Медь как обозначается в химии: Медь – свойства, применение, характеристики медных сплавов

alexxlab | 08.02.1974 | 0 | Разное

Содержание

Медь: особенности металла, производные и их применение

Медь является одним из наиболее популярных представителей группы цветных металлов, используемых в промышленности. В таблице Менделеева элемент имеет порядковый номер 29 и обозначается как Cu.

Физические свойства

Данный металл имеет следующие физические характеристики, отличающие его от других элементов:

  • Цвет – ярко-рыжий, с розоватым оттенком. При обнаружении медной руды можно принять ее за ржавый предмет.
  • При механической обработке или переплавке обладает характерным блеском.
  • Характеризуется повышенной пластичностью, легко поддается обработке, штамповке и вытягиванию в проволоку.
  • Имеет один из самых высоких показателей электропроводности, что позволяет широко использовать металл при изготовлении проводов.
  • Плотность 8920 кг/м3, что почти на 1000 кг больше промышленной стали.
  • Начинает плавиться при температуре свыше 1100оС, а закипает при достижении 2500оС.
  • При контакте с атмосферным воздухом длительное время начинает покрываться характерной пленкой с зеленым оттенком.

Таким образом, металл имеет свойство самостоятельно противостоять окислению, и изделия из меди пользуются повышенным спросом во многих отраслях промышленности.

Химические реакции с участием меди

В металлургической индустрии медь используется в различных соединениях, вступая в реакцию с другими веществами, что способствует улучшению ее эксплуатационных качеств:

  1. Оксидные соединения данного металла получаются на основе 2 базовых реакций:
  • 2Cu + O2 = 2CuO.
  • 4Cu + O2 = 2Cu2O – реакция проходит при нагревании Cu до 140оС и выше.
  1. Сульфиды меди выделяются при соединении элемента с серой

2Cu + S = Cu2S, активность соединения наступает при повышении температуры.

  1. Чтобы понять, с чем реагирует медь, необходимо провести реакции с галогенами, например, с бромом, фтором или хлором:
  • Cu + Br2 = CuBr2;
  • Cu + F2 = CuF2;
  • Cu + Cl2 = CuCl2; –

из этих примеров видно, что общая формула реакции выглядит как Cu + Hal2 = CuHal2.

  1. Данный металл хорошо реагирует с некоторыми концентрированными или разбавленными кислотами, образуя соли, летучие газы и воду:
  • с азотной кислотой – 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4h3O;
  • с дигидрогенсульфатом – Cu + 2h3SO4 = CuSO4 + SO2 + 2h3O;
  • с хлороводородным соединением – Cu + 3HCl = H(CuCl3) + h3.
  1. При спекании меди с оксидами таких же или других металлов получаются кислородные соединения, обладающие иными свойствами и валентностью:
  • с бинарной связью меди и кислорода – Cu + CuO = Cu2O;
  • с оксидом железа – Cu + Fe2O3 = 2FeO + CuO.
  1. При взаимодействии с солями других металлов медь позволяет выделить чистый элемент из жидкого раствора:
  • с нитратом серебра – Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag, где чистое серебро выпадает в осадок;
  • с сульфатом железа – Cu + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4.

Медь также подвергается коррозии под воздействием воды, углекислого газа и кислорода, содержащихся в атмосфере: 2Cu + h3O + CO2 + O2 = (CuOH)2CO3, и данное вещество образует упомянутую выше карбонатную пленку с зелено-серым оттенком.

Медь и ее производные используются во многих отраслях промышленности – при производстве проводов, труб, фитингов, деталей для бытового, медицинского и другого оборудования. Кроме того, данный элемент применяется как катализатор многих химических реакций с целью получения ценных материалов и веществ для смежных индустрий.

Медь в крови

Медь – это жизненно важный микроэлемент, играющий существенную роль в синтезе гемоглобина и активации ферментов дыхательной цепи. Он входит в состав костей, хряща, соединительной ткани и миелиновых оболочек.

Синонимы русские

Общая медь в крови.

Синонимы английские

Cu, Total copper, Hepatic copper.

Метод исследования

Колориметрический метод (IFCC).

Единицы измерения

Мкг/л (микрограмм на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Не принимать пищу 2-3 часа до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Медь – важный катион, входящий в состав многих ферментов. Они принимают активное участие в метаболизме железа, формировании соединительной ткани, выработке энергии на клеточном уровне, продукции меланина (пигмента, отвечающего за цвет кожи) и в нормальном функционировании нервной системы.  

Основными источниками меди для человека являются такие продукты питания как орехи, шоколад, грибы, печень, злаки и сухофрукты. Также медь может поступать в организм с водой, в случае, если она контактировала с медьсодержащими предметами (например с медьсодержащей посудой). После поступления в желудочно-кишечный тракт медь всасывается в тонкой кишке и соединяясь с белками крови, транспортируется в печень. Большая часть меди в крови находится в связанном с церрулоплазмином состоянии (около 95  %), меньшая часть связана с альбуминами сыворотки или находится в свободном состоянии. При избыточном поступлении меди с пищей печень выделяет ее излишки с желчью и она удаляется из организма с калом и мочой. 

Недостаточность меди, как и ее избыток - редкие патологичсекие состояния. Чаща встречается перенасыщеие организма медью, связанное с нарушением ее обмена, либо хроническим отравлением. Наследственное заболевание, приводящее к повышенному отложению меди в тканях организма называется болезнь Вильсона-Коновалова (Уильсона-Коновалова). Основными его симптомами являются:

  • анемия
  • тошнота
  • рвота
  • боли в животе
  • желтуха
  • повышенная утомляемость
  • резкие перемены настроения
  • дрожание конечностей
  • нарушение глотания
  • неустойчивая походка
  • дистония
  • появление специфической окраски радужки глаз

При вовлечении в патологический процесс почек может нарушиться образование мочи вплоть до анурии. Некоторые из этих симптомов иногда также проявляются при остром или хроническом отравлении медью, возникающем из-за загрязнения окружающей среды, а также вследствие заболеваний печени, которые препятствуют обмену микроэлемента.

Дефицит меди может внезапно возникнуть у людей, страдающих заболеваниями, вызывающими тяжелую мальабсорбцию (муковисцидозом, целиакией). Эти болезни сопровождаются нейтропенией, остеопорозом и микроцитарной анемией.

Редкая генетическая патология, связанная с X-хромосомой, болезнь Менкеса ("болезнь курчавых волос") ведет к дефициту меди у болеющих детей. Это заболевание, поражающее преимущественно мужчин, проявляется судорожными приступами, задержкой развития, дисплазией артерий головного мозга и необычно ломкими курчавыми волосами.

Недостаточное количество меди в крови грозит производством дефектных эритроцитов с низкой продолжительностью жизни, а также уменьшением активности ферментов, содержащих в своем составе этот микроэлемент.

Для чего используется исследование?

  • Для диагностики болезни Вильсона-Коновалова (как правило совместно с тестом на церулоплазмин).
  • Для оценки состояния пациента при подозрении на отравление медью, а также при ее недостатке или при нарушениях, влияющих на обмен меди (вместе с тестом на церулоплазмин).
  • Для контроля за эффективностью лечения болезни Вильсона-Коновалова и патологического состояния, вызванного избытком меди или ее излишней потерей.

Когда назначается исследование?

Анализ назначается совместно с другими тестами (церулоплазмин), при наличии симптомов болезни Вильсона-Коновалова, подозрении на острое отравление медью, а также для оценки обеспеченности организма данным микроэлементом. 

Что означают результаты?

Референсные значения

Для мужчин: 700 - 1400 мкг/л.

Для женщин: 800 - 1550 мкг/л.

Причины повышения уровня меди:

  • внутривенное введение медьсодержащих растворов,
  • применение оральных контрацептивов,
  • первичный билиарный цирроз,
  • хронические воспалительные заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка),
  • гемохроматоз,
  • гипертиреоз,
  • гипотиреоз,
  • лейкоз,
  • лимфома,
  • анемия (пернициозная, железодефицитная, апластическая).

Причины снижения уровня меди:

  • болезнь Менкеса ("болезнь курчавых волос"),
  • болезнь Вильсона – Коновалова (гепатолентикулярная дегенерация),
  • заболевания желудочно-кишечного тракта (спру, целиакия, поражения тонкого кишечника),
  • заболевания почек и печени,
  • долгий период энтерального питания,
  • квашиоркор,
  • муковисцидоз,
  • нарушения обмена коллагена,
  • первичный остеопороз,
  • саркоидоз.

Результаты исследования должны оцениваться в комплексе с анализом на церулоплазмин и клиническими данными. Изолированное повышение концентрации меди в крови не является подтверждением наличия заболевания, а лишь указывает на необходимость дальнейшего клинического поиска. 

Характерными лабораторными признаками болезни Вильсона – Коновалова являются снижение концентрации меди в крови, повышение ее концентрации в моче в сочетании с пониженным уровнем церулоплазмина. 

При некоторых патологических состояниях, таких как хронические заболевания печени, почек, остром гепатите, наблюдается повышенное выделение меди с мочой и ее высокий уровень в крови, при этом уровень церулоплазмина будет нормальный или повышенный. 

Уменьшение содержания меди в крови и в моче, а также уменьшение концентрации церулоплазмина иногда свидетельствуют о дефиците меди.

Повышение концентрации меди во время лечения состояния, связанного с ее дефицитом и снижением концентрации церулоплазмина, говорит об эффективности проводимой терапии.

Ситуации, вызывающие сильное изменение уровня меди, чаще всего связаны с нарушением питания и/или всасывания меди, а также с какими-либо генетическими нарушениями ее утилизации и включения в процессы обмена.

Что может влиять на результат?

  • Интерпретация результатов может быть осложнена тем, что церулоплазмин является белком острой фазы воспаления, поэтому его уровень повышен при любом воспалительном или инфекционном заболевании. Оба эти показателя возрастают во время беременности, в период приема эстрогенов и оральных контрацептивов.
  • Лекарственные препараты карбамазепин, фенобарбитал, эстрогены, оральные контрацептивы, фенитоин повышают уровень меди в крови, нифедипин снижает его.
 Скачать пример результата

Важные замечания

  • Общий уровень меди снижен у новорождённых, поднимается в течение следующих нескольких лет, достигает пика, затем постепенно снижается до нормы.  
  • Скрининговые проверки уровня меди не рекомендованы в связи с тем, что у многих людей без нарушений обмена меди на результаты анализа могут влиять патологии воспалительного или инфекционного характера.

Также рекомендуется

Кто назначает исследование?

Терапевт, ревматолог, гематолог, педиатр.

Медь

Медь

Атомный номер

29

Внешний вид простого вещества пластичный металл золотисто-розового цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)

63,546 а. е. м. (г/моль)

Радиус атома

128 пм

Энергия ионизации
(первый электрон)

745,0 (7,72) кДж/моль (эВ)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s1

Химические свойства
Ковалентный радиус

117 пм

Радиус иона

(+2e) 72 (+1e) 96 пм

Электроотрицательность
(по Полингу)

1,90

Электродный потенциал

+0,337 В/ +0,521 В

Степени окисления

2, 1

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность

8,96 г/см³

Молярная теплоёмкость

24,44[1]Дж/(K·моль)

Теплопроводность

401 Вт/(м·K)

Температура плавления

1356,6 K

Теплота плавления

13,01 кДж/моль

Температура кипения

2840 K

Теплота испарения

304,6 кДж/моль

Молярный объём

7,1 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Параметры решётки

3,615 Å

Отношение c/a
Температура Дебая

315 K

Cu 29
63,546
3d104s1
Медь

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

Схема атома меди

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

Нахождение в природе

Самородная медь

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

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

Физические свойства

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

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

Химические свойства

На воздухе покрывается оксидной плёнкой.

Соединения

В соединениях медь бывает двух степеней окисления: менее стабильную степень Cu+ и намного более стабильную Cu2+, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B11H11)23-, полученных в 1994 году.

