Медь свойства химия: Ошибка 403 — доступ запрещён

МЕДЬ | Энциклопедия Кругосвет

МЕДЬ – элемент 11 группы Периодической системы, плотность 8,9 г см^–3, один из первых металлов, ставших известными человеку. Считают, что медь начали использовать около 5000 до н.э. В природе медь изредка встречается в виде металла. Из медных самородков, возможно, с помощью каменных топоров, были изготовлены первые металлические орудия труда. У индейцев, живших на его берегах оз. Верхнее (Сев. Америка), где есть очень чистая самородная медь, способы ее холодной обработки были известны до времен Колумба.

Около 3500 до н.э. на Ближнем Востоке медь научились извлекать из руд, ее получали восстановлением углем. Медные рудники были и в Древнем Египте. Известно, что глыбы для знаменитой пирамиды Хеопса обрабатывали медным инструментом.

К 3000 до н.э. в Индии, Месопотамии и Греции для выплавки более твердой бронзы в медь стали добавлять олово. Открытие бронзы могло произойти случайно, однако ее преимущества по сравнению с чистой медью быстро вывели этот сплав на первое место. Так начался «бронзовый век».

Изделия из бронзы были у ассирийцев, египтян, индусов и других народов древности. Однако цельные бронзовые статуи древние мастера научились отливать не раньше 5 в. до н.э. Около 290 до н.э. Харесом в честь бога солнца Гелиоса был создан Колосс Родосский. Он имел высоту 32 м и стоял над входом во внутреннюю гавань древнего порта острова Родоса в восточной части Эгейского моря. Гигантская бронзовая статуя была разрушена землетрясением в 223 н.э. (см. также СЕМЬ ЧУДЕС СВЕТА).

Предки древних славян, жившие в бассейне Дона и в Приднепровье, применяли медь для изготовления оружия, украшений и предметов домашнего обихода. Русское слово «медь», по мнению некоторых исследователей, произошло от слова «мида», которое у древних племен, населявших Восточную Европу, обозначало металл вообще.

Символ Cu происходит от латинского aes cyproum (позднее, Cuprum), так как на Кипре (Cyprus) находились медные рудники древних римлян.

Относительное содержание меди в земной коре составляет 6,8·10^–3%. Самородная медь встречается очень редко. Обычно элемент находится в виде сульфида, оксида или карбоната. Важнейшими рудами меди являются халькопирит CuFeS₂, который, по оценкам, составляет около 50% всех месторождений этого элемента, медный блеск (халькоцит) Cu₂S, куприт Cu₂O и малахит Cu₂CO₃(OH)₂. Большие месторождения медных руд найдены в различных частях Северной и Южной Америк, в Африке и на территории нашей страны. В 18–19 вв. близ Онежского озера добывали самородную медь, которую отправляли на монетный двор в Петербург. Открытие промышленных месторождений меди на Урале и в Сибири связано с именем Никиты Демидова. Именно он по указу Петра I в 1704 начал чеканить медные деньги.

Богатые месторождения меди давно выработаны. Сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1% меди. Некоторые оксидные руды меди могут быть восстановлены непосредственно до металла нагреванием с коксом. Однако большая часть меди производится из железосодержащих сульфидных руд, что требует более сложной переработки. Эти руды сравнительно бедные, и экономический эффект при их эксплуатации может обеспечиваться лишь ростом масштабов добычи. Руду обычно добывают в огромных карьерах, где используются экскаваторы с ковшами до 25 м³ и грузовики грузоподъемностью до 250 т. Сырье размалывают и концентрируют (до содержания меди 15–20%) с использованием пенной флотации, при этом серьезной проблемой является сброс многих миллионов тонн тонко измельченных отходов в окружающую среду (см. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ). К концентрату добавляют кремнезем, а затем смесь нагревают в отражательных печах (доменные печи для тонко измельченной руды неудобны) до температуры 1400° С, при которой она плавится. Суммарное уравнение протекающих реакций можно представать в виде:

2CuFeS₂ + 5O₂ + 2SiO₂ = 2Cu + 2FeSiO₃ + 4SO₂

Cu^+I + 1e^– = Cu⁰ |

Fe^III + 1e^– = Fe^II | –10e^–

2S^–II – 12e^– = 2S^IV |

O₂ + 4e^– = 2O^–II

Большую часть полученной черновой меди очищают электрохимическим методом, отливая из нее аноды, которые затем подвешивают в подкисленном растворе сульфата меди CuSO₄, а катоды покрывают листами очищенной меди. В процессе электролиза чистая медь осаждается на катодах, а примеси собираются около анодов в виде анодного шлама, который является ценным источником серебра, золота и других драгоценных металлов.

Около 1/3 используемой меди представляет собой вторичную медь, выплавленную из лома. Годовое производство нового металла составляет около 8 млн. т. Лидируют по производству меди Чили (22%), США (20%), СНГ (9%), Канада (7,5%), Китай (7,5%) и Замбия (5%).

Главное применение металла – в качестве проводника электрического тока. Кроме того, медь используется в монетных сплавах, поэтому ее часто называют «монетным металлом». Она также входит в состав традиционных бронзы (сплавы меди с 7–10% олова) и латуни (сплав меди с цинком) и специальных сплавов, таких как монель (сплав никеля с медью). Металлообрабатывающий инструмент из медных сплавов не искрит и может использоваться во взрывоопасных цехах. Сплавы на основе меди служат для изготовления духовых инструментов и колоколов.

