Cu хим элемент: Copper (Cu) — Медь

Купрум | это… Что такое Купрум?

Медь / Cuprum (Cu)
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
Удельная теплоёмкость	24,465 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
Период решётки	3,615 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	315,00 K

Медь — химический элемент с атомным номером 29 в периодической системе, обозначается символом Cu (лат.  Cuprum от названия острова Кипр где добывали медь), красновато-золотистого цвета (розовый при отсутствии оксидной пленки). Простое вещество медь — это пластичный переходный металл, с давних пор широко применяемый человеком.

Содержание 1 История и происхождение названия 2 Нахождение в природе 3 Физические свойства 4 Химические свойства 4.1 Соединения 4.2 Соединения меди(I) 4.3 Аналитическая химия меди 5 Применение 5.1 В электротехнике 5.2 Теплообмен 5.3 Для производства труб 5.4 Наиболее распространённые сплавы — бронза и латунь 5.5 Ювелирные сплавы 5.6 Соединения меди 5.7 Другие сферы применения 6 Биологическая роль 6.1 Токсичность 6.2 Бактерицидность 6.3 Органолептические свойства 7 Производство, добыча и запасы меди 8 Ссылки 9 Примечания

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).

Нахождение в природе

Самородная медь

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS

2, 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. 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 различных варианта распада с различными продуктами.

Плотность — 8,94*10³ кг/м³

Удельная теплоёмкость при 20 °С — 390 Дж/кг*К

Удельное электрическое сопротивление при 20-100 °С — 1,78·10^-8 Ом·м

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

Химические свойства

Хорошо проводит тепло. На воздухе покрывается оксидной плёнкой.

Соединения

Медный купорос

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(B

11H₁₁)₂^3-, полученных в 1994 году.

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид. Также существует нестабильный сульфат меди(I) Существует два стабильных оксида меди — оксид меди(I) Cu₂O и оксид меди(II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa

2Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди(I) — бесцветные кристаллы (в массе белый порошок) плотностью 4,11 г/см³. В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зелёную окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди(II) сульфитом натрия в водном растворе.

Соединения меди(I)

Многие соединения меди(I) имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе меди(I) все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов. Однако оксид Cu

20 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.)

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

Ювелирные сплавы

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

Соединения меди

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

Другие сферы применения

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

Широко применяется медь в кровельном деле. Кровли 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 учереждениях 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^[1]. 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.

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) [6] официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью [7]. Особено выраженно бактерицидное действие поверхностей медных (и сплавов меди) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, извесного как «супермикроб» MRSA [8]:

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. ^[2][3]. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т., из них 687 млн т. подтверждённые запасы ^[2], на долю России приходилось 3.2 % общих и 3.1 % подтверждённых мировых запасов ^[2]. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

Производство рафинированной меди в России в 2006 году составило 1,009 тыс. тонн, потребление — 714 тыс. тонн^[4]. Основными производителями меди в России являются:

Компания	тыс. тонн	%
Норильский никель	425	45 %
Уралэлектромедь	351	37 %
Русская медная компания	166	18 %

Как добывают медь Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Нашли однажды 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. 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 мед-ные 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.

Большая часть добываемой меди используется в электротехнике, потому что медь обладает высокой электропроводностью, уступая в этом только серебру, которое, конечно, намного дороже. Миллионы километров проводов опутали земной шар, и большинство из них медные. Медь нужна для производства двигателей, телевизоров, телефонных аппаратов, различных электроприборов, автомобилей, электровозов, холодильников и даже музыкальных инструментов. Ее используют в химической промышленности для борьбы с вредителями садов и огородов, для подкормки растений и животных. Всюду нужна медь. По объему мирового производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

Ссылки

• Медь на Webelements
• Медь в Популярной библиотеке химических элементов
• Медь в месторождениях
• Российский Центр Меди
• Некоммерческий ресурс о меди (eng)
• Химия в действии, М. Фримантл, том 2, изд. «Мир», М. 1991

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

Uue

Ubn

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Примечания

1. ↑ [1]
2. ↑ ^{1 2 3} http://www. ecsocman.edu.ru/db/msg/142462.html
3. ↑ http://www.metalinfo.ru/ru/news/12150
4. ↑ Минпромэнерго РФ, «Стратегия развития металлургической промышленности Российской Федерации на период до 2015 года» [2]