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, используется как фунгицид. Также существует нестабильный сульфат меди(I) Существует два стабильных оксида меди — оксид меди(I) Cu2O и оксид меди(II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa2Cu3O7-δ), который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди(I) — бесцветные кристаллы (в массе белый порошок) плотностью 4,11 г/см³. В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зелёную окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди(II) сульфитом натрия в водном растворе.

Соединения меди(I)

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

2Cu+(водн.) → Cu2+(водн.) + Cu(тв.)

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

CuCl(тв.) + Cl-(водн.) → [CuCl]- (водн.)

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

CuCl2(тв.) → 2CuCl(тв.) + Cl2(г.)

Образует неустойчивый комплекс с CO

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

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

Аналитическая химия меди

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

Применение

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов.

Теплообмен

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления.

Для производства труб

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

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

Наиболее распространённые сплавы — бронза и латунь

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

Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото очень мягкий металл и нестойко к этим механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa2Cu3O7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов, и батарей.

Другие сферы применения

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

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

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать ее применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Биологическая роль

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

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

Токсичность

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

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

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

Бактерицидность

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

Органолептические свойства

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

Производство, добыча и запасы меди

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т., a в 2004 году — около 14 млн т.. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т., из них 687 млн т. подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

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

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

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

Способы добычи

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

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

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

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

Минеральные вещества | Tervisliku toitumise informatsioon

В человеческом организме установлено наличие более 70 химических элементов. Достоверно установлена потребность в более чем 20 биоэлементах. Для обеспечения достаточного количества этих элементов крайне важно, чтобы питание было разнообразным.

Встречающиеся в организме минеральные вещества можно условно разделить на две группы:
  • Содержание макроэлементов в организме составляет более 0,01%. Ими являются фосфор (P), кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg), сера (S), хлор (Cl) (см Таблица 1).
  • Содержание микроэлементов – менее 0,01%, у некоторых даже 0,00001.

Потребность в некоторых микроэлементах установлена, это железо (Fe), цинк (Zn), медь (Cu), йод (I), селен (Se) , марганец (Mn), молибден (Mo), фтор (F), хром (Cr), кобальт (Co), кремний (Si), ванадий (V), бор (B), никель (Ni), мышьяк (As) и олово (Sn).

Помимо них в организме обнаружен целый ряд элементов, функция которых пока не ясна, их появление в организме может быть обусловлено загрязнением окружающей среды и частым соприкосновением с ними. Например, люди, работающие в теплицах, постоянно контактируют с химическими веществами, различные элементы могут быть признаком разного рода заболеваний. В числе таких элементов алюминий (Al), стронций (Sr), барий (Ba), рубидий (Rb), палладий (Pd), бром (Br).

В организм могут попадать и тяжелые, т.е. ядовитые металлы, такие как кадмий (Cd), ртуть (Hg) или свинец (Pb).

Минеральные вещества в нашем организме являются важными компонентами скелета, биологических жидкостей и энзимов и способствуют передаче нервных импульсов.

Люди и животные получают различные биологические элементы из пищи, воды и окружающего воздуха, самостоятельно синтезировать минеральные вещества живые организмы не могут. В растениях минеральные вещества накапливаются из почвы, и их количество зависит от места произрастания и наличия удобрений. В питьевой воде также имеются минеральные вещества, и их содержание зависит от места, откуда получают воду.

Несмотря на то, что человек нуждается в небольших количествах минеральных веществ (макроэлементов в миллиграммах и граммах, микроэлементов – в милли- и микрограммах), в его организме, тем не менее, отсутствуют достаточные запасы минеральных веществ, чтобы нормально перенести их долговременный дефицит. Потребность в минеральных веществах зависит также от возраста, пола и прочих обстоятельств (см Таблица 2). Например, повышенная потребность в железе у женщин связана с менструациями и беременностью, а спортсменам требуется больше натрия, потому что он интенсивно выводится с потом.

Чрезмерные количества минеральных веществ могут привести к сбоям в работе организма, потому что, будучи компонентами биоактивных соединений, они оказывают влияние на регуляторные функции. Получать чрезмерные количества минеральных веществ (за исключением натрия) с пищей практически невозможно, однако это может произойти при чрезмерном употреблении биологически активных добавок и обогащенных минеральными веществами продуктов.

Усвоению минеральных веществ могут препятствовать:
  • злоупотребление кофе,
  • употребление алкоголя,
  • курение,
  • некоторые лекарства,
  • некоторые противозачаточные таблетки,
  • определенные вещества, встречающиеся в некоторых продуктах, например, в ревене и шпинате.

Потери минеральных веществ при тепловой обработке продуктов питания значительно меньше, чем потери витаминов. Однако при рафинировании или очистке часть минеральных веществ удаляется. Поэтому важно есть больше цельнозерновых и нерафинированных продуктов. Минеральные вещества могут образовывать соединения с другими веществами, содержащимися в продуктах питания (например, с оксалатами в ревене), в результате чего организм не может их усвоить.

Таблица 1
Названия и источники важнейших минеральных веществ

Обозначение

Название

Лучшие источники *

Макроэлементы

Na

натрий

поваренная соль (NaCl), готовая еда, сыр, ржаной хлеб, консервы, мясные продукты, оливки, картофельные чипсы

K

калий

растительные продукты: сушеные фрукты и ягоды, орехи, семена, топинамбур, картофель, редис, капуста, зеленые овощи, мука «Кама», свёкла, банан, ржаной хлеб, смородина, томаты

Ca

кальций

молоко и молочные продукты (особенно сыр), миндаль, орехи, семена, рыба (с костями), шпинат

Mg

магний

орехи, семена, мука «Кама», ржаной хлеб, шпинат, бобовые, греча, цельнозерновые продукты, свинина, говядина и курятина, банан, брокколи

P

фосфор

семена, орехи, молочные продукты (особенно сыр), печень, птица, говядина, ржаной хлеб, рыба, цельнозерновые продукты, бобовые

S

сера

продукты с белками, содержащими аминокислоты метионин (зерновые, орехи) и цистеин (мясо, рыба, соевые бобы, зерновые)

Cl

хлор

поваренная соль

Микроэлементы

Fe

железо

печень, кровяная колбаса, семечки, яйца, изюм, ржаной хлеб, нежирная говядина и свинина, цельнозерновые продукты, греча, клубника

Zn

цинк

печень, мясо, мука «Кама», семена, орехи, сыр, ржаной хлеб, бобовые, дары моря (крабы, салака), цельнозерновые продукты, яйца

Cu

медь

печень, какао-порошок, мясо, бобовые, цельнозерновые продукты, семена, орехи, греча, ржаной хлеб, лосось, авокадо, свёкла, дары моря

I

йод

йодированная соль, рыба и другие дары моря, сыр, яйца, некоторые виды ржаного хлеба и йогурта

Se

селен

арахис, печень, рыба и дары моря, семена подсолнечника, мясо

* Количество, содержащееся в 100 г продукта, покрывает не менее 10% суточной потребности взрослой женщины

Таблица 2
Рекомендуемые в зависимости от возраста суточные нормы потребления важнейших минеральных веществ

Возраст

Натрий, мг

Кальций, мг

Калий, г

Магний, мг

Железо, мг

Цинк, мг

Медь, мг

Йод, мкг

Селен, мкг

Дети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6–11 месяцев

до 650

550

1,1

80

8

5

0,3

60

15

12–23 месяца

до 830

600

1,4

85

8

6

0,3

90

25

2–5 лет

до 1580

600

1,8

120

8

6

0,4

90

30

6–9 лет

до 1580

700

2

200

9

7

0,5

120

30

Женщины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10–13 лет

до 2400

900

2,9

300

11

8

0,7

150

40

14–17 лет

до 2400

900

3,1

320

15

9

0,9

150

50 

18–30 лет

до 2400

900

3,1

320

15

9

0,9

150

50

31–60 лет

до 2400

800

3,1

320

15

9

0,9

150

50

61–74 лет

до 2400

800

3,1

320

10

9

0,9

150

50

> 75 лет

до 2400

800

3,1

320

10

9

0,9

150

50

Беременные

до 2400

900

3,1

360

15

10

1

175

60

Кормящие матери

до 2400

900

3,1

360

15

11

1,3

200

60

Мужчины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10–13 лет

до 2400

900

3,3

300

11

11

0,7

150

40

14–17 лет

до 2400

900

3,5

380

11

12

0,9

150

60

18–30 лет

до 2400

900

3,5

380

10

9

0,9

150

60

31–60 лет

до 2400

800

3,5

380

10

9

0,9

150

60

61–74 лет

до 2400

800

3,5

380

10

10

0,9

150

60

> 75 лет

до 2400

800

3,5

380

10

10

0,9

150

60

* Для 18–20-летних рекомендуемая суточная доза составляет 900 мг кальция и 700 мг фосфора.
** Потребность в железе зависит от потери железа при менструациях. Для женщин в постменопаузе рекомендуемая дневная доза железа составляет 10 мг.
*** Для достижения сбалансированного содержания железа во время беременности в организме женщины должны иметься запасы железа как минимум на 500 мг больше, чем до беременности. В двух последних триместрах беременности, в зависимости от уровня железа в организме, может потребоваться дополнительный прием железа.
**** На самом деле, селена можно потреблять больше указанной в таблице рекомендованной дозы, поскольку селен по-разному всасывается из разных источников и происходит постоянное обеднение им поверхности, т.е. таблицы питательной ценности продуктов «не поспевают» за истинным положением дел (в них зачастую указываются значения больше реальных).

Максимальные разовые безопасные дозы минеральных веществ и пищевых добавок:
Минеральное веществоДоза
Кальций (мг)2500
Фосфор (мг)3000
Калий  (мг)3,7*
Железо  (мг)60
Цинк (мг)25
Медь (мг)5
Йод (мкг)600
Селен (мкг)300

* Только из биоактивных добавок или обогащенной пищи

история открытия, интересные факты и байки – Москва 24, 24.10.2012

Фото: ИТАР-ТАСС

Открытие таблицы периодических химических элементов стало одной из важных вех в истории развития химии как науки. Первооткрывателем таблицы стал российский ученый Дмитрий Менделеев. Неординарный ученый с широчайшим научным кругозором сумел объединить все представления о природе химических элементов в единую стройную концепцию.

Об истории открытия таблицы периодических элементов, интересных фактах, связанных с открытием новых элементов, и народных байках, которые окружали Менделеева и созданную им таблицу химических элементов, М24.RU расскажет в этой статье.

История открытия таблицы

К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.

В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.

В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.

Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.

В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.

Байки о Менделееве

Гравюра, на которой изображен Менделеев. Фото: ИТАР-ТАСС

Об известном ученом и его открытиях ходило немало баек. Люди в то время слабо представляли себе химию и считали, что занятия химией - это что-то вроде поедания супа из младенцев и воровства в промышленных масштабах. Поэтому деятельность Менделеева быстро обросла массой слухов и легенд.

Одна из легенд гласит, что Менделеев открыл таблицу химических элементов во сне. Случай не единственный, точно также говорил о своем открытии Август Кекуле, которому приснилась формула бензольного кольца. Однако Менделеев только смеялся над критиками. "Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы говорите: сидел и вдруг ... готово!", - как-то сказал ученый о своем открытии.

Другая байка приписывает Менделееву открытие водки. В 1865 году великий ученый защитил диссертацию на тему "Рассуждение о соединении спирта с водою", и это сразу дало повод для новой легенды. Современники химика посмеивались, мол ученый "неплохо творит под действием спирта, соединенного с водой", а следующие поколения уже называли Менделеева первооткрывателем водки.

Посмеивались и над образом жизни ученого, а особенно над тем, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле огромного дуба.

Также современники подтрунивали над страстью Менделеева к чемоданам. Ученый в пору своего невольного бездействия в Симферополе вынужден был коротать время за плетением чемоданов. В дальнейшем он самостоятельно мастерил для нужд лаборатории картонные контейнеры. Несмотря на явно "любительский" характер этого увлечения, Менделеева часто называли "чемоданных дел мастером".

Открытие радия

Одна из наиболее трагичных и в то же время известных страниц в истории химии и появления новых элементов в таблице Менделеева связана с открытием радия. Новый химический элемент был открыт супругами Марией и Пьером Кюри, которые обнаружили, что отходы, остающиеся после выделения урана из урановой руды, более радиоактивны, чем чистый уран.

Поскольку о том, что такое радиоактивность, тогда еще никто не знал, то новому элементу молва быстро приписала целебные свойства и способность излечивать чуть ли не от всех известных науке болезней. Радий включили в состав пищевых продуктов, зубной пасты, кремов для лица. Богачи носили часы, циферблат которых был окрашен краской, содержащей радий. Радиоактивный элемент рекомендовали как средство для улучшения потенции и снятия стресса.

Подобное "производство" продолжалось целых двадцать лет - до 30-х годов двадцатого века, когда ученые открыли истинные свойства радиоактивности и выяснили насколько губительно влияние радиации на человеческий организм.

Мария Кюри умерла в 1934 году от лучевой болезни, вызванной долговременным воздействием радия на организм.

Небулий и короний

Фото: ИТАР-ТАСС

Таблица Менделеева не только упорядочила химические элементы в единую стройную систему, но и позволила предсказать многие открытия новых элементов. В то же время некоторые химические "элементы" были признаны несуществующими на основании того, что они не укладывались в концепцию периодического закона. Наиболее известна история с "открытием" новых элементов небулия и корония.

При исследовании солнечной атмосферы астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных на земле химических элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний (потому что линии были обнаружены при исследовании "короны" Солнца - внешнего слоя атмосферы звезды).

Спустя несколько лет астрономы сделали еще одно открытие, изучая спектры газовых туманностей. Обнаруженные линии, которые снова не удалось отождествить ни с чем земным, приписали другому химическому элементу - небулию.

Открытия подверглись критике, поскольку в периодической таблице Менделеева уже не оставалось места для элементов, обладающих свойствами небулия и корония. После проверки обнаружилось, что небулий является обычным земным кислородом, а короний - сильно ионизированное железо.

Отметим, что сегодня в московском Центральном доме ученых РАН торжественно присвоят имена двум химическим элементам, открытым учеными из подмосковной Дубны.

Материал создан на основе информации из открытых источников. Подготовил Василий Макагонов @vmakagonov

Медь | Электрод-Сервис

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко используется человеком.

Содержание

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак — свидетельство выплавки её из руд — найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Экспериментальные исследования С. А. Семёнова с сотрудниками показали, что, несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий.

В древности медь применялась также в виде сплава с оловом — бронзы — для изготовления оружия и т. п., бронзовый век пришел на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. На смену бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:

На Кипре уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение — Каргалы), в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае.

В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. Много меди шло на изготовление колоколов. Из бронзы были отлиты такие произведения литейного искусства, как Царь-пушка (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи) (752 г.).

С открытием электричества в XVIII—XIX вв. большие объёмы меди стали идти на производство проводов и других связанных с ним изделий. И хотя в XX в. провода часто стали делать из алюминия, медь не потеряла значения в электротехнике.

Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр.

У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр. ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник.

Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Славянское *mědь «медь» не имеет чёткой этимологии, возможно, исконное слово. В. И. Абаев предполагал происхождение слова от названия страны Мидия: *Мѣдь из ир. Мādа- через посредство греч. Μηδία

Алхимики именовали медь «венера» (Venus). В более древние времена встречается название «марс» (Mars).

Самородная медь

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10−3% (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10−7% и 10−7% (по массе) соответственно.

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS2, также известный как медный колчедан, халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3)2(OH)2, малахит Cu2CO3(OH)2. Иногда медь встречается в самородном виде, масса отдельных скоплений может достигать 400 тонн. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Забайкальском крае, Жезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии. Другие самые богатые месторождения меди находятся в Чили (Эскондида и Кольяуси) и США (Моренси).

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Кристаллы меди

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

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

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

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

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

Основная статья: Изотопы меди

Природная медь состоит из двух стабильных изотопов — 63Cu и 65Cu с распространённостью 69,1 и 30,9 атомных процентов соответственно. Известны более двух десятков нестабильных изотопов, самый долгоживущий из которых 67Cu с периодом полураспада 62 часа.

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз.

Пирометаллургический метод

Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS2. Халькопиритное сырье содержит 0,5-2,0 % Cu. После флотационного обогащения исходной руды концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400°:

Затем обожженный концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезём:

Образующийся силикат в виде шлака всплывает и его отделяют. Оставшийся на дне штейн — сплав сульфидов FeS и Cu2S — подвергают бессемеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа окисляется до оксида и с помощью кремнезема выводится из процесса в виде силиката. Сульфид меди частично окисляется до оксида и затем восстанавливается до металлической меди:

Получаемая черновая медь содержит 90,95 % металла и подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет высокую чистоту до 99,99 % и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также сплавов.

Гидрометаллургический метод

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

Электролизный метод

Электролиз раствора сульфата меди:

Возможные степени окисления

Диаграмма Пурбе для меди

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первая из них склонна к диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях (Cu2O, CuCl, CuI и т. п.) или комплексах (например, [Cu(NH3)2]+). Её соединения бесцветны. Более устойчива степень окисления +2, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B11H11)23−, полученных в 1994 году.

Простое вещество

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не вступает в реакцию с водой и разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Вступает в реакцию при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

С концентрированной горячей серной кислотой:

С безводной горячей серной кислотой:

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

С концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

С «царской водкой»:

С концентрированной горячей соляной кислотой:

C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии кислорода:

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

С бромоводородом:

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

Окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода и 200 °C и до оксида меди(II), при избытке кислорода и температурах порядка 400—500 °C:

Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

C оксидами неметаллов:

Медь реагирует с цианидом калия с образованием дицианокупрата(I) калия, щелочи и водорода:

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

Соединения меди(I)

Степени окисления +1 соответствует оксид Cu2O красно-оранжевого цвета. Соответствующий гидроксид CuOH (жёлтого цвета) быстро разлагается с образованием оксида. Гидроксид CuOH проявляет основные свойства.

Многие соединения меди +1 имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе Сu+ все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов.

Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко диспропорционируют:

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

Свойства соединений меди (I) похожи на свойства соединений серебра (I). В частности, CuCl, CuBr и CuI нерастворимы. Также существует нестабильный сульфат меди(I).

Соединения меди(II)

Степень окисления II — наиболее стабильная степень окисления меди. Ей соответствует чёрный оксид CuO и голубой гидроксид Cu(OH)2, который при стоянии легко отщепляет воду и при этом чернеет:

Гидроксид меди (II) носит преимущественно основный характер и только в концентрированной щелочи частично растворяется с образованием синего гидроксокомплекса. Наибольшее значение имеет реакция гидроксида меди (II) с водным раствором аммиака, при которой образуется так называемый реактив Швейцера (растворитель целлюлозы):

Соли меди(II) образуются при растворении меди в кислотах-окислителях (азотной, концентрированной серной). Большинство солей в этой степени окисления имеют синюю или зелёную окраску.

Медный купорос

Соединения меди(II) обладают слабыми окислительными свойствами, что используется в анализе (например, использование реактива Фелинга).

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди и медных сплавов при взаимодействии оксидной плёнки с углекислым газом воздуха в присутствии воды. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, используется как фунгицид.

Оксид меди (II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa2Cu3O7-δ), который является основой для получения сверхпроводников.

Соединения меди(III) и меди(IV)

Степени окисления III и IV являются малоустойчивыми степенями окисления и представлены только соединениями с кислородом, фтором или в виде комплексов.

Аналитическая химия меди

Возбуждённые атомы меди окрашивают пламя в голубовато-зелёный цвет

Медь можно обнаружить в растворе по зелёно-голубой окраске пламени бунзеновской горелки, при внесении в него платиновой проволочки, смоченной исследуемым раствором.

  • Традиционно количественное определение меди в слабокислых растворах проводилось с помощью пропускания через него сероводорода, при этом сульфид меди выпадает в далее взвешиваемый осадок.
  • В растворах, при отсутствии мешающих ионов, медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
  • Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими и спектральными методами.

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.

Теплообмен

Система охлаждения из меди на тепловых трубках в ноутбуке

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

Для производства труб

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

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

Сплавы

Сплавы на основе меди

Латунная игральная кость, рядом слиток меди и цинк

Статуэтка, отлитая из бронзы

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые, помимо олова и цинка, могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав пушечной бронзы, использовавшейся для изготовления артиллерийских орудий вплоть до XIX века, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на изготовление гильз артиллерийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой пластичности. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25—29 кгс/мм² у технически чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред (медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав (мельхиор) используются для чеканки разменной монеты. Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости. Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.

Сплавы, в которых медь значима

Повреждённая пожаром дюралевая деталь дирижабля Гинденбург (LZ 129)

Дюраль (дюралюминий) определяют как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).

Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa2Cu3O7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.

Другие сферы применения

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

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

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм.

В январе 2008 года, впервые за всю историю, на Лондонской бирже металлов (London Metal Exchange) цены на медь превысили 8000 долларов США за тонну. В начале июля цены возросли до 8940 долларов за тонну, что стало абсолютным рекордом начиная с 1979 года — момента начала ведения торгов на ЛБМ. Цена достигла пика в почти 10,2 тыс. долл. в феврале 2011 г.

На 2011 год стоимость меди составляет около $8900 за тонну.

Продукты, богатые медью.

Метаболизм меди у человека. Поступление в энтероцит с помощью транспортёра CMT1, перенос с помощью ATOX1 в сеть транс-Гольджи, при росте концентрации — высвобождение с помощью АТФ-азы ATP7A в воротную вену. Поступление в гепатоцит, где ATP7B нагружает ионами меди белок церулоплазмин, а избыток выводит в желчь.

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.

Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. В крови всех головоногих и большинства брюхоногих моллюсков и членистоногих медь входит в состав гемоцианина в виде имидазольного комплекса иона меди, роль, аналогичная роли порфиринового комплекса железа в молекуле белка гемоглобина в крови позвоночных животных.

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

При недостатке меди в хондро- и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 1 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».

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

Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.

Бактерицидность

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

Органолептические свойства

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

См. также: Список стран по выплавке меди

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т, a в 2004 году — около 14 млн т. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

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

Компания

тыс. тонн

%

Норильский никель

425

45 %

Уралэлектромедь

351

37 %

Русская медная компания

166

18 %

 

К указанным производителям меди в России в 2009 году присоединился Холдинг «Металлоинвест», выкупивший права на разработку нового месторождения меди «Удоканское». Мировое производство меди в 2007 году составляло 15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т Лидерами производства были:

  1.  Чили (5,560 млн т в 2007 г. и 5,600 млн т в 2008 г.),
  2.  США (1,170/1,310),
  3.  Перу (1,190/1,220),
  4.  КНР (0,946/1,000),
  5.  Австралия (0,870/0,850),
  6.  Россия (0,740/0,750),
  7.  Индонезия (0,797/0,650),
  8.  Канада (0,589/0,590),
  9.  Замбия (0,520/0,560),
  10.  Казахстан (0,407/0,460),
  11.  Польша (0,452/0,430),
  12.  Мексика (0,347/0,270).

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

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

Современные способы добычи

Сейчас известно более 170 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно медные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская республика. Эскондида — самый большой в мире карьер, в котором добывают медную руду. Расположен в Чили.

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

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

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

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

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

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

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

Влияние на экологию

При открытом способе добычи после её прекращения карьер становится источником токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире — Беркли Пит — образовалось в кратере медного рудника.

  • Индейцы культуры Чонос (Эквадор) ещё в XV—XVI веках выплавляли медь с содержанием 99,5 % и употребляли её в качестве монеты в виде топориков 2 см по сторонам и 0,5 мм толщиной. Данная монета ходила по всему западному побережью Южной Америки, в том числе и в государстве Инков.
  • В Японии медным трубопроводам для газа в зданиях присвоен статус «сейсмостойких».
  • Инструменты, изготовленные из меди и её сплавов, не создают искр, а потому применяются там, где существуют особые требования безопасности (огнеопасные, взрывоопасные производства).
  • В организме взрослого человека содержится до 80 мг меди.
  • Польские учёные установили, что в тех водоёмах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными размерами. В прудах или озёрах, где меди нет, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

 

Медь и её сплавы

Медь отличается высокими теплопроводностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью, низкой температурой плавления, хорошо обрабатывается давлением, удовлетворительно резанием. Широко применятся в электротехнике, машино- и приборостроении. Медь по ГОСТ 859-78 выпускается в виде катодов, слитков, полос, лент, труб, проволоки, поковок, листов.

Латуни – двойные многокомпонентные медные сплавы с основным легирующим элементом – цинком. По сравнению с медью обладает более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л пишут заглавную букву дополнительных легирующих элементов (А - алюминий, Б - бериллий, Ж - железо, К - кремний, Мц - марганец, Н - никель, О - олово, С - свинец, Ц - цинк, Ф. – фосфор) и через тире после содержания меди указывают содержание легирующих элементов в процентах. Латуни разделяют на литейные и деформируемые. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. Маркируют бронзы буквами Бр, за которыми следуют заглавные буквы легирующих элементов, а через тире цифры, показывающие их процентное содержание.

По сравнению с латунью бронзы обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью и антифракционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, растворах большинства органических кислот, углекислых растворах.

Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями.

См. также "Теоретический вес всех основных видов цветного металлопроката"

Медные сплавы.
Оловянные бронзы.

Марка Химический состав Назначение
Sn P Zn Ni Pb
обрабатываемые давлением (однофазные) по ГОСТ 5017–49
Бр.ОФ6,5–0,15 6–7 0,1–0,25 Ленты, сетки в аппаратостроении, бумажнойпром..Мембраны, пружины, детали работающие на трение.
Бр.ОЦ4–3 3,5 2,7–3,3
литейные (двухфазные) по ТУ
Бр.ОЦ10–2 9–11 2–4 шестерни, втулки, подшипники.
Бр.ОФ10–1 9–11 0,8–0,12 То же, пластичность выше.
Бр.ОНС11–4–3 4 3 То же, при нагреве. Втулки клапанов.

Алюминиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72)

Марка Химический состав Назначение
Al Fe Ni
высокой пластичности (однофазные)
Бр.А5 4–6 Ленты, полосы, для пружин.
высокой прочности (двухфазные)
Бр.АЖ 9–4 8–10 2–4 Шестерни, втулки, арматура, в.т.ч для морской воды.
Бр.АЖН10–4–4 9,5–11 3,5–5,5 3,5–5,5 То же, при больших давлениях и трении.

Кремнистые бронзы (по ГОСТ 18175–72)

Марка Химический состав Назначение
Si Mn Ni
Бр.КМц 3–1 2,75–3,5 1–1,5 Пружины, трубы, втулки в судостроении, авиации, химической промышленности.
Бр.КН 1–3 0,6–1,1 0,1–0,4 2,4–3,4 Втулки, клапаны, болты,и др. детали для работы вморской и сточных водах.

Бериллиевые бронзы (по ГОСТ 18175–72)

Марка Химический состав Назначение
Be Ni Ti Mg
Бр.Б2 1,8–2,1 0,2–0,5 Высокопрочные и токоведущие пружины, мембраны, сильфоны.
Бр.БНТ1,7 1,6–1,85 0,2–0,4 0,1–0,25
Бр.БНТ1,9 1,85–2,1 0,2–0,4 0,1–0,25
Бр.БНТ1,9Mr 1,85–2,1 0,2–0,4 0,1–0,25 0,07–0,13

Латуни

Марка Химический состав Назначение
Cu Al Pb Sn другие
Простые латуни
Пластичные (однофазные), деформируемые в холодном и горячем состоянии
Л96 (томпак) 95,0–97,0 Трубки радиаторные, листы, ленты.
Л80 (полутомпак) 79,0–81,0 Трубки, лента, проволока.
Л68 67,0–70,0 Листы, ленты для глубокой вытяжки.
Меньшей пластичности (двухфазные), деформируемые в горячем состоянии и литейные.
ЛС59–1 57,0–60,0 0,8–1,9 Листы, трубы, литье; хорошая обрабатываемость резанием.
Сложные латуни
Обрабатываемые давлением (однофазные)
ЛА 77–2 76,0–79,0 1,7–2,5 Трубы в морском и общем машиностроении
ЛО70–1 69,9–71,0 1–1,5 Трубы подгревателей
Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72
ЛА 67–2,5 66–68 2–3 <=1,0 Отливки в морском и общем машиностроении
Сложные латуни повышенной прочности и стойкости против коррозии
ЛАН 59–3–2 57,0–60,0 2,5–3,5 2–3 Ni Трубы, тяжело нагруженные детали в моторо- и судостроении
ЛАЖ 60–1–1 58,0–61,0 0,75–1,5 <=0,4 0,8–1,5 Fe
Литейные (двухфазные) по ГОСТ 17711–72
ЛМцЖ 55–3–1 53–58 <=0,5 1,3–4,5 0,5–1,5 Fe4–3 Mn Массивное литье в судосроении.
ЛмцОС 58–2–2–2 57–60 0,5–2,5 1,5–2,5 1,5–2,5 Mn Шестерни, зубчатые колеса

меди | Области применения, свойства и факты

Возникновение, использование и свойства

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

медь

Медь с полуострова Кевино, штат Мичиган, США.С.

Фотография Сэнди Гримм. Хьюстонский музей естествознания

Британская викторина

118 Названия и символы таблицы Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

Медь коммерчески производится в основном плавлением или выщелачиванием, обычно с последующим электроосаждением из сульфатных растворов. Для более подробной информации о производстве меди, см. обработка меди. Основная часть производимой в мире меди используется в электротехнической промышленности; большая часть остатка объединяется с другими металлами с образованием сплавов. (Это также имеет технологическое значение в качестве гальванического покрытия.) Важной серией сплавов, в которых медь является главным компонентом, являются латуни (медь и цинк), бронзы (медь и олово) и никелевое серебро (медь, цинк и никель, нет. Серебряный).Есть много полезных сплавов меди и никеля, включая монель; два металла полностью смешиваются. Медь также образует важную серию сплавов с алюминием, называемых алюминиевой бронзой. Бериллиевая медь (2 процента Be) - необычный медный сплав, поскольку его можно упрочнять с помощью термической обработки. Медь входит в состав многих чеканных металлов. Спустя долгое время после того, как бронзовый век перешел в железный, медь оставалась вторым по значению металлом после железа. Однако к 1960-м годам более дешевый и более доступный алюминий занял второе место в мировом производстве.

Производство и запасы меди
страна добыча на руднике 2016 г. (метрические тонны) * % мировой добычи рудника продемонстрированные запасы 2016 г. (метрические тонны) * % мировых продемонстрированных запасов
*По оценкам.
** Из-за округления данные не суммируются с приведенной суммой.
Источник: Министерство внутренних дел США, Mineral Commodity Summaries 2017.
Чили 5 500 000 28,4 210 000 000 29,2
Перу 2 300 000 11.9 81 000 000 11,3
Китай 1,740,000 9.0 28 000 000 3.9
Соединенные Штаты 1 410 000 7.3 35 000 000 4.9
Австралия 970 000 5.0 89 000 000 12,4
Конго (Киншаса) 910 000 4,7 20 000 000 2,8
Замбия 740 000 3.8 20 000 000 7,4
Канада 720 000 3,7 11 000 000 1.5
Россия 710 000 3,7 30 000 000 4.2
Мексика 620 000 3.2 46 000 000 6.4
другие страны 3 800 000 19,6 150 000 000 20,8
всего мира 19 400 000 ** 100 ** 720 000 000 100 **

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

медные кабели

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

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

Поскольку медь находится ниже водорода в электродвижущем ряду, она не растворяется в кислотах с выделением водорода, хотя она будет реагировать с окисляющими кислотами, такими как азотная и горячая концентрированная серная кислота.Медь противостоит действию атмосферы и морской воды. Однако длительное пребывание на воздухе приводит к образованию тонкого зеленого защитного покрытия (патины), которое представляет собой смесь гидроксокарбоната, гидроксосульфата и небольших количеств других соединений. Медь - умеренно благородный металл, на нее не действуют неокисляющие или не образующие комплекс разбавленные кислоты в отсутствие воздуха. Однако он легко растворяется в азотной кислоте и в серной кислоте в присутствии кислорода. Он также растворим в водном растворе аммиака или цианида калия в присутствии кислорода из-за образования очень стабильных цианокомплексов при растворении.Металл реагирует при нагревании красным калом с кислородом с образованием оксида меди CuO и, при более высоких температурах, оксида меди Cu 2 O. При нагревании он реагирует с серой с образованием сульфида меди Cu 2 S.

Химия меди

Химия меди История
Информация о история меди доступен в Медном Development Association, Inc, где они отмечают, что:

«В течение почти 5000 лет медь была единственным металлом, известным человеку.Сегодня это один из наиболее часто используемых и повторно используемых наших современных металлов ».

Люди впервые использовали медь около 10 000 лет назад. кулон, обнаруженный в Северном Ираке, считается датируемым около 8700 г. до н.э. Доисторический человек, вероятно, использовал медь для оружия изготовление. Древние египтяне, похоже, тоже ценили коррозионная стойкость металла. Они использовали медные ленты и гвозди в судостроении и медные трубы использовались для передачи воды. Некоторые из этих артефактов сохранились до наших дней в хорошем состоянии.Оценка общего объема производства меди в Египте за 1500 лет составляет 10 000 тонн.


Спустя годы появились медные сплавы. Бронзы (медно-оловянные сплавы) возникла сначала, а гораздо позже появилась латунь (медно-цинковая сплавы). «Бронзовый век» видел широкое использование меди и бронза для оружия, монет, домашней утвари, мебели и др. Предметы. Самый ранний известный пример использования латуни - римская монета. чеканили во время правления Августа 27 г. до н.э. - 14 г. н.э.Медь позже сыграли важную роль в появлении электричества и сегодня по-прежнему остается одним из наших самых ценных материалов.

Использование соединений меди также восходит к 4000 г. до н.э. Например, сульфат меди был особенно важным соединением. в ранние времена. Древние египтяне использовали его как протраву в своих процесс окрашивания. Соединение также использовалось для изготовления мазей и другие подобные препараты. Позже лекарственное использование медного купороса появился с рецептом от болезней легких.Медь сульфат по-прежнему широко используется и не имеет вредных побочных эффектов. Сообщалось о эффектах его предписанного использования .

Происхождение

Медь является 25 наиболее распространенным элементом Земли, но один из менее распространенных переходных металлов первого ряда. Это происходит как мягкий красноватый металл, который встречается в виде больших валунов весом несколько сотен тонн или в виде сульфидных руд. Последние сложные смеси меди, железа и серы в сочетании с другие металлы, такие как мышьяк, цинк и серебро.Медь концентрация в таких рудах обычно составляет 0,5-2%.

Самая распространенная руда - халькопирит, CuFeS 2 , латунь. желтая руда, на долю которой приходится примерно 50% мировых месторождения меди. Множество других медных руд разного цвета. и композиции существуют. Примеры - малахит, Cu 2 CO 3 (OH) 2 , ярко-зеленая руда, и краснорудный куприт Cu 2 O.

Международный центр экологических и ядерных наук (ICENS) имеет текущую программу картирования геохимического содержания Ямайки.«Геохимический атлас Ямайки» был опубликован в 1995 году и доступен на Amazon или ICENS.
Результаты, полученные для меди, показаны ниже (любезно предоставлено профессором Г.К. Лалором).

Медь присутствует в биологических системах как часть простетическая группа определенных белков. Примеры из меди содержащие белки см. статью из Университета Лидса, кафедра биохимии и молекулярной биологии в Институте Скриппса.

Красный пигмент в мягкоклювый T (o) uraco Bird содержит медно-порфириновый комплекс. Пигмент сильно водный растворим в щелочных условиях и был сообщается в 1952 г. что в результате попыток смотрителей зоопарка помыть птицу вода становится окрашенным в красный цвет.

T (o) uracos считаются единственными птицами, обладающими истинно красным и зеленым окрасом. Обычно цвет, который вы воспринимаете, наблюдая за птицами, обусловлен отражениями. производятся структурой пера.Красный и зеленый пигменты (турацин и тураковердин) обнаруженные в перьях T (o) uraco, оба содержат медь.

Свойства меди

Отличный сайт для выяснения свойств элементов, включая медь -

Еще одна полезная ссылка на Страницы проекта геологии в Univ. Невады, Рино.

Добыча меди

Медь извлекается из руды двумя основными способами:

  1. Пирометаллургическим методом
  2. Гидрометаллургический метод
Пирометаллургический метод

Этот метод часто используется при добыче сульфидных руд.Выделяют четыре основных этапа:

  • Mining and Milling
  • Руда измельчается и измельчается в порошок обычно содержит менее 1% меди.
    Минералы концентрируются в суспензии, которая составляет около 15%. медь.
    Медные минералы отделяются от бесполезного материала путем флотации. с использованием пенообразующих растворов.
  • Плавка
  • Выплавка и извлечение медного концентрата нагреванием, потоком и добавлением кислорода.Сера, железо и прочее удаляются нежелательные элементы и товар называется черновая медь.
  • Нефтепереработка
  • Это последний этап процесса получение меди высокого качества. Методы огневого и электрорафинирования используются методы. Последний производит медь высокой чистоты. подходит для электрического использования.

Гидрометаллургический метод -SX / EW

Экстракция растворителем / электрохимическое извлечение является наиболее распространенным выщелачиванием процесс, используемый сегодня при извлечении меди из химических решения.Как следует из названия, метод включает два основных Этапы:

Экстракция растворителем - процесс выщелачивания ионов меди или иным образом извлеченные из сырой руды с использованием химических агенты.

Электролиз - электролиз раствора, содержащего ионы металлов так что ионы Cu внутри него осаждаются на катоде и после этого удаляется в элементарной форме.

Процесс проходит в следующие этапы:

  • Выщелачивающий раствор (выщелачивающий раствор) выбирается для использования в выщелачивание ионов Cu из руды.Обычные реагенты - слабые кислоты например H 2 SO 4 , H 2 SO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 , хлорид кислоты решения например FeCl 2 , хлорид аммония и аммоний солевые составы.
  • При нанесении на руду выбранный выщелачивающий агент растворяет ионы меди, присутствующие в выщелачивающем продукте, называемом "беременным" выщелачивающий раствор ».
  • Затем выбирается органический экстрагент для удаления ионов Cu из водный раствор.Предпочтительные органические экстрагенты состоят из гидроксифенилоксимы, имеющие основную химическую формулу:
  • C 6 H 3 (R) (OH) CNOHR *, R = C 9 H 19 или C 12 H 25 и R * = H, CH 3 или C 6 H 5
Структура 5-нонилсалицилальдоксима

Примерами таких экстрагентов являются 5-нонилсалицилальдоксим и смесь этого соединения и 2-гидрокси-5-нонилацетофенона оксим.Коммерчески доступные реагенты обычно содержат 5-10% оксима в 90-95% нефтяном разбавителе, таком как керосин.

Перед смешиванием с выщелачивающим средством экстрагент будет содержат мало или совсем не содержат меди и на этом этапе называют «бесплодный органический экстрагент».

  • Ионы меди переносятся из выщелачивающего раствора в органический экстрагент при смешивании двух реагентов. Фаза происходит разделение на водную и органическую фазы. названные соответственно первой водной и первой органической фазами.Первая водная фаза, «рафинат», представляет собой выщелачивающий агент. лишенный ионов меди, в то время как первая органическая фаза представляет собой «нагруженный органический экстрагент», то есть экстрагент с ионами меди настоящее время.
  • Рафинат возвращается на площадку для выщелачивания, в то время как загруженный органический экстрагент смешивается с раствором электролита называется «обедненный электролит» (т.е. не содержащий меди). Типичные электролиты - это кислотные растворы, такие как серная кислота, Н 2 СО 4 .Ионы меди, присутствовавшие в органический экстрагент растворяется в растворе электролита. чтобы получить медь, содержащую «богатый электролит». Здесь снова там это фазовое разделение. Вторая органическая фаза - бесплодная органический экстрагент, в то время как вторая водная фаза является «богатой» электролит ». Бесплодный органический экстрагент затем рециркулируют для повторное использование в приложении к выщелачиванию.
  • Заключительный этап процесса - электролиз кислотный раствор иона металлов.В результате растворенные ионы меди осаждаются на катоде, и элементарная медь удаляется. На этом процесс восстановления завершен.

Примечание о примесях

Присутствие взвешенных загрязняющих веществ в системе SX / EW может значительно снижают эффективность его работы. Такой загрязняющие вещества могут попадать в систему из руды или из окрестностей. Система подвержена загрязнению от дождя, ветра и других факторов окружающей среды с первого защитный сосуд, в котором хранится выщелачивающий продукт, обычно открыты и расположены на открытом воздухе.Таким образом, твердые отходы в форма грязи, песка, каменной пыли, растительных остатков, минеральных остатков и взвешенные твердые частицы часто попадают в систему в ранних стадиях и сохраняется на последующих стадиях процесс.

Воздействие этих загрязняющих веществ является значительным и включают:

  • увеличенное время разделения фаз на стадиях, когда органические и смешиваются водные растворители.
  • отсутствие полного разделения фаз после экстракции,
    это приводит к потере дорогостоящего органического экстрагента, поскольку многие его остается в водном растворе.
  • снижение КПД по току и уменьшение чистота плакированного медного продукта при электролизе сцена.
В большинстве систем SX / EW стадии очистки были введены в чтобы облегчить эту проблему. В Патент США (номер 573341) например, хотя бы часть вторая органическая фаза фильтруется для удаления твердых примесей перед повторным использованием для обработки выщелачивающего продукта. Переработанный органический поэтому экстрагент содержит мало или совсем не содержит примесей, зависящих от от того, была ли часть или вся вторая органическая фаза фильтрованный.Было обнаружено, что этот этап фильтрации значительно повышает эффективность работы, даже если только часть экстрагента обрабатывается.

Использование меди и ее соединений

Медь на протяжении веков уступала только железу по полезности. Металл и его соединения используются во всех сферах жизни от электротехническая промышленность в медицине и сельском хозяйстве.

Использование металлической меди

Электротехническая промышленность является бенефициаром большинства стран мира. выпуск меди.Металл используется в производстве электротехники. такие аппараты, как катоды и провода.

Другое применение:

- Кровля
-Посуда
-Монеты
-Металл работы
-Сантехника
- Змеевики холодильника и кондиционера
-Сплавы напр. бронза, латунь


Применение соединений меди

Соединения меди наиболее широко используются в сельском хозяйстве. С момента открытия их токсичности для некоторых насекомых, грибки и водоросли эти соединения использовались в инсектицидах, фунгициды и для предотвращения развития водорослей в питьевой воде водохранилища.Поэтому они используются для борьбы с животными и болезни растений. Удобрения также часто дополняют соединения меди, например медный купорос, чтобы увеличить почву плодородие и, следовательно, рост урожая.

Соединения меди также используются в фотографии и в качестве красителей. для стекла и фарфора.

Медь для хорошего здоровья

Медь - один из многих микроэлементов, необходимых для хорошего здоровья. Это входит в простетические группы многих белков и ферментов и таким образом, необходим для их правильного функционирования.Поскольку тело может не синтезирует медь, ее необходимо принимать с пищей. Орехи, семена, злаки, мясо (например, печень) и рыба - хорошие источники медь.

Медь нашла применение и в медицине. Он использовался с самого начала раз при лечении ран грудной клетки и очистке воды. Это недавно было высказано предположение, что медь помогает предотвратить воспаление, связанное с артритом и такими заболеваниями. Продолжаются исследования лекарств, содержащих медь, для лечения этого и других условий.

Для получения дополнительной информации о важности меди для здоровья и дефицит меди см .: МатьПрирода и / или исследования витаминов Продукция

Соединения меди

Медь содержит множество соединений, многие из которых цветные. Двумя основными степенями окисления меди являются +1 и +2, хотя известны некоторые +3 комплексы. Соединения меди (I) представляют собой ожидается, что они диамагнитны по природе и обычно бесцветны, кроме случаев, когда цвет возникает в результате переноса заряда или анион.Ион +1 имеет тетраэдрическую или квадратную плоскую геометрию. В твердые соединения, медь (I) часто является более стабильным состоянием при умеренные температуры.

Ион меди (II) обычно является более стабильным состоянием в водной среде. решения. Соединения этого иона, часто называемые соединениями двухвалентной меди, обычно окрашены. На них влияет Искажения Яна Теллера и демонстрируют широкий спектр стереохимии с преобладают четыре, пять и шесть координационных соединений. +2 ion часто демонстрирует искаженную тетраэдрическую геометрию.

Галогениды меди

Известно, что все галогениды меди (I) существуют, хотя фторид в чистом виде пока не получен. Медь хлориды, бромиды и йодиды бесцветны, диамагнитны соединения. Они кристаллизуются при обычных температурах с структура цинковой обманки, в которой атомы Cu тетраэдрически связаны до четырех галогенов. Хлорид и бромид меди (I) представляют собой получают путем кипячения кислого раствора ионов меди (II) в избыток меди.При разбавлении белый CuCl или бледно-желтый CuBr производится. Добавление растворимого йодида к водной раствор ионов меди (II) приводит к образованию осадок иодида меди (I), который быстро разлагается до Cu (I) и йод.

Галогениды меди (I) плохо растворимы в воде и большей части медь в водном растворе находится в состоянии Cu (II). Несмотря на это, плохая растворимость соединений меди (I) увеличивается при добавление галогенид-ионов.В таблице ниже показаны некоторые свойства галогениды меди (I).

Галогениды меди (I)
Формула Цвет MP Б.П. Конструкция
CuCl белый 430 1359
CuBr белый 483 1345
CuI белый 588 1293 Цинковая обманка

Приготовлен восстановлением CuX 2 -> CuX;
за исключением F, который не был получен в чистом виде.
Галогениды меди (II)
Формула Цвет MP Б.П. м (БМ) Конструкция
CuF 2 белый 950разложить 1,5
CuCl 2 коричневый 632 993разложить 1.75 CdCl 2
CuBr 2 черный 498 1,3

Известны все четыре галогенида меди (II), хотя йодид меди быстро разлагается до йодида меди и йода. Желтый хлорид меди (II) и почти черный бромид меди (II) являются общие галогениды. Эти соединения принимают структуру с бесконечные параллельные полосы квадрата CuX 4 шт.Медь хлориды и бромиды хорошо растворимы в воде и в донорских растворители, такие как ацетон, спирт и пиридин.

Галогениды меди (II) являются умеренными окислителями из-за Пара Cu (I) / Cu (II). В воде, где потенциал в значительной степени аква-комплексов, здесь не так много разница между ними, но в неводных средах окислительные (галогенирующая) мощность увеличивается последовательно; CuF 2 << CuCl 2 << CuBr 2 .

Их можно получить прямой реакцией с соответствующими галогены:

Cu + F 2 → CuF 2 ;
Cu + Cl 2 /450 C → CuCl 2 ;
Cu + Br 2 → CuBr 2
В качестве альтернативы они могут быть получены из CuX 2 .aq путем нагрев -> CuX 2

Оксиды меди

Оксиды меди (I) более стабильны, чем оксиды меди (II) при высокие температуры.Оксид меди (I) является самородным в виде красного куприт. В лаборатории снижение Решение Фелинга с редуцирующим сахаром, например глюкозой, образуется красный осадок. Тест достаточно чувствителен, чтобы произвести даже 1 мг сахара. характерный красный цвет соединения. Закись меди может также может быть приготовлен в виде желтого порошка путем контролируемого восстановления щелочная соль меди (II) с гидразином. Термическое разложение оксид меди (II) также дает оксид меди (I), поскольку последний имеет большая термическая стабильность.Таким же методом можно приготовить соединение из нитрата, карбоната меди (II) и гидроксид.

Оксид меди (II) встречается в природе в виде тенорита. Этот черный кристаллическое твердое вещество может быть получено пиролизом нитратные, гидроксидные или карбонатные соли. Он также образуется при порошковая медь нагревается на воздухе или в кислороде. В таблице ниже показаны некоторые характеристики оксидов меди.

Оксиды меди
Формула Цвет Состояние окисления MP
CuO черный Cu 2+ 1026разложить
Cu 2 O красный Cu + 1230

Редокс-химия меди
Cu 2+ + e- → Cu + E = 0.15 В
Cu + + e- → Cu E = 0,52 В
Cu 2+ + 2e- → Cu E = 0,34 В

Принимая во внимание эти данные, будет видно, что любой окислитель достаточно силен, чтобы скрыть Cu в Cu + более чем достаточно силен, чтобы преобразовать Cu + в Cu 2+ (0,52 ср. 0,14 В). Нет поэтому ожидается, что любые стабильные соли Cu + будут существовать в водный раствор.
Также может произойти диспропорционирование:
2Cu + → Cu 2+ + Cu E = 0.37 В или К = 10 6
Координационные комплексы

Реакция EDTA 4- с медью (II) дает комплекс где EDTA оказался пентадентатным НЕ гексадентатным, в отличие от другие ионы M (II).

Cu (ЭДТА) 2-


Структура иона [Cu (ox) 2 ] 2- может быть описана как плоский квадрат или как искаженный октаэдр, когда упаковка в кристаллическая решетка.В случае натриевой соли отдельные блоки параллельны в ячейке с медью связаны с кислородом, координированным с медью в единицы, сидящие как вверху, так и внизу, тогда как в калийная соль, единицы не параллельны и при взгляде на три единиц центральный почти под прямым углом к ​​двум другим. Здесь медь связана с одним из некоординированных атомов кислорода. в блоках над и под ним.

Na + и K + соли [Cu (ox) 2 ] 2-


Cu (OH) 2 реагирует с NH 3 с образованием раствора который растворяет целлюлозу.Это эксплуатируется в промышленная подготовка района. Решения содержат тетраммины и пентаммины. С пиридином только тетрамины являются образуется, например, Cu (py) 4 SO 4 .

Взаимодействие меди (II) с аминокислотами широко изучено. Почти во всех случаях продукт содержит группы в транс конфигурация, которая, как ожидается, будет более стабильной. В этом случае глицина, первым осажденным продуктом всегда является изомер цис- который преобразуется в транс- при нагреве.Увидеть Лабораторное руководство для C31L Больше подробностей.

Аналитическое определение меди (II)

Полезный реагент для аналитического определения Ион меди (II) представляет собой натриевую соль N, N-диэтилдитиокарбамата. В разбавленных спиртовых растворах наличие следовых количеств Cu 2+ обозначен желтым цветом, который может быть измеряется спектрофотометром, а концентрация определяется из сюжета Закона Пива.Комплекс Cu (Et 2 dtc) 2 , который может быть выделен как коричневое твердое вещество.

Cu (Et 2 dtc) 2

Ссылки:

«Комплексы и переходные элементы первого ряда», Д. Николлс
«Основы неорганической химии», Ф.А. Коттон, Г. Уилкинсон и П.Л. Gaus
«Продвинутая неорганическая химия», Ф.А. Коттон, Дж. Уилкинсон, К.А. Мурильо и М. Бохманн,
«Химия элементов», Гринвуд и Эрншоу


вернуться на курс CHEM2101 (C21J) наброски

Вернуться в химию, UWI-Mona, Домашняя страница

Авторские права © 2000-2020 Роберт Джон Ланкашир, все права защищены.

Создано и поддерживается профессором Робертом Дж. Ланкашир,
(с благодарностью Клиффа Райли и Джоди-Энн. Сваби),

Кафедра химии Вест-Индского университета,
Кампус Мона, Кингстон 7, Ямайка.
Дата создания: июнь 2000 г. Ссылки проверены и / или последние изменен 28 сентября 2020 г.
URL http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/copper.html

Chemistry of Copper - Chemistry LibreTexts

Медь относится к тому же семейству периодической таблицы Менделеева, что и серебро и золото, поскольку каждое из них имеет по одному s-орбитальному электрону поверх заполненной электронной оболочки, которая образует металлические связи.Это сходство в электронной структуре делает их похожими по многим характеристикам. Все они обладают очень высокой теплопроводностью и электропроводностью, и все они являются ковкими металлами. Среди чистых металлов при комнатной температуре медь занимает второе место по электропроводности и теплопроводности после серебра.

Введение

Использование меди уходит корнями в далекую историю. Медные бусы были найдены на территории современного Ирака, датируемой 9000 годом до нашей эры. Этот металл относительно легко добывать и обрабатывать, что способствовало его раннему и широкому использованию.Однако из-за своей мягкости он не подходит для изготовления надежных инструментов и оружия. Первые мастера по металлу еще в 3000 году до нашей эры научились сочетать медь с другими металлами для производства более прочных сплавов. Два примера - латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово). Символ и название меди взяты из латинского cuprum , что буквально означает «с острова Кипр», одного из первых источников медной руды.

До 1982 года гроши США были чистой медью. Сейчас это в основном цинковые с тонкой медной оболочкой.Большая часть добываемой сегодня меди очищается и вытягивается в проволоку для использования в электротехнической промышленности. Значительная часть также используется при производстве водопроводных труб. Медь, конечно, имеет характерный цвет, который узнает большинство людей. Это один из лучших проводников электричества, устойчивый к коррозии от большинства кислот (кроме азотной и горячей концентрированной серной). При воздействии элементов в течение определенного периода времени на нем образуется зеленоватый налет или патина, представляющая собой карбонат меди (II), защитное покрытие, предотвращающее дальнейший износ.

Возникновение и добыча меди

Медь встречается как в смешанном, так и в свободном состоянии, а также во многих рудах. Важными рудами меди являются медный колчедан (\ (CuFeS_2 \)), куприт и медный глянец. Медные руды в основном находятся на севере Индии. Извлечение меди также включает много этапов. Руда, используемая для добычи, - это медный колчедан, который измельчается, концентрируется и затем нагревается в присутствии воздуха. Во время нагревания влага удаляется, и медный колчедан превращается в сульфид железа и сульфид меди.

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

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

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

\ [FeO + SiO_2 \ стрелка вправо FeSiO_3 \]

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

\ [Cu_2S + 3 O_2 \ стрелка вправо 2Cu_2O + 2SO_2 \]

\ [Cu_2O + FeS \ стрелка вправо Cu_2S + FeO \]

Этот сульфид меди содержит некоторое количество сульфида железа, и его называют штейном. Штейн удаляется из основного выхода доменной печи. Удаленный штейн перемещается в конвертер Бессемера, который внутри футерован оксидом магния. В этом конвертере есть трубы, по которым подается горячий воздух и \ (SiO_2 \). В этом конвертере \ (Cu_2S \) преобразуется в \ (Cu_2O \), а \ (FeS \) преобразуется в \ (FeO \).Закись железа образует шлак с \ (SiO_2 \). Образовавшаяся закись меди вступает в реакцию с Cu2S и образует медь.

\ [2Cu_2O + Cu_2S \ стрелка вправо 6Cu + SO_2 \]

Образованная таким образом медь подлежит очистке электролизом.

Реакции ионов меди (II) в растворе

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

Реакции ионов гексааквакоппера (II) с гидроксид-ионами

Ионы гидроксида (например, из раствора гидроксида натрия) удаляют ионы водорода из лигандов воды, связанных с ионом меди.Как только ион водорода был удален из двух молекул воды, у вас остается комплекс без заряда - нейтральный комплекс. Он не растворяется в воде, и образуется осадок.

Цветовая кодировка показывает, что это не реакция обмена лиганда. Кислороды, которые первоначально были присоединены к меди, все еще присоединены к нейтральному комплексу.

В пробирке изменение цвета:

Реакции ионов гексааквакоппера (II) с раствором аммиака

Аммиак действует как основание и лиганд.{2+} + H_2O \]

Примечание

Вы можете задаться вопросом, почему это второе уравнение дается исходя из исходного гексааква-иона, а не нейтрального комплекса. Объяснить, почему осадок снова растворяется, довольно сложно. Вы найдете полное объяснение реакций между гексааква-ионами и раствором аммиака на странице.

Изменения цвета:

Взаимодействие ионов гексааквакоппера (II) с карбонат-ионами

Вы просто получаете осадок, который можно представить как карбонат меди (II).{2-} + 6H_2O \]

Поскольку реакция обратима, вы получаете смесь цветов из-за обоих комплексных ионов. Цвет иона тетрахлоркупрата (II) также можно описать как оливково-зеленый или желтый. Если в зеленый раствор добавить воду, он вернется к синему цвету.

Реакция ионов гексааквакоппера (II) с иодид-ионами

Ионы меди (II) окисляют иодид-ионы до молекулярного йода, а в процессе сами восстанавливаются до иодида меди (I).

Исходная грязно-коричневая смесь разделяется на грязно-белый осадок иодида меди (I) в растворе йода.- (водн.) \]

По мере того, как раствор тиосульфата натрия течет из бюретки, цвет йода бледнеет. Когда все почти закончится, вы добавляете немного раствора крахмала. Он обратимо реагирует с йодом с образованием темно-синего комплекса крахмал-йод, который намного легче увидеть.

Вы добавляете последние несколько капель раствора тиосульфата натрия медленно, пока синий цвет не исчезнет. Если вы проследите пропорции реагирующих веществ с помощью двух уравнений, вы обнаружите, что на каждые 2 моля ионов меди (II), с которыми вы должны были начать, нужно 2 моля раствора тиосульфата натрия.Если вам известна концентрация раствора тиосульфата натрия, легко вычислить концентрацию ионов меди (II).

Некоторые важные химические вещества меди (I)

Диспропорционирование ионов меди (I) в растворе

Химический состав меди (I) ограничен реакцией, которая происходит с участием простых ионов меди (I) в растворе. Это хороший пример диспропорционирования - реакции, в 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 реагируете оксидом меди (I) с горячей разбавленной серной кислотой, вы можете ожидать получения раствора сульфата меди (I) и воды. Фактически вы получаете коричневый осадок меди и синий раствор сульфата меди (II) из-за реакции диспропорционирования.

\ [Cu_2O + H_2SO_4 \ стрелка вправо 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 вы добавляете раствор йодида калия к раствору, содержащему ионы меди (II).Иодид меди (I) практически не растворяется в воде, поэтому реакции диспропорционирования не происходит. Подобным образом 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, поскольку образуются ионы меди (II). Реакция диспропорционирования происходит только с простыми ионами меди (I) в растворе.

Образование комплексов меди (I) (кроме комплекса 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, если оксид меди (I) растворяется в концентрированной соляной кислоте. Вы можете представить себе это в двух стадиях. Сначала получается хлорид меди (I):

\ [Cu_2O _ {(s)} + 2HCl _ {(водный)} \ rightarrow 2CuCl _ {(s)} + H_2O _ {(l)} \]

Но в присутствии избытка хлорид-ионов из HCl он реагирует с образованием стабильного растворимого комплекса меди (I).-_ {(водный)} \]

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

Авторы и авторство

атомный вес меди | Комиссия по изотопному содержанию и атомному весу

Изотоп Атомная масса (Да) Изотопное содержание (количественная доля)
63 Cu 62.929 597 (3) 0,6915 (15)
65 Cu 64,927 790 (5) 0,3085 (15)

В 1961 году Комиссия рекомендовала A r (Cu) = 63,54 на основании последних химических определений. В 1967 году Комиссия рекомендовала A r (Cu) = 63,546 (1) на основе масс-спектрометрических измерений. Рекомендуемая погрешность была увеличена до 0,003 в 1969 г., чтобы включить естественные вариации до прибл.0,15% в изотопном содержании меди изотопов, и учитывая аннотацию "r", чтобы указать, что точность была ограничена естественной изменчивостью.

В компиляции Комиссии самое низкое зарегистрированное значение δ 65 Cu в естественном встречающийся образец составляет -7,65 ‰ ( x ( 65 Cu) = 0,3066 и A r (Cu) = 63,542) для образца Cu-хлоридного минерала (атакамита) из Чили. Наибольшее зарегистрированное значение δ 65 Cu составляет +9 ‰ ( x ( 65 Cu) = 0.3102 и A r (Cu) = 63,549) для минерала Cu-карбоната (аурихальцита) из Аризоны. Некоторые из этих значений выходят за рамки заявленной неопределенности атомного веса и может оправдать переоценку Комиссией неопределенности атомного веса или аннотаций

ИСТОЧНИК Атомный вес элементов: Обзор 2000 г., John R de Laeter et al. Pure Appl. Chem. 2003 (75) 683-800
© IUPAC 2003

CIAAW

Медь
A r (Cu) = 63.546 (3) с 1969 г.

Название происходит от латинского cuprum , обозначающего Кипр, остров, где римляне впервые получили медь. Символ Cu также происходит от латинского cuprum . Элемент известен с доисторических времен.

Стандартные изотопные материалы меди.

Медь | Введение в химию

Цель обучения
  • Перечислите названия двух наиболее часто встречающихся степеней окисления меди.

Ключевые моменты
    • Медь образует множество соединений со степенями окисления +1 и +2, которые часто называют медью и медью соответственно.
    • Простейшие соединения меди - это бинарные соединения (т.е. содержащие только два элемента). Основные соединения - оксиды, сульфиды и галогениды.
    • Аминокислоты образуют очень прочные хелатные комплексы с медью (II).

Условия
  • лиганд Ион, молекула или функциональная группа, которая связывается с другим химическим соединением с образованием более крупного комплекса.
  • координационный комплекс Класс соединений, в которых центральный атом металла (обычно переходный элемент) окружен группой ионов или молекул (лигандов).

Медь

Медь - пластичный металл с очень высокой теплопроводностью и электропроводностью; его символ - Cu, а его атомный номер - 29. Чистая медь мягкая и податливая; свежая поверхность имеет красновато-оранжевый цвет. Он используется как проводник тепла и электричества, строительный материал и входит в состав различных металлических сплавов.Его соединения обычно встречаются в виде солей меди (II), которые часто придают синий или зеленый цвет минералам, таким как бирюза, и широко используются в качестве пигментов. Ионы меди (II) растворимы в воде, что означает, что они действуют при низкой концентрации как бактериостатические вещества, фунгициды и консерванты для древесины. В достаточном количестве они ядовиты для высших организмов; в более низких концентрациях они являются незаменимым микроэлементом для всех высших растений и животных. У животных медь в основном содержится в печени, мышцах и костях.

Медь образует широкий спектр соединений со степенями окисления +1 и +2, которые часто называют одновалентной и двухвалентной медью соответственно. Он не реагирует с водой, но медленно реагирует с атмосферным кислородом, образуя слой коричнево-черного оксида меди. В отличие от окисления железа влажным воздухом, этот оксидный слой останавливает дальнейшую коррозию. Сероводород и сульфиды реагируют с медью с образованием различных сульфидов меди на поверхности. В последнем случае медь корродирует, как это видно, когда медь подвергается воздействию воздуха, содержащего соединения серы.

Оксид меди (I) Медь (I) имеет красный цвет.

Простейшие соединения меди представляют собой бинарные соединения, т.е. содержащие только два элемента. Основные соединения - оксиды, сульфиды и галогениды. Известны как оксиды меди, так и оксиды меди. Галогениды меди с хлором, бромом и йодом хорошо известны, как и галогениды меди с фтором, хлором и бромом.

Медь, как и все металлы, образует координационные комплексы с лигандами. В водных растворах медь (II) существует как [Cu (h3O) 6 ] 2+ .{-} [/ латекс]

Сульфат тетрамминмеди (II) Медь (II) приобретает темно-синюю окраску в присутствии аммиачных лигандов.

Медь образует широкий спектр соединений со степенями окисления +1 и +2, которые часто называют одновалентной и двухвалентной медью соответственно. Он не реагирует с водой, но медленно реагирует с атмосферным кислородом, образуя слой коричнево-черного оксида меди. В отличие от окисления железа влажным воздухом, этот оксидный слой останавливает дальнейшую объемную коррозию. Сероводород и сульфиды реагируют с медью с образованием различных сульфидов меди на поверхности.В последнем случае медь корродирует, как это видно, когда медь подвергается воздействию воздуха, содержащего соединения серы. Кислородсодержащие растворы аммиака образуют водорастворимые комплексы с медью, а также кислород и соляная кислота, которые образуют хлориды меди, и подкисленный пероксид водорода, образующие соли меди (II). Хлорид меди (II) и медь объединяются с образованием хлорида меди (I).

Простейшие соединения меди представляют собой бинарные соединения (т.е. содержащие только два элемента). Основные соединения - оксиды, сульфиды и галогениды.Известны как оксиды меди, так и оксиды меди. Среди множества сульфидов меди важными примерами являются сульфид меди (I) и сульфид меди (II). Галогениды меди с хлором, бромом и йодом хорошо известны, как и галогениды меди с фтором, хлором и бромом. Попытки получить иодид меди (II) приводят к получению йодида меди и йода.

Медь, как и все металлы, образует координационные комплексы с лигандами. В водных растворах медь (II) существует как [Cu (h3O) 6 ] 2+ .{-} [/ латекс]

Многие другие оксианионы образуют комплексы: к ним относятся ацетат меди (II), нитрат меди (II) и карбонат меди (II). Сульфат меди (II) образует синий кристаллический пентагидрат, который является наиболее известным соединением меди в лаборатории. Он используется в фунгициде, называемом бордосской смесью. Полиолы, соединения, содержащие более одной спиртовой функциональной группы, обычно взаимодействуют с солями меди. Например, соли меди используются для проверки восстанавливающих сахаров. В частности, при использовании реагента Бенедикта и раствора Фелинга присутствие сахара сигнализируется изменением цвета с синего (II) на красноватый оксид меди (I).Реагент Швейцера и родственные комплексы с этилендиамином и другими аминами растворяют целлюлозу. Аминокислоты образуют очень прочные хелатные комплексы с медью (II). Существует множество влажных химических тестов на ионы меди; один, например, с участием ферроцианида калия, который дает коричневый осадок с солями меди (II).

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Последовательность химических реакций

Превращение меди: Последовательность химических реакций

Цели

  • Проиллюстрируйте множество веществ, в состав которых может входить тот или иной элемент:
    металл -> синий раствор -> синее твердое вещество -> черное твердое вещество -> синий раствор (снова) -> металл (снова).
  • Сохранение массы и родинок:
    • Мы должны извлечь столько же меди, сколько мы начали.
    • Одинаковое количество меди на каждой стадии: одинаковое количество молей.
  • Опыт применения стандартных химических методов: фильтрации и количественного переноса.

Реакция

Cu (s) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) -> Cu (OH) 2 (s) -> CuO (s) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) -> Cu (s)
  1. Металлическая медь «растворяется» в азотной кислоте (HNO 3 ).Фактически, нитрат-ион окисляет металлическую медь до иона меди (II), при этом сам превращаясь в газ NO 2 ; ион меди (II) затем связывается с шестью молекулами воды. Физическое изменение, которое вы должны наблюдать, - это металл цвета меди, исчезающий по мере того, как раствор становится синим (из [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ , ион гексааквакоппера) и коричневым газом (NO 2). ) развивается.
    Cu (т.) + 4 H 3 O + (водн.) + 2 NO 3 - (водн.) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + 2 NO 2 (г)

  2. Ион гидроксида (OH - ) связывается с ионом меди (II) даже сильнее, чем вода.В результате ион гидроксида может вытеснять воду из иона меди (II), давая гидроксид меди Cu (OH) 2 , синий осадок.
    [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + 2 OH - -> Cu (OH) 2 (s) + 6 H 2 O (л)

  3. При нагревании гидроксида меди образуется оксид меди CuO, твердое вещество черного цвета.
    Cu (OH) 2 (s) -> CuO (s) + H 2 O (l)

  4. Оксид меди растворяется в кислоте, регенерируя ион меди (II), который снова связывается с воды.
    CuO (т.) + 2 H 3 O + (водн.) + 3 H 2 O (л) -> [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн. )

  5. Наконец, металлический цинк восстанавливает гидратированный ион меди (II) обратно до металлической меди, в то время как сам превращается в ионы цинка (II), окисляясь. Мы уже видели эту реакцию в лаборатории хлорида меди).
    [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + Zn (s) -> Cu (s) + Zn 2+ (водн.) + 6 H 2 O ( водн.)

    В то же время часть металлического цинка, который присутствует в избытке, восстанавливает ионы гидроксония до H 2 .
    Zn (тв.) + 2 H 3 O + (водн.) -> Zn 2+ (водн.) + H 2 (г) + 2 H 2 O (л)

Процедура

Я не буду вдаваться в подробности процедуры, но подчеркну некоторые моменты безопасности и (выделено жирным шрифтом ) некоторые места, где наша процедура отличается от процедуры в лабораторном пакете.
  1. Преобразуйте Cu (s) в [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водный)
    • Возьмите кусок медной проволоки и взвесьте его с точностью до 0.01 г . Кусочки проволоки ближе к 0,50 г, чем 0,35 г. Ничего страшного: используйте то, что мы предлагаем.
    • Используйте примерно 4-5 мл концентрированного раствора HNO 3 .
    • Будьте осторожны с азотной кислотой: как и другие сильные кислоты, при попадании на кожу она вызывает жжение и может повредить одежду; в отличие от большинства других кислот, он также окрашивает пораженный участок в желтый цвет.
    • Если некоторое количество меди остается нерастворенной к тому времени, когда производство газа закончится, поставьте стакан на горячие пластины в вытяжных шкафах, чтобы ускорить реакцию.
    • Этот этап важно выполнять в вытяжном шкафу, потому что коричневый газ NO 2 является раздражителем. Храните смеси в вытяжке до тех пор, пока вы не добавите 10 мл дистиллированной воды после полного растворения меди.
  2. Преобразование [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) В Cu (OH) 2 (т)
    • Будьте осторожны при обращении с NaOH, так как это сильное основание, которое при контакте с кожей будет жалить. К раствору меди по каплям добавляют раствор NaOH.
    • После образования синего осадка периодически проверяйте кислотность раствора, погружая палочку для перемешивания в раствор и касаясь ею красной лакмусовой бумаги. Старайтесь не переносить синий осадок на лакмусовую бумагу: это приведет к некоторой потере меди и, возможно, ложному синему цвету на лакмусовой бумаге. Вначале раствор становится кислым из-за избытка азотной кислоты на предыдущем этапе, поэтому первый добавленный ОН- идет на нейтрализацию кислоты; после нейтрализации кислоты следующий добавленный OH - идет на образование синего осадка Cu (OH) 2 .Только после этого добавленный OH - остается без дела, и только в это время он станет красной лакмусовой бумажкой синим. Мы хотим убедиться, что вся присутствующая медь превратилась в Cu (OH) 2 , поэтому мы добавляем OH - до тех пор, пока лакмусовая бумага не станет синей.
  3. Преобразование Cu (OH) 2 (s) в CuO (s)
    • Добавьте воду к реакционной смеси, полученной на предыдущем этапе, и добавьте еще один или два кипящих камня .
    • Нагрейте содержимое стакана, но не кипятите . При кипячении черный CuO становится настолько мелким, что этап фильтрации становится чрезмерно длинным. Нагрейте стакан до тех пор, пока весь синий Cu (OH) 2 не исчезнет и не заменится черным CuO.
    • Отфильтруйте и промойте CuO, как описано в процедуре (часть C). Оставьте твердое вещество на фильтровальной бумаге и выбросьте фильтрат.
  4. Преобразование CuO (s) обратно в [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.)
    • Растворите CuO на фильтровальной бумаге, как описано в процедуре (часть D).
    • Раствор серной кислоты вызывает коррозию и вызывает раздражение кожи, с которой соприкасается.
  5. Преобразование [Cu (H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) Обратно в Cu (s)
    • Добавьте около 1 г Zn к синему раствору, полученному на предыдущем этапе, и после того, как раствор потеряет весь свой синий цвет, вам может потребоваться добавить немного серной кислоты для реакции любого избытка Zn.
    • Промойте металлическую медь три раза дистиллированной водой и перенесите ее в чашу для выпаривания, как описано в процедуре (часть E), а затем трижды промойте ее изопропанолом порциями по 5 мл.Промывка изопропанолом сокращает время, необходимое для стадии сушки.
    • Высушите медь в стакане с кипящей водой, как описано в процедуре (E). Взвесьте сухую медь и запишите массу. Вычислите процент извлеченной меди.

Древние и алхимики (до н.э.-1734) | Химия

Зарождение химии можно проследить до древних греков, которые считали элементами вселенной воздух, воду, огонь и землю.Они также думали, что металлы состоят из семи веществ, каждое из которых связано с небесным телом: золото (солнце), серебро (луна), медь (Венера), железо (Марс), олово (Юпитер), свинец (Сатурн) и ртуть (Mercury).

Думая, что металлы могут быть «преобразованы» из одного в другой, алхимики преследовали мечту создать золото из свинца, железа или меди. Хотя алхимики потерпели неудачу в своей мечте, их труды основали основные методы химической лаборатории, открыв при этом множество новых веществ.Их искусство в конечном итоге превратилось в современную химическую науку.

Медь, 29

Средняя школа Джейкоба Хеспелера
Кембридж, Онтарио, Канада
Учитель: Ивонн Клиффорд
Художник: Мадлен Уильямс

Синий фон символизирует синий сульфат меди (II). Все украшения и головные короны сделаны из меди со всеми иероглифами, описывающими медь и / или периодическую таблицу Менделеева, например, металл, хим, Дмитрий, блестящий и т. Д. Средняя ваза показывает искусство людей, использующих медное оружие с чашей на нем. справа показано искусство временной шкалы и использование меди (искусство, сельское хозяйство, оружие, архитектура, технологии).Предметы в их руках находятся на разных стадиях окисления меди. Окантовка выполнена из меди, и весь заголовок демонстрирует различные цвета меди (красный, желтый, синий, зеленый и т. Д.).

Свинец, 82

Средняя школа AY Jackson
Торонто, Онтарио, Канада
Учитель: Лайла Хассам
Художник: Хаохан Чжан

Свинец (Pb) - это химический элемент с атомным номером 82. Плитка нарисована карандашом, чтобы представить тускло-серый цвет элемента. На изображении изображены горняки, добывающие свинец и свинцовые трубы.На тележке шахтера есть атомный номер 82, и вокруг тележки четыре шахтера, что соответствует одной из ее степеней окисления +4. Водопроводные трубы, нарисованные в прошлом, были сделаны из свинца, который, как позже выяснилось, токсичен для человека.

Серебро, 47

Fundación Colegio Americano De Puebla
Пуэбла, Пуэбла, Мексика
Учитель: Присцилла Кальва Ариса
Художники: Дэвид Альберт Сарда Кин и Арантса Марин Лимон

Создавая произведение искусства, представляющее химический элемент серебро, мы решили, что оно должно особо подчеркнуть историю и открытие этого элемента.Мы решили представить историю этого элемента, вылепив афинскую сову из глины и накрыв ее алюминиевой фольгой. Афинская сова была сделана, чтобы представить историю серебра, которое предположительно было обнаружено в Греции и обычно использовалось как драхма, форма валюты в Древней Греции.

золото, 79

Средняя школа Спирфиш
Спирфиш, Южная Дакота, США
Учитель: Джессика Звашка
Художник: Тая Лукас

На нашем множестве мультимедийных изображений изображен горный пейзаж, который показывает, на что были похожи поселенцы, которые отправились в Черные холмы в Южной Дакоте в поисках золота.Золото - большая часть нашей истории и экономики. Свинцовый рудник Homestake Mine в Южной Дакоте до закрытия в 2001 году был самым глубоким золотым рудником в Северной Америке. Человек у ручья занимается промывкой золота - популярный метод, используемый для его добычи. Символ представлен в коричнево-черном цвете, чтобы соответствовать ландшафту. Атомный номер нанесен блестками, чтобы показать блестящий металлический желтый цвет золота.

Утюг, 26

Wolfert Tweetalig
Rotterdam, Zuid-Holland, Нидерланды
Учитель: Менно Ваас
Художники: LoïsA & Arindadt

На Земле доступно много железа.Железо существует уже давно и широко используется. Сделано много чертежей различных металлических деталей. Но что использовать? Если химия может быть интересной, то плитка креативного элемента должна быть веселой. И ирония, кажется, подходит к железу; он вселил надежду и отчаяние во многих формах. Какая ирония!

Карбон, 6

ATEMS (Академия технологий, инженерии, математики и естественных наук) и ACT2 (Ассоциированные преподаватели химии из Техаса)
Абилин, Техас, США
Учитель: Джули Айзенхауэр
Художник: Лейла Ингрэм-Алджер

Мои работы из углеродного волокна основаны на 18 веке.Углерод присутствует повсюду на Земле и существует с незапамятных времен. Крайний левый раздел содержит художественные принадлежности, поскольку большинство художественных материалов сделаны из углерода. Рядом с предметами искусства находится масляный насос, символизирующий нефтяной бум Техаса. В средней части есть растения, потому что в них есть углерод. Справа - инопланетянин и дама в стиле поп-арт; инопланетянин кричит: «Форма жизни на основе углерода!» для обозначения термина «жизнь на углеродной основе». В крайнем правом разделе изображены динозавры и древние растения.

Олово, 50

Cedarburg High School
Cedarburg, Wisconsin, USA
Учитель: Кэти Поллок
Художник: Джованна Труонг

Этот проект был создан с использованием рельефа из фольги на картонно-клеевой основе, призванного напоминать припой. Эта работа призвана подчеркнуть влияние олова на развитие человеческих культур. Первоначально олово было популярно из-за его использования в бронзе. Тем не менее, олово встречается гораздо реже, чем его аналог из сплава, медь, поэтому торговля из богатых оловом районов к бедным оловом проложила маршруты по всему миру, теперь известные как Шелковый путь, отсюда и включение на карту Евразии.Фигуры изображены в одежде бронзового века, с мужчиной слева, держащим бронзовый меч, когда они торговали с использованием бронзовых монет.

Сера, 16

Средняя школа Лакота Ист
Либерти Тауншип, Огайо, США
Учитель: Элизабет Госки
Художник: Хейли Холтман

Я покрасил фон своего рисунка в желтый цвет, потому что природная сера имеет ярко-желтый цвет. Я наношу черную краску по всем краям, потому что сера обычно используется для изготовления черного пороха.Я нарисовал портрет Антуана Лавуазье, потому что ему приписывают классификацию серы как элемента в 1777 году. Я нарисовал цветок розы с листьями, потому что еще одно обычное использование серы - это удобрения для растений и инсектициды. Наконец, я нарисовал спички и фейерверк, потому что это еще одно обычное применение серы.

Меркурий, 80

Католическая средняя школа Воскресения
Китченер, Онтарио, Канада
Учитель: Аарон Аркелл
Художник: Дуджан Парк

Рисунок карандашом цвета ртути.В нем Фредди Меркьюри танцует на вершине лужи жидкой ртути. На заднем плане ярко сияет планета Меркурий. Символ ртути происходит от греческого слова «жидкое серебро», потому что это единственный металл в периодической таблице, который является жидкостью при комнатной температуре. Он был известен древним китайцам, индуистам и был найден в египетских гробницах. Его использовали для красок, игрушек, термометров, уличных фонарей и дезинфекции ран. Только в начале 19 века ртуть была обнаружена как очень токсичная.К сожалению, до этого открытия люди также использовали ртуть в косметике и в медицине для продления жизни.

цинк, 30

Школа Виктора Саммуртока
Инлет Честерфилд, Нунавут, Канада
Учитель: Роб Хамби
Художники: Каялаак Лейшман-Броклебанк и Тактак Иссалук

Это наша цинковая «Хронология элементов»! Все, что находится внутри буквы «Z», - это предметы, которые используются для производства цинка. Буквой «н» указаны места, где можно найти цинк.Два нижних человека - Андреас Сигизмунд Маргграф (которому приписывают открытие цинка) и Парацельс (который, вероятно, назвал элемент). Цвет фона должен быть естественного цвета цинка. Флаги - это страны, которые открыли цинк до Марггерафа в древние времена. Они говорят на языке своей страны. Попробуй узнать, что они говорят!

Вернуться к началу.

Мышьяк, 33

Университет Мердока
Мердок, Западная Австралия, Австралия
Учитель: Кейтлин Суини
Художники: Кейтлин Суини, Джейми Флетчер, Элис Барбер, Рианна Джонс

На этом произведении изображен Святой Альберт Великий, первый человек, выделивший мышьяк как соединение в 1255 году и покровитель естествознания.Рядом с ним - викторианская дама. В викторианские времена женщины наносили мышьяк на щеки и лицо и принимали его внутрь, чтобы улучшить цвет лица. За ними по стене бегают две крысы. Малоизвестный факт о мышьяке заключается в том, что микроэлементы мышьяка необходимы в рационе некоторых животных, включая крыс.

Сурьма, 51

Acheron College Grand Valley
Китченер, Онтарио, Канада
Учитель: Сьюзан Ван Акер
Художник: Аманда Дюмон

Я выбрал египетский глаз в качестве центрального фокуса в моем дизайне элемента сурьмы.Я выбрал это, потому что сурьма признана древней косметической черной подводкой для глаз, которая датируется примерно 3100 годом до нашей эры. У меня также есть эти особенности на моем рисунке: стандартный химический символ сурьмы (Sb) и атомный номер (51). Остальные элементы, которые я использовал в своем рисунке, в основном усиливали главный фокус.

Фосфор, 15

Дурбанский женский колледж
Дурбан, Квазулу-Натал, Южная Африка
Учитель: Хелен МакКриди
Художник: Джули Блевин

Фосфор называют «дьявольской стихией» - отсюда красные рога.Снежинки среди пламени показывают, что первооткрыватель Хенниг Бранд назвал его холодным огнем, потому что он светится. Это было обнаружено при кипячении мочи, отсюда и унитаз с мочой и фляга. «1669» показывает год открытия. Немецкий флаг с надписью «шшш» показывает национальность Брэнда и скрытность своего открытия. Растения и ДНК присутствуют, поскольку фосфор необходим для роста растений, и он находится в ДНК. Солнце с желтым и красным вокруг показывает, что под воздействием солнечного света белый фосфор становится красным.

Висмут, 83

Российская местная школа
Россия, Огайо, США
Учитель: Эрик М. Салленбергер
Художники: Хейли Супингер и Эрик М. Салленбергер

Известный с древних времен, открыватель висмута неизвестен; но, будучи ошибочно принятым за свинец, несколько химиков признали, что это элемент. Слева направо: Шееле, Бергман, Джеффри, Агрикола, Парацельс, Нойман и Валентин. Знак вопроса («?») Был нарисован на узоре кристаллов воронки, чтобы подчеркнуть эту неопределенность; затем изменили в цифровом виде на остаток.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *