Физ свойства меди: Свойства меди – все важные характеристики металла + Видео

Охлаждающие свойства меди

• химическая формула — Cu
• плотность — 8,93 кг / дм ³
• точка кипения — 2560 градусов по Цельсию
• температура плавления — 1083,4 ° С
• предел прочности на разрыв — 210-240 Н / мм2
• теплопроводность (для 0 ст. С) — 397 Вт / мК
• тепловое расширение (для 20 — 100 град. C) — 0,0168 мм / м / ºC

Техническая медь имеет много примесей, которые в некоторых случаях очень существенно влияют на ее физико-механические свойства:

• элементы, которые образуют твердые растворы в меди (например, Al, Fe, Ni, Sn, Zn, Ag, Pt, Cd и др.), которые оказывают небольшое влияние на пластические свойства меди, повышая ее твердость и прочность, снижая электропроводность и тепловой;
• элементы, которые не образуют твердых растворов с медью даже в небольших количествах. В эту группу входят главным образом свинец и висмут, которые создают эвтектическую смесь на границах зерен, являются наиболее неблагоприятными загрязнителями меди, снижая в наибольшей степени ее пластические и физические свойства;
• элементы, которые даже в небольших количествах образуют химические соединения с медью.  Эти элементы включают, прежде всего, кислород и серу. Оксиды и сульфиды меди в виде эвтектических смесей также образуются на границах зерен и, как и в предыдущем случае, они понижают пластические свойства, увеличивают прочностные свойства, но более мягким способом.

Медь обладает относительно высокой коррозионной стойкостью. Во влажном воздухе медь покрыта слоем основного карбоната меди, т.н. патина, в некоторой степени защищающая от дальнейшей коррозии. Однако атмосфера меди не является устойчивой к влажной промышленной атмосфере, содержащей диоксид серы, поскольку слой основного сульфата меди, образующийся на его поверхности, не защищает его от дальнейшей коррозии.

Влияние примесей на механические свойства меди очень различно и зависит главным образом от состояния, в котором эти загрязнители встречаются и где они находятся. Структура окисленной меди зависит от содержания кислорода в медном сплаве. В системах холодного, холодного водоснабжения и отопления в основном используются трубы из фосфоресцентной меди.

 Фосфор является наиболее популярным раскислителем, но его используют в небольших количествах, поскольку его больший остаток в меди после раскисления, как правило, нежелателен, поскольку он влияет на хрупкость материала.

Медь. Химия меди и ее соединений

Медь

1. Положение меди в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение меди
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства

Оксид меди (II)

Оксид меди (I)

Гидроксид меди (II)

Соли меди

 

 

Медь

 

 

Положение в периодической системе химических элементов

Медь расположена в 11 группе  (или в  побочной подгруппе II группы в короткопериодной  ПСХЭ) и в четвертом периоде периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Электронное строение меди

Электронная конфигурация  меди в основном состоянии:

+29Cu 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹ 1s  2s 2p

3s   3p    4s     3d

У атома меди уже в основном энергетическом состоянии происходит провал (проскок) электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

Физические свойства 

Медь – твердый металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Медь относительно легко поддается механической обработке.  В природе встречается в том числе в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства.

Изображение с портала zen.yandex.com/media/id/5d426107ae56cc00ad977411/uralskaia-boginia-liubvi-5d6bcceda660d700b075a12d

 

Температура плавления 1083,4^оС, температура кипения 2567^оС, плотность меди 8,92 г/см³.

 

 

Нахождение в природе

 

Медь встречается в земной коре (0,0047-0,0055 масс.%), в речной и морской воде. В природе медь встречается как в соединениях, так и в самородном виде. В промышленности используют халькопирит CuFeS₂, также известный как медный колчедан, халькозин Cu₂S и борнит Cu₅FeS₄. Также распространены и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu₂O, азурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂(OH)₂CO₃. Иногда медь встречается в самородном виде, масса которых может достигать 400 тонн.

 

Способы получения меди

 

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — электролиз, пирометаллургический и гидрометаллургический.

• Гидрометаллургический метод: растворение медных минералов в разбавленных растворах серной кислоты, с последующим вытеснением металлическим железом.

Например, вытеснение меди из сульфата железом:

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄

Видеоопыт взаимодействия сульфата меди (II) с железом можно посмотреть здесь.

 

• Пирометаллургический метод : получение меди из сульфидных руд. Это сложный процесс, который включает большое количество реакций. Основные стадии процесса:

1) Обжиг сульфидов:

2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂

2) восстановление меди из оксида, например, водородом:

CuO + H₂ = Cu + H₂O

• Электролиз растворов солей меди:

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

 

Качественные реакции на ионы меди (II)

 

Качественная реакция на ионы меди +2 – взаимодействие солей меди (II) с щелочами

. При этом образуется голубой осадок гидроксида меди(II).

Например, сульфат меди (II) взаимодействует с гидроксидом натрия:

CuSO₄   +   2NaOH   →   Cu(OH)₂   +  Na₂SO₄

 

 

Соли меди (II) окрашивают пламя в зеленый цвет.

 

 

Химические свойства меди

 

В соединениях медь может проявлять степени окисления +1 и +2.

1. Медь — химически малоактивный металл. При нагревании

медь может реагировать с некоторыми неметаллами: кислородом, серой, галогенами.

1.1. При нагревании медь реагирует с достаточно сильными окислителями, например, с кислородом, образуя CuО, Cu₂О в зависимости от условий:

4Cu  +  О₂ → 2Cu₂О

2Cu  +  О₂ → 2CuО

 

1. 2. Медь реагирует с серой с образованием сульфида меди (II):

Cu  +  S  → CuS

Видеоопыт взаимодействия меди с серой можно посмотреть здесь.

 

1.3. Медь взаимодействует с галогенами. При этом образуются галогениды меди (II):

Cu  +  Cl₂  =  CuCl₂

Сu  +  Br₂  =  CuBr₂

 

Видеоопыт взаимодействия меди с хлором можно посмотреть здесь.

 

1.4. С азотом, углеродом и кремнием медь не реагирует:

Cu   +  N₂    ≠  

Cu   +  C    ≠  

Cu   +  Si    ≠  

1.5. Медь не взаимодействует с водородом.

Cu   +  H₂    ≠  

 

1. 6. Медь взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

2Cu  +  O₂  →  2CuO

 

2. Медь взаимодействует и со сложными веществами:

2.1. Медь в сухом воздухе и при комнатной температуре не окисляется, но во влажном воздухе, в присутствии оксида углерода (IV) покрывается зеленым налетом карбоната гидроксомеди (II):

2Cu   +  H₂O  +  CO₂  + O₂ =  (CuOH)₂CO₃

 

2.2. В ряду напряжений медь находится правее водорода и поэтому не может вытеснить водород из растворов минеральных кислот (разбавленной серной кислоты и др.).

Например, медь не реагирует с разбавленной серной кислотой:

Cu   +  H₂SO₄ (разб.)    ≠  

Видеоопыт взаимодействия меди с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

 

2.3. При этом медь реагирует при нагревании с концентрированной серной кислотой. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат меди (II) и вода:

Cu  +  2H₂SO_4(конц.) →  CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

 

2.4. Медь реагирует даже при обычных условиях с азотной кислотой.

С концентрированной азотной кислотой:

Cu  +  4HNO_3(конц.)  =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂  +  2H₂O

С разбавленной азотной кислотой:

3Cu  +  8HNO_3(разб.)  =  3Cu(NO₃)₂  +  2NO  +  4H₂O

 

Реакция меди с азотной кислотой

 

2. 5. Растворы щелочей на медь практически не действуют.

2.6. Медь вытесняет металлы, стоящие правее в ряду напряжений, из растворов их солей.

Например, медь реагирует с нитратом ртути (II) с образованием нитрата меди (II) и ртути:

Hg(NO₃)₂   +  Cu  =   Cu(NO₃)₂   +  Hg

2.7. Медь окисляется оксидом азота (IV) и солями  железа (III)

2Cu   +   NO₂   =   Cu₂O   +  NO

2FeCl₃   +   Cu  =  2FeCl₂  +  CuCl₂

 

Оксид меди (II)

 

Оксид меди (II) CuO – твердое кристаллическое вещество черного цвета.

 

Способы получения оксида меди (II)

Оксид меди (II) можно получить различными методами:

1. Термическим разложением гидроксида меди (II) при 200°С: 

Cu(OH)₂   →   CuO   +  H₂O

2. В лаборатории оксид меди (II) получают окислением меди при нагревании на воздухе при 400–500°С:

2Cu   +   O₂      2CuO           

 3. В лаборатории оксид меди (II) также получают прокаливанием солей (CuOH)₂CO₃, Cu(NO₃)₂:

(CuOH)₂CO₃     2CuO   +   CO₂   +   H₂O

2Cu(NO₃)₂       2CuO    +   4NO₂   +   O₂

 

Химические свойства оксида меди (II)

Оксид меди (II) – основный оксид (при этом у него есть слабо выраженные амфотерные свойства). При этом он является довольно сильным окислителем.

1. При взаимодействии оксида меди (II) с сильными и растворимыми кислотами образуются соли.

Например, оксид меди (II) взаимодействует с соляной кислотой:

СuO  +  2HBr  =  CuBr₂  +  H₂O

CuO  +  2HCl  =  CuCl₂  +  H₂O

Видеоопыт взаимодействия оксида меди (II) с серной кислотой можно посмотреть здесь.

 

2. Оксид меди (II) вступает в реакцию с кислотными оксидами. 

Например, оксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата меди (II):

CuO  + SO₃  → CuSO₄

3. Оксид меди (II) не взаимодействует с водой.

4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства:

Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:

3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Оксид меди (II) можно восстановить углеродом, водородом или угарным газом при нагревании:

СuO + C  → Cu + CO

Видеоопыт взаимодействия оксида меди (II) с водородом можно посмотреть здесь.

 

Более активные металлы вытесняют медь из оксида.

Например, алюминий восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2Al = 3Cu + Al₂O₃

 

Оксид меди (I)

Оксид меди (I) Cu₂O – твердое кристаллическое вещество коричнево-красного цвета.

 

Способы получения оксида меди (I)

В лаборатории оксид меди (I) получают восстановлением свежеосажденного гидроксида меди (II), например, альдегидами или глюкозой:

CH₃CHO   +  2Cu(OH)₂  → CH₃COOH   +   Cu₂O↓   +   2H₂O

CH₂ОН(CHOН)₄СНО   +  2Cu(OH)₂   →  CH₂ОН(CHOН)₄СООН  +   Cu₂O↓   +   2H₂O

Химические свойства оксида меди (I)

1. Оксид меди (I) обладает основными свойствами.

При действии на оксид меди (I) галогеноводородных кислот получают галогениды меди (I) и воду:

Например, соляная кислота с оксидом меди (I) образует хлорид меди (I):

Cu₂O  +  2HCl   =   2CuCl↓   +  H₂O

2. При растворении Cu₂O в концентрированной серной, азотной кислотах образуются только соли меди (II):

Cu₂O  +  3H₂SO_4(конц.)   =  2CuSO₄  +  SO₂  + 3H₂O

Cu₂O  +  6HNO_3(конц.)  =  2Cu(NO₃)₂  +  2NO₂  +  3H₂O

5Cu₂O  +  13H₂SO₄   +  2KMnO₄   =  10CuSO₄  +  2MnSO₄  +   K₂SO₄  + 13H₂O

3. Устойчивыми соединениями меди (I) являются нерастворимые соединения (CuCl, Cu₂S) или комплексные соединения [Cu(NH₃)₂]⁺. Последние получают растворением в концентрированном растворе аммиака оксида меди (I), хлорида меди (I):

Cu₂O  +  4NH₃  +  H₂O  =  2[Cu(NH₃)₂]OH

CuCl   +  2NH₃   =  [Cu(NH₃)₂]Cl

Аммиачные растворы солей меди (I) взаимодействуют с ацетиленом:

СH ≡ CH   +  2[Cu(NH₃)₂]Cl    →   СuC ≡ CCu  +  2NH₄Cl

 

4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (I) проявляют окислительно-восстановительную двойственность:

Например, при взаимодействии с угарным газом, более активными металлами или водородом оксид меди (II) проявляет свойства окислителя:

Cu₂O  +  CO  =  2Cu  +  CO₂

Cu₂O  +  H₂  =  2Cu  + H₂O

 3Cu₂O  +  2Al  =  6Cu  +  Al₂O₃

А под действием окислителей, например, кислорода — свойства восстановителя:

2Cu₂O  +  O₂  =  4CuO

 

Гидроксид меди (II)

 

Способы получения гидроксида меди (II)

 

1. Гидроксид меди (II) можно получить действием раствора щелочи на соли меди (II).

Например, хлорид меди (II) реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием гидроксида меди (II) и хлорида натрия:

CuCl₂  +  2NaOH   →   Cu(OH)₂  +  2NaCl

Химические свойства

Гидроксид меди (II) Сu(OН)₂ проявляет слабо выраженные амфотерные свойства (с преобладанием основных).

 

1. Взаимодействует с кислотами.

Например, взаимодействует с бромоводородной кислотой с образованием бромида меди (II) и воды:

 

Сu(OН)₂  +  2HBr  =  CuBr₂  +  2H₂O

Cu(OН)₂  +  2HCl  =  CuCl₂  +  2H₂O

 

2. Гидроксид меди (II) легко взаимодействует с раствором аммиака, образуя сине-фиолетовое комплексное соединение:

 

Сu(OH)₂  +  4(NH₃ · H₂O)   =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  4H₂O

Cu(OH)₂  +  4NH₃  =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂

 

3. При взаимодействии гидроксида меди (II) с концентрированными (более 40%) растворами щелочей образуется комплексное соединение:

Cu(OH)₂  + 2NaOH_(конц.)  =  Na₂[Cu(OH)₄]

Но этой реакции в ЕГЭ по химии пока нет!

 

4. При нагревании гидроксид меди (II) разлагается:

Сu(OH)₂ → CuO  +  H₂O

Соли меди

 

Соли меди (I)

 

В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (I) проявляют окислительно-восстановительную двойственность. Как восстановители они реагируют с окислителями.

Например, хлорид меди (I) окисляется концентрированной азотной кислотой:

CuCl  +  3HNO_3(конц.)  =  Cu(NO₃)₂  +  HCl  +  NO₂  +  H₂O

Также хлорид меди (I) реагирует с хлором:

2CuCl   +  Cl₂   =  2CuCl₂

 Хлорид меди (I) окисляется кислородом в присутствии соляной кислоты:

4CuCl   +  O₂  +  4HCl   =   4CuCl₂   +  2H₂O

Прочие галогениды меди (I) также легко окисляются другими сильными окислителями:

2CuI  +  4H₂SO₄  +  2MnO₂  =  2CuSO₄  +  2MnSO₄  +  I₂  +  4H₂O

Иодид меди (I)  реагирует с концентрированной серной кислотой:

4CuI   +   5H₂SO_{4(конц. гор.)}  =  4CuSO₄   +  I₂   +   H₂S   +  4H₂O

Сульфид меди (I) реагирует с азотной кислотой. При этом образуются различные продукты окисления серы на холоде и при нагревании:

Cu₂S  +  8HNO_{3(конц.хол.)}   =  2Cu(NO₃)₂  +  S  +  4NO₂  +  4H₂O

 

Cu₂S  +  12HNO_{3(конц.гор.)}   =  Cu(NO₃)₂  +  CuSO₄   +  10NO₂  +  6H₂O

 

Для соединений меди (I) возможна реакция диспропорционирования:

2CuCl  =  Cu   +  CuCl₂

Комплексные соединения типа [Cu(NH₃)₂]⁺ получают растворением в концентрированном растворе аммиака:

CuCl  +  3NH₃  +  H₂O  →   [Cu(NH₃)₂]OH  +  NH₄Cl

 

Соли меди (II)

 

В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства.

Например, соли меди (II) окисляют иодиды и сульфиты:

2CuCl₂  +  4KI = 2CuI  +  I₂  +  4KCl

 

2CuCl₂  +  Na₂SO₃  +  2NaOH  =  2CuCl  +  Na₂SO₄  +  2NaCl  +  H₂O

 

Бромиды и иодиды меди (II) можно окислить перманганатом калия:

 

5CuBr₂  +  2KMnO₄  +  8H₂SO₄  =  5CuSO₄  +  K₂SO₄  +  2MnSO₄  +  5Br₂  +  8H₂O

 

Соли меди (II) также окисляют сульфиты:

 

2CuSO₄  +  Na₂SO₃   +  2H₂O   =  Cu₂O   +  Na₂SO₄     +  2H₂SO₄

 Более активные металлы вытесняют медь из солей.

Например, сульфат меди (II) реагирует с железом:

CuSO₄  +  Fe  =  FeSO₄  +  Cu

Cu(NO₃)₂   + Fe  =  Fe(NO₃)₂   +  Cu

 

Сульфид меди (II) можно окислить концентрированной азотной кислотой. При нагревании возможно образование сульфата меди (II):

 

CuS  +  8HNO_{3(конц.гор.)}   =   CuSO₄   +   8NO₂   +  4H₂O

 

Еще одна форма этой реакции:

 

CuS  +  10HNO_3(конц.)     =  Cu(NO₃)₂  +  H₂SO₄  +    8NO₂↑ +  4H₂O

 

При горении сульфида меди (II) образуется оксид меди (II)  и диоксид серы:

 

2CuS  +  3O₂    2CuO  +  2SO₂↑

 

Соли меди (II) вступают в обменные реакции, как и все соли.

Например, растворимые соли меди (II) реагируют с сульфидами:

 

CuBr₂  +  Na₂S  =  CuS↓  +  2NaBr

 При взаимодействии солей меди (II) с щелочами образуется голубой осадок гидроксида меди (II):

CuSO₄  +  2NaOH  =  Cu(OH)₂↓  +  Na₂SO₄

 

Электролиз раствора нитрата меди (II):

 

2Cu(NO₃)₂    +   2Н₂О →  2Cu   +   O₂  +  4HNO₃

 

Некоторые соли меди при нагревании разлагаются, например, нитрат меди (II):

 

2Cu(NO₃)₂ → 2CuO  +  4NO₂  +  O₂

 

Основный карбонат меди разлагается на оксид меди (II), углекислый газ и воду:

 

(CuOH)₂CO₃ →  2CuO  +  CO₂  +  H₂O

 

При взаимодействии солей меди (II) с избытком аммиака образуются аммиачные комплексы:

 

CuCl₂  + 4NH₃  =   [Cu(NH₃)₄]Cl₂

 

При смешивании растворов солей меди (II) и карбонатов происходит гидролиз и по катиону слабого основания, и по аниону слабой кислоты:

 

2CuSO₄  +  2Na₂CO₃  +  H₂O  =  (CuOH)₂CO₃↓  +  2Na₂SO₄  +  CO₂

 

 

 

 

 

 

Медь и соединения меди.

 

1) Через раствор хлорида меди (II) с помощью графитовых электродов пропускали постоянный электрический ток. Выделившийся на катоде продукт электролиза растворили в концентрированной  азотной кислоте. Образовавшийся при этом газ собрали  и пропустили через раствор гидроксида натрия. Выделившийся на аноде газообразный продукт электролиза пропустили через горячий раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

 

2) Вещество, полученное на катоде при электролизе расплава хлорида меди (II), реагирует с серой. Полученный продукт обработали концентрированной азотной кислотой, и выделившийся газ пропустили  через раствор гидроксида бария. Напишите уравнения описанных реакций.

 

3) Неизвестная соль бесцветна и окрашивает пламя в желтый цвет. При легком нагревании этой соли с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь; последнее превращение сопровождается выделением бурого газа и образованием соли меди. При термическом распаде обеих солей одним из продуктов разложения является кислород. Напишите уравнения описанных реакций.

 

4) При взаимодействии раствора соли А со щелочью было получено студенистое нерастворимое в воде вещество голубого цвета, которое растворили в бесцветной жидкости Б с образованием раствора синего цвета. Твердый продукт, оставшийся после осторожного выпаривания раствора, прокалили; при этом выделились два газа, один из которых бурого цвета, а второй входит в состав атмосферного воздуха, и осталось твердое вещество черного цвета, которое растворяется в жидкости Б с образованием вещества А. Напишите уравнения описанных реакций.

 

5) Медную стружку растворили в разбавленной азотной кислоте, и раствор нейтрализовали едким кали. Выделившееся вещество голубого цвета отделили, прокалили (цвет вещества изменился на черный), смешали с коксом и повторно прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

6) В раствор нитрата ртути (II) добавили медную стружку. После окончания реакции раствор профильтровали, и фильтрат по каплям прибавляли к раствору, содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали кратковременное образование осадка, который растворился с образованием раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

 

7) Оксид меди (I) обработали концентрированной азотной кислотой, раствор осторожно выпарили и твердый остаток прокалили. Газообразные продукты реакции пропустили через большое количество воды и в образовавшийся раствор добавили магниевую стружку, в результате выделился газ, используемый в медицине. Напишите уравнения описанных реакций.

 

8) Твердое вещество, образующееся при нагревании малахита, нагрели в атмосфере водорода. Продукт реакции обработали концентрированной серной кислотой, внесли в раствор хлорида натрия, содержащий медные опилки, в результате образовался осадок. Напишите уравнения описанных реакций.

 

 

9) Соль, полученную при растворении меди в разбавленной азотной кислоте, подвергли электролизу, используя графитовые электроды. Вещество, выделившееся на аноде, ввели во взаимодействие с натрием, а полученный продукт реакции поместили в сосуд с углекислым газом. Напишите уравнения описанных реакций.

 

10) Твердый продукт термического разложения малахита растворили при нагревании в концентрированной азотной кислоте. Раствор осторожно выпарили, и твердый остаток прокалили, получив вещество черного цвета, которое нагрели в избытке аммиака (газ). Напишите уравнения описанных реакций.

 

11) К порошкообразному веществу черного цвета добавили раствор разбавленной серной кислоты и нагрели. В полученный раствор голубого цвета приливали раствор едкого натра до прекращения выделения осадка. Осадок отфильтровали и нагрели. Продукт реакции нагревали в атмосфере водорода, в результате чего получилось вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

 

12) Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре, и продукт реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щелочь, выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили. При нагревании продукта прокаливании, который имеет черный цвет, с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

 

13) Раствор, полученный при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой, выпарили и осадок прокалили. Газообразные продукты полностью поглощены водой, а над твердым остатком пропустили водород. Напишите уравнения описанных реакций.

 

14) Черный порошок, который образовался при сжигании металла красного цвета в избытке воздуха, растворили в 10%-серной кислоте. В полученный раствор добавили щелочь, и выпавший осадок голубого цвета отделили и растворили в избытке раствора аммиака. Напишите уравнения описанных реакций.

 

15) Вещество черного цвета получили, прокаливая осадок, который образуется при взаимодействии гидроксида натрия и сульфата меди (II). При нагревании этого вещества с углем получают металл красного цвета, который растворяется в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

 

16) Металлическую медь обработали при нагревании йодом. Полученный продукт растворили в концентрированной серной кислоте при нагревании. Образовавшийся раствор обработали раствором гидроксидом калия. Выпавший осадок прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

17) К раствору хлорида меди (II) добавили избыток раствора соды. Выпавший осадок прокалили, а полученный продукт нагрели в атмосфере водорода. Полученный порошок растворили в разбавленной азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

 

18)  Медь растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение с образованием темно-синего раствора. Полученный раствор обработали серной кислотой до появления характерной голубой окраски солей меди. Напишите уравнения описанных реакций.

 

 

19) Медь растворили в концентрированной азотной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, наблюдая сначала образование осадка, а затем – его полное растворение с образованием темно-синего раствора. Полученный раствор обработали избытком соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

 

20) Газ, полученный при взаимодействии железных опилок с раствором соляной кислоты, пропустили над нагретым оксидом меди (II) до полного восстановления металла. полученный металл растворили в концентрированной азотной кислоте. Образовавшийся раствор подвергли электролизу с инертными электродами. Напишите уравнения описанных реакций.

 

21)  Йод поместили в пробирку с концентрированной горячей азотной кислотой. Выделившийся газ пропустили через воду в присутствии кислорода. В полученный раствор добавили гидроксид меди (II). Образовавшийся раствор выпарили и сухой твердый остаток прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

 

22)  Оранжевый оксид меди поместили в концентрированную серную кислоту и нагрели. К полученному голубому раствору прилили избыток раствора гидроксида калия. выпавший синий осадок отфильтровали, просушили и прокалили. Поученное при этом твердое черное вещество в стеклянную трубку, нагрели и пропустили над ним аммиак. Напишите уравнения описанных реакций.

 

23) Оксид меди (II) обработали раствором серной кислоты. При электролизе образующегося раствора на инертном аноде выделяется газ. Газ смешали с оксидом азота (IV) и поглотили с водой. К разбавленному раствору полученной кислоты добавили магний, в результате чего в растворе образовалось две соли, а выделение газообразного продукта не происходило. Напишите уравнения описанных реакций.

 

24)  Оксид меди (II) нагрели в токе угарного газа. Полученное вещество сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции растворили в в воде. Полученный раствор разделили на две части. К одной части добавили раствор иодида калия, ко второй – раствор нитрата серебра. И в том, и в другом случае наблюдали образование осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

 

25) Нитрат меди (II) прокалили, образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор полученной соли подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекает с выделением бурого газа. Напишите уравнения описанных реакций.

 

26) Щавелевую кислоту нагрели с небольшим количеством концентрированной серной кислоты. Выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида кальция. В котором выпал осадок. Часть газа не поглотилась, его пропустили над твердым веществом черного цвета, полученным при прокаливании нитрата меди (II). В результате образовалось твердое вещество темно-красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

 

27)   Концентрированная серная кислота прореагировала с медью. Выделившийся при газ полностью поглотили избытком раствора гидроксида калия. Продукт окисления меди смешали с расчетным количеством гидроксида натрия до прекращения выпадения осадка. Последний растворили в избытке соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

 

 

Медь. Соединения меди.