Влияние химических элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х никель ( Ni ) — Н молибден ( Mo ) — М титан ( Ti ) — Т медь ( Cu ) — Д ванадий ( V ) — Ф вольфрам ( W ) — В

азот ( N ) — А алюминий ( Аl ) — Ю бериллий ( Be ) — Л бор ( B ) — Р висмут ( Вi ) — Ви галлий ( Ga ) — Гл

иридий ( Ir ) — И кадмий ( Cd ) — Кд кобальт ( Co ) — К кремний ( Si ) — C магний ( Mg ) — Ш марганец ( Mn ) — Г

свинец ( Pb ) — АС ниобий ( Nb) — Б селен ( Se ) — Е углерод ( C ) — У фосфор ( P ) — П цирконий ( Zr ) — Ц

 ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe₃C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец —  как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера —  является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

 ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)-  в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) —  при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

меди | Использование, свойства и факты

медь

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джеймс Дуглас Маркус Дейли Уильям Э. Додж Сэр Честер Битти Йохан Готлиб Ган

Похожие темы:

обработка меди солнечная батарея CIGS нейзильбер медная работа медно-порфировое месторождение

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

Следуйте за медью из сырой породы в карьерах для плавки, преобразования и рафинирования в анодные пластины

Просмотреть все видео для этой статьи

медь (Cu) , химический элемент, красноватый, чрезвычайно пластичный металл группы 11 ( Ib) таблицы Менделеева, который является необычно хорошим проводником электричества и тепла. Медь встречается в природе в свободном металлическом состоянии. Эта самородная медь была впервые использована (ок. 8000 г. до н.э.) в качестве заменителя камня людьми эпохи неолита (новый каменный век). Металлургия зародилась в Месопотамии, когда медь отливали в формах (ок. 4000 г. до н. э.), превращали в металл из руд с помощью огня и древесного угля и преднамеренно сплавляли с оловом в виде бронзы (ок. 3500 г. до н. э.). Римские поставки меди почти полностью происходили с Кипра. Он был известен как aes Cyprium , «кипрский металл», сокращенный до cyprium , а затем преобразованный в cuprum . См. также бронзу .

Element Properties

atomic number	29
atomic weight	63.546
melting point	1,083 °C (1,981 °F)
boiling point	2,567 ° C (4653 °F)
плотность	8.96 at 20 °C (68 °F)
valence	1, 2
electron configuration	2-8-18-1 or (Ar)3 d 10 4 s 1

Самородная медь встречается во многих местах как первичный минерал в базальтовых лавах, а также в виде восстановленных соединений меди, таких как сульфиды, арсениды, хлориды и карбонаты. (О минералогических свойствах меди см. таблица самородных элементов.) Медь встречается в сочетании со многими минералами, такими как халькозин, халькопирит, борнит, куприт, малахит и азурит. Он присутствует в золе водорослей, во многих морских кораллах, в печени человека, во многих моллюсках и членистоногих. Медь играет такую ​​же роль транспорта кислорода в гемоцианине голубокровных 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 Чили является крупнейшим известным месторождением этого минерала. К началу 21 века Чили стала ведущим мировым производителем меди. Другими крупными производителями являются Перу, Китай и США.

Медь в промышленных масштабах производится в основном путем плавки или выщелачивания, обычно с последующим электроосаждением из сульфатных растворов. Подробное описание производства меди см. в разделе обработка меди. Большая часть производимой в мире меди используется электротехнической промышленностью; большая часть остатка соединяется с другими металлами, образуя сплавы. (Это также технологически важно в качестве гальванического покрытия.) Важными сериями сплавов, в которых медь является основным компонентом, являются латуни (медь и цинк), бронзы (медь и олово) и мельхиоры (медь, цинк и никель, нет). Серебряный). Есть много полезных сплавов меди и никеля, в том числе монель; два металла полностью смешиваются. Медь также образует важную серию сплавов с алюминием, называемых алюминиевыми бронзами. Бериллиевая медь (2 процента бериллия) — необычный медный сплав, который можно упрочнить термической обработкой. Медь входит в состав многих монетных металлов. Долгое время после того, как бронзовый век перешел в железный век, медь оставалась вторым металлом по использованию и важности после железа. К 19Однако к 60-м годам более дешевый и доступный алюминий отодвинулся на второе место в мировом производстве.

Производство и запасы меди

страна	добыча на руднике в 2016 г. (метрические тонны)*	% мировой добычи полезных ископаемых	доказанные запасы 2016 г. (метрические тонны)*	% мировых доказанных запасов
*Оцененный.
** Из-за округления данные не складываются в общую сумму.
Источник: Министерство внутренних дел США, Сводные данные о минеральном сырье, 2017 г.
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
мировой итог	19 400 000**	100**	720 000 000	100**

Медь — один из самых пластичных металлов, не особо прочный и 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, двуокись углерода и двуокись серы, растворяются в расплавленной меди и сильно влияют на механические и электрические свойства затвердевшего металла. Чистый металл уступает только серебру по тепло- и электропроводности. Природная медь представляет собой смесь двух стабильных изотопов: меди-63 (690,15%) и меди-65 (30,85%).

Britannica Викторина

118 Названия и символы периодической таблицы Викторина

Элементарная викторина по фундаментальным вопросам.

Поскольку медь находится ниже водорода в электродвижущем ряду, она не растворяется в кислотах с выделением водорода, хотя будет реагировать с окисляющими кислотами, такими как азотная и горячая концентрированная серная кислота. Медь противостоит действию атмосферы и морской воды. Однако длительное воздействие воздуха приводит к образованию тонкого зеленого защитного покрытия (патины), которое представляет собой смесь гидроксокарбоната, гидроксосульфата и небольшого количества других соединений. Медь является умеренно благородным металлом, не подверженным влиянию неокисляющих или не образующих комплексов разбавленных кислот в отсутствие воздуха. Однако он легко растворяется в азотной и серной кислотах в присутствии кислорода. Он также растворим в водном аммиаке или цианиде калия в присутствии кислорода из-за образования при растворении очень устойчивых цианокомплексов. Металл будет реагировать при красном калении с кислородом с образованием оксида меди CuO, а при более высоких температурах — оксида меди Cu9.0293 2 O. Реагирует при нагревании с серой с образованием сульфида меди Cu ₂ S.

Факты, символы, свойства, соединения, применение

Факты о меди

Медь — химический элемент или коричневый переходный металл группы 11 или IB периодической таблицы с символом Cu и атомным номером 29. Это мягкий, прочный и блестящий металл с высокой тепло- и электропроводностью. Медь помогает в образовании гемоглобина (переносчика кислорода) в организме животного.

Металл образует гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку. Он встречается в нашей среде в виде свободного металлического состояния или легко извлекаемых руд.

Бронза, сплав меди и олова, используется человечеством в истории с бронзового века. Медь содержится в гемоцианине в крови каракатиц и таких растениях, как зеленый горошек.

Кто открыл медь?

Археологическое открытие острова, а именно Кипра в восточной части Средиземного моря, славится своими медными рудниками. Название меди происходит от латинского названия Cuprum через Cyprium.

Свойства меди

В химии физические и химические свойства монет или благородных металлов, таких как Cu, Ag и Au, очень похожи.

Медь
Химический символ	Медь
Дискавери	Историческая эпоха
Название производное от	Староанглийское слово coper и латинское слово Cyprium aes, означающее металл с Кипра
Основной изотоп	29 Медь 63
Степени окисления	+1 и +2
Номер CAS	7440-50-8
Периодические свойства
Атомный номер	29
Атомный вес	63,546
Электрон на оболочку	2, 8, 18, 1
Электронная конфигурация	[Ar] 3d 10 4s 1
Группа	11
Период	4
Блок	d-блок
Физические свойства
Состояние при 20 °C	Твердый
Место встречи	1084,6 °С
Точка кипения	2560 °С
Плотность	8,95 г/см 3
Молярная теплоемкость	24,440 Дж моль -1 К -1
Кристаллическая структура	гранецентрированная кубическая (ГЦК)
Удельное электрическое сопротивление	16,78 нОм·м
Атомные свойства
Атомный радиус (несвязанный)	1,96 Å
Ковалентный радиус	1,22 Å
Электроотрицательность	1,90 (шкала Полинга)
Сродство к электрону	119,16 кДж моль −1
Энергия ионизации (кДж моль −1 )	1-й	2-й	3-й
	745,48	1957,92	3554,61

Медь в таблице Менделеева

Валютный металл, медь, серебро и золото помещаются в группу-11 или группу-1B периодической таблицы.

Все эти металлы содержат электронную конфигурацию валентной оболочки ns ¹ (n−1)d ¹⁰ с заполненной d подоболочкой. Из-за наличия не полностью заполненной d-подоболочки в степени окисления +2 или +3 они называются переходными металлами.

Химические свойства

В ранней менделеевской чеканке периодической таблицы такие металлы, как Cu, Ag и Au, помещаются рядом с щелочными металлами. И щелочной металл, и металл для денег или монет имеют один электрон на самой внешней s-орбитали, а +1 является обычной степенью окисления или состоянием.

Физические и химические свойства этих двух семейств сильно различаются. Щелочные металлы представляют собой мягкие низкоплавкие высокоэлектроположительные элементы, в то время как чеканные или благородные металлы представляют собой относительно тугоплавкие и сравнительно менее электроположительные металлы. Поэтому монетные металлы помещены в группу 11 современной периодической таблицы.

Металлы 11 группы имеют высокую энергию первой ионизации и меньшие ионные радиусы. Участие d-электронов в металлической связи влияет на более высокую температуру плавления меди.

Ион Cu(II) более стабилен, чем ион Cu(I) в водном растворе. Это связано с небольшим размером и, следовательно, чрезвычайно высокой энергией гидратации Cu (II) по сравнению с Cu (I), которая компенсирует вторую энергию ионизации меди.

Где добывают медь?

Медь присутствует в земной коре в количестве 68 частей на миллион, что немного меньше, чем у никеля.

Самородная медь (минералы базальтовых листьев) и восстановленная форма соединений металлов, таких как сульфиды, карбонаты, арсениды и хлориды, обнаружены в различных местах мира.

В основном встречается в Северной и Южной Америке, Чили (ведущий мировой производитель), Конго и российских округах. В Индии два основных месторождения медной руды находятся в Бихаре (Сингбхум) и Раджастхане (Алвар, Аджмер и Кхетри).

Медные руды

Основные руды металлов указаны ниже в таблице,

Медная руда	Химическая формула
Халькопирит	КуФеС 2
Куприт	Медь 2 О
Ковеллит	CuS
Халькоцит	Медь 2 С
Малахит	[CuCO 3 , Cu(OH) 2 ]
Борнит	2 Cu 2 S, CuS, FeS
Дигенит	Медь 9 С 5
Диоптаза	CuSiO 2 (ОН) 2

Процесс извлечения меди

Медь извлекается главным образом из сульфидной руды в процессе самовосстановления. Низкое качество (0,5 процента меди) превращается в высокое качество (15-20 процентов меди) для высокой производительности металла. Для этого используется процесс пенной флотации.

Основными стадиями извлечения меди являются,

Плавка меди

Руда обжигается и плавится (около 1400 °С) с добавлением кремнезема в отражательной печи. FeS предпочтительно окисляется до Cu ₂ S из-за более основных свойств железа.

Оксид железа образует заготовку с кремнеземом. Расплавленная масса отделяется для образования верхнего слоя. Нижний слой содержит медный штейн (Cu ₂ S и FeS).

Самовосстановление

• Расплавленный штейн дополнительно окисляется воздухом для окисления оставшегося железа.
• Добавляется больше кремнезема, который образует шлак, содержащий оксид железа.
• После удаления шлака сульфид металла окисляется воздухом с образованием Cu ₂ O, который в сочетании с оставшейся Cu ₂ S образует медь путем самовосстановления.
  Cu ₂ S + 2 Cu ₂ O → 6 Cu + SO ₂

Рафинирование меди электролизом

Сырой металл очищают электролизом в ванне с подкисленным раствором сульфата с использованием сырой меди в качестве анода и чистой меди в качестве катода. Примеси из анода используются для извлечения золота, серебра и платины.

Химические соединения

В состояниях +1 или +2 медь образует различные типы оксидов, гидроксидов, галогенидов, сульфатов, карбонатов, нитратов и комплексных соединений.

Степень окисления меди

Степень Cu (II) является основной степенью окисления металлической меди с конфигурацией d ⁹ . Cu (I) имеет замкнутую конфигурацию 3d ¹⁰ и хорошо стабилизируется по обменной энергии.

Твердые соединения в состоянии +1 термодинамически стабильны при умеренной температуре. Следовательно, Cu ₂ O образуется при высоких температурах из CuO, а CuBr ₂ разлагается при нагревании с образованием CuBr.

Большое количество химических соединений образуется в состояниях +1 и +2 металлической меди.

Cu (III) является изоэлектронным с никелем (II), но в этом состоянии известно лишь несколько соединений.

Оксиды меди

Оксиды меди существуют в двух формах: черный оксид меди (CuO) и красный оксид меди (Cu ₂ O) со степенями окисления +2 и +1 соответственно.

• Оксид черного цвета (CuO) образуется при нагревании Cu с кислородом. Термическое разложение карбоната, нитрата или гидроксида — лучший способ получения оксида меди.
• Красный оксид Cu (I) или оксид меди (Cu ₂ O) образуется при восстановлении щелочных растворов Cu (II) мягкими восстановителями, такими как глюкоза. Встречается в природе в виде куприта и используется для изготовления рубинового стекла.

Гидроксид меди (II)

Синий осадок гидроксида меди (II) получают добавлением щелочи к водному раствору Cu(II). Осадок темнеет при стоянии из-за дегидратации гидроксида до оксида. Он растворяется в щелочи с образованием [Cu(OH) ₄ ] ⁻² .

В растворе аммиака образует темно-синий цвет [Cu(NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ⁺² . Темно-синий раствор называется реактивом Швейцера. Он используется для растворения целлюлозы и изготовления купраммониевой вискозы.

Галогениды меди

Только белый фторид, желтый хлорид и черный бромид известны в степени окисления +2. Благодаря восстановительным свойствам йод восстанавливает CuI ₂ до Cu ₂ я ₂ .

Гидратированные галогениды получают растворением CuCO ₃ или Cu(OH) ₂ в галогеноводородах. CuF плохо охарактеризован.

Другие галогениды Cu (I) представляют собой бесцветные твердые вещества, нерастворимые в воде. Хлорид меди получают восстановлением меди (II) металлической медью или диоксидом серы в соляной кислоте.

Сульфат и нитрат

Сульфат меди (CuSO ₄ , 5H ₂ O) получают растворением металлолома в разбавленной серной кислоте в присутствии воздуха и кристаллизацией.

Нитрат получают в виде темно-синего расплывающегося кристаллического твердого вещества Cu(NO ₃ ) ₃ , 3H ₂ O под действием азотной кислоты в растворе Cu (II).

Соединения меди (III)

Из-за большего размера и более высокого значения суммы первой, второй и третьей энергии ионизации Cu (III) образует несколько химических соединений.

Простых образцов галогенидов нет, но бледно-зеленый K ₃ CuF ₆ может быть получен действием фтора в смеси хлорида калия и CuCl ₂ при 250 °С.

Твердое соединение купрата (III), подобное KCuO ₂ , образуется при нагревании смеси CuO с супероксидом щелочного металла в присутствии молекулы кислорода.

Использование меди

• Медь является хорошим проводником электричества и широко используется в производстве проводов, кабелей, генераторов, трансформаторов, двигателей и любого другого электрического оборудования.
• Также используется для изготовления посуды, трубок и денежных монет.
• Медные сплавы, такие как латунь, бронза, константан, манганин и монал, широко используются в различных бытовых и промышленных целях благодаря их высокой механической прочности и коррозионной стойкости.

Использование медных сплавов

Латунь представляет собой сплав меди. Его получают путем сплавления меди с цинком и другими металлами, такими как алюминий, никель и свинец.

Как правило, он содержит от 57 до 97 процентов меди, а остальную часть составляет цинк или другие металлы, которые изменяют механическую прочность и химические свойства.

Латунь в основном используется в бытовом оборудовании, статуях, судовых гребных винтах и ​​подшипниках.

Медный сплав
Сплав	Состав
Латунь	70 % Cu и 30 % Zn
Металл Muntz	60 % Cu и 40 % Zn
Дельта-металл	55 % Cu, 40 % Zn и 5 % Fe

Дельта-металл твердый как сталь и устойчив к морской воде.

No related posts.