Медь с чем реагирует: Медь. Химия меди и ее соединений

Медь — химические свойства » HimEge.ru

Место меди в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева

Медь расположена в 11 группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева . В четвертом периоде медь является предпоследним d-элементом, её валентные электроны 3 d 9 4 s 2 , однако вследствие устойчивости d 10 -состояния энергетическим более выгодным оказывается переход одного d-электрона на 4s-подуровень, поэтому валентные электроны меди имеют следующую конфигурацию:

3 d 10 4 s 1 . В соединениях для меди характерная степень окисления +2, возможно проявление степеней окисления +1 и +3.

Физические свойства меди

Медь – пластичный, розовато-красный металл с металлическим блеском. Обладает высокой тепло- и электропроводностью, по значению электропроводности уступает только серебру. Температура плавления 1083°С, температура кипения 2567°С, плотность 8,92 г/см

3 .

На воздухе медь покрывается плотной зелено-серой пленкой основного карбоната, которая защищает её от дальнейшего окисления.

Химические свойства меди

С кислородом в зависимости от температуры взаимодействия медь образует два оксида:
2Cu + O 2 = 2CuO (черный цвет)

При температуре около 150 о С металл покрывается темно-красной пленкой оксида меди (I):

4Cu + O 2 = 2Cu 2 O

При нагревании с фтором, хлором, бромом образуются галогениды меди (II):
Cu + Br 2 = CuBr 2 ;

с йодом – образуется йодид меди (I):
2Cu + I 2 = 2CuI.

Cu + S = CuS
4Cu   + SO 2 = Cu 2 S + 2CuO
4Cu + 2NO 2 = 4CuO   + N 2

Взаимодействие с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов медь расположена после водорода, поэтому она не взаимодействует с растворами разбавленной соляной и серной кислот и щелочей.

Растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата меди (II) и оксида азота (II):

3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Реагирует с концентрированными растворами серной и азотной кислот с образованием солей меди (II) и продуктов восстановления кислот:

Cu + 2H 2

SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

С концентрированной соляной кислотой медь реагирует с образованием трихлорокупрата (II) водорода:

Cu + 3HCl = H[CuCl 3 ] + H 2

Чтобы понять, с чем реагирует медь, нужно провести химические реакции в лабораторных условиях

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.

Последовательность химических реакций

Превращение меди: последовательность химических реакций
  • Цели
  • Реакции
  • Процедура

Цели

  • Укажите разнообразие веществ, частью которых может быть элемент:
    металл —> синий раствор —> синее твердