18 9 Металлы побочных подгрупп Медь

§ 18.9. Металлы побочных подгрупп. Медь

Медь известна человеку уже более шести тысяч лет. Латинское название этого металла связано с островом Кипр (отсюда «купрум» — медь), где уже в III в. до н. э. разрабатывались месторождения медных руд и выплавлялась медь.

Нахождение в природе. Медь встречается в природе как в свободном виде (самородная медь), так и в виде соединений. Наиболее известны медный блеск, или халькозин, Cu2S, халькоперит FeCuS2, ковеллин CuS, малахит (СuOН)2СO3 и др. В литосфере на долю меди приходится 0,01% (по массе).

Получение. Основным источником меди служат сульфидные, а также полиметаллические руды. Вначале сульфидную руду обжигают, а затем сплавляют полученный оксид с сульфидом:

Так получают черновую медь, которую далее подвергают рафинированию (очистке от примесей).

Свойства меди. Это металл розовато-красного цвета, очень ковкий, пластичный, с высокой электро- и теплопроводностью.

В химическом отношении медь является малоактивным металлом. В сухом воздухе она устойчива, во влажном покрывается зеленоватым налетом карбоната гидро-ксомеди (II):

С кислородом в зависимости от температуры образует два оксида:

Аналогично медь взаимодействует с серой. С галогенами взаимодействие меди идет уже при комнатной температуре. Например, с влажным хлором образуется хлорид меди (II) СuСl2.

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Однако в присутствии кислорода воздуха медь может растворяться в соляной кислоте:

Взаимодействует медь и с азотной и концентрированной серной кислотой:

Медь вытесняет металлы, стоящие правее в ряду напряжений, из солей в растворе:

Применение. Медь применяют для изготовления электропроводов и различных сплавов — бронзы (сплав с оловом), латуни (сплав с цинком), дюралюминия и др. Все медные сплавы обладают высокой стойкостью к атмосферной коррозии.

Соединения меди. Оксид меди (I) Сu2O — твердое вещество красного цвета, в природе встречается в виде минерала куприта. Вам этот оксид известен как продукт восстановления свежеприготовленного гидроксида меди (II) альдегидами и глюкозой:

Гидроксид меди (I) СuOН — промежуточный продукт этой реакции, очень нестойкое соединение:

Оксид меди (II) СuО — твердое вещество черного цвета. Его получают при взаимодействии меди с кислородом, а также при разложении гидроксида меди (II), нитрата меди (II):

Оксид меди (II) — окислитель, он восстанавливается до чистой меди при нагревании с водородом, коксом, оксидом углерода (II), углеводородами, спиртами; последние превращаются при этом в альдегиды или кетоны. Например:

Окисление углеводородов оксидом меди (II) до углекислого газа и воды используется при качественном анализе для определения содержания в них углерода и водорода.

Гидроксид меди (II) Сu(ОН)2 осаждается из растворов солей меди (II) в виде голубой студенистой массы при действии на них щелочей.

Оксиды и гидроксиды меди имеют слабо выраженные амфотерные свойства с преобладанием основных, поэтому легко растворяются в кислотах. Оксиды и гидроксиды меди растворяются в водном растворе аммиака, образуя комплексные соединения: гидроксид диамин-меди (I) [Cu(NH3)](OH)2, гидроксид тетрааминмеди (II) [Cu(NH3)4](OH)2.

Способность металлов побочных подгрупп к образованию комплексных соединений обусловлена возможностью образования химических связей с участием d-электронов и свободных d-орбиталей металлов.

Соединения меди (I) легко окисляются и превращаются в соединения меди (II).

Большинство солей меди (II) хорошо растворимы в воде, но в растворе гидролизованы по катиону, поэтому их растворы имеют кислотную среду. Наиболее известны сульфат, хлорид и нитрат меди (II), которые применяют в гальваническом производстве. Медный купорос CuSO4 • 5Н2) используют в сельском хозяйстве. Минерал малахит, имеющий красивый изумрудно-зеленый цвет, — поделочный материал.

Из солей меди вырабатывают большое количество минеральных красок, разнообразных по цвету: зеленых, синих, коричневых, фиолетовых, черных.

Источник

Медь: нахождение в природе, физические и химические свойства меди

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

Медь 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.

Читайте:  Краткое содержание рассказов Пришвина

Физические свойства меди

Монеты из 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

соединения меди формула

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).

Источник

В природе медь чаще всего встречается в виде оксида меди

FOR-DLE.ru — Всё для твоего DLE 😉
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой «вёрсткой» шаблонов под DataLife Engine.

На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и «статейки» для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!

Упражнение 2. Как состав и строение оксидов сказываются на их свойствах? Покажите это на конкретных примерах.
СО (угарный газ) — оксид неметаллического элемента, молекулярного строения при обычных условиях является бесцветным газом, не имеющий запаха, малорастворимый в воде.
СО2 (углекислый газ) — оксид неметаллического элемента, молекулярного строения при обычных условиях является бесцветным газом, не имеющий запаха, растворимый в воде.
Н2О (вода) — оксид неметаллического элемента, молекулярного строения при обычных условиях является бесцветной жидкостью, не имеющей запаха, является растворителем многих веществ.
2 (сернистый газ) — оксид неметаллического элемента, молекулярного строения при обычных условиях является бесцветным газом, с резким запахом, растворимый в воде.
SiО2 (оксид кремния (IV)) — оксид неметаллического элемента, немолекулярного строения при обычных условиях является твердым веществом, без запаха, нерастворимый в воде.
Al2О3 (оксид алюминия) — оксид металлического элемента, немолекулярного строения при обычных условиях является безцветным твердым веществом, без запаха, нерастворимый в воде.
Fe2O3 (красный железняк) — оксид металлического элемента, немолекулярного строения при обычных условиях является твердым веществом рыжего цвета, без запаха, нерастворимый в воде.

Упражнение 3. Запишите формулы оксидов серы (IV) и (VI), марганца (II), (IV) и (VII), хрома (II), (III) и (VI), олова (II) и (IV).
SO2, SO3, MnO, MnO2, Mn2O7, CrO, Cr2O3, CrO3, SnO, SnO2.
Объяснение.
Для оксида серы (IV). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: S IV О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно четыре и делим его на величину валентности каждого из элементов (4:4=1 и 4:2=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем) . Итак, формула SO2
Для оксида серы (VI). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: S VI О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно шесть и делим его на величину валентности каждого из элементов (6:6=1 и 6:2=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем) . Итак, формула SO3
Для оксида марганца (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Mn II О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула MnО
Для оксида марганца (IV). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Mn IV О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно четыре и делим его на величину валентности каждого из элементов (4:4=1 и 4:2=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем). Итак, формула MnО2
Для оксида марганца (VII). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Mn VII О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно четырнадцать и делим его на величину валентности каждого из элементов (14:7=2 и 14:2=7) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула Mn2О7
Для оксида хрома (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Сr II О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем) . Итак, формула СrО
Для оксида хрома (III). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Сr III О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно шесть и делим его на величину валентности каждого из элементов (6:3=2 и 6:2=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула Сr2О3
Для оксида хрома (VI) . Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Cr VI О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно шесть и делим его на величину валентности каждого из элементов (6:6=1 и 6:2=3) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем) . Итак, формула СrО3
Для оксида олова (II). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Sn II О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно два и делим его на величину валентности каждого из элементов (2:2=1 и 2:2=1) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента (на письме 1 не пишем) . Итак, формула SnО
Для оксида олова (III). Записываем химические символы элементов, а над ними валентность элементов: Sn IV О II . Наименьшее общее кратное валентностей обоих элементов равно четыре и делим его на величину валентности каждого из элементов (4:4=1 и 4:2=2) ― это индексы, которые ставим у символа соответствующего химического элемента. Итак, формула SnО2

Читайте:  Природа страны основные особенности франции

Упражнение 4. Назовите оксиды, формулы которых:
ZnO — о ксид цинка
Ag2O — оксид серебра
Li2O — оксид лития
Cl2O7 — оксид хлора (VII)
Cl2O — оксид хлора (I)
ClO2 — оксид хлора (IV)
Al2O3 — оксид алюминия
As2O3 — оксид мышьяка (III)
As2O5 — оксид мышьяка (V)

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. В природе встречаются оксид меди (І) (минерал тенорит) и оксид меди (ІІ) (минерал куприт). Какая масса тенорита содержит столько же меди, сколько 160 г куприта?
Дано: оксиды Cu2O и CuO, m(CuO)=160 г
Найти: m(Cu2O)—?
Решение.
1. Рассчитаем массовую долю меди в оксиде CuO.
Mr(CuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=64+16=80
ω(Cu)=Ar(Cu)/Mr(CuO)=64:80=0,8
2. C формулы нахождения массовой доли ω(Cu)=m(Cu)/m(CuO) находим массу купрума:
m(Cu)=ω(Cu)•m(CuO)=0,8•160 г=128 г
3. Рассчитаем массовую долю меди в оксиде Cu2O.
Mr(Cu2O)=2•Ar(Cu)+Ar(O)=2•64+16=144
ω(Cu)=2•Ar(Cu)/Mr(CuO)=2•64:144=0,89
4. C формулы нахождения массовой доли ω(Cu)=m(Cu)/m(Cu2O) находим массу оксида Cu2O:
m(Cu2О)=m(Cu):ω(Cu)=128 г : 0,89=144 г
Ответ: 144 г

Упражнение 2. Используя ресурсы Интернета, найдите все возможные синонимы для веществ, фор­мулы которых:
Н2О — оксид водорода, гидрид кислорода, вода, кислородный водород.
СО2 — оксид углерода (IV), диоксид углерода, углекислый газ.
SiO2 — оксид кремния (IV), кремнезём.
Какому веществу, на ваш взгляд, соответствует наи­большее число синонимов?
Н2О — оксид водорода, гидрид кислорода, вода, кислородный водород.

Источник



Оксид меди (I)

Оксид меди (I)

Оксид меди (I) (гемиоксид меди, окси́д димеди, устар. закись меди) — химическое соединение с формулой Cu2O . Соединение меди с кислородом, основный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта.

Содержание

  • 1 Нахождение в природе
  • 2 Физические свойства
  • 3 Химические свойства
    • 3.1 Реакции в водных растворах
    • 3.2 Реакции при высоких температурах
    • 3.3 Прочие реакции

    Нахождение в природе

    Оксид меди (I) встречается в природе в виде минерала куприта (устаревшие названия: красная медная руда, стекловатая медная руда, рубиновая медь). Цвет минерала красный, коричнево-красный, пурпурно-красный или чёрный. Твёрдость по шкале Мооса 3,5 — 4.

    Разновидность куприта с удлиненными нитевидными кристаллами называется халькотрихит (устаревшее название: плюшевая медная руда). Кирпично-красная смесь куприта с лимонитом носит название «черепичная руда».

    Физические свойства

    Оксид меди (I) при нормальных условиях — твёрдое вещество коричнево-красного цвета нерастворимое в воде и этаноле. Плавится без разложения при 1242 °C.

    Оксид меди (I) имеет кубическую сингонию кристаллической решётки, пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.

    Химические свойства

    Реакции в водных растворах

    Оксид меди (I) не реагирует с водой. В очень малой степени (ПР = 1,2⋅10 −15 ) диссоциирует:

    Оксид меди (I) переводится в раствор:

    • концентрированной соляной кислотой
    • концентрированной щёлочью (частично)
    • концентрированным гидратом аммиака и концентрированными растворами солей аммония
    • путём окисления до солей меди (II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте)

    Также оксид меди (I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

    • медленно окисляется кислородом до гидроксида меди (II)
    • реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди (I):
    • в разбавленной серной кислоте дисмутирует на сульфат меди (II) и металлическую медь
    • восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе

    Реакции при высоких температурах

    Оксид меди (I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

    • при нагревании до 1800 °C (разложение)
    • при нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминием
    • при нагревании с серой

    Оксид меди (I) может быть окислен до соединений меди (II) в токе кислорода или хлора:

    Также, при высоких температурах оксид меди (I) реагирует:

    • с аммиаком (образуется нитрид меди (I) )
    • c оксидами щелочных металлов и бария (образуются двойные оксиды)

    Прочие реакции

    Оксид меди (I) реагирует с азидоводородом:

    • при охлаждении выпадает осадок азида меди (II)
    • при комнатной температуре в токе азидоводородной кислоты выпадает осадок азида меди (I)

    Получение

    Оксид меди (I) может быть получен:

    • нагреванием металлической меди при недостатке кислорода
    • нагреванием металлической меди в токе оксида азота (I) или оксида азота (II)
    • нагреванием металлической меди с оксидом меди (II)
    • термическим разложением оксида меди (II)
    • нагреванием сульфида меди (I) в токе кислорода

    В лабораторных условиях оксид меди (I) может быть получен восстановлением гидроксида меди (II) (например, гидразином):

    Также, оксид меди(I) образуется в реакциях ионного обмена солей меди (I) с щелочами, например:

    • в реакции йодида меди (I) с горячим концентрированным раствором гидроксида калия
    • в реакции дихлорокупрата (I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия

    В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле CuOH (гидроксид меди (I) ). Образование оксида меди (I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава Cu2O ⋅ xH2O .

    • Окисление альдегидов гидроксидом меди (II). Если к голубому осадку гидроксида меди (II) прилить раствор альдегида и смесь нагреть , то сначала появляется жёлтый осадок гидроксида меди (I):

    Применение

    Оксид меди (I) применяется как пигмент для окрашивания стекла, керамики, глазурей; как компонент красок, защищающих подводную часть судна от обрастания; в качестве фунгицида.

    Обладает полупроводниковыми свойствами, используется в меднозакисных вентилях.

    Токсичность

    Оксид меди (I) — умеренно токсичное вещество: LD50 470 мг/кг (для крыс перорально). Вызывает раздражение глаз, может вызывать раздражение кожи и дыхательных путей.

    Очень токсично для водной среды: LC50 для Daphnia magna составляет 0,5 мг/л в течение 48 ч.

    Источник