Купрум химия: Что такое купрум в химии? | Ответ на вопрос

Медь сернокислая 5-водная Ч — База химической продукции Югреактив

Главная»В помощь технологу»Химическая продукция»Реактивная продукция»Медь сернокислая 5-водная Ч

Медь сернокислая (II) 5-водная

Синонимы: Медь (II) сульфат пятиводная, Медь сернокислая (II) пентагидрат, медный купорос, сульфат меди

Мы предлагаем Медь сернокислую, медь сульфат 5-водную по выгодным ценам с доставкой по всей России.

Медь сернокислая (II) 5-водная или ее также называют медный купорос, сульфат меди — это синий кристаллический порошок, растворимый в воде, разбавленном спирте и концентрированной соляной кислоте, выветривающиеся на воздухе, легко образует основные сульфаты, двойные соли (шёниты), аммиакаты.

Медь сернокислая (II) 5-водная встречается в природе в виде минералов халькокианита CuSO4, халькантита CuSO4.5h3O, бонаттита CuSO4.3Н2О, бутита CuSO4.7Н2О, брошантита CuSO4.3Сu(ОН)2 и др.

 Получение

Медь сернокислую, медный купорос получают в промышленности
• растворением меди и медных отходов в разбавленной серной кислоте при продувании воздуха;
• растворением CuO в серной кислоте;
• сульфатизирующим обжигом сульфидов меди;
• как побочный продукт электролитического рафинирования меди и др.

Применение сульфата меди
Медь сернокислая или Медь (II) сульфат пятиводная широко используют
• как протраву при крашении текстильных материалов,
• для усиления и тонирования отпечатков в фотографии;
• для протравливания семян,
• в гальванотехнике,
• Медный купорос марок «Ч» и «ЧДА»  успешно используется в сельском хозяйстве как средство защиты плодово-ягодных, фруктовых, овощных растений и городских зеленых насаждений, то есть как фунгицид; для приготовления добавок вносимых в почву и кормовых добавок для домашних и сельскохозяйственных животных, премиксов, для приготовления бордоской жидкости и бургундской смеси. Возможно применение медного купороса при обработке зерновых культур в процессе хранения и протравке семян перед посевом для уничтожения спор плесневых грибов и др.

200. Медь. (Cuprum). . Общая химия

Общее содержание меди в земной коре сравнительно невелико [0,01% (масс.)], однако она чаще, чем другие металлы, встречается в самородном состоянии, причем самородки меди достигают значительной величины. Этим, а также сравнительной легкостью обработки меди объясняется то, что она ранее других металлов была использована человеком.

В настоящее время медь добывают из руд. Последние, в зависимости от характера входящих в их состав соединений, подразделяют на оксидные и сульфидные. Сульфидные руды имеют наибольшее значение, поскольку из них выплавляется 80 % всей добываемой меди.

Важнейшими минералами, входящими в состав медных руд, являются: халькозин, или медный блеск, Cu₂S; халькопирит, или медный колчедан, CuFeS₂; малахит (CuOH)₂CO₃.

— 553 —

В СССР богатые месторождения медных руд находятся на Урале, в Казахстане и в Закавказье.

Медные руды, как правило, содержат большое количество пустой породы, так что непосредственное получение из них меди экономически невыгодно. Поэтому в металлургии меди особенно важную роль играет обогащение (обычно флотационный метод), позволяющее использовать ряды с небольшим содержанием меди.

Выплавка меди из ее сульфидных руд или концентратов представляет собою сложный процесс. Обычно он слагается из следующих операций: обжиг, плавка, конвертирование, огневое и электролитическое рафинирование. В ходе обжига большая часть сульфидов примесных элементов превращается в оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд пирит FeS₂ превращается в Fe₂O₃. Газы, отходящие при обжиге, содержат SO₂ и используются для получения серной кислоты.

Получающиеся в ходе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Основной же продукт плавки — жидкий штейн (Cu₂S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через пего продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая, или сырая, медь.

Для извлечения ценных спутников ( Au, Ag, Te и др.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка, кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. Медь же разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании (см. § 103).

Чистая медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко прокатываемый в тонкие листы. Она очень хорошо проводит теплоту и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на ее поверхности тончайшая пленка оксидов (придающая меди более темный цвет) служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налетом карбоната гидроксомеди (CuOH)₂CO₃. При нагревании на воздухе в интервале температур 200-375°C медь окисляется до черного оксида меди (II) CuO. При более высоких температурах на ее поверхности образуется двухслойная окалина: поверхностный слой представляет собой оксид меди (II), а внутренний — красный оксид меди (I). Ввиду высокой теплопроводности, электрической проводимости, ковкости, хороших литейных качеств, большого сопротивления на разрыв и химической стойкости медь широко используется в промышленности.

Большие количества чистой электролитической меди (около 40% всей добываемой меди) идут на изготовление электрических проводов и кабелей. Из меди изготовляют различную промышленную аппаратуру: котлы, перегонные кубы и т. п.

Широкое применение в машиностроительной промышленности, а также в электротехнике и других производствах имеют различные сплавы меди с другими металлами. Важнейшими из них являются латуни (сплавы меди с цинком), медноникелевые сплавы и бронзы.

— 554 —

Латуни содержат до 45% цинка. Различают простые и специальные латуни. В состав последних, кроме меди и цинка, входят другие элементы, например железо, алюминий, олово, кремний. Латуни находят разнообразное применение. Из них изготовляют трубы для конденсаторов и радиаторов, детали механизмов, в частности часовых. Некоторые специальные латуни обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде и применяются в судостроении. Латунь с высоким содержанием меди — томпак — благодаря своему внешнему сходству с золотом используется для ювелирных и декоративных изделий.

Медноникелевые сплавы подразделяются на конструкционные и электротехнические. К конструкционным относятся мельхиоры и нейзильберы. Мельхиоры содержат 20-30% никеля и небольшие количества железа и марганца, а нейзильберы 5-35% никеля и 13-45% цинка. Благодаря стойкости против коррозии в воде, в том числе в морской, конструкционные медноникелевые сплавы получили широкое распространение в судостроении и в энергетической промышленности. Из них изготовляют радиаторы, трубопроводы, дистилляционные установки для получения питьевой воды из морской. К электротехническим медноникелевым сплавам относятся константан (40% Ni, 1.5% Mn) и манганин (3% Ni, 12% Mn), обладающие низким температурным коэффициентом электросопротивления и служащие для изготовления магазинов сопротивления, а также копель (43% Ni, 0.5% Mn), применяемый для изготовления термопар.

Бронзы подразделяются по основному входящему в их состав компоненту (кроме меди) на оловянные, алюминиевые, кремнистые и др. Из них оловянные представляют собой самые древние сплавы. На протяжении столетий они занимали ведущее место во многих отраслях производства. Сейчас применение их в машиностроении сокращается. Более широко применяются алюминиевые бронзы (5-10% Al и добавки Fe, Mn, Ni). Бериллиевые бронзы очень прочны и применяются для изготовления пружин и других ответственных деталей.

Все медные сплавы обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии.

В химическом отношении медь является малоактивным металлом. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной температуре, например, с влажным мором образует хлорид CuCl₂. О взаимодействии меди с кислородом воздуха говорилось выше, При нагревании медь взаимодействует и с серой, образуя сульфид Cu₂S.

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислоты на медь не действуют.

— 555 —

Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей:

Летучие соединения меди окрашивают несветящее пламя газовой горелки в сине-зеленый цвет.

Известны соединения, в которых медь имеет степень окисленности один, два и три. Их можно рассматривать как производные соответствующих оксидов: Cu₂O, CuO и Cu₂O₃.

Соединения меди(I), в общем, менее устойчивы, чем соединения меди(II). Оксид Cu₂O₃ и его производные весьма нестойки.

Соединения меди(I).

Оксид меди(I), или закись меди, Cu₂O встречается в природе в виде минерала куприта. Искусственно она может быть получена путем нагревания раствора соли меди(II) со щелочью и каким-нибудь сильным восстановителем, например формалином или глюкозой. При нагревании образуется осадок красного оксида меди(I).

В паре с металлической медью Cu₂O применяется в купроксных выпрямителях переменного тока.

При действии на Cu₂O соляной кислоты получается бесцветный раствор хлорида меди(I) CuCl. Если разбавить этот раствор водой, то хлорид меди(I) выпадает в виде белого творожистого осадка, нерастворимого в воде. Он может быть получен также кипячением раствора хлорида меди (II) CuCl₂ с металлической медью в солянокислой среде:

Соединения меди(II).

Оксид меди(II), или окись меди, CuO — черное вещество, встречающееся в природе (например, в виде минерала тенорита). Его можно легко получить прокаливанием карбоната гидроксомеди(II) (CuOH)₂CO₃ или нитрата меди(II) Cu(NO₃)₂. Оксид меди(II) проявляет окислительные свойства. При нагревании с различными органическими веществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород — в воду и восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементарном анализе органических веществ для определения содержания в них углерода и водорода.

Гидроксид меди(II) Cu(OH)₂ осаждается из растворов солей меди(II) в виде голубой студенистой массы при действии щелочей. Уже при слабом нагревании даже под водой он разлагается, превращаясь в черный оксид меди(II).

Гидроксид меди(II) Cu(OH)₂ — очень слабое основание. Поэтому растворы солей меди(II) в большинстве случаев имеют кислую реакцию, а со слабыми кислотами медь образует основные соли.

Важнейшими из солей меди(II) являются следующие.

Сульфат меди(II) CuSO₄ в безводном состоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Водный раствор сульфата меди имеет характерный сине-голубой цвет.

— 556 —

Эта окраска свойственна гидратированным ионам [Cu(H₂O)₄]²⁺, поэтому такую же окраску имеют все разбавленные растворы солей меди(II), если только они не содержат каких-либо окрашенных анионов. Из водных растворов сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды, образуя прозрачные синие кристаллы. В таком виде он называется медным купоросом (см. стр. 376).

Хлорид меди(II) CuCl₂·2H₂O. Образует темно-зеленые кристаллы, легко растворимые в воде. Очень концентрированные растворы хлорида меди(II) имеют зеленый цвет, разбавленные — сине-голубой.

Нитрат меди(II) Cu(NO₃)₂·3H₂O. Получается при растворении меди в азотной кислоте. При нагревании синие кристаллы нитрата меди сначала теряют воду, а затем легко разлагаются с выделением кислорода и бурого диоксида азота, переходя в оксид меди(II).

Карбонат гидроксомеди(II) (CuOH)₂CO₃. Встречается в природе в виде минерала малахита, имеющего красивый изумруднозеленый цвет. Искусственно приготовляется действием Na₂CO₃ на растворы солей меди(II):

Применяется для получения хлорида меди(II), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехнике.

Ацетат меди(II) Cu(CH₃COO)₂·2H₂O. Получается обработкой металлической меди или оксида меди(II) уксусной кислотой. Обычно представляет собой смесь основных солей различного состава и цвета (зеленого и сине-зеленого). Под названием ярь-медянка применяется для приготовления масляной краски.

Смешанный ацетат-арсенит меди(II) Cu(CH₃COO)₂·Cu₃(AsO₃)₂. Применяется под названием париэюская зелень для уничтожения вредителей растений.

Из солей меди вырабатывают большое количество минеральных красок, разнообразных по цвету: зеленых, синих, коричневых, фиолетовых и черных. Все соли меди ядовиты, поэтому медную посуду лудят, т. е. покрывают внутри слоем олова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей.

Комплексные соединения меди. Характерное свойство двухзарядных ионов меди — их способность соединяться с молекулами аммиака с образованием комплексных ионов.

Если к раствору сульфата меди приливать раствор аммиака, то выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивный синий цвет. Прибавление щелочи к полученному раствору не вызывает образования осадка гидроксида меди Cu(OH)₂ следовательно, в этом растворе так мало ионов Cu²⁺, что даже при большом количестве ионов ОН- не достигается произведение растворимости Cu(OH)₂.

— 557 —

Отсюда можно заключить, что ионы меди вступают во взаимодействие с прибавленным аммиаком и образуют какие-то новые ионы, которые не дают нерастворимого соединения с ионами ОН-. В то же время ионы SO₄^2- остаются неизмененными, так как прибавление к аммиачному раствору хлорида бария тотчас же вызывает образование осадка сульфата бария (характерная реакция на SO₄^2-).

Исследованиями установлено, что темно-синяя окраска аммиачного раствора обусловлена присутствием в нем сложных ионов [Cu(NH₃)₄]²⁺, образовавшихся путем присоединения к иону меди четырех молекул аммиака. При испарении воды ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺ связываются с ионами SO₄^2- и из раствора выделяются темносиние кристаллы, состав которых выражается формулой [Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O.

Таким образом, при взаимодействии сульфата меди(II) с аммиаком происходит реакция

или в ионной форме:

Ионы, которые, подобно [Cu(NH₃)₄]²⁺, образуются путем присоединения к данному иону нейтральных молекул или ионов противоположного знака, называются комплексными ионами. Соли, в состав которых входят такие ионы, получили название комплексных солей. Известны также комплексные кислоты, комплексные основания и комплексные неэлектролиты.

При написании формул комплексный ион обычно заключают в квадратные скобки. Этим отмечается, что при растворении данного соединения в воде комплексный ион практически не диссоциирует.

Подобно сульфату меди(II) реагируют с аммиаком и другие соли двухвалентной меди. Во всех этих случаях получаются темносиние растворы, содержащие комплексные ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺.

Гидроксид меди(II) тоже растворяется в аммиаке с образованием темно-синего раствора, содержащего ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺:

Получающийся раствор обладает способностью растворять целлюлозу (вату, фильтровальную бумагу и т. п.) и применяется при изготовлении одного из видов искусственного волокна (см. стр. 480).

Гидроксид меди (II) растворяется также в очень концентрированных растворах щелочей, образуя сине-фиолетовые растворы купритов — солей, содержащих комплексный ион [Cu(OH)₄]^2-

— 558 —

или в ионной форме:

В отличие от аммиачных комплексов меди, в этом случае ион меди присоединяет к себе не нейтральные молекулы, а ионы OH-, вследствие чего образуются комплексные анионы, а не катионы. Куприты очень нестойки и при разбавлении щелочных растворов водой разлагаются, выделяя гидроксид меди(II) в осадок.

Из других комплексных анионов меди (II) отметим ионы [CuCl₄]^2-, образующиеся в концентрированных растворах хлорида меди(II) и обусловливающие их зеленую окраску:

При разбавлении растворов водой ионы [CuCl₄]^2- превращаются в обычные гидратированные ионы меди [Cu(H₂O)₄]²⁺ и зеленая окраска растворов переходит в сине-голубую:

Медь принадлежит к числу микроэлементов. Такое название получили Fe, Cu, Mn, Mo, B, Zn, Co в связи с тем, что малые количества их необходимы для нормальной жизнедеятельности растений. Микроэлементы повышают активность ферментов, способствуют синтезу сахара, крахмала, белков, нуклеиновых кислот, витаминов и ферментов. Микроэлементы вносят в почву с микроудобрениями. Удобрения, содержащие медь, способствуют росту растений на некоторых малоплодородных почвах, повышают их устойчивость против засухи, холода и некоторых заболеваний.

Химия меди — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Джим Кларк
• Школа Труро в Корнуолле

Медь относится к тому же семейству периодической таблицы, что и серебро и золото, поскольку у каждого из них есть один s-орбитальный электрон поверх заполненной электронной оболочки, которая образует металлические связи. Это сходство электронной структуры делает их похожими по многим характеристикам. Все они обладают очень высокой тепло- и электропроводностью и являются ковкими металлами. Среди чистых металлов при комнатной температуре медь имеет вторую по величине электрическую и теплопроводность после серебра.

Введение

Использование меди восходит к глубокой истории. Медные бусы были найдены на территории современного Ирака, датируемого 9000 годом до нашей эры. Металл относительно легко добывать и очищать, что способствует его раннему и широкому использованию. Однако, будучи мягким, он непригоден для изготовления надежных инструментов и оружия. Первые кузнецы еще за 3000 лет до нашей эры научились сочетать медь с другими металлами для получения более прочных сплавов. Латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово) являются двумя примерами. Символ и название меди происходят от латинского 9.0036 cuprum , что буквально означает «с острова Кипр», ранний источник медной руды.

До 1982 года пенни США были из чистой меди. Теперь они в основном цинковые с тонкой оболочкой из меди. Большая часть добываемой сегодня меди очищается и вытягивается в проволоку для использования в электротехнической промышленности. Значительная часть также используется в производстве водопроводных труб. Медь, конечно же, имеет характерный цвет, который знаком большинству людей. Он является одним из лучших электрических проводников и устойчив к коррозии от большинства кислот (кроме азотной и горячей концентрированной серной). При воздействии элементов в течение определенного периода времени на нем образуется зеленоватое покрытие или патина, представляющая собой карбонат меди (II), защитное покрытие, предотвращающее дальнейший износ.

Залежи и извлечение меди

Медь встречается как в связанном, так и в свободном состоянии, а также во многих рудах. Важными рудами меди являются медный пирит (\(CuFeS_2\)), куприт и медный глянец. Медные руды в основном находятся на севере Индии. Извлечение меди также включает в себя множество стадий. Руда, используемая для добычи, представляет собой медный колчедан, который измельчается, концентрируется и затем нагревается в присутствии воздуха. При нагревании влага удаляется, а колчедан меди превращается в сульфид железа и сульфид меди.

\[ 2CuFeS_2 + O_2 \rightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2 \]

Доменная печь предназначена для нагрева смеси обожженной руды, порошкообразного кокса и песка. В доменной печи происходят реакции окисления. Сульфид железа образует оксид железа, который соединяется с кремнеземом и образует шлак (\(FeSiO_2\)).

\[ 2FeS + 3O_2 \rightarrow 2FeO + 2SO_2\]

\[ FeO + SiO_2 \rightarrow FeSiO_3\]

Сульфид меди образует закись меди, которая частично превращается в сульфид меди.

\[ Cu_2S + 3 O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2\]

\[ Cu_2O + FeS \rightarrow Cu_2S + FeO\]

Этот сульфид меди содержит некоторое количество сульфида железа и называется штейном. Штейн удаляют из основного выхода доменной печи. Удаленный штейн переводится в бессемеровский конвертер, который внутри футерован оксидом магния. Этот преобразователь имеет трубы, через которые подается горячий воздух и \(SiO_2\). В этом конвертере \(Cu_2S\) преобразуется в \(Cu_2O\), а \(FeS\) превращается в \(FeO\). Закись железа образует шлак с \(SiO_2\). Образующийся оксид меди реагирует с Cu2S и образует медь.

\[ 2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2\]

Образовавшуюся медь необходимо очистить электролизом.

Реакции ионов меди(II) в растворе

Простейшим ионом, который медь образует в растворе, является типичный синий ион гексааквамеди(II) — [Cu(H ₂ O) ₆ ] ²⁺ .

Реакции ионов гексааквамеди(II) с ионами гидроксида

Ионы гидроксида (например, из раствора гидроксида натрия) удаляют ионы водорода из водных лигандов, присоединенных к иону меди. Как только ион водорода был удален из двух молекул воды, у вас остался комплекс без заряда — нейтральный комплекс. Он нерастворим в воде, и образуется осадок.

Цветовая маркировка показывает, что это не реакция обмена лиганда. Кислороды, которые первоначально были связаны с медью, все еще связаны в нейтральном комплексе.

В пробирке изменение цвета:

Реакции ионов гексааквамеди(II) с раствором аммиака

Аммиак действует как основание и как лиганд. При небольшом количестве аммиака ионы водорода отрываются от гексааква-иона точно так же, как и в случае с гидроксид-ионом, с образованием того же нейтрального комплекса. 9{2+} + H_2O\]

Примечание

Вы можете удивиться, почему это второе уравнение дается исходя из исходного гексаакваиона, а не нейтрального комплекса. Объяснить, почему осадок снова растворяется, довольно сложно. Полное объяснение вы найдете на странице о реакциях между ионами гексааква и раствором аммиака.

Изменения цвета:

Реакция ионов гексааквамеди(II) с ионами карбоната

Вы просто получаете осадок того, что вы можете представить как карбонат меди(II). 9{2-} + 6H_2O\]

Поскольку реакция обратима, вы получаете смесь цветов из-за обоих комплексных ионов. Цвет иона тетрахлоркупрата (II) можно также описать как оливково-зеленый или желтый. Если к зеленому раствору добавить воду, он снова станет синим.

Реакция ионов гексааквамеди(II) с ионами йодида

Ионы меди(II) окисляют ионы йода до молекулярного йода, и в процессе сами восстанавливаются до йодида меди(I).

9- (aq)\]

Когда раствор тиосульфата натрия вливается из бюретки, окраска йода тускнеет. Когда почти все кончится, добавьте немного раствора крахмала. Он обратимо реагирует с йодом, образуя темно-синий комплекс крахмал-йод, который гораздо легче увидеть.

Медленно добавляйте последние несколько капель раствора тиосульфата натрия, пока не исчезнет синяя окраска. Если вы проследите пропорции реакции с помощью двух уравнений, вы обнаружите, что на каждые 2 моля ионов меди (II), с которыми вы должны были начать, вам нужно 2 моля раствора тиосульфата натрия. Зная концентрацию раствора тиосульфата натрия, легко рассчитать концентрацию ионов меди(II).

Некоторые важные химические вещества меди(I)

Диспропорционирование ионов меди(I) в растворе

Химия меди(I) ограничивается реакцией, которая протекает с участием простых ионов меди(I) в растворе. Это хороший пример диспропорционирования — реакции, при которой что-то окисляется и восстанавливается. Ионы меди (I) в растворе диспропорционируют с образованием ионов меди (II) и осадка меди. Реакция:

Любая попытка получить простое соединение меди(I) в растворе приводит к этому. Например, если вы взаимодействуете с оксидом меди (I) с горячей разбавленной серной кислотой, вы можете ожидать получения раствора сульфата меди (I) и воды. На самом деле вы получаете коричневый осадок меди и синий раствор сульфата меди (II) из-за реакции диспропорционирования.

\[ Cu_2O + H_2SO_4 \rightarrow Cu + CuSO_4 + H_2O\]

Стабилизация степени окисления меди(I)

Мы уже видели, что йодид меди(I) образуется в виде не совсем белого осадка, если добавить раствора иодида калия в раствор, содержащий ионы меди(II). Иодид меди(I) практически нерастворим в воде, поэтому реакции диспропорционирования не происходит. Точно так же хлорид меди (I) может быть получен в виде белого осадка (реакция описана ниже). Если его отделить от раствора и как можно быстрее высушить, он останется белым. Однако при контакте с водой он медленно становится синим по мере образования ионов меди (II). Реакция диспропорционирования происходит только с простыми ионами меди (I) в растворе.

Образование комплексов меди(I) (кроме комплексов с водой в качестве лиганда) также стабилизирует степень окисления меди(I). Например, оба [Cu(NH ₃ ) ₂ ] ⁺ и [CuCl ₂ ] ^— представляют собой комплексы меди (I), которые не диспропорционируют . Хлорсодержащий комплекс образуется при растворении оксида меди(I) в концентрированной соляной кислоте. Вы можете представить, что это происходит в два этапа. Сначала образуется хлорид меди(I): 9-_{(aq)}\]

Вы можете получить белый осадок хлорида меди(I) (упомянутый выше), добавив к этому раствору воду. Это обращает последнюю реакцию, удаляя лишний хлорид-ион.

Авторы и авторство

Эта страница под названием «Химия меди» распространяется по незаявленной лицензии, ее автором, ремиксом и/или куратором является Джим Кларк.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Джим Кларк

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. медь
   2. медный пирит
   3. замена лиганда

Расчет на медь | Природа Химия

Расчет на медь

Скачать PDF

Ваша статья скачана

Карусель с тремя слайдами одновременно. Используйте кнопки «Назад» и «Далее» для перехода по трем слайдам за раз или кнопки с точками в конце для перехода по трем слайдам за раз.

Скачать PDF

• Опубликовано: 22 марта 2012 г.

• Тибериу Г. Мога ¹  

Химия природы
том 4 , страница 334 (2012)Процитировать эту статью

• 5862 Доступ

• 8 Цитаты

• 28 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Неорганическая химия

Медь, обычно встречающаяся в повседневной жизни, на первый взгляд может показаться немного неинтересной. Tiberiu G. Moga рассказывает, как наука, тем не менее, не пренебрегла своим обещанием.

Предыстория © GETTY IMAGES

В конце финского эпоса « Калевала » герой Вяйнямёйнен отправляется в небеса, покидая царство смертных на медной лодке. Современные инженеры, кажется, приняли это близко к сердцу: корпуса кораблей облицованы материалами на основе меди, которые подавляют рост бактерий, ракушек и других нежелательных пассажиров. Сосуд Вяйнямёйнена — лишь один из примеров того, как красновато-коричневый блеск меди на протяжении всей истории стимулировал человеческое воображение.

Древним римлянам медь была известна как cuprum в связи с островом Кипр, где добывалась большая часть меди. В настоящее время слово «медь» обычно вызывает в воображении видения копеек, электропроводки или, возможно, Статуи Свободы, которая обязана своим зеленым цветом карбонату меди (II). Но, несмотря на свое, казалось бы, ничем не примечательное присутствие в повседневной жизни, медь постоянно играет активную роль в науке благодаря своим жизненно важным биологическим функциям и разнообразным химическим свойствам. Универсальность меди во многом обусловлена ​​ее способностью осуществлять три различных химических процесса: катализ кислотой Льюиса, процессы с переносом одного электрона и реакции с переносом двух электронов.

При кислотном катализе Льюиса ионы Cu ⁺ или Cu ²⁺ объединяют разные молекулы и облегчают химическую реакцию между ними. Известным примером является катализируемое медью циклоприсоединение азид-алкин, известное как клик-химия. В этой реакции один из исходных материалов помечен азидным фрагментом, тогда как другой несет алкиновую группу; два из них сначала координируются с медью, затем ковалентно связываются друг с другом с образованием триазольного кольца ¹ . Ни один переходный металл не является столь же эффективным катализатором, как медь, для этой стадии. Благодаря своей надежности и высокой селективности эта клик-реакция широко используется от полного синтеза природных продуктов и их производных до получения и модификации полимеров.

Другим примером катализа кислотой Льюиса, опосредованного ионами меди, является синтез циклических пептидов — класса соединений с многочисленными биологическими приложениями. Например, циклоспорин А и грамицидин S являются антибиотиками; октреотид и кальцитонин действуют на эндокринную систему; а эптифибатид помогает предотвратить образование тромбов и инсульты. Благодаря своему положительному заряду Cu ²⁺ (наряду с другими ионами) способен связываться с электронными парами атомов кислорода, азота и серы линейных предшественников пептидов, тем самым изгибая их в изогнутые формы, которые легче образуют замкнутые кольцевые структуры ² .

Механически более сложные, чем кислотный катализ Льюиса, процессы переноса одного электрона, осуществляемые медью — чередование ее форм Cu ⁺ и Cu ²⁺ — незаменимы в биологии. В клеточном дыхании, при котором организм извлекает энергию из глюкозы, участвуют медьсодержащие ферменты митохондриальной мембраны. Эти ферменты окисляют глюкозу и восстанавливают кислород посредством ступенчатого одноэлектронного переноса, также образуя в процессе воду.

Другие ферменты, которые осуществляют медь-опосредованный перенос одного электрона, включают несколько менее известные, но также важные супероксиддисмутазу и тирозиназу ³ . Супероксиддисмутаза на основе меди и цинка защищает клетки от активных форм кислорода, превращая их в менее токсичную молекулу перекиси водорода, которая впоследствии сама превращается в кислород и воду. Медьсодержащая тирозиназа превращает тирозин в L-дофа, предшественник гормона адреналина, который опосредует реакцию «бей или беги» при остром стрессе. L-допа также используется для лечения болезни Паркинсона; он метаболизируется до дофамина, который обеспечивает связь между нервными клетками головного мозга.

Последним типом распространенного медного катализа являются реакции переноса двух электронов, также называемые реакциями сочетания, которые происходят в три этапа: окислительное присоединение, трансметаллирование и восстановительное отщепление. Сначала Cu(0) разрывает связь углерод-галоген с образованием связи углерод-медь и медь-галоген, при этом окисляясь до Cu ²⁺ . Затем ион галогенида вытесняется из центра металлической меди нуклеофилом или другой входящей группой. Наконец, связи углерод-медь и медь-нуклеофил расщепляются с образованием связи углерод-нуклеофил, и катализатор Cu(0) регенерируется ⁴ .

Реакции сочетания были впервые популяризированы с использованием палладиевых катализаторов и принесли Хеку, Негиши и Судзуки Нобелевскую премию по химии 2010 года. Эти реакции в настоящее время находят широкое применение в синтезе лекарств и, скорее всего, будут продолжать привлекать внимание. В качестве катализатора медь дает хорошие выходы в мягких условиях реакции и относительно устойчива к ядам, которые могут разрушить другие катализаторы, что делает ее желательной альтернативой палладию.

От синтеза фармпрепаратов до проектирования новых структур в нанотехнологиях ⁵ , медь постоянно открывается заново в качестве катализатора и универсального строительного блока. Эта тенденция не собирается ослабевать, что, возможно, свидетельствует о том, что использование меди может быть ограничено только чьей-то фантазией.

Это эссе было выбрано победителем нашего конкурса писателей, см.
http://go.nature.com/oi187X

Ссылки

1. Adzima, B.J. et al. Природа Хим. 3 , 256–259 (2011).

   Артикул
   КАС

   Google Scholar

2. White, C.J. & Yudin, A.K. Nature Chem. 3 , 509–524 (2011).

   Артикул
   КАС

   Google Scholar

3. Липпард, С.Дж. и Берг, Дж.М. Принципы бионеорганической химии (Университетские научные книги, 1994).

   Google Scholar

4. Кар, А. и др.