II) — CuSO4 в безводном состоянии является белым порошком. При добавлении воды он приобретает синюю окраску. Поэтому его используют для выявления остатков воды в органических жидкостях. Водный раствор сульфата меди отличается сине-голубым оттенком. За этот цвет отвечают гидратированные ионы [Cu(H2O)4]2+, следовательно, такого же цвета и все остальные разбавленные растворы солей меди (II). Исключением являются растворы с содержанием окрашенных анионов.
Из водного раствора сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды, путем формирования прозрачных синих кристаллов медного купороса. Полученное соединение используется:

• в процессе электролитического нанесения меди на металлы
• для создания минеральных красок
• как исходный материал для получения прочих соединений меди.

В сельскохозяйственной отрасли разбавленный раствор медного купороса очень популярен для опрыскивания растений и замачивания семян перед посевом, потому что он уничтожает споры вредных грибов.
Хлорид меди (II) — CuCl2. 2H2O. Это легко растворимое в воде соединение темно-зеленого цвета. Высокая концентрация хлорида меди позволяет получить растворы зеленого цвета, а разбавление приводит к окраске в сине-голубой оттенок.
Нитрат меди (II) — Cu(NO3)2.3H2O. Его получают путем растворения меди в азотной кислоте. В процессе нагревания синие кристаллы нитрата меди сначала отдают воду, после чего с легкостью разлагаются, выделяя кислород и бурый диоксид азота, становясь оксидом меди (II).
Гидроксокарбонат меди (II) — (CuOH)2CO3. Данное вещество можно встретить в природе в виде минерала малахита, который отличается красивым изумрудно-зеленым цветом. В лабораторных условиях его можно создать при помощи действия Na2CO3 на растворы солей меди (II).
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3↓ + 2Na2SO4 + CO2↑
Кроме этого, его используют, чтобы получить хлорид меди (II), а также приготовить синие и зеленые минеральные краски.
Ацетат меди (II) — Cu (CH3COO)2.H2O. Это соединение можно получить, если провести обработку металлической меди или оксида меди (II) раствором уксусной кислоты. Чаще всего – это смесь основных солей разного состава и цвета (от зеленого до сине-зеленого).
Помните, что все без исключения соли меди являются ядовитыми. По этой причине, во избежание формирования медных солей, вся медная посуда должна быть изнутри покрыта слоем олова.

Методы определения меди

Определение меди может проводиться такими методами:

• химическими
• количественными
• фотометрическими.

Различные химические составы способны оказывать влияние на расщепление молекул и атомов вещества, следовательно, можно выделить его составные части. Химический метод определения количества заключается в электролитическом методе измерения медной части в сплавах других металлов. Его осуществляют при помощи таких элементов:

• ацетилен
• винная кислота
• водный аммиак
• азотнокислый аммоний
• динатриевая соль
• этиловый спирт
• купризон.

Прежде всего, происходит взвешивание медного состава (навески). После этого ее отправляют в подготовленный раствор реактивов. В этом растворе навеска должна полностью раствориться. Далее весь раствор нужно нагреть, так как в процессе нагревания удаляются окиси азота. Очищенный раствор необходимо разбавить водой и снова нагреть до 40 оС. Теперь массу можно подвергать процессу электролиза. Электроды, погружаемые в раствор создают из платины. Далее включается ток силой 2,2 В и в условиях постоянного помешивания происходит выделение меди.
Контрольным испытанием является повторный процесс электролиза. Необходимо электроды погрузить в раствор, ниже уровня выделенной меди и подключить ток. При правильном проведении первой реакции, во время контрольной процедуры вы не увидите налета металла. Полученный таким образом медный катод нужно промыть водой, не отключая электроток, а потом обработать этиловым спиртом и высушить. После этого катод необходимо взвесить, и сопоставить массу с первоначальным весом. Итак, вы получите удельный вес меди в соединении.
Разработано большое количество видов химических растворов для очистки медных изделий.
Количественное определение массы меди в общем объеме металла целесообразно использовать для сплавов с никелем, бронзой или цинком. При воздействии на вещество происходит осаждение меди и в таком виде ее можно измерить. Осаждение может быть осуществлено неорганическими и органическими элементами. Из неорганических веществ можно выделить:

• тетрароданодиаминхромиат аммония, называемый солью Рейнеке
• тиокарбонат калия способен осадить медь при температуре выше 80 оС
• уксусной кислотой можно осадить медный оксалат.

Из органических веществ применяются:

• оксихинолин-8, который способен осадить медь в комплексе с аммиачным и щелочным раствором. Нагревание осадка приводит к образованию оксида меди
• α-бензоиноксим при участии спирта может осадить металл в форме хлопьев. Реакция невозможна, если в составе есть никель
• йодид калия применяют в нейтральной и кислой среде. Нет смысла использовать его, когда в сплаве имеется железо, сурьма и мышьяк.

Достоинства фотометрического метода заключаются в высоком показателе точности измерения количества меди, а также простота применения. Для реализации этого метода потребуются такие соединения:

• купризон
• диэтилдитиокарбамат свинца.

Смысл фотометрического метода определения меди состоит в фиксации интенсивности цвета материала, прошедшего через концентрированный раствор. Раствор состоит из:

• аммиака
• лимоннокислого раствора аммония
• диэтилдитиокарбамата свинца
• сернокислого натрия.

Вещество, в котором нужно выявить количество меди пропускают через указанные выше растворы. Отметим, что здесь важно соблюдать пропорции. Далее происходит процесс фотометрии.
Определение меди возможно также и в сточных, канализационных, речных, морских водах, и в составе почве. Существует три способа:

• атомноабсорбционный прямой
• атомноабсорбционный при участии хелатообразования
• атомноабсорбционный, подразумевающий использование графитовой печи.

Чтобы определить количество меди в почве самым надежным методом является метод с использованием графитной печи.
Для этого пробу почвы нужно поместить в графитовую трубу, обезводить при помощи сжигания и распылить. Процедура распыления сопряжена с разделением вещества на атомы, с последующей фильтрацией и выделением из них нужного металла. Чтобы оценить пробу грунта можно воспользоваться любым фотометрическим методом определения меди.

Какими свойствами обладает медь

Медь — один из первых металлов, которые человек начал применять для технических целей. Вместе с золотом, серебром, железом, оловом, свинцом и ртутью, медь известна людям с древнейших времен и сохраняет свое важное техническое значение до наших дней.

Медь или Сu(29)

Медь — металл розово-красного цвета, относится к группе тяжелых металлов, является отличным проводником тепла и электрического тока. Электропроводность меди в 1,7 раза выше, чем у алюминия, и в 6 раз выше, чем у железа.

Латинское название меди Cuprum произошло от названия острова Кипр, где уже в III в. до н. э. существовали медные рудники и выплавлялась медь. Около II — III в. выплавка меди производилась в широком масштабе в Египте, в Месопотамии, на Кавказе, в других странах древнего мира. Но, тем не менее, медь — далеко не самый распространенный в природе элемент: содержание меди в земной коре составляет 0,01%, а это лишь 23-е место среди всех встречающихся элементов.

Получение меди

В природе медь присутствует в виде сернистых соединений, оксидов, гидрокарбонатов, углекислых соединений, в составе сульфидных руд и самородной металлической меди.

Наиболее распространенные руды — медный колчедан и медный блеск, содержащие 1-2 % меди.

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди.

Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700-800°C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига.

После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа . Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20-40 % железа, 22-25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки 1450°C.

С целью окисления сульфидов и железа, полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200-1300°C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4 — 99,4 % меди, 0,01 — 0,04 % железа, 0,02 — 0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.

Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0 — 99,7%. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95% ). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. Катоды выгружают через 5-12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

Кроме этого, существуют технологии получения меди из лома. В частности, путем огневого рафинирования из лома получают рафинированную медь.
По чистоте медь делится на марки: М0 (99,95% Cu), М1 (99,9%), М2(99,7%), М3 (99,5%), М4 (99%).