В виде простого вещества медь обладает характерной красноватой окраской. Медь металл мягкий и пластичный. По электро- и теплопроводности медь уступает только серебру. Металлическая медь, как и серебро, обладает антибактериальными свойствами.

Медь устойчива в чистом сухом воздухе при комнатной температуре, однако при температуре красного каления образует оксиды. Она реагирует также с серой и галогенами. В атмосфере, содержащей соединения серы, медь покрывается зеленой пленкой основного сульфата. В электрохимическом ряду напряжений медь находится правее водорода, поэтому она практически не взаимодействует с неокисляющими кислотами. Металл растворяется в горячей концентрированной серной кислоте, а также в разбавленной и концентрированной азотной кислоте. Кроме того, медь можно перевести в раствор действием водных растворов цианидов или аммиака:

2Cu + 8NH₃·H₂O + O₂ = 2[Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 6H₂O

В соответствии с положением меди в Периодической системе, ее единственная устойчивая степень окисления должна быть (+I), но это не так. Медь способны принимать более высокие степени окисления, причем наиболее устойчивой, особенно в водных растворах, является степень окисления (+II). В биохимических реакциях переноса электрона, возможно, участвует медь(III). Эта степень окисления редко встречается и очень легко понижается под действием даже слабых восстановителей. Известно несколько соединений меди(+IV).

При нагревании металла на воздухе или в кислороде образуются оксиды меди: желтый или красный Cu₂O и черный CuO. Повышение температуры способствует образованию преимущественно оксида меди(I) Cu₂O. В лаборатории этот оксид удобно получать восстановлением щелочного раствора соли меди(II) глюкозой, гидразином или гидроксиламином:

2CuSO₄ + 2NH₂OH + 4NaOH = Cu₂O + N₂ + 2Na₂SO₄ + 5H₂O

Эта реакция – основа чувствительного теста Фелинга на сахара и другие восстановители. К испытываемому веществу добавляют раствор соли меди(II) в щелочном растворе. Если вещество является восстановителем, появляется характерный красный осадок.

Поскольку катион Cu⁺ в водном растворе неустойчив, при действии кислот на Cu₂O происходит либо дисмутация, либо комплексообразование:

Cu₂O + H₂SO₄ = Cu + CuSO₄ + H₂O

Cu₂O + 4HCl = 2 H[CuCl₂] + H₂O

Оксид Cu₂O заметно взаимодействует со щелочами. При этом образуется комплекс:

Cu₂O + 2NaOH + H₂O 2Na[Cu(OH)₂]

Для получения оксида меди(II) CuO лучше всего использовать разложение нитрата или основного карбоната меди(II):

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂

(CuOH)₂CO₃ = 2CuO + CO₂ + H₂O

Оксиды меди не растворимы в воде и не реагируют с ней. Единственный гидроксид меди Cu(OH)₂ обычно получают добавлением щелочи к водному раствору соли меди(II). Бледно-голубой осадок гидроксида меди(II), проявляющий амфотерные свойства (способность химических соединений проявлять либо основные, либо кислотные свойства), можно растворить не только в кислотах, но и в концентрированных щелочах. При этом образуются темно-синие растворы, содержащие частицы типа [Cu(OH)₄]^2–. Гидроксид меди(II) растворяется также в растворе аммиака:

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

Гидроксид меди(II) термически неустойчив и при нагревании разлагается:

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O

Есть сведения о существовании темно-красного оксида Cu₂O₃, образующегося при действии K₂S₂O₈ на Cu(OH)₂. Он является сильным окислителем, при нагревании до 400° С разлагается на CuO и О₂.

Большой интерес к химии оксидов меди в последние два десятилетия связан с получением высокотемпературных сверхпроводников, из которых наиболее известен YBa₂Cu₃O₇. В 1987 было показано, что при температуре жидкого азота это соединение является сверхпроводником. Главные проблемы, препятствующие его широкомасштабному практическому применению, лежат в области обработки материала. Сейчас наиболее перспективным считается изготовление тонких пленок.

Многие из халькогенидов меди – нестехиометрические соединения. Сульфид меди(I) Cu₂S образуется при сильном нагревании меди в парах серы или в среде сероводорода. При пропускании сероводорода через водные растворы, содержащие катионы Cu²⁺, выделяется коллоидный осадок состава CuS. Однако, CuS – не простое соединение меди(II). Оно содержит группу S₂ и лучше описывается формулой Cu^I₂Cu^II(S₂)S. Селениды и теллуриды меди проявляют металлические свойства, а CuSe₂, CuTe₂, CuS и CuS₂ при низких температурах являются сверхпроводниками.

При нагревании меди с галогенами можно синтезировать безводные дифторид, дихлорид и дибромид. Растворы галогенидов меди(II) удобнее получать взаимодействием металла, его оксида, гидроксида или карбоната с соответствующей галогеноводородной кислотой. Из водных растворов всегда выделяются кристаллогидраты.

Попытки получить иодид меди(II) приводят к образованию иодида меди(I) CuI:

2Cu²⁺ + 4I^– = 2CuI + I₂

При этом раствор и осадок окрашиваются в бурый цвет за счет присутствия иода. Образовавшийся иод можно удалить действием тиосульфат-иона:

I₂ + 2SO₃S^2– = 2I^– + S₄O₆^2–

Однако при добавлении избытка тиосульфат-иона иодид меди(I) растворяется:

CuI + 2SO₃S^2– = [Cu(SO₃S)₂]^3– + I^–

Точно так же попытки получить цианид меди(II) приводят к образованию CuCN. С другой стороны, с электроотрицательным фтором не удается получить соль меди(I). Три других галогенида меди(I), представляющие собой белые нерастворимые соединения, осаждаются из водных растворов при восстановлении галогенидов меди(II).

В водных растворах бесцветный ион меди(I) очень неустойчив и диспропорционирует

2Cu^I Cu^II + Cu(р)

Возможно, причиной этого является размер атома. Ион Cu^II меньше, чем Cu^I, и, имея вдвое больший заряд, намного сильнее взаимодействует с водой (теплоты гидратации составляют ~2100 и ~580 кДж моль^–1, соответственно). Разница является существенной, так как она перевешивает вторую энергию ионизации для меди. Это делает ион Cu^II более стабильным в водном растворе (и ионных твердых веществах), чем Cu^I, несмотря на устойчивую конфигурацию d¹⁰ последнего. Тем не менее, Cu^I может стабилизироваться в соединениях с очень низкой растворимостью или за счет комплексообразования. Комплексы легко образуются в водном растворе при взаимодействии Cu₂O с соответствующими лигандами. В водных растворах хлоро- и амминкомплексы меди(I) медленно окисляются кислородом воздуха до соответствующих соединений меди(II).

Катион меди(II), напротив, в водном растворе вполне устойчив. Соли меди(II), в основном, растворимы в воде. Голубой цвет их растворов связан с образованием иона [Cu(H₂O)₄]²⁺. Они часто кристаллизуются в виде гидратов. Водные растворы в небольшой степени подвержены гидролизу и из них часто осаждаются основные соли. Основный карбонат есть в природе – это минерал малахит, основные сульфаты и хлориды образуются при атмосферной коррозии меди, а основный ацетат (ярь-медянка) используется в качестве пигмента.

Ярь-медянка известна со времен Плиния Старшего (23–79 н.э.). В русских аптеках ее начали получать в начале 17 в. В зависимости от способа получения она может быть зеленого или голубого цвета. Ею были окрашены стены царских палат в Коломенском в Москве.

Наиболее известную простую соль – пентагидрат сульфата меди(II) CuSO₄·5H₂O – часто называют медным купоросом. Слово купорос, по-видимому, происходит от латинского Cipri Rosa – роза Кипра. В Росси медный купорос называли синим, кипрским, затем турецким. То, что купорос содержит медь, было впервые установлено в 1644 Ван Гельмонтом. В 1848 Р.Глаубер впервые получил медный купорос из меди и серной кислоты. Сульфат меди широко используется в электролитических процессах, при очистке воды, для защиты растений. Он является исходным веществом для получения многих других соединений меди.

Тетрааммины легко образуются при добавлении аммиака к водным растворам меди(II) до полного растворения первоначально выпавшего осадка. Темно-синие растворы тетраамминов меди растворяют целлюлозу, которую можно вновь осадить при подкислении, что используется в одном из процессов для получения вискозы. Приливание этанола к раствору вызывает осаждение [Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O. Перекристаллизация тетраамминов из концентрированного раствора аммиака приводит к образованию фиолетово-синих пентаамминов, однако пятая молекула NH₃ легко теряется. Гексааммины можно получить только в жидком аммиаке, и их хранят в атмосфере аммиака.

Медь(II) образует плоско-квадратный комплекс с макроциклическим лигандом фталоцианином. Его производные используются для получения ряда пигментов от синего до зеленого, которые устойчивы вплоть до 500° С и широко используются в чернилах, красках, пластиках и даже в цветных цементах.

Медь имеет важное биологическое значение. Ее окислительно-восстановительные превращения участвуют в различных биохимических процессах растительного и животного мира.

Высшие растения легко переносят сравнительно большое поступление соединений меди из внешней среды, низшие же организмы, наоборот, чрезвычайно чувствительны к этому элементу. Самые незначительные следы соединений меди их уничтожают, поэтому растворы сульфата меди или их смеси с гидроксидом кальция (бордосская жидкость) применяют как противогрибковые средства.

Из представителей животного мира наибольшие количества меди содержатся в телах осьминогов, устриц и других моллюсков. В их крови она играет ту же роль, что железо в крови других животных. В составе белка гемоцианина она участвует в переносе кислорода. Неокисленный гемоцианин бесцветен, а в окисленном состоянии он приобретает голубовато-синюю окраску. Поэтому не зря говорят, что у осьминогов – голубая кровь.

Организм взрослого человека содержит около 100 мг меди, сосредоточенной, в основном, в белках, только содержание железа и цинка выше. Ежедневная потребность человека в меди составляет около 3–5 мг. Дефицит меди проявляется в анемии, однако избыток меди также опасен для здоровья.

Елена Савинкина

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Цельработы

Ознакомление с основными соединениями меди; изучение свойств и способов получения меди и ее соединений.

Краткиетеоретическиесведения

Медь имеет порядковый номер 29 в периодической системе элементов. Электронная конфигурация валентного уровня 3d104s1 обуславливает пере-

менную валентность I и II. Стандартный электродный потенциал Å0Cu / Cu2+ = 0,34

Вопределяет ее окислительно-восстановительные свойства.

Вприроде медь находится в самородном состоянии, но основное со-

держание меди сосредоточено в виде минералов (халькозина, Сu2S, ковелина, CuS, куприта, Cu2O, и других) в составе полиметаллических руд. Количество меди в земной коре оценивают в пределах 0,01 вес.%.

Промышленная переработка руд с целью извлечения металлической меди включает несколько процессов – это измельчение руды, обогащение (гравитационные и флотационные методы), переработка концентрата. Концентраты перерабатывают пироили гидрометаллургическими методами в зависимости от характера руды и содержания в ней меди, например:

Cu2S + O2 = 2Cu + SO2

Для получения чистого металла сырую медь очищают методом аффинажа (процесс получения чистого металла из сырого путем удаления примесей). В последней стадии при рафинировании меди используют либо пирометаллургический процесс

2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

либо электролитическое рафинирование меди

CuSO4 ‘ Cu2+ + SO 24− h3O ‘ H+ + OH– катод (–) Сu2+ + 2ē → Cu↓

анод (+) 4OH– – 4ē → O2↑ + 2h3O

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Краткие теоретические сведения

В лаборатории медь получают аналогично промышленному процессу электролитического рафинирования, приведенному выше, или восстановлением меди из раствора медного купороса порошком железа:

CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

Чистая медь – металл красноватого цвета. Она обладает хорошими тепло- и электропроводящими свойствами.

В химическом отношении медь – малоактивный металл. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной температуре, например:

Cu + Br2 = CuBr2

С кислородом медь взаимодействует в присутствии воды:

2Cu + O2 + 2h3O = 2Cu(OH)2

Концентрированная соляная кислота и разбавленная серная кислота на медь не действуют. Эти кислоты не взаимодействуют с металлами, которые стоят в ряду напряжений после водорода, поскольку их окислительные свойства соответствуют потенциалу Ен/н+.

Концентрированная h3SO4 при нагревании взаимодействует с медью вследствие окисляющих свойств атома серы (степень окисления +6) вкислоте:

Cu + 2h3SO4(конц) = CuSO4 + SO2 + 2h3O

В азотной кислоте (энергичный окислитель) медь легко окисляется с получением солей меди и азотсодержащих газообразных продуктов. Чем ниже концентрация кислоты, тем выше степень восстановления азота в газообразных продуктах:

2Cu + 8HNO3(разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4h3O Cu + 4HNO3(конц) = Сu(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O

Медь растворяется в водном растворе аммиака только в присутствии кислорода. Этот сложный процесс приводит к комплексному соединению:

Cu + 4Nh5OH + 1/2O2 = [Cu(Nh4)4](OH)2 + 3h3O

Гидроксид тетраамминмеди (II)

Оксид меди (I) в лаборатории получают обработкой растворов солей меди (II) растворами щелочей в присутствии глюкозы. В ходе этой реакции глюкоза выступает в роли восстановителя – альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной группы глюконовой кислоты:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Краткие теоретические сведения

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

2Cu(OH)2 + C6h22O6 = Cu2O + C6h22O7 + 2h3O

Глюкоза Глюконовая кислота

Закись меди в присутствии кислорода при 1025 °С превращается в окись меди:

2Сu2O + O2 → 4CuO

Гидроксид меди (I) получают обработкой солей меди (I) щелочью при комнатной температуре:

CuCl + KOH = CuOH + KCl

При кипячении CuOH теряет воду и переходит вкрасный оксид меди(I):

2СuOH → Cu2O + h3O

Оксид меди (II) CuO получают нагреванием металлической меди выше 80 °С или нагреванием (50 °С) водной суспензии Cu(OH)2, а также прокаливанием нитрата меди (II):

Cu + 1/2O2 = CuO

Cu(OH)2 = CuO + h3O

Cu(NO3)2 = CuO + 2NO2 + 1/2O2

В отличие от металлической меди, оксид меди (II) взаимодействует с HCl и разбавленной h3SO4 с образованием соответствующих солей меди (II):

CuO + 2HCl = CuCl2 + h3O СuO + h3SO4 = CuSO4 + h3O

Гидроксид меди (II) образуется в виде аморфного осадка синего цвета при обработке растворов солей меди (II) растворами щелочей при обычной температуре:

CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4

При нагревании гидроксид меди (II) отщепляют молекулу воды, превращаясь в оксид меди (II):

Cu(OH)2 = CuO + h3O

Трудно растворимое в воде соединение Cu(OH)2 растворяется в кислотах с образованием простых солей, а в растворах щелочей – комплексных соединений:

Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2h3O

Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2[Cu(OH)4]

Тетрагидроксокупрат(II) натрия

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Краткие теоретические сведения

Действие на раствор медного купороса щелочью приводит к гидроксиду меди. Добавление к гидроксиду меди (II) глицерина образует комплексное соединение глицерат меди ярко-синего цвета:

В промышленности на основе меди получают многочисленные сплавы, в частности различные латуни и бронзы. В химической промышленности медь служит катализатором процесса разложения метана и других предельных углеводородов. Соединения меди входят в состав зеленого пигмента в производстве керамики и стекла. В сельском хозяйстве некоторые соединения меди применяются как фунгициды (против почвенных бактерий).

Вопросы для подготовки к лабораторной работе

1.Укажите положение меди в периодической системе элементов и напишите ее электронную формулу. Почему медь может проявлять различные степени окисления?

2.Охарактеризуйте свойства меди, указав отношение металлической меди к воздуху, воде и кислотам.

3.Приведите примеры оксидов и гидроксидов меди, укажите их

свойства.

4.Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, установите, можно ли Fe2+-ионами восстановить Cu2+-ион до свободного металла.

5.Как определить наличие ионов Cu2+ в растворе? Приведите примеры реакций.

Экспериментальнаячасть

Опыт 1

Получениемедиэлектролизомсульфатамеди(II)

Налейте в электролизер 0,2 н. раствор CuSO4. Опустите графитовые электроды и присоедините к источнику постоянного тока. Через 2-3 мин наблюдайте на одном из электродов появление красного налета меди, а на другом – выделение кислорода.

Опыт 2 Взаимодействиемедискислотами

Опыт выполняется в вытяжном шкафу!

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Экспериментальная часть

Втри пробирки внесите по 10 капель разбавленных растворов кислот:

впервую – серной, во вторую – соляной, в третью – азотной. В каждую пробирку бросьте немного тонких медных стружек. Наблюдайте в третьей пробирке выделение газа NO.

Втри пробирки внесите по 5–7 капель концентрированных растворов кислот (в первую – серной, во второй – соляной, в третью – азотной) и слег-

ка нагрейте на водяной бане. Наблюдайте выделение бесцветного газа SO2 c резким запахом серы в первой пробирке и красно-бурого газа NO2 – в третьей.

Опыт 3

Получениеираспадгидроксидамеди(I)

К1-2 мл 0,2 н. раствора CuSO4 прилейте 4-5 мл 2 н. раствора щелочи

иглюкозы. Смесь хорошо перемешайте и затем нагрейте. Объясните образование желто-оранжевого осадка и его последующее превращение при более сильном нагревании в красный осадок. Составьте уравнения реакций, имея в виду, что глюкоза превращается в глюконовую кислоту:

Опыт 4

Получениеоксидамеди(II) иисследованиеегосвойств

К 2-3 мл горячего 5 %-го раствора гидроксида натрия прилейте горячий 0,2 н. раствор CuSO4 до полноты осаждения оксида меди (II). Отметьте цвет выпавшего осадка гидроксида меди (II). Нагрейте содержимое пробирки до изменения цвета осадка при превращении гидроксида меди (II) в оксид.

Полученный оксид меди (II) разлейте на две пробирки. В одну пробирку прибавьте 5-6 капель 2 н. серной кислоты, в другую – столько же соляной. Наблюдайте в обоих случаях появление окраски раствора.

Опыт 5

Получениегидроксидамеди(II) иисследованиеегосвойств

В пробирку внесите 5–7 капель 0,2 н. раствора CuSO4 и добавьте такой же объем раствора натриевой щелочи.

Полученный гидроксид меди (II) разделите на две части. К одной части добавьте разбавленный раствор кислоты, к другой – концентрированный раствор гидроксида натрия. Что наблюдается? К каким гидроксидам по своим свойствам относится гидроксид меди (II)?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 22. СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ СОЕДИНЕНИЙ

Экспериментальная часть

Опыт 6 Получениеглицератамеди

В пробирку налейте 2 мл 2 н. раствора гидроксида натрия и добавьте немного 0,2 н. раствора CuSO4 до выпадения осадка. К осадку прилейте глицерин и взболтайте. Наблюдайте растворение осадка и появление ярко-синей окраски раствора. Напишите уравнение реакций.

Контрольныевопросыизадачи

1.Пользуясь рядом напряжений металлов, укажите, может ли медь при обычных условиях вытеснять водород из разбавленных кислот. В какой разбавленной кислоте металлическая медь растворяется? Напишите уравнение реакции и укажите, какое свойство кислоты при этом проявляется?

2.Какую степень окисления проявляют атомы меди в соединениях? Дайте объяснение. Приведите примеры.

3.Что произойдет при действии на медь серной кислоты: а) разбавленной; б) концентрированной при кипячении?

4.Напишите уравнение реакции образования карбоната гидроксомеди

(CuOH)2CO3, зеленый налет которого образуется на поверхности изделий из меди под действием паров воды, кислорода и диоксида углерода, находящихся в воздухе.

5.В каких реакциях проявляется непрочность гидроксидов меди и чем она объясняется?

6.Гидроксид меди (II) растворим в разбавленных кислотах и в растворе аммиака. Напишите в молекулярном и ионном виде соответствующие уравнения.

7.Основный характер какого гидроксида более выражен: CuOH или Cu(OH)2? Ответ мотивируйте.

8.Сколько литров 92 %-го раствора h3SO4 потребуется для получения 20 кг медного купороса при действии серной кислоты на медь?

9.Вычислите, сколько миллилитров 2 н. раствора HNO3 потребуется для растворения 20 г Cu(OH)2?

Химические свойства меди (25 фактов, которые вы должны знать) —

Медь является переходным элементом, который является междисциплинарным в своем подходе к различным научным областям. Давайте обсудим некоторые факты об этом.

Медь является одним из самых редких видов, который доступен и используется в самом чистом и естественном металлическом состоянии. Это коричневатый металл, ковкий, пластичный и блестящий с высокой проводимостью. Будучи твердым телом, он имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру.

С давних времен медь была единственным элементом, используемым людьми, что делает ее одним из древнейших элементов. В настоящее время он используется в металлургической, медицинской, текстильной промышленности и т. д. Давайте разберемся с его химическими свойствами, такими как плотность, радиус, магнетизм и т. д.

Символ меди

научное название, состоящее из первых двух букв. Проверим представление меди.

Символом меди является Cu, как указано в периодической таблице, которая происходит от ее научного названия cuprum.

Представление металлической меди

Группа меди в периодической таблице

Вертикальный столбец периодической таблицы, в котором элементы одного семейства размещены вместе, представляет собой группу. Разберемся, к какой группе относится медь.

Медь относится к 11-й группе периодической таблицы и принадлежит к семейству металлов для монет, которые известны с доисторических времен как ценные металлы.

Медный период в таблице Менделеева

Период — это горизонтальная строка в таблице Менделеева, обозначающая изменение тренда при добавлении электронов в одну и ту же оболочку. Выясним период, присвоенный меди.

Медь относится к 4 периоду, который находится примерно в центре таблицы Менделеева.

Медный блок в таблице Менделеева

Блок – это зона единых элементов, имеющих сходство по своим азимутальным квантовым числам. Давайте обсудим блок меди.

Расположение меди в периодической таблице — блок d, который является блоком элементов переходного металла.

Атомный номер меди

Атомный номер — это номер, уникальный для каждого элемента периодической таблицы. Проверим атомный номер меди.

Атомный номер меди 29. Математически он равен нет. электронов и протонов. В меди нет. число электронов и протонов равно 29. Следовательно, атомный номер равен 29..

Атомный вес меди

Атомный вес – это вес атома. Это сумма протонов и нейтронов или общий вес в ядре. Проверим то же самое для меди.

Атомный вес медного элемента 63,546 ед.

Электроотрицательность меди по Полингу    

Электроотрицательность – это сила притяжения атома во время связывания путем переноса или совместного использования электронов. Проверим то же самое для меди.

Электроотрицательность меди по шкале Полинга равна 1,9, что означает, что медь предпочитает образовывать ионные связи, предполагающие перенос электронов.

Атомная плотность меди

Атомная плотность – это объем, занимаемый №. атомов вместе с их массой. Найдем атомную плотность меди.

Атомная плотность меди составляет 8,92 г/см ³ при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Температура плавления меди

Температура плавления – это стадия, при которой происходит изменение состояния вещества из твердого в жидкое и оба состояния находятся в равновесии. Поищем то же самое в меди.

Температура плавления меди составляет 1085 градусов Цельсия, что является очень высоким показателем благодаря сильным межмолекулярным силам и металлическим связям.

Температура кипения меди

Температура кипения – это определенная температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению. Проверим температуру кипения меди.

Температура кипения меди составляет 2562 градуса Цельсия, что полностью соответствует атмосферному давлению.

Радиус Ван-дер-Ваальса меди

Радиус Ван-дер-Ваальса измеряется, когда атом не проявляет связи, как описано Полингом. Проверим радиус для меди.

Вандер-ваальовский радиус меди составляет 1,4 ангстрема.

Ионный радиус меди

Ионный радиус, как следует из названия, является радиусом иона, но не фиксируется и также включает влияние электронного облака. Давайте обсудим это в меди.

Ионный радиус для Cu ⁺ составляет 77 пм, а для Cu ²⁺ — 73 пм. Зависит от заряда иона меди.

Изотопы меди

Изотопы – это семейство элементов, где нет. протоны одинаковые, а нейтроны разные. Обсудим изотопы в меди.

Медь содержит 2 стабильных природных изотопа и 27 радиоизотопов. Стабильные изотопы упомянуты ниже.

• ⁶³ Cu
• ⁶⁵ Cu

Медные электронные корпуса 90 006

Концепция электронных оболочек основана на правиле октетов и их способности удерживать электроны. Разберемся с электронными оболочками, задействованными в меди.

Электронных оболочек в меди 4. Атомный номер меди 29, согласно которому распределение электронов в оболочке будет 2, 8, 18, 1.

Энергия первой ионизации меди

Энергия первой ионизации – это способность удалить первые слабо связанные электроны при связывании. Давайте обсудим медь в том же контексте.

Энергия первой ионизации в меди составляет 7,7264 эВ, что намного выше, чем у щелочных металлов.

Энергия второй ионизации меди

Энергия второй ионизации – это способность оторвать 2-й электрон от атома. Проверим на медь.

Вторая энергия ионизации для меди составляет 1957,9 эВ, что выше, чем у первой, что затрудняет потерю электронов медью из-за ее небольшого размера и более сильных сил.

Энергия третьей ионизации меди

Энергия третьей ионизации необходима для удаления 3-го электрона с оболочки. Обсудим энергетические потребности меди.

Третья энергия ионизации меди очень высока и составляет 3555 эВ, потому что после удаления 2 электронов медь приобретает стабильную полузаполненную конфигурацию. Итак, удаление 3-го электрона сложно.

Степени окисления меди

Степени окисления обычно обнаруживаются в ионных частицах как гипотетический заряд или способность образовывать ионные связи. Выясним степени окисления меди.

Основные степени окисления меди +1 и +2, но некоторые комплексы, особенно координационные соединения, также показывают степени окисления +3.

Электронные конфигурации меди

Электронная конфигурация — это концепция квантовой химии, фокусирующаяся на распределении электронов на орбитальном уровне. Проверим на медь.

Электронная конфигурация меди: [Ar]3d ¹⁰ 4s ¹ , где Ar — благородный газ аргон. Подробная конфигурация: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ^{10 900 41 .}

Медь Номер CAS

Номер CAS — это уникальный 10-значный номер, присваиваемый каждому элементу компанией Chemical Abstracts Service. Найдем его для меди.

Номер CAS для меди: 7440-50-8.

Медь ChemSpider ID

ChemSpider ID — это идентификатор, присвоенный каждому элементу в базе данных химической структуры, принадлежащей Королевскому химическому обществу. Посмотрим то же самое для меди.

Идентификатор ChemSpider для меди: 22414.

Аллотропные формы меди

Аллотропность — это свойство, при котором химический элемент может существовать в различных физических формах. Проверим, наблюдается ли то же самое в меди.

Медь не имеет аллотропных форм. Здесь имеется только одна структура, а кристаллических и аморфных форм не существует.

Химическая классификация меди

Химическая классификация элемента дала нам представление о связанных с ним характеристиках. Остановимся на химической классификации меди.

Характеристики меди:

• Медь является одним из самых редких металлов, который находится в нейтральном и свободном состоянии.
• Медь обладает высокой проводимостью и механическими свойствами в криогенных условиях, что делает ее пригодной для многих применений.
• Медь можно легко закалить в соответствии с требуемой прочностью на растяжение.
• Медь обладает хорошей устойчивостью к биообрастанию и коррозии.

Состояние меди при комнатной температуре

Состояние любого элемента зависит от условий температуры и давления. Проверим состояние меди при комнатной температуре.

Медь при комнатной температуре находится в твердом состоянии из-за высокой температуры плавления и кипения.

Является ли медь парамагнитной?

Парамагнетизм — это слабое притяжение элемента из-за внешних магнитных сил. Проверим, является ли медь парамагнитной или нет.

Медь не является парамагнитным веществом, вместо этого она становится ферромагнитной, если существует сильное притяжение к магнитному полю.

Заключение

В двух словах, медь является очень важным металлом для чеканки монет, имеющим большое историческое значение и применение в настоящем сценарии. Все его свойства полностью соответствуют свойствам металлических веществ.

Химическая формула меди: свойства и применение

• Автор
  Анкита Сахай
• Последнее изменение 24-01-2023

Химическая формула меди: Медь — это металл, имеющий символ «\({\rm{Cu}}\»). Медь является третьим наиболее широко используемым металлом в мире. Это элемент d-блока в периодической таблице с атомным номером \(29\). Он кажется красноватым и является чрезвычайно пластичным металлом. Медь также известна как «чеканочный металл», потому что она использовалась для изготовления монет в древние времена. Это один из хорошо известных металлов, который используется во многих областях по всему миру.

Медь является чрезвычайно хорошим проводником тепла и электричества, и это свойство меди объясняет ее широкое использование в производстве посуды и электрических проводов. Медь также является необходимым микроэлементом, необходимым человеческому организму. Медь обычно извлекается из руд Халькопирит, также известный как медный колчедан и подобные сульфидные руды. Медь в основном встречается в Чили и Перу, расположенных в Южной Америке. В Индии основными производителями меди являются Джаркханд, Раджастхан и Мадхья-Прадеш. После того, как медные руды извлечены, они обрабатываются в несколько этапов для извлечения из них чистой и рафинированной металлической меди.

Химическая формула меди

Узнайте, как написать химическую формулу

Название происходит от латинского слова cuprum , обозначающего Кипр, остров, где римляне впервые получили медь. Поскольку медь является элементом, вместо химической формулы у нее есть символ. Символ меди: \({\rm{‘Cu’}}\). Символ \({\rm{‘Cu’}}\) происходит от самого медного сплава . Этот элемент известен с доисторических времен.

Медь — это металл, который используется в различных сферах жизни и занимает важное место в цивилизации. Медь находится в группе \(11\) и периоде \(4\) современной периодической таблицы. Его атомный номер \(29{\text {th}}\) элемент современной периодической таблицы, также известный как переходный элемент, поскольку он является элементом d-блока. Некоторые важные физические свойства меди приведены ниже:

1. Медь имеет характерный красновато-коричневый цвет.
2. Медь — чрезвычайно мягкий, пластичный и ковкий металл. Таким образом, ему можно придать нужную форму или согнуть в соответствии с нашими потребностями.
3. Является хорошим проводником тепла и электричества. По этой причине из него изготавливают электрические провода и посуду. 9{65} \mathrm{Cu}\)

Химические свойства меди

1. Как и другие металлы, медь реагирует с влажной атмосферой, что приводит к коррозии. Медь тускнеет до сине-зеленого цвета, образуя гидроксид меди и карбонат меди. Но процесс коррозии в меди протекает крайне медленно, так как под воздействием влаги и воздуха на поверхности металлической меди образуется защитный оксидный слой и основные соли.

2. Медь растворяется в азотной кислоте.

3. Медь реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида меди (II).

\({\rm{2Cu}}\left( {\rm{s}} \right){\rm{ + }}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}\left ( {\rm{g}} \right) \to {\rm{2CuO}}\left( {\rm{s}} \right)\)

4. Медь реагирует с галогенами с образованием галогенидов меди разных цветов. , такие как хлорид меди (желто-коричневое твердое вещество в безводном и сине-зеленое твердое вещество в дигидрате), фторид меди (белый цвет) и бромид меди (черный цвет).

5. В ряду реакционной способности металлов медь занимает нижнее положение. Таким образом, он менее реактивен. Медь вытесняется железом, когда железный гвоздь опускают в раствор медного купороса. Это приводит к образованию сульфата железа и меди.

\(\mathrm{CuSO}_{4}(\mathrm{aq})+\mathrm{Fe}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{FeSO}_{4}(\mathrm{aq} )+\mathrm{Cu}(\mathrm{s})\)

Использование меди

1. Они используются в электроприборах – Поскольку медь является отличным проводником электричества и имеет низкое удельное сопротивление. Серебро — еще один металл, который является отличным проводником электричества, даже лучше, чем медь. Его доступная цена делает его широко используемым во всем мире в производстве электроэнергии, передаче электроэнергии, телекоммуникациях, электронных схемах, производстве электрических проводов, кабелей и т. д.

2. Используется для изготовления посуды – Благодаря высокой теплопроводности, высокой температуре плавления и кипения, а также высокой пластичности медь широко используется для изготовления посуды различных форм и размеров. Как и другие металлы, медные сосуды легко проводят тепло к хранящейся в них пище и быстро готовят ее.

3. Медь также используется в теплообменниках кондиционеров, радиаторах компьютеров, автомобильных радиаторах, термосварочных машинах и телевизорах, поскольку этот металл является хорошим проводником тепла.

4. Медь очень полезна в водопроводных трубопроводах и соединительных шинах, которые являются жизненно важными элементами систем распределения электроэнергии, поскольку ее можно легко соединить пайкой, болтами или клеем.

5. Медь является одним из основных питательных веществ для человеческого организма. Он обеспечивает образование эритроцитов в организме вместе с железом. Достаточное количество меди в рационе очень важно, поскольку она помогает поддерживать здоровье костей, кровеносных сосудов, нервов и иммунной системы. Медь помогает предотвратить сердечно-сосудистые заболевания и остеопороз. Медью богаты моллюски, орехи и семечки, крупы с пшеничными отрубями, цельнозерновые продукты, шоколад, мясо и т. д.

6. Медь также используется при изготовлении скульптур и статуй из-за легкости соединения. Он также используется ювелирами и другими ремесленниками.

7. Медь широко используется в автомобилях в качестве высокочистого медного провода, по которому проходит ток от автомобильного аккумулятора по всему автомобилю к оборудованию, такому как фары, центральный замок, цифровой экран и системы спутниковой навигации. Он также используется в электромобилях.

8. Медь также используется в трубопроводах. Он используется для транспорт вода для бытовых нужд; он также используется для подачи природного газа в дома и другие места, где это необходимо.

9. Изготавливаются различные сплавы меди, такие как бронза (медь и олово), латунь (медь и цинк), никель-серебро (медь, цинк и никель). Эти сплавы прочнее и устойчивы к коррозии, чем металлическая медь.

Резюме

В двух словах, медь — это металл, представленный как ‘\({\rm{Cu}}\)’. Это переходный металл, поскольку он присутствует в \ ({\ rm {d}} \) -блоке периодической таблицы. Атомный номер \({\rm{Cu}}\) равен \(29\). Он имеет характерный красновато-коричневый цвет и добывается из руды «Куприт», которая в основном добывается в Южной Америке. Медные рудники также есть в некоторых частях Индии, таких как Джаркханд, Раджастхан и т. д. С древних времен медь была необходима для различных видов жизнедеятельности.

Это хороший проводник электричества, поэтому в основном используется для изготовления электрических проводов, кроме меди. Серебро — еще один металл, который является отличным проводником электричества, но медь дешевле серебра, поэтому ее используют для изготовления электрических проводов. Медь поставляет электричество и чистую воду в наши дома и города и играет важную роль в достижении устойчивого развития. Более того, это необходимо для самой жизни, поскольку нашему телу нужны следы меди в качестве минералов, чтобы выжить. 9{1}\)

Q. 2. Откуда произошло химическое название меди?
Ответ: Химически медь обозначается как ‘\({\rm{Cu}}\)’. Его символ происходит от латинского слова cuprum , обозначающего Кипр, остров, где римляне впервые получили медь. Таким образом, символ \({\rm{‘Cu’}}\) происходит от первых двух букв самого купрума .

Q.3. Что такое медь?
Ответ: Медь — это металл, присутствующий в d-блоке периодической таблицы. Атомный номер \({\rm{Cu}}\) равен \(29\). Он имеет характерный красновато-коричневый цвет и добывается из руды «Куприт». Медь — очень ковкий и пластичный металл. Кроме того, это отличный проводник электричества и тепла. Благодаря этим уникальным свойствам медь широко используется в производстве электрических проводов и посуды. Он используется в различных сферах жизни и имеет древнюю историю. Медь также известна как «металл для монет», потому что в древние времена люди использовали медные монеты.

Q.