 

1. CuCl₂       Cu      +      Сl₂

на катоде    на аноде

Cu   +   4HNO_3(конц.)   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

6NaOH_(гор.)  +  3Cl₂  =  NaClO₃  +  5NaCl  +  3H₂O

 

 

2. CuCl₂   Cu         +       Сl₂

на катоде        на аноде

Cu   +   S    CuS

CuS  +  8HNO_{3(конц. гор.)}     =  CuSO₄  +  8NO₂↑  +  4H₂O

или CuS  +  10HNO_3(конц.)     =  Cu(NO₃)₂  +  H₂SO₄  +    8NO₂↑ +  4H₂O

4NO₂  +  2Ba(OH)₂  =  Ba(NO₃)₂  +  Ba(NO₂)₂  +  2H₂O

 

 

3.  NaNO_3(тв.)  +  H₂SO_4(конц.)  =  HNO₃  +  NaHSO₄

Cu   +   4HNO_3(конц.)   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑ +  O₂↑

2NaNO₃   2NaNO₂  +  O₂↑

 

 

4. Cu(NO₃)₂ +  2NaOH  =  Cu(OH)₂↓  +  2NaNO₃

Cu(OH)₂  +  2HNO₃  =  Cu(NO₃)₂  +  2H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

CuO  +  2HNO₃  =  Cu(NO₃)₂  +  H₂O

 

 

5. 3Cu   +   8HNO_{3(разб. )}   =  3Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  4H₂O

Cu(NO₃)₂  +  2КOH  =  Cu(OH)₂↓  +  2КNO₃

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

CuO  +  C  Cu  +  CO

 

 

6. Hg(NO₃)₂ +  Cu  =   Cu(NO₃)₂   +  Hg

Cu(NO₃)₂   +  2NaOH  =  Cu(OH)₂↓ +  2NaNO₃

Сu(OH)₂  +  4(NH₃ · H₂O)   =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  4H₂O

[Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  5H₂SO₄   =   CuSO₄   +  4NH₄HSO₄  +  2H₂O

 

 

7. Cu₂O +  6HNO_3(конц.)  =  2Cu(NO₃)₂  +  2NO₂  +  3H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

4NO₂   +  O₂  +   2H₂O  =  4HNO₃

10HNO₃  +  4Mg  =  4Mg(NO₃)₂  +  N₂O  +  5H₂O

 

 

 

8. (CuOH)₂CO₃    2CuO  +  CO₂  +  H₂O

CuO  +  H₂   Cu  +  H₂O

Cu  +  2H₂SO_{4(конц. )}  =  CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

CuSO₄  +  Cu  +  2NaCl  =  2CuCl↓  +  Na₂SO₄

 

 

9. 3Cu   +   8HNO_3(разб.)   =  3Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  4H₂O

 

2Cu(NO₃)₂     +  2H₂O     2Cu           +   O₂          +     4HNO₃

на катоде        на аноде

2Na  +  O₂  =  Na₂O₂

2Na₂O₂  +  CO₂  =  2Na₂CO₃  +  O₂

 

 

10. (CuOH)₂CO₃  2CuO  +  CO₂  +  H₂O

CuO  +  2HNO₃     Cu(NO₃)₂  +  H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

3CuO  +  2NH₃  3Cu  +  N₂  +  3H₂O

 

 

11. CuO  +  H₂SO₄  CuSO₄  +  H₂O

CuSO₄  +  2NaOH  =  Cu(OH)₂  +  Na₂SO₄

Cu(OH)₂  CuO  +  H₂O

CuO  +  H₂   Cu  +  H₂O

 

 

12. Cu  +  Cl₂  CuCl₂

CuCl₂  +  2NaOH  =  Cu(OH)₂↓  +  2NaCl

Cu(OH)₂  CuO  +  H₂O

CuO  +  C   Cu  +  CO

 

 

13. Cu +   4HNO_{3(конц. )}   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

4NO₂  +  O₂  +  2H₂O  =  4HNO₃

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

CuO  +  H₂   Cu  +  H₂O

 

 

14. 2Cu   +   O₂   =   2CuO

CuO    +    H₂SO₄   =   CuSO₄  +  H₂O

CuSO₄    +   NaOH    =    Cu(OH)₂↓  +  Na₂SO₄

Сu(OH)₂   +  4(NH₃ · H₂O)   =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  4H₂O

 

 

 

 

15. СuSO₄ +  2NaOH  =  Cu(OH)₂  +  Na₂SO₄

Cu(OH)₂  CuO  +  H₂O

CuO  +  C   Cu  +  CO

Cu  +  2H₂SO_{4(конц. )}  =  CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

 

 

16)       2Cu  +  I₂   =  2CuI

2CuI   +  4H₂SO₄     2CuSO₄  +  I₂  +  2SO₂  +  4H₂O

СuSO₄  +  2KOH  =  Cu(OH)₂  +  K₂SO₄

Cu(OH)₂  CuO  +  H₂O

 

 

17)       2CuCl₂  +  2Na₂CO₃  +  H₂O  =  (CuOH)₂CO₃  +  CO₂  +  4NaCl

(CuOH)₂CO₃     2CuO   +  CO₂  +  H₂O

CuO  +  H₂   Cu  +  H₂O

3Cu   +   8HNO_3(разб.)   =  3Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  4H₂O

 

 

18)       3Cu   +   8HNO_3(разб.)   =  3Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  4H₂O

Сu(NO₃)₂  +  2NH₃· H₂O   =  Cu(OH)₂↓  +  2NH₄NO₃

Cu(OH)₂   +   4NH₃· H₂O   =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  4H₂O

[Cu(NH₃)₄](OH)₂   +   3H₂SO₄    =  CuSO₄   +   2(NH₄)₂SO₄    +  2H₂O

 

 

19)       Cu   +   4HNO_{3(конц. )}   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

Сu(NO₃)₂  +  2NH₃· H₂O   =  Cu(OH)₂↓  +  2NH₄NO₃

Cu(OH)₂   +   4NH₃· H₂O   =  [Cu(NH₃)₄](OH)₂   +  4H₂O

[Cu(NH₃)₄](OH)₂   +   6HCl    =  CuCl₂   +   4NH₄Cl    +  2H₂O

 

 

20)       Fe   +   2HCl    =    FeCl₂   +   H₂

CuO    +  H₂   =   Cu   +   H₂O

Cu   +   4HNO_3(конц.)   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

2Cu(NO₃)₂     +  2H₂O       2Cu   +   O₂  +  4HNO₃

 

 

21)       I₂   +   10HNO₃    =   2HIO₃   +   10NO₂   +   4H₂O

4NO₂   +   2H₂O  +  O₂    =    4HNO₃

Cu(OH)₂  +  2HNO₃  Cu(NO₃)₂  +  2H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

 

 

22)       Cu₂O   +  3H₂SO₄   =  2CuSO₄   +   SO₂   +   3H₂O

СuSO₄  +  2KOH  =  Cu(OH)₂  +  K₂SO₄

Cu(OH)₂  CuO  +  H₂O

3CuO  +  2NH₃  3Cu  +  N₂  +  3H₂O

 

 

23)       CuO   +  H₂SO₄  =  CuSO₄  +  H₂O

2CuSO₄    +   2H₂O   2Cu   +   O₂  +  2H₂SO₄

4NO₂   +  O₂   +   2H₂O  =  4HNO₃

10HNO₃   +   4Mg    =    4Mg(NO₃)₂   +   NH₄NO₃  +   3H₂O

 

 

24)       CuO    +   CO   Cu   +   CO₂

Cu   +   Cl₂   =  CuCl₂

2CuCl₂   +   2KI   =   2CuCl↓   +   I₂   +   2KCl

CuCl₂    +   2AgNO₃   =   2AgCl↓    +   Cu(NO₃)₂

 

 

25)       2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

CuO   +  H₂SO₄  =  CuSO₄  +  H₂O

2CuSO₄    +   2H₂O   2Cu   +   O₂  +  2H₂SO₄

Cu   +   4HNO_{3(конц. )}   =  Cu(NO₃)₂  +  2NO₂↑  +  2H₂O

 

 

26)       H₂C₂O₄       CO↑   +   CO₂↑   +   H₂O

CO₂   +   Ca(OH)₂   =   CaCO₃  +  H₂O

2Cu(NO₃)₂  2CuO   +  4NO₂↑   +  O₂↑

CuO    +   CO   Cu   +   CO₂

 

 

27)       Cu  +  2H₂SO_4(конц.)  =  CuSO₄  +  SO₂  +  2H₂O

SO₂   +   2KOH   =   K₂SO₃   +   H₂O

СuSO₄  +  2NaOH  =  Cu(OH)₂  +  Na₂SO₄

Cu(OH)₂  +  2HCl  CuCl₂  +  2H₂O

Медь, свойства меди | Формулы и расчеты онлайн

Медь, Вступление
Символ	Cu
Латинское название	Copper
Тип вещества	простой химический элемент
Основные параметры меди по таблице Менделеева
Атомный номер Z	29
Атомная масса	63. 546
Группа	11
Период	4
Принадлежность к группе	переходные металлы
Механические свойства меди
Плотность твердых веществ	8.900 · 103 (Килограмм / Метр3)
Модуль упругости твердого тела	12.3 · 1010 (Ньютон / Метр2)
Модуль сдвига	4.55 · 1010 (Ньютон / Метр2)
Скорость звука	3570 (Метр / Секунда)
Термодинамические свойства меди
Агрегатное состояние при нормальных условиях	твердое тело
Точка плавления по Кельвину	1357.77 (Кельвин)
Точка плавления по Цельсию	1084. 62 (°C)
Точка кипения по Кельвину	3200.15 (Кельвин)
Точка кипения по Цельсию	2927 (°C)
Коэффициент линейного теплового расширения твердых тел в интервале температур (0..100°C)	16.5 · 10 − 6 (1 / Кельвин)
Электрические свойства меди
Тип электрической проводимости	проводник
Удельное электрическое сопротивление проводников (при 20°C)	1.720 · 10 − 8 (Ом · Метр)
Температурный коэффициент сопротивления (при 20°C)	3.80 · 10 − 3 (1 / Кельвин)
Магнитные свойства меди
Тип магнитной проницаемости	диамагнетик
Свойства атома меди
Конфигурация электронного облака	1s2 | 2s22p6 | 3s23p63d104s1
Радиус атома	145 · 10 − 12 (Метр)
Массовое число A	63
Химические свойства меди
Валентность	2
Распространенность меди
Вселенная состоит из меди на	6×10-6%
Солнце состоит из меди на	0. 00007%
Мировой океан состоит из меди на	3×10-7%
Человеческое тело состоит из меди на	0.0001%
Вселенная
Вселенная состоит из меди на	6×10-6%

Свойства и применение меди.

Медь отличается высокими электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью, температурой плавления, коррозионной стойкостью, отличной обрабатываемостью давлением в холодном и горячем состоянии, хорошими литейными свойствами и удовлетворительной обрабатываемостью резанием. Благодаря этим ценным качествам медь используют в электротехнике, различных отраслях машиностроения, радиоэлектронике и  приборостроении.

Химический состав (%) меди

Марка	Сu (не менее)	Примеси (не более)
		Bi	Sb	As	Fe	Ni	Pb	Sn	S	O2	Zn	P	Ag	Всего
M00	99,99	0,0005	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,002	–	0,001	0,001	–	0,01
М0	99,95	0,001	0,002	0,002	0,004	0,002	0,004	0,002	0,004	0,02	0,004	0,002	0,003	0,05
М0б	99,97	0,001	0,002	0,002	0,004	0,002	0,004	0,002	0,004	0,001	0,003	0,002	0,003	0,03
Ml	99,90	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,005	0,05	0,005	–	0,003	0,1
Mlp	99,90	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,005	0,01	0,005	0,04	0,003	0,1
М2	99,70	0,002	0,005	0,01	0,05	0,2	0,01	0,05	0,01	0,07	–	–	–	0. 3
М2р	99,70	0,002	0,005	0.01	0,05	0,2	0,01	0,05	0,01	0,01	–	0,04	–	0,3
МЗ	99,50	0,003	0,05	0,01	0,05	0,2	0,05	0,05	0,01	0,08	–	–	–	0,5
МЗр	99,50	0,003	0,05	0,05	0,05	0,2	0,03	0,05	0,01	0,01	–	0,04	–	0,5
М4	99,0	0,005	0,2	0,2	0,1	–	0,3	–	0,02	0,15	–	–	–	1,0
АМФ	Остальное	0,001	0,002	0,002	0,005	0,002	0,005	0,002	0,005	0,05	0,005	0,03-0,16	0,003	0,1

Согласно ГОСТ 859-66 промышленность выпускает медь десяти марок в виде катодов, вайербасов, слитков и полуфабрикатов (листов, полос, лент, прутков, труб, проволоки, поковок). Из этих полуфабрикатов готовят обработкой давлением и резанием всевозможные детали. Медь является хорошим материалом для фасонных отливок.

Медь также широко применяют для защитных коррозионностойких покрытий. Для электролиза чаще используют медные аноды из специальной меди АМФ.

Особености выплавки меди

При плавлении меди в ней может растворяться некоторое количество кислорода в виде закиси меди. Примеси кислорода несколько снижают электропроводность и пластичность меди в горячем и холодном состоянии, а также могут привести к «водородной болезни».

В изделиях, содержащих закись меди, при нагреве в водороде образуются трещины и пузыри, из-за чего резко снижаются их прочность и пластичность. «Водородная болезнь» возникает вследствие того, что при нагреве водород быстро диффундирует в медь, и, соединяясь с кислородом, образует пары воды. Эти пары из-за незначительной скорости диффузии создают высокое давление, что и приводит к образованию упомянутых дефектов в меди. Для предохранения от окисления медь плавят или под слоем древесного угля, или с использованием защитных газов, или в вакууме.

В ряде случаев производят дополнительное раскисление жидкой меди. Один из наиболее эффективных и употребляемых раскислителей — фосфор  (0,01-0,05%). Расплавленную медь также предохраняют от насыщения серой, примеси которой ухудшают ее механические свойства.

Технологические свойства

Высокая теплопроводность и электропроводность меди затрудняют ее электросварку (точечную или роликовую), особенно в виде массивных изделий. Тонкие медные детали и полуфабрикаты можно сваривать электродами из вольфрама и молибдена. Предварительное лужение соединяемых поверхностей облегчает сварку. Легче осуществить сварку встык, но для этого необходимы трансформаторы большой мощности. Детали толщиной более 2 мм можно сваривать нейтральным ацетилено-кислородным пламенем, при этом необходимо предохранять их от окисления и загрязнения. Наиболее надежный способ соединения медных изделий — пайка твердыми и мягкими припоями.

Медь отлично штампуется, но при этом необходимо помнить, что в отожженном состоянии она отличается значительной анизотропией механических свойств, вызывающей образование фестонов при глубокой вытяжке. Для уменьшения фестонов листовую (ленточную) медь следует готовить по особому технологическому процессу. Чистовая обработка резанием мягкой меди ввиду ее большой вязкости затруднена. Для деталей, изготавливаемых резанием, рекомендуется применять нагартованную (твердую) медь. Химический состав меди см. ГОСТ   13938.0-68;   13938.12-68;   13938.13-69.

Склонность к «водородной болезни» (ГОСТ 15471-70) определяют путем отжига образцов в виде пластин в водороде при 825-875° С (40 мин), последующего визуального осмотра и испытания на перегиб. Испытание проволоки на растяжение см. ГОСТ 10446-63, а на перегиб — ГОСТ 1579-63. Механические свойства плоского проката в условиях растяжения см. ГОСТ 1497-73, ГОСТ 11701-66, а на изгиб — ГОСТ 14019-68.

Основное количество меди используют для приготовления сплавов. В технической литературе медные сплавы разделяют на три группы: латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы.

Полуфабрикаты из меди поставляют в мягком (отожженном), полутвердом (обжатие 10-30%) и твердом (обжатие более 35%) состоянии.

Урок 12. медь. цинк. титан. хром. железо. никель. платина — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 12. Медь. Цинк. Титан. Хром. Железо. Никель. Платина

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению основных металлов побочной подгруппы или Б-группы: меди, цинка, титана, хрома, железа, никеля и платины, их физическим и химическим свойствам, способам получения и применению.

Глоссарий

Катализатор – вещество, которое ускоряет химическую реакцию.

Пассивация – переход металла в неактивное состояние из-за образования на его поверхности оксидной плёнки. Может усиливаться концентрированными кислотами.

Проскок электрона – отступление от общей для большинства элементов последовательности заполнения электронных оболочек.

Хромирование/никелирование – покрытие поверхности металла другим, более устойчивым, для предотвращения коррозии.

Цинковая обманка (ZnS) – сложно идентифицируемое соединение цинка, подверженное сильному влиянию примесей на ее внешний вид.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тесто по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Медь

Электронная конфигурация

Медь является металлом, расположенным в I группе побочной подгруппе и имеет следующую электронную конфигурацию:

1s²

Рисунок 1 – Электронная конфигурация атома меди

Мы видим, что у меди наблюдается проскок электрона – отступление от общей для большинства элементов последовательности заполнения электронных оболочек. По принципу наименьшей энергии электронные орбитали должны заполняться в следующем порядке:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d …

Но для некоторых атомов энергетически более выгодно иметь наполовину (5 электронов, дальше увидим у хрома) или полностью заполненную (10 электронов, как у меди) 3d-орбиталь.

Медь имеет две валентности: 1 и 2 и проявляет степени окисления +1 и +2.

Физические свойства

Медь обладает следующими физическими свойствами

Таблица 1 – Основные физические свойства меди

Свойство	Значение
Цвет	Светло-розовый
Структура	Тягучая, вязкая, легко прокатывается
Температура плавления, °С	1083

Нахождение в природе

В природе медь встречается в самородном виде, а также в составе некоторых минералов:

• медный блеск, Cu₂S;
• куприт, Cu₂O;
• медный колчедан, CuFeS;
• малахит, (CuOH)₂CO₃.

Способы получения меди

Основными способами получения меди являются:

1. Восстановление коксом и оксидом углерода (II). Таким образом получают медь из куприта:

Cu₂O + С = 2Сu + CO

Cu₂O + CO = 2Cu + CO₂

1. Обжиг в специальных печах до оксидов. Данный способ подходит для сульфидных и карбонатных руд.
2. Электролиз. Единственный из перечисленных способов, который позволяет получить медь без примесей.

Химические свойства

При комнатной температуре медь не вступает в реакции с большинством соединений. При повышенной температуре ее реакционная способность резко возрастает.

Реакции с простыми веществами:

2Cu + O₂ = 2CuO

2Cu + Cl₂ = 2CuCl₂

Cu + S = CuS

Реакции со сложными веществами:

Cu + 2H₂SO_4(конц) = CuSO₄ + SO₂↑ +2H₂O

Cu + 4HNO_3(конц) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

3Cu + 8HNO_3(разб) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

Применение

Широкое применение находит как сама медь, так и её соединения. В чистом виде она используется для производства проводов, кабелей, теплообменных аппаратов, а также входит в состав многих сплавов.

Соединения меди, например, медный купорос CuSO₄∙5H₂O используется для защиты растений, а гидроксид меди является качественным реагентом для определения альдегидной группы у органических соединений, а также наличия глицерина (дает голубое окрашивание раствора).

Цинк

Электронная конфигурация

Цинк является металлом, расположенным в II группе побочной подгруппе, и имеет следующую электронную конфигурацию:

Рисунок 2 – Электронная конфигурация атома цинка

В связи с тем, что 4s-орбиталь заполнена, цинк может находиться в единственной степени окисления, равной +2.

Физические свойства

Цинк обладает следующими физическими свойствами

Таблица 2 – Основные физические свойства цинка

Свойство	Значение
Цвет	Голубовато-серебристый
Структура	Хрупок
Температура плавления, °С	419,5

Нахождение в природе

В природе цинк встречается только в связанном состоянии, а именно в цинковом шпате ZnCO₃ и цинковой обманке ZnS. Свое название цинковая обманка получила за то, что его сложно идентифицировать, поскольку он может выглядеть совершенно по-разному: быть различного цвета и структуры в зависимости от посторонних примесей.

Способы получения цинка

Чистый цинк получают обжигом с последующим восстановлением:

ZnS + O₂ = ZnO + SO₂↑

ZnO + C = Zn + CO↑

Химические свойства

Цинк является довольно устойчивым металлом, поскольку на воздухе покрывается оксидной пленкой, и в дополнение практически не взаимодействует с водой при нормальных условиях. Но так же, как и медь, становится более активным при повышении температуры.

Реакции с простыми веществами:

2Zn + O₂ = 2ZnO

2Zn + Cl₂ = 2ZnCl₂

Zn + S = ZnS

Реакции со сложными веществами:

Zn + 2NaOH_(крист) = NaZnO₂ + H₂↑

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Применение

Цинк является коррозионно-устойчивым металлом, поэтому он нашёл применение в производстве защитных покрытий металлов, гальванических элементов, а также как компонент сплавов.

Титан

Электронная конфигурация

Титан является элементом IV группы побочной подгруппы и имеет следующее электронное строение:

Рисунок 3 – Электронная конфигурация атома титана

Данная конфигурация позволяет атому титана проявлять две степени окисления: +2 и +4.

Физические свойства

Титан обладает следующими физическими свойствами:

Таблица 3 – Основные физические свойства титана

Свойство	Значение
Цвет	Серебристо-белый
Структура	Высокая прочность и взякость
Температура плавления, °С	1665

Нахождение в природе

В природе титан можно найти в составе таких минералов, как:

• титаномагнетит, FeTiO₃∙Fe₃O₄;
• ильменит, FeTiO₃;
• рутил, TiO₂.

Способы получения титана

В связи с тем, что в природе не существует титановых руд, человеку приходится извлекать его путём хлорирования рудных концентратов с их последующим восстановлением с помощью магния или натрия.

TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂

Для удаления примесей магния и его соли полученную смесь продуктов нагревают под вакуумом.

Химические свойства

Титан является очень активным металлом, но его оксидная пленка не даёт ему взаимодействовать при нормальных условиях ни с морской водой, ни даже с «царской водкой». Поэтому все реакции протекают при повышенных температурах.

Реакции с простыми веществами:

Ti + 2Cl₂ = TiCl₄

Ti + O₂ = TiO₂

Азотная кислота действует на титан только в форме порошка, в то время как разбавленная серная кислота реагирует с металлом:

2Ti + 3H₂SO₄ = Ti₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

Применение

Титан и его сплавы отличает не только коррозионная стойкость, но и лёгкость, прочность. В связи с этим он активно используется при построении космических ракет, самолётов, подлодок и морских судов. Титан не взаимодействует с тканями организмов, из-за чего используется в хирургии.

Хром

Электронная конфигурация

Хром находится в IV группе побочной подгруппе и имеет следующее электронное строение:

Рисунок 4 – Электронная конфигурация атома хрома

Так как для атома хрома энергетически более выгодно иметь наполовину заполненную 3d-орбиталь, у него, как и у меди, наблюдается проскок электрона, что позволяет ему находиться в степенях окисления от +1 до +6, но наиболее устойчивыми являются +2, +3, +6.

Физические свойства

Хром обладает следующими физическими свойствами:

Таблица 4 – Основные физические свойства хрома

Свойство	Значение
Цвет	Серебристо-белый с металлическим блеском
Структура	Твердый
Температура плавления, °С	1890

Нахождение в природе

В природе большая часть хрома заключена в составе хромистого железняка Fe(CrO₂)₂. Иногда может встречаться в виде оксида хрома (III) и других соединениях.

Способы получения хрома

Из хромистого железняка путем восстановлением углем при высоких температурах получают смесь железа и хрома – феррохром:

FeO + Cr₂O₃ + 3C = Fe + 2Cr + 3CO↑

Для получения чистого хрома проводят восстановление оксида хрома (III) алюминием:

Cr₂O₃ + 2Al = 2Cr + Al₂O₃

Химические свойства

Как и все вышеописанные металлы, хром покрыт оксидной плёнкой, которую трудно растворить даже сильными кислотами. Благодаря ней он обладает высокой стойкости к коррозии, поэтому начинает реагировать с разбавленными растворами кислот лишь спустя время. Концентрированные кислоты, такие как HNO₃ и H₂SO₄, пассивируют оксидную пленку (укрепляют ее).

Применение

Благодаря своей коррозионной стойкости, хром используют в качестве защитных покрытий (хромируют поверхности металлов и сплавов). Также используется для создания легированных сталей, речь о которых пойдет в следующем уроке.

Железо

Железо – металл, с которым мы чаще всего сталкиваемся в нашей жизни, поэтому переоценить его значимость для человека невозможно. Он является самым распространенным после алюминия и составляет 5% земной коры. Теперь перейдем к рассмотрению его строения и свойств.

Электронная конфигурация

Железо находится в VII группе Б-подгруппе и имеет такое электронное строение, которое позволяет ему находиться в двух степенях окисления: +2 и +3. Конечно, в теории железо может выступать в качестве шестивалентного металла, но из-за пространственных затруднений ему не удается образовать такое количество связей. Поэтому такое состояние является неустойчивым для данного металла.

Рисунок 5 – Электронная конфигурация атома железа

Физические свойства

Железо обладает следующими физическими свойствами:

Таблица 5 – Основные физические свойства железа

Свойство	Значение
Цвет	Серебристо-белый
Структура	Мягкий, пластичный
Температура плавления, °С	1539

Нахождение в природе

 Встречается железо в виде различных соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. В свободном виде железо находят в метеоритах, изредка встречается самородное железо (феррит) в земной коре как продукт застывания магмы.

Способы получения железа

Существует множество способов получения железа, и отличаются они друг от друга степенью его чистоты и требуемым типом конечного продукта.

1. Восстановлением из оксидов (железо пирофорное).
2. Электролизом водных растворов его солей (железо электролитическое).
3. Разложением пентакарбонила железа Fe(CO)5 при нагревании до t 250°С.
4. Методом зонной плавки (получение особо чистого железа).
5. Технически чистое железо (около 0,16% примесей углерода, кремния, марганца, фосфора, серы и др.) выплавляют, окисляя компоненты чугуна в мартеновских сталеплавильных печах и в кислородных конверторах.
6. Сварочное или кирпичное железо получают, окисляя примеси малоуглеродистой стали железным шлаком или путём восстановления руд твёрдым углеродом.

Химические свойства

Под воздействием высоких температур железо взаимодействует с простыми веществами:

2Fe + 3O₂ = Fe₂O₃ ∙FeO

В ходе данной реакции происходит получение смеси оксидов, которую иногда записывают в виде общей формулы Fe₃O₄.

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Fe + S = FeS

Взаимодействует с разбавленными кислотами, причем с соляной кислотой происходит образование соли только двухвалентного железа:

Fe + 2HCl_(разб) = FeCl₂ + H₂↑

При комнатной температуре железо пассивируется концентрированными кислотами, но при высоких температурах вступает в реакцию окисления:

2Fe + 6H₂SO_4(конц) = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Вступает в реакцию обмена с солями, образованными катионами более слабых металлов:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu↓

Применение

Про области применения железа можно говорить достаточно долго, поэтому выделим основные направления:

1. В связи с его способностью быстро намагничиваться, его используют в трансформаторах и электромоторах.
2. Основная масса железа расходуется на производство различных сплавов, таких как чугун и сталь.

Никель и платина

Далее стоит обратить на два металла: никель и платина. Как нам известно, они имеют схожие области применения, но отличаются по цене и качеству, потому предлагаю сравнить их.

Электронная конфигурация

Электронное строение металлов выглядит следующим образом:

Ni …3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²

Характерные степени окисления: + 2 и +3, но последняя является неустойчивой.

Pt …5s² 5p⁶ 5d⁹ 6s¹

Характерные степени окисления: + 2 и +4.

Физические свойства

Таблица 5 – Основные физические свойства железа

Свойство	Значение
	Ni	Pt
Цвет	Серебристо-белый	Белый
Структура	Очень твердый	Пластичный
Температура плавления, °С	1453	1769

Химические свойства

Никель при повышенных температурах реагирует с галогенами с образованием солей, и с кислородом с образованием оксида никеля (II), в то время как платина очень устойчива к любым взаимодействиям. Реагирует с серой и галогенами в мелкораздробленном виде.

Никель медленно взаимодействует с разбавленными кислотами, когда платина реагирует только с «царской водкой».

Применение

Оба металла активно используются в переработке нефти в качестве катализаторов.

Катализатор – вещество, которое ускоряет химическую реакцию.

Каждые 2-3 года закупаются тонны реагентов, в составе которых всего несколько десятых процента платины или никеля, но именно они определяют их стоимость.

Также они используются в составе высококачественных сплавов, а никель – как антикоррозионное покрытие.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Решение задачи на вычисление количества исходного реагента.

Условие задачи: При растворении меди в растворе концентрированной азотной кислоты выделилось 2 л газа. Вычислите массу прореагировавшей меди.

Шаг первый. Напишем уравнение реакции и определим, какой газ выделился, расставим коэффициенты.

Cu + 4HNO_3(конц) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Шаг второй. Вычислим количество вещества газа:

Шаг третий. Вычислим количество вещества меди:

По уравнению реакции: n(Cu) = 0,5n(NO₂), тогда

n(Cu) = 0,5 ∙ 0,089 = 0,044 (моль)

Шаг четвёртый. Вычислим массу меди:

m(Cu) = 0,044 ∙ 46 = 2,024 (г)

Ответ: 2,024 (г).

1. Решение задачи на выход продукта.

Условия задачи: при обжиге 8,515 г сульфида цинка с последующим восстановлением оксида с помощью угля выделилось 3,45 л газа. Рассчитайте выход реакции обжига, если выход реакции восстановления равен 60%.

Шаг первый. Запишем уравнения реакций и вычислим молярные массы компонентов:

ZnS + O₂ = ZnO + SO₂↑

ZnO + C = Zn + CO↑

M (ZnO) = 81 г/моль

Шаг второй. Вычислим количество вещества газа:

Шаг третий. Вычислим массу оксида цинка:

Так как выход реакции составил 60%, то

n (ZnO) = 0,6n (CO) = 0,6 ∙ 0,154 = 0,0924 (моль)

Шаг четвёртый. Вычислим массу оксида цинка:

Шаг пятый. Вычислим выход реакции:

Ответ: 87, 89%.

Медь

Медь
Атомный номер	29
Внешний вид простого вещества	пластичный металл золотисто-розового цвета
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	63,546 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	128 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	745,0 (7,72) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d10 4s1
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+2e) 72 (+1e) 96 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,90
Электродный потенциал	+0,337 В/ +0,521 В
Степени окисления	2, 1
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	8,96 г/см³
Молярная теплоёмкость	24,44[1]Дж/(K·моль)
Теплопроводность	401 Вт/(м·K)
Температура плавления	1356,6 K
Теплота плавления	13,01 кДж/моль
Температура кипения	2840 K
Теплота испарения	304,6 кДж/моль
Молярный объём	7,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	3,615 Å
Отношение c/a	—
Температура Дебая	315 K

Cu	29
63,546
3d104s1
Медь

Медь —элемент побочной подгруппы первой группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной пленки). C давних пор широко применяется человеком. История и происхождение названия

Схема атома меди

Из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п. (см бронзовый век). Латинское название элемента происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), на котором добывали медь.

Нахождение в природе

Самородная медь

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS2, также известный как медный колчедан, халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3)2(OH)2, малахит Cu2CO3(OH)2. Иногда медь встречается в самородном виде. Самый большой самородок был найден в Северной Америке, а его вес составлял 420 тонн [2]. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Читинской области, Джезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии.

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,4 до 1,0 %.

Физические свойства

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Имеет два стабильных изотопа — ⁶³Cu и ⁶⁵Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, ⁶⁴Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латунь — сплав меди с цинком, бронза — сплав меди с оловом, мельхиор — сплав меди и никеля, и некоторые другие.

Химические свойства

На воздухе покрывается оксидной плёнкой.

Соединения

В соединениях медь бывает двух степеней окисления: менее стабильную степень Cu⁺ и намного более стабильную Cu²⁺, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B₁₁H₁₁)₂^3-, полученных в 1994 году.

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид. Также существует нестабильный сульфат меди(I) Существует два стабильных оксида меди — оксид меди(I) Cu₂O и оксид меди(II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa₂Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди(I) — бесцветные кристаллы (в массе белый порошок) плотностью 4,11 г/см³. В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зелёную окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди(II) сульфитом натрия в водном растворе.

Соединения меди(I)

Многие соединения меди(I) имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе меди(I) все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов. Однако оксид Cu₂O имеет красновато-коричневую окраску. Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:

2Cu+(водн.) → Cu²⁺(водн.) + Cu(тв.)

В то же время медь(I) встречается в форме соединений, которые не растворяются в воде, либо в составе комплексов. Например, дихлорокупрат(I)-ион [CuCl₂]^— устойчив. Его можно получить, добавляя концентрированную соляную кислоту к хлориду меди(I):

CuCl(тв.) + Cl^—(водн.) → [CuCl]^— (водн.)

Хлорид меди(I) — белое нерастворимое твердое вещество. Как и другие галогениды меди(I), он имеет ковалентный характер и более устойчив, чем галогенид меди (II). Хлорид меди(I) можно получить при сильном нагревании хлорида меди(II):

CuCl₂(тв.) → 2CuCl(тв.) + Cl₂(г.)

Образует неустойчивый комплекс с CO

CuCl+CO → Cu(CO)Cl разлагающийся при нагревании

Другой способ его получения заключается в кипячении смеси хлорида меди(II) с медью в концентрированной соляной кислоте. В этом случае сначала образуется промежуточное соединение — комплексный дихлорокупрат(I)-ион [CuCl₂]^—. При выливании раствора, содержащего этот ион, в воду происходит осаждение хлорида меди(I). Хлорид меди(I) реагирует с концентрированным раствором аммиака, образуя комплекс диамминмеди(I) [Cu(NH₃)₂]⁺. Этот комплекс не имеет окраски в отсутствие кислорода, но в результате реакции с кислородом превращается в синее соединение.

Аналитическая химия меди

• Традиционно количественное выделение меди из слабокислых растворов проводилось с помощью сероводорода.
• В растворах, при отсутствии мешающих ионов медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
• Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими методами.

Применение

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру), 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 (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов.

Теплообмен

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.

Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005 ^[3], а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.

Наиболее распространённые сплавы — бронза и латунь

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, куда помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав так называемого пушечного металла, который в XVI—XVIII вв. действительно использовался для изготовления артиллерийских орудий, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. В наше время находит применение в военном деле в кумулятивных боеприпасах благодаря высокой пластичности, большое количество латуни идёт на изготовление оружейных гильз. Медноникелевые сплавы используются для чеканки разменной монеты. Медноникелиевые сплавы, в том числе т. н. «адмиралтейский» сплав широко используются в судостроении и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за образцовой коррозионной устойчивости.

Ювелирные сплавы

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.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa₂Cu₃O_7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов, и батарей.

Другие сферы применения

Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.

Широко применяется медь в архитектуре. Кровли и фасады из тонкой листовой меди из-за автозатухания процесса коррозии медного листа служат безаварийно по 100—150 лет. В России использование медного листа для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006 ^[4].

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать ее 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.

Биологическая роль

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина. Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем кислород белке гемоцианине. В крови большинства моллюсков и членистоногих медь используется вместо железа для транспорта кислорода.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от ее избытка».

В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта ^[5].

Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла^[5]. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде. Общее число лиц, поражённых заболеванием, например, в США, составляет ок. 35 000 человек, то есть 0,01 % от общего числа водопользователей.^{[источник не указан 226 дней]}

Бактерицидность

Бактерицидные свойства меди и ее сплавов были известны человеку давно. В 2008 году после длительных исследований Федеральное Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью^[6] (агентство подчеркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выражено бактерицидное действие поверхностей из меди (и ее сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/h2N1 (т. н. «свиной грипп»)

Органолептические свойства

Ионы меди придают излишку меди в воде отчётливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептического определения меди в воде составляет приблизительно 2-10 мг/л. Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде является природным механизмом защиты от приема внутрь воды с излишним содержанием меди.

Производство, добыча и запасы меди

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т., a в 2004 году — около 14 млн т.. 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.

Производство рафинированной меди в России в 2006 году составило 881,2 тыс. тонн, потребление — 591,4 тыс. тонн. Основными производителями меди в России являлись:

Мировое производство меди в 2007 году составляло15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т. Лидерами производства были: Чили (5,560 млн т в 2007 г. и 5,600 млн т в 2008 г.), США (1,170/1,310), Перу (1,190/1,220), Китай (0,946/1,000), Австралия (0,870/0,850), Россия (0,740/0,750), Индонезия (0,797/0,650), Канада (0,589/0,590), Замбия (0,520/0,560), Казахстан (0,407/0,460), Польша (0,452/0,430), Мексика (0,347/0,270).

Разведанные мировые запасы меди на конец 2008 года составляют 1 млрд т, из них подтверждённые — 550 млн т. Причем, оценочно, считается что глобальные мировые запасы на суше составляют 3 млрд т, а глубоководные ресурсы оцениваются в 700 млн т.

Способы добычи

Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Однажды нашли самородок, который весил 420 т. Наверняка медь была первым металлом, с которым познакомились древние люди. Первые свои орудия делали они из кремниевой и железной руды, из меди, и уже потом научились изготовлять их из бронзы и железа. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало ее пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:

2CO + (CuOH)₂CO₂ (t°) → 3CO₂ + 2Cu + H₂O.

Добычу меди называют прабабушкой металлургии. Ее добыча и выплавка были налажены еще в Древнем Египте, во времена фараона Рамзеса II (1300—1200 гг. до н. э.). Древние египтяне нагнетали воздух в плавильные печи с помощью мехов, а древесный уголь получали из акации и финиковой пальмы. Они выплавили около 100 т чистой меди. На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале, в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае. В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. О нем напоминает теперешняя Пушечная улица в Москве. Сейчас известно более 170 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно медные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская республика. Очень крупное Удоканское месторождение медной руды сравнительно недавно обнаружено на севере Читинской области.

По объему мирового производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

нахождение в природе, физические и химические свойства. Медь и её сульфид, гидроксид и оксид

Этот химический элемент известен человеку давно и сегодня используется буквально повсеместно. Электрические провода, посуда, монеты, строительные материалы – в наши дни медь и сплавы на её основе применяются в самых разных отраслях промышленности. Начало применения Cu относят к «Бронзовому веку» (3 тыс. лет до н.э.). Уже тогда люди умели добывать этот розово-золотистый металл и даже получать медно-оловяные сплавы. Вместе с тем, нахождение в природе меди совсем невелико: если изучить состав земной коры нашей планеты, то элемента Cu в неё окажется всего около 0,01% (23 место).

Медь: нахождение в природе

В природе медь встречается как в чистом виде (самородки могут достигать общего веса в несколько сотен тонн), так и в составе различных соединений. Обычно приходится иметь дело с сульфидами, сформировавшимися в осадочных горных породах, либо с субстратами. Получить медь из этих соединений легко благодаря низкой температуре плавления, чем и пользовались наши предки при изготовлении самых разных медных изделий.
Что касается названия элемента – Cuprum, то историки соотносят его с наименованием некогда древнегреческого острова Кипр (Cyprus), когда-то являвшегося наиболее крупным в Европе центром выработки материала. Вполне возможно впервые выплавлять медь научились именно на Кипре.

Физические свойства меди

Прежде всего, медь очень пластична, а потому крайне удобна в использовании, в частности, в плавке. Отличает этот металл и такая характеристика, как ярко выраженная окраска, которая делает материал декоративным (+ отжиг меди). Если для большинства известных металлов характерен серебристо-серый цвет, то Cu, наравне с золотом и осмием входит в число трёх с уникальной цветовой окраской.

Еще одно достоинство меди – высокая электропроводность, которая предопределяет использование данного металла в составе самой разной электропроводниковой продукции. Здесь же стоит сказать и о таком свойстве Cu, как отсутствие искры при ударе. Эта уникальная особенность меди делает её отличным материалом для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной пожароопасности.

Химические свойства соединений меди

Особого внимания заслуживает взаимодействие Cu с кислотами. Так, этот элемент никак не реагирует на воду, растворы щелочей, соляную или разбавленную серную кислоты. При этом сильные окислители, такие как концентрированная серная или азотная кислота, очень быстро медь растворяют. Cu также называют коррозийностойким металлом, однако влажная атмосфера и углекислые газы, взаимодействуя с медью, способствуют образованию на её поверхности зеленоватого налета (карбонат меди).

Сегодня широкое применение находят оксид (СuО), гидроксид (Си(ОН)2) и сульфид меди (CuS). Уникальное свойство сульфида меди – высокая электропроводность, позволяющая получать сверхпроводники. Химические свойства гидроксида меди позволяют легко получать оксиды (путем разложения гидроксида меди 2 при нагревании).

Свойства меди: химические, механические и физические

Представляем медь

Медь необходима для любого образа жизни. Он обеспечивает электричеством и чистой водой наши дома и города и вносит важный вклад в устойчивое развитие. Более того, это важно для самой жизни. Ниже описаны различные свойства меди, разделенные по типам (химические, механические и физические).

Химические свойства меди

Все обычные металлы и сплавы вступают в реакцию с влажной атмосферой и вызывают коррозию.Только в жаркой / сухой (пустыня) и холодной / сухой среде металлы устойчивы к коррозии. Однако из-за химических свойств меди процесс коррозии идет очень медленно. Коррозионная стойкость меди и медных сплавов основана на их способности образовывать стабильные соединения, обеспечивающие некоторую защиту от коррозионного воздействия. При воздействии атмосферы на поверхности меди и медных сплавов образуются защитные слои оксидов и малорастворимых основных солей. Подходящие легирующие элементы могут положительно влиять на формирование этих покрытий.

Медь находится в той же группе периодической таблицы, что и серебро и золото. Поэтому он относительно инертен по отношению к химическим веществам. В большинстве своих соединений он может иметь валентность (степень окисления) + I или валентность + II. Водные растворы ионов меди в степени окисления + II имеют синий цвет, тогда как ионы меди в степени окисления + I бесцветны. Медь и соединения меди придают пламени зеленоватый цвет.

Механические свойства меди

Основные механические свойства меди — твердость, прочность и пластичность — определяют ее состояние.Состояние материала (альтернативный термин: состояние) обозначается в стандартах буквой H, обозначающей минимальную твердость, или буквой R, обозначающей минимальную прочность на разрыв.

Медь может поставляться в различных условиях от отожженной (мягкой) до полностью твердой, что достигается холодной обработкой.

Отожженная медь (H040) имеет минимальную твердость 40HV, минимальный предел прочности на разрыв 200 Н / мм2 (R200), а полностью холоднодеформированная медь (h210) имеет твердость минимум 110HV и предел прочности при растяжении минимум 360 Н / мм² (R360). .

Пластичность полностью холоднодеформированной меди намного меньше, чем в отожженном состоянии, при относительном удлинении 2%.

Прочность и твердость меди также можно повысить путем легирования, но это приводит к снижению электропроводности. Самый прочный из всех медных сплавов получают путем легирования бериллием с последующей термообработкой с упрочнением при старении, в результате чего достигается предел прочности на разрыв до 1500 Н / мм².

Физические свойства меди

Электропроводность

Производство, передача и использование электроэнергии изменили современный мир.Это стало возможным благодаря меди (чистотой не менее 99,9%), которая имеет лучшую электропроводность среди всех обычных металлов — одно из наиболее известных физических свойств меди. Он доступен в кованой форме в виде проволоки, кабеля, ленты и шин, а также в виде отливок для таких компонентов, как электрические распределительные устройства и сварочное оборудование.

Теплопроводность

Медь хорошо проводит тепло (примерно в 30 раз лучше, чем нержавеющая сталь и в 1,5 раза лучше, чем алюминий).Это приводит к приложениям, в которых требуется быстрая передача тепла, например, в теплообменниках в установках кондиционирования воздуха, радиаторах транспортных средств, радиаторах в компьютерах, термосварочных машинах и телевизорах, а также в качестве компонентов печей с водяным охлаждением.

Свечи зажигания хорошего качества имеют центральный медный электрод для отвода тепла и предотвращения перегрева. Кастрюли лучшего качества имеют медное дно, что обеспечивает равномерный и быстрый нагрев.

Простота соединения

Медь легко соединяется пайкой, пайкой, болтовым соединением или клеем.В промышленности это очень полезно для прокладки трубопроводов и соединения сборных шин, которые являются жизненно важными элементами систем распределения электроэнергии. В других местах это также важная особенность для художников, создающих скульптуры и статуи, а также для ювелиров и других мастеров, работающих с этим прекрасным металлом.

Медные приводы современной техники

Представьте себе мир без электричества: без освещения, телевизоров, DVD-плееров, iPad, электрочайников, мобильных телефонов, стиральных машин, холодильников, пылесосов, компьютеров, автомобилей, автобусов, электрифицированных железных дорог, подземных транспортных систем или трамваев.

Легковые и грузовые автомобили

Система жгутов из высокочистых медных проводов передает ток от батареи по всему автомобилю к оборудованию, такому как фонари, центральный замок, бортовые компьютеры и системы спутниковой навигации. Электродвигатели, намотанные на проволоку с высокой проводимостью, используются во многих из этих устройств. В среднем автомобиль содержит около 1 км провода.

Медь играет решающую роль в современном обществе. Он используется большим количеством людей и в большем количестве приложений, чем многие думают.

Трубопровод

Вода

Медь использовалась древними египтянами; образцы, взятые из пирамид, все еще в хорошем состоянии. Сегодня медные трубы диаметром от 6 до 159 мм используются примерно в 90% систем горячего и холодного водоснабжения в Европе и Северной Америке.

Газ

Медные трубы используются не только для распределения воды для домашнего водопровода, но и для безопасной подачи природного газа в дома и на предприятия.

Фактов о меди: химические и физические свойства

Медь — хорошо известный элемент из-за ее характерного красноватого металлического цвета и потому, что она встречается в чистом виде в повседневной жизни.Вот набор фактов об этом прекрасном переходном металле:

Быстрые факты: медь

• Символ элемента : Cu
• Атомный номер : 29
• Атомный вес : 63,546
• Внешний вид : Красно-оранжевый твердый металл
• Группа : Группа 11 (переходный металл)
• Период : Период 4
• Открытие : Ближний Восток (9000 до н. э.)

Основные факты о меди

Атомный номер: Атомный номер меди — 29, что означает, что каждый атом меди содержит 29 протонов.

Символ: Cu (от латинского: cuprum )

Атомный вес: 63,546

Открытие: Медь известна с доисторических времен. Его добывают более 5000 лет. Человечество использовало металл на Ближнем Востоке по крайней мере с 9000 г. до н.э. Медный кулон, датируемый 8700 годом до нашей эры, был найден в Ираке. Ученые считают, что только железо из метеоритов и золото использовалось людьми раньше, чем медь.

Электронная конфигурация: [Ar] 4s ¹ 3d ¹⁰

Происхождение слова: Latin cuprum : с острова Кипр, который славится своими медными рудниками и староанглийским , медью и медью .Современное название меди впервые появилось в употреблении около 1530 года.

Свойства: Медь имеет температуру плавления 1083,4 +/- 0,2 ° C, точку кипения 2567 ° C, удельный вес 8,96 (20 ° C), валентность 1 или 2. Медь красноватого цвета и имеет яркий металлический блеск. Он податлив, пластичен и хорошо проводит электричество и тепло. По электропроводности он уступает только серебру.

Использование: Медь широко используется в электротехнической промышленности.Помимо многих других применений, медь используется в сантехнике и в кухонной посуде. Латунь и бронза — два важных медных сплава. Соединения меди токсичны для беспозвоночных и используются в качестве альгицидов и пестицидов. Соединения меди используются в аналитической химии, например, при использовании раствора Фелинга для проверки содержания сахара. Американские монеты содержат медь.

Источники: Иногда медь появляется в самородном виде. Он содержится во многих минералах, включая малахит, куприт, борнит, азурит и халькопирит. Месторождения медных руд известны в Северной Америке, Южной Америке и Африке. Медь получают путем плавки, выщелачивания и электролиза сульфидов, оксидов и карбонатов меди. Медь коммерчески доступна с чистотой 99,999%.

Классификация элемента: Переходный металл

Изотопов: Известно 28 изотопов меди от Cu-53 до Cu-80. Существует два стабильных изотопа: Cu-63 (содержание 69,15%) и Cu-65 (содержание 30,85%).

Физические данные по меди

Плотность (г / куб. См): 8,96

Точка плавления (K): 1356,6

Температура кипения (K): 2840

Внешний вид: Ковкий, пластичный, красновато-коричневый металл.

Атомный радиус (пм): 128

Атомный объем (куб.см / моль): 7,1

Ковалентный радиус (пм): 117

Ионный радиус: 72 (+ 2e) 96 (+ 1e)

Удельная теплоемкость (при 20 ° C Дж / г моль): 0. 385

Теплота плавления (кДж / моль): 13,01

Теплота испарения (кДж / моль): 304,6

Температура Дебая (K): 315,00

Полинг Номер отрицания: 1.90

Первая ионизирующая энергия (кДж / моль): 745,0

Окислительные состояния: 2, 1

Структура решетки: Гранецентрированная кубическая

Константа решетки (Å): 3,610

Регистрационный номер CAS: 7440-50-8

Медная мелочь

• Медь применялась с древних времен.Историки даже называют период времени между неолитом и бронзовым веком медным веком.
• Медь (I) горит синим цветом при испытании на пламя.
• Медь (II) горит зеленым светом при испытании на пламя.
• Атомный символ меди Cu происходит от латинского термина «cuprum», означающего «металл Кипра».
• Соединения сульфата меди используются для предотвращения роста грибка и водорослей в стоячих водоемах, таких как пруды и фонтаны.
• Медь — это красно-оранжевый металл, который темнеет до коричневого цвета при контакте с воздухом.Если он подвергается воздействию воздуха и воды, он образует сине-зеленый цвет.
• Содержание меди в земной коре составляет 80 частей на миллион.
• Содержание меди в морской воде составляет 2,5 x 10 ^-4 мг / л.
• На днище кораблей были добавлены листы меди, чтобы предотвратить «биообрастание», когда водоросли, другая зелень и ракушки будут цепляться за корабли и замедлять их движение. Сегодня медь добавлена ​​в краску, используемую для окраски днища кораблей.

Источники

Хаммонд, К.Р. (2004). «Элементы», в Справочник по химии и физике (81-е изд.). CRC Press. ISBN 0-8493-0485-7.

Ким, BE. «Механизмы приобретения, распределения и регулирования меди». Nat Chem Biol., T. Nevitt, DJ Thiele, Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США, март 2008 г., Bethesda MD.

Массаро, Эдвард Дж., Изд. (2002). Справочник по фармакологии и токсикологии меди . Humana Press.ISBN 0-89603-943-9.

Смит, Уильям Ф. и Хашеми, Джавад (2003). Основы материаловедения и инженерии . McGraw-Hill Professional. п. 223. ISBN 0-07-292194-3.

Уист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

Медь — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: медь

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Здравствуйте, на этой неделе монеты, проводимость и медь. Чтобы рассказать историю об элементе, который перенес нас из каменного века в информационный век, вот Стив Милон.

Steve Mylon

Плохая медь, до недавнего времени кажется, что она буквально и фигурально выделялась своими родственниками из переходных металлов, серебром и золотом. Я предполагаю, что это совокупный результат, которого история в изобилии.Практически никогда не бывает таких популярных элементов из-за их полезности и интересного химического состава. Но для Золота и Серебра все так поверхностно. Они более популярны, потому что красивее. Моя жена, например, не химик, и не мечтала носить медное обручальное кольцо. Возможно, это связано с тем, что оксид меди имеет раздражающую привычку окрашивать вашу кожу в зеленый цвет. Но если бы она только нашла время, чтобы узнать о меди, чтобы немного ее узнать; может быть, тогда она отвернется от других и с гордостью будет носить его.

Некоторые сообщают, что медь — это первый металл, который добывают и обрабатывают люди. Независимо от того, так ли это или нет, существуют свидетельства того, что цивилизации использовали медь еще 10 000 лет назад. Для перехода культур от каменного века к бронзовому веку им была нужна медь. Бронза состоит из 2 частей меди и одной части олова, а не серебра или золота. Важность меди для цивилизации никогда не снижалась, и даже сейчас из-за ее превосходной проводимости медь пользуется большим спросом во всем мире, поскольку быстро развивающиеся страны, такие как Китай и Индия, создают инфраструктуру, необходимую для подачи электричества в дома своих граждан.Например, за последние пять лет цена на медь выросла более чем в четыре раза. Возможно, самая большая пощечина этому важному металлу — его использование в монетах во многих странах мира. Оранжево-коричневые монеты обычно имеют низкий номинал, в то время как блестящие, более похожие на серебро монеты, занимают место наверху. Даже в пятицентовой монете в Соединенных Штатах никель выглядит блестящим и серебристым, но на самом деле он содержит 75% меди и только 25% никеля. Но мы даже не называем это медью.

Конечно, я мог бы продолжать и отмечать много интересных фактов и фактов о меди и о том, почему другие должны относиться к ней с доверием. Они легко могли бы, потому что это отличный проводник тепла, но я нахожу этот металл таким интересным и по многим другим причинам. Медь — один из немногих металлов-индикаторов, который необходим для всех видов. По большей части биологическая потребность в меди довольно низка, поскольку только некоторые ферменты, такие как цитохромоксидаза и супероксиддисмутаза, нуждаются в меди в своих активных центрах.Обычно они основаны на цикле окисления-восстановления и играют важную роль в дыхании. Для людей потребность также довольно низкая, всего 2 мг меди в день для взрослых. Однако слишком мало меди в вашем рационе может привести к повышению артериального давления и уровня холестерина. Интересно, что для меди зазор, разделяющий необходимое количество и токсичное количество, довольно мал. Он может быть самым маленьким для всех необходимых следов металлов. Вероятно, поэтому он обычно используется в качестве пестицида, фунгицида и альгицида, потому что такие небольшие количества могут выполнить работу.

На мой взгляд, вы вряд ли найдете металл в таблице Менделеева, который обладает универсальностью меди и все же не заслужил уважение среди своих аналогов. Хотя он гораздо более распространен, чем золото и серебро, его значение в истории не имеет себе равных, и его полезность в макроуровне сопоставима только с его полезностью в микроуровне. Никакой другой металл не может конкурировать.

Итак, я постараюсь объяснить это своей жене, когда подарию ей пару медных серег или красивое медное ожерелье в этот праздничный сезон.Я предполагаю, что она задирает нос, потому что подумает, что это тот материал, из которого сделаны гроши, хотя в наши дни это не так.

Крис Смит

Мужчина, женатый на меди, это Стив Милон. В следующий раз мы углубимся в открытие элемента с очень ярким темпераментом.

Питер Уотерс

Его младший кузен Эдмунд Дэви помогал Хамфри в то время, и он рассказывает, как, когда Хэмфри впервые увидел, как мельчайшие шарики калия прорвались сквозь корку поташа и загорелись, он не мог сдержать своей радости. Дэви имел полное право восхищаться этим удивительным новым металлом. Он выглядит так же, как другие яркие блестящие металлы, но его плотность меньше плотности воды. Это означало, что металл будет плавать по воде. По крайней мере, так было бы, если бы он не взорвался при контакте с водой. Калий настолько реактивен; он даже среагирует и прожигёт дыру во льду.

Крис Смит

Питер Уотерс с историей элемента номер 19, калия. Это будет в Chemistry на следующей неделе в своем элементе .Я надеюсь, ты сможешь присоединиться к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания!

(промо)

(конец промо)

Свойства меди

Свойства меди — Каковы физические свойства меди?
Каковы физические свойства меди? Физические свойства меди — это характеристики, которые можно наблюдать без преобразования вещества в другое вещество. Физические свойства — это обычно те, которые можно наблюдать с помощью наших органов чувств, такие как цвет, блеск, точка замерзания, точка кипения, точка плавления, плотность, твердость и запах. Физические свойства меди следующие:

80

Каковы физические свойства меди?
Цвет	Красновато-коричневый металл
Гибкость	Способность к деформации или изгибу
Пластичность	Легко вытягивается или растягивается в тонкую проволоку
			блеск или сияние
Электропроводность	Отличная передача тепла или электричества

Свойства меди — Каковы химические свойства меди?
Каковы химические свойства меди? Это характеристики, которые определяют, как будет реагировать с другими веществами или менять с одного вещества на другое. Чем лучше мы знаем природу вещества, тем лучше мы можем его понять. Химические свойства наблюдаются только во время химической реакции. Реакции на вещества могут быть вызваны изменениями, вызванными горением, ржавчиной, нагреванием, взрывом, потускнением и т. Д. Химические свойства меди следующие:

Каковы химические свойства меди?
Химическая формула	Cu
Токсичность	В больших количествах ядовита
Реакционная способность с водой	Не реагирует с водой
диоксид, производящий гидратированный карбонат меди
Коррозия	Коррозия при воздействии воздуха

Факты и информация о свойствах меди
Эта статья о свойствах меди содержит факты и информацию о физических и химических свойствах меди, которые являются полезными как помощь в выполнении домашних заданий для студентов-химиков. Дополнительные факты и информацию о Периодической таблице и ее элементах можно получить через карту сайта Периодической таблицы.

фактов о меди | Живая наука

Блестящая красноватая медь была первым металлом, которым манипулировали люди, и сегодня она остается важным металлом в промышленности.

Самый старый металлический предмет, найденный на Ближнем Востоке, состоит из меди; это было крошечное шило , датируемое 5100 годом до нашей эры. А американский пенни изначально был сделан из чистой меди (хотя в настоящее время это 97.5-процентный цинк с тонкой медной коркой).

Медь занимает третье место в мире по потреблению промышленного металла после железа и алюминия, согласно данным Геологической службы США (USGS) . Около трех четвертей этой меди идет на производство электрических проводов, телекоммуникационных кабелей и электроники.

Помимо золота, медь — единственный металл в таблице Менделеева, цвет которого от природы не серебряный или серый.

Химическое описание

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 29
• Атомный символ (в периодической таблице элементов): Cu
• Атомный вес (средняя масса атома): 63.55
• Плотность: 8,92 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 1 984,32 градуса по Фаренгейту (1084,62 градуса Цельсия)
• Точка кипения: 5301 градус F (2927 градусов C)
• Количество изотопов ( атомы того же элемента с разным числом нейтронов): 35; 2 стабильный
• Наиболее распространенные изотопы: Cu-63 (естественное содержание 69,15%) и Cu-65 (естественное содержание 30,85%)

История и характеристики

Большая часть меди содержится в рудах и должна быть выплавлена ​​или извлечена из руды , для чистоты перед использованием.Но в результате естественных химических реакций иногда может выделяться самородная медь, согласно сайту базы данных по химии Chemicool.

Люди изготавливали изделия из меди по крайней мере 8000 лет и выяснили, как плавить металл, примерно к 4500 г. до н. Э. Следующим технологическим скачком было создание медных сплавов путем добавления олова к меди, в результате чего получился более твердый металл, чем отдельные его части: бронза. Технологическое развитие положило начало бронзовому веку, периоду, охватывающему примерно 3300–1200 гг. До н. Э.C, и отличается использованием бронзовых инструментов и оружия, согласно истории.

Медные артефакты усыпаны повсюду в исторических записях. Археологи обнаружили крошечное шило, или заостренный инструмент, датируемое 5100 годом до нашей эры, которое было похоронено вместе с женщиной средних лет в древней деревне в Израиле. Шило представляет собой самый старый металлический предмет, когда-либо найденный на Ближнем Востоке. Согласно статье 2014 года, опубликованной в PLOS ONE, медь, вероятно, поступала из Кавказского региона, расположенного в горном регионе, охватывающем юго-восток России, Армению, Азербайджан и Грузию на расстоянии более 600 миль (1000 километров). В Древнем Египте люди использовали медные сплавы для изготовления украшений, в том числе колец на пальцах ног . Исследователи также обнаружили массивные медные рудники X века до нашей эры. в Израиле.

По данным Геологической службы США, около двух третей меди на Земле содержится в магматических (вулканических) породах, а около четверти — в осадочных породах. Металл пластичный и податливый, хорошо проводит тепло и электричество — вот почему медь широко используется в электронике и проводке.

Медь становится зеленой из-за реакции окисления; то есть он теряет электроны при контакте с водой и воздухом.Полученный оксид меди имеет тускло-зеленый цвет. Эта реакция окисления является причиной того, что покрытая медью Статуя Свободы имеет зеленый цвет, а не оранжево-красный. Согласно Copper Development Association , выветрившийся слой оксида меди толщиной всего 0,005 дюйма (0,127 миллиметра) покрывает Lady Liberty, а вес покрытия составляет около 80 тонн (73 метрических тонны). По данным Нью-Йоркского исторического общества, изменение цвета с медного на зеленый цвет происходило постепенно и было завершено к 1920 году, через 34 года после того, как статуя была освящена и открыта.

Кто знал?

Вот несколько интересных фактов о меди:

• По словам Петера ван дер Крогта, голландского историка, слово «медь» имеет несколько корней, многие из которых происходят от латинского слова cuprum , образованного от фразы Cyprium aes , что означает «металл с Кипра», поскольку большая часть меди, используемой в то время, была добыта на Кипре.
• Если бы вся медная проводка в обычном автомобиле была проложена, она бы растянулась на 0.9 миль (1,5 км), согласно USGS.
• По данным лаборатории Джефферсона, по электрической проводимости (насколько легко ток может протекать через металл) медь уступает только серебру.
• Пенни делались из чистой меди только с 1783 по 1837 год. С 1837 по 1857 год гроши делались из бронзы (95 процентов меди, а остальные 5 процентов составляли олово и цинк). В 1857 году количество меди в пенни упало до 88 процентов (оставшиеся 12 процентов приходился на никель) и вернулось к своему прежнему рецепту в 1864 году.В 1962 году содержание пенни изменилось на 95 процентов меди и 5 процентов цинка. С 1982 года по сегодняшний день пенни на 97,5% состоят из цинка и 2,5% из меди.
• Люди нуждаются в меди в своем рационе. По данным Национальной медицинской библиотеки США, металл является важным микроэлементом, который имеет решающее значение для образования красных кровяных телец. К счастью, медь содержится в самых разных продуктах, включая зерно, бобы, картофель и листовую зелень.
• Но слишком много меди — это плохо.Проглатывание большого количества металла может вызвать боль в животе, рвоту и желтуху (желтоватый оттенок кожи и белый цвет глаз, которые могут указывать на неправильную работу печени) в краткосрочной перспективе. Длительное воздействие может вызвать такие симптомы, как анемия, судороги и диарея, часто с кровью и синим цветом.
• Иногда из-за старых медных труб в системе водоснабжения обнаруживается повышенный уровень меди. Например, в августе 2018 года государственная школьная система в Детройте отключила всю питьевую воду в государственных школах в качестве меры предосторожности из-за высокого уровня меди и железа, обнаруженных в воде, согласно Seattle Times.
• Медь обладает антимикробными свойствами и убивает бактерии, вирусы и дрожжи при контакте, согласно статье 2011 года в журнале Applied and Environmental Microbiology. В результате из меди можно даже вплетать ткани для изготовления антимикробной одежды, такой как носки, которые борются с грибком стопы.
• Медь также входит в состав некоторых типов внутриматочных спиралей (ВМС), используемых для контроля над рождаемостью, по данным клиники Мэйо. Медная проводка вызывает воспалительную реакцию, токсичную как для спермы, так и для яйцеклеток, чтобы предотвратить беременность.При любой медицинской процедуре существует риск побочных эффектов. Хотя, судя по статье 2017 года, опубликованной в Medical Science Monitor, токсичность меди не является таковой.

Электронная конфигурация и элементные свойства меди. (Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

Текущие исследования

Медицина: Антимикробные свойства меди сделали ее популярным металлом в медицинской сфере. Многие больницы экспериментировали с покрытием поверхностей, к которым часто прикасаются, таких как перила кроватей и кнопки вызова, медью или медными сплавами, чтобы замедлить распространение внутрибольничных инфекций.Медь убивает микробы, нарушая электрический заряд клеточных мембран организмов, — сказала Кассандра Сальгадо, профессор инфекционных заболеваний и больничный эпидемиолог в Медицинском университете Южной Каролины.

В 2013 году группа исследователей во главе с Сальгадо проверила поверхности в отделениях интенсивной терапии (ICU) в трех больницах, сравнивая комнаты, модифицированные медными поверхностями, прикрепленными к шести обычным объектам, которые подвергаются воздействию многих рук, с комнатами, не модифицированными медью. Ученые обнаружили, что в традиционных больничных палатах (без медных поверхностей) у 12,3 процента пациентов развиваются устойчивые к антибиотикам инфекции, такие как устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA) и устойчивый к ванкомицину Enterococcus (VRE). Для сравнения, в палатах, отделанных медью, только 7,1 процента пациентов заразились одной из этих потенциально разрушительных инфекций.

«Мы знаем, что если вы поместите медь в палату пациента, вы уменьшите микробную нагрузку», — сказал Сальгадо Live Science.«Я думаю, что это было показано снова и снова. Наше исследование было первым, продемонстрировавшим, что это может иметь клиническую пользу».

Исследователи ничего не изменили в условиях интенсивной терапии, кроме меди; врачи и медсестры все еще мыли руки, и уборка продолжалась в обычном режиме. Исследователи опубликовали свои результаты в 2013 году в журнале Infection Control and Hospital Epidemiology .

Сальгадо и ее команда также протестировали медную облицовку на стетоскопах, согласно статье 2017 года, опубликованной в Американском журнале инфекционного контроля, где исследователи обнаружили, что на стетоскопах с медным покрытием было значительно меньше бактерий, а 66% стетоскопов были полностью свободен от бактерий. Продолжаются дальнейшие исследования по проверке идеи меднения в других медицинских палатах, особенно в тех областях, где пациенты более мобильны, чем в отделениях интенсивной терапии. По ее словам, также необходим анализ затрат и выгод, в котором сравниваются затраты на установку меди и экономию, полученную за счет предотвращения дорогостоящих инфекций.

Электроника: Медь также играет огромную роль в электронике, и из-за ее изобилия и низкой цены исследователи работают над интеграцией металла во все большее количество передовых устройств.

На самом деле, медь может помочь в производстве футуристической электронной бумаги, носимых биосенсоров и другой «мягкой» электроники, сказал Венлун Ченг, профессор химической инженерии в Университете Монаш в Австралии. Ченг и его коллеги использовали медные нанопроволоки для создания «монолита из аэрогеля», материала, который является очень пористым, очень легким и достаточно прочным, чтобы стоять самостоятельно, подобно сухой кухонной губке. Раньше монолиты из аэрогелей изготавливались из золота или серебра, но медь является более экономичным вариантом.

Смешивая медные нанопроволоки с небольшим количеством поливинилового спирта, исследователи создали монолиты из аэрогеля, которые могут превращаться в своего рода резину, которую можно разрезать и форму, и проводить электричество. Исследователи сообщили о своих выводах в 2014 году в журнале ACS Nano . Конечным результатом может стать робот с мягким телом или медицинский датчик, который идеально сочетается с изогнутой кожей, сказал Ченг Live Science. В настоящее время он и его команда работают над созданием датчиков кровяного давления и температуры тела из медных монолитов аэрогеля — еще один способ, которым медь может помочь контролировать здоровье человека.

Физика: В эксперименте 2014 года кусок меди стал самым холодным кубическим метром (35,3 кубических фута) на Земле, когда исследователи охладили его до 6 милликельвинов, или шеститысячных долей градуса выше абсолютного нуля (0 кельвинов). ). Это самое близкое вещество с такой массой и объемом, которое когда-либо подходило к абсолютному нулю .

Исследователи Итальянского национального института ядерной физики положили 880 фунтов. (400 кг) медный куб внутри контейнера, называемого криостатом, который специально разработан для того, чтобы хранить предметы в очень холодном состоянии.Это первый криостат или устройство для хранения вещей при низких температурах, способное удерживать вещества настолько близко к абсолютному нулю.

Создание криостата для экстремальных температур — это лишь первый шаг в новом эксперименте, в котором криостат будет действовать как детектор частиц. Исследователи надеются, что детектор, который находится в процессе ввода в эксплуатацию в соответствии с обновлением статуса за 2018 год, расскажет больше о субатомных частицах, называемых нейтрино, и о том, почему во Вселенной на больше материи, чем антивещества .

Сельское хозяйство : Исследователи из Корнельского университета изучали влияние дефицита меди на сельскохозяйственные культуры, особенно на пшеницу. Пшеница является одним из важнейших продуктов питания в мире, а дефицит меди может привести как к снижению урожайности, так и к снижению плодородия сельскохозяйственных культур.

Исследователи изучали, как растения поглощают и перерабатывают медь. Они обнаружили в пшенице два белка, AtCITF1 и AtSPL7, которые жизненно важны для поглощения и доставки меди к репродуктивным органам пшеницы, согласно U.С. Департамент сельского хозяйства.

Ранние испытания показали, что когда медь и другие питательные вещества обогащаются в почве и затем поглощаются пшеницей, урожайность увеличивается в семь раз. Хотя известно, что медь и другие минералы полезны для здоровья и плодородия сельскохозяйственных культур, вопрос о том, как и почему этот факт, не совсем понятен. Знание о том, почему медь полезна и как она влияет на рост и размножение растений, можно в дальнейшем использовать для выращивания таких культур, как рис, ячмень и овес, и можно внести эти культуры с помощью богатых минералами удобрений, в состав которых входит медь, в почву. когда-то был непригоден для земледелия.

Дополнительные ресурсы

• Американское онкологическое общество изучает исследования меди и утверждает, что она может играть роль в предотвращении или лечении рака.
• Агентство по охране окружающей среды предоставляет информацию о воздействии высоких уровней меди и о последствиях коррозии меди в бытовых трубах.
• Национальный ускоритель Томаса Джефферсона (лаборатория Джефферсона) исследует историю и использование меди.

Эта статья была обновлена: сентябрь.12 августа 2018 г., автор проекта Live Science Рэйчел Росс.

Минерал меди Физические — оптические свойства, использование и распространение

В свободном металлическом состоянии, медь была, вероятно, первым металлом, который использовался людьми. Люди неолита Считается, что к 8000 г. до н.э. использовалась медь вместо камня. Около 4000 До н.э. египтяне лили медь в формах. К 3500 г. до н.э. медь начала легировать. с оловом для производства бронзы. Медь — непрозрачная, яркая и металлическая лососево-розовая. на только что сломанной поверхности, но вскоре становится тускло-коричневым.Кристаллы меди необычны, но при образовании имеют кубическую или додекаэдрическую форму, часто располагаются в разветвленные агрегаты. В большинстве случаев медь бывает неправильной, уплощенной или ветвящиеся массы. Это один из немногих металлов, которые встречаются в «самородной» форме. без привязки к другим элементам. Самородная медь кажется вторичной минерал, в результате взаимодействия медьсодержащих растворов и железосодержащие минералы.

Название: От латинского cuprum, в свою очередь от греческий Киприос, Кипр, с которого раньше производили металл.

Химия: медь, обычно только небольшое количество других металлов.

Химическая классификация	Собственный элемент
Химический состав	Cu

Цвет	Медно-красный на свежей поверхности, тускло-коричневый на потускневшей поверхности
Штрих	Медно-красный металлик
Глянец	Металлик
Спайность	НетОт 5 до 3
Удельный вес	8,9
Диагностические свойства	Цвет, блеск, удельный вес, пластичность, пластичность
Crystal System	Изометрическая
Прочность	Податливая
Излом	Хакли
Плотность 8,94 см )

Тип	Изометрический
Twinning	Двойные шпинели {111}

Обычно ассоциируются с пористыми зонами в основные экструзивные породы, реже в песчаниках и сланцах, где медь вероятно, гидротермального происхождения, выпал в осадок в результате окисления условия; в окисленной зоне крупных вкрапленных месторождений меди как результат вторичных процессов.Редкий минерал в некоторых метеоритах.

Подавляющее большинство меди, производимой в world используется в электротехнической промышленности. Большинство оставшихся привыкли создать акклиматизацию. Основное составляющее вещество балки — важная серия сплавов латуни (медь и цинк), бронзы (медь и олово) и никеля серебро (медь, цинк и никель, без серебра).

• Проводит электричество и тепло;
• Электропроводка,
• Электрические контакты и схемы;
• Чеканка
• Сплавы

Серебро, халькоцит, борнит, куприт, малахит, азурит, тенорит, оксиды железа, многие другие минералы.

Встречается во многих районах мира. в США, как замечательно большие массы и превосходные, крупные кристаллы в месторождениях полуостров Кивино, Кевино и Хоутон, штат Мичиган; в нескольких медно-порфировые месторождения в Аризоне, в том числе на руднике Нью-Корнелия, Ajo, Pima Co .; Copper Queen и другие рудники Bisbee, Cochise Co .; и в Ray, Gila Co .; аналогично на руднике Чино в Санта-Рите, Grant Co., New Мексика. В Намибии на руднике Онганджа, в 60 км к северо-востоку от Виндхука, и в Цумеб.В крупных кристаллах Туринского медного рудника, Богословск, Урал Горы, Россия. В Германии, в Райнбрайтбахе, Северном Рейне-Вестфалии и шахта Фридрихсеген, недалеко от Бад-Эмса, Рейнланд-Пфальц. В прекрасных образцах из многих шахт в Корнуолле, Англия. В Австралии, в Брокен-Хилл, Новый Юг Уэльс. В Чили, в Андаколле, недалеко от Кокимбо. Из Боливии, в Корокоро.

Боневиц Р. (2012). Камни и полезные ископаемые. 2-е изд. Лондон: DK Publishing.

Handbookofmineralogy.org. (2019).Справочник по минералогии. [онлайн] Доступно на: http://www.handbookofmineralogy.org [доступ 4 марта 2019 г.].

Mindat.org. (2019). Медь: информация о минералах, данные и местонахождение ..

Доступно по адресу: https://www.mindat.org/min-727.html [дата обращения 4 марта. 2019].

медь | Области применения, свойства и факты

Возникновение, использование и свойства

Самородная медь обнаруживается во многих местах в качестве основного минерала в базальтовых лавах, а также восстанавливается из соединений меди, таких как сульфиды, арсениды, хлориды и карбонаты.(Для минералогических свойств меди, см. таблицу самородных элементов.) Медь встречается в сочетании во многих минералах, таких как халькоцит, халькопирит, борнит, куприт, малахит и азурит. Он присутствует в золе морских водорослей, во многих морских кораллах, в печени человека, а также во многих моллюсках и членистоногих. Медь играет ту же роль переноса кислорода в гемоцианине голубых моллюсков и ракообразных, как железо в гемоглобине краснокровных животных. Медь, присутствующая в организме человека в качестве микроэлемента, помогает катализировать образование гемоглобина.Медно-порфировое месторождение в Андах в Чили — самое известное месторождение этого минерала. К началу 21 века Чили стала ведущим производителем меди в мире. Другие крупные производители включают Перу, Китай и США.

медь

Медь с полуострова Кевино, штат Мичиган, США

Фотография Сэнди Гримм. Хьюстонский музей естественных наук

В промышленных масштабах медь производится в основном плавлением или выщелачиванием, обычно с последующим электроосаждением из сульфатных растворов.Для подробного рассмотрения производства меди, см. Обработка меди . Основная часть производимой в мире меди используется в электротехнической промышленности; большая часть остатка соединяется с другими металлами с образованием сплавов. (Это также имеет технологическое значение в качестве гальванического покрытия.) Важным рядом сплавов, в которых медь является основным компонентом, являются латуни (медь и цинк), бронзы (медь и олово) и никелевое серебро (медь, цинк и никель, нет. Серебряный). Есть много полезных сплавов меди и никеля, включая монель; два металла полностью смешиваются.Медь также образует важную серию сплавов с алюминием, называемых алюминиевой бронзой. Бериллиевая медь (2 процента Be) — необычный медный сплав, поскольку его можно упрочнять путем термической обработки. Медь входит в состав многих металлов для чеканки монет. Спустя долгое время после того, как бронзовый век перешел в железный, медь оставалась вторым по значению металлом после железа. К 1960-м годам, однако, более дешевый и более доступный алюминий занял второе место в мировом производстве.

Добыча и запасы меди

страна	добыча рудника 2016 (метрические тонны) *	% мировой добычи рудников	продемонстрированные запасы 2016 г. (метрические тонны) *	% мировых продемонстрированных запасов
* Приблизительно.
** Из-за округления данные не суммируются с приведенной суммой.
Источник: Министерство внутренних дел США, Mineral Commodity Summaries 2017.
Чили	5 500 000	28,4	210 000 000	29,2
Перу	2 300 000	11,9	81 000 000	11,3
Китай	1,740,000	9.0	28 000 000	3,9
США	1 410 000	7,3	35 000 000	4,9
Австралия	970 000	5,0	89 000 000	12,4
Конго (Киншаса)	910 000	4,7	20 000 000	2,8
Замбия	740 000	3,8	20 000 000	7.4
Канада	720 000	3,7	11 000 000	1,5
Россия	710 000	3,7	30 000 000	4,2
Мексика	620 000	3,2	46 000 000	6,4
другие страны	3 800 000	19,6	150 000 000	20,8
всего мира	19 400 000 **	100 **	720 000 000	100 **

Медь — один из самых пластичных металлов, не особенно прочный или твердый.Прочность и твердость заметно увеличиваются при холодной обработке из-за образования удлиненных кристаллов той же гранецентрированной кубической структуры, которая присутствует в более мягкой отожженной меди. Обычные газы, такие как кислород, азот, диоксид углерода и диоксид серы, растворимы в расплавленной меди и сильно влияют на механические и электрические свойства затвердевшего металла. Чистый металл уступает только серебру по теплопроводности и электропроводности. Природная медь представляет собой смесь двух стабильных изотопов: медь-63 (69.15 процентов) и медь-65 (30,85 процента).

медные кабели

медные электрические кабели. Из-за высокой электропроводности меди она широко используется в электротехнической промышленности.

© Pegasus / Fotolia Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Поскольку медь находится ниже водорода в электродвижущем ряду, она не растворяется в кислотах с выделением водорода, хотя она будет реагировать с окисляющими кислотами, такими как азотная и горячая концентрированная серная кислота.Медь противостоит воздействию атмосферы и морской воды. Однако длительное пребывание на воздухе приводит к образованию тонкого зеленого защитного покрытия (патины), которое представляет собой смесь гидроксокарбоната, гидроксосульфата и небольших количеств других соединений.