Химические свойства меди

Медь — малоактивный металл, который не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако, медь растворяется в сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной).

Медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии. Однако, во влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, поверхность металла покрывается зеленоватым налетом (патиной).

Медь (купрум, свое название получила в честь острова Кипр, где было открытое крупное медное месторождение) является одним из первых металлов, который освоил человек — Медный век (эпоха, когда в обиходе человека преобладали медные орудия) охватывает период IV—III тысячелетия до н. э.

Сплав меди с оловом (бронза) был получен на Ближнем Востоке за 3000 лет до н. э. Бронза была предпочтительней меди, поскольку была более прочна и лучше поддавалась ковке.

Среднее содержание меди в земной коре составляет 4,7-5,5·10 -3 % по массе. Медь присутствует в природе, как в виде самородков, так и в соединений, наибольшее промышленное значение из которых имеют медный колчедан (CuFeS2), халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4. Разработка медных месторождений ведется открытым способом.

Рис. Строение атома меди.

Электронная конфигурация атома меди — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (см. Электронная структура атомов). У меди один спаренный электрон с внешнего s-уровня «перескакивает» на d-подуровень предвнешней орбитали, что связано с высокой устойчивостью полностью заполненного d-уровня. Завершенный устойчивый d-подуровень меди обусловливает ее относительную химическую инертность (медь не реагирует с водородом, азотом, углеродом, кремнием). Медь в соединениях может проявлять степени окисления +3, +2, +1 (наиболее устойчивые +1 и +2).

Рис. Электронная конфигурация меди.

Физические свойства меди:

• металл, красно-розового цвета;
• обладает высокой ковкостью и пластичностью;
• хорошей электропроводностью;
• малым электрическим сопротивлением.

Химические свойства меди

• при нагревании реагирует с кислородом:
  O₂ + 2Cu = 2CuO;
• при длительном пребывании на воздухе реагирует с кислородом даже при комнатной температуре:
  O₂ + 2Cu + CO₂ + H₂O = Cu(OH)₂·CuCO₃;
• вступает в реакции с азотной и концентрированной серной кислотой:
  Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O;
• с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой медь не реагирует.

Соединения меди

Оксид меди CuO (II):

• твердое вещество красно-коричневого цвета, не растворимое в воде, проявляет основные свойства;
• при нагревании в присутствии восстановителей дает свободную медь:
  CuO + H₂ = Cu + H₂O;
• оксид меди получают взаимодействием меди с кислородом или разложением гидроксида меди (II):
  O₂ + 2Cu = 2CuO; Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

Гидроксид меди Cu(OH₂)(II):

• кристаллическое или аморфное вещество голубого цвета, нерастворимое в воде;
• разлагается на воду и оксид меди при нагревании;
• реагирует с кислотами, образуя соответствующие соли:
  Cu(OH₂) + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O;
• реагирует с растворами щелочей, образуя купраты — комплексные сооединения ярко-синего цвета:
  Cu(OH₂) + 2KOH = K₂[Cu(OH)₄].

Более подробно о соединениях меди см. Оксиды меди.

Получение и применение меди

• пирометаллургическим методом медь получают из сульфидных руд при высоких температурах:
  CuFeS₂ + O₂ + SiO₂ → Cu + FeSiO₃ + SO₂;
• оксид меди восстанавливается до металлической меди водородом, угарным газом, активными металлами:
  Cu₂O + H₂ = 2Cu + H₂O;
  Cu₂O + CO = 2Cu + CO₂;
  Cu₂O + Mg = 2Cu + MgO.

Применение меди обусловливается ее высокой электро- и теплопроводностью, а также пластичностью:

• изготовление электрических проводов и кабелей;
• в теплообменной аппаратуре;
• в металлургии для получения сплавов: бронзы, латуни, мельхиора;
• в радиоэлектронике.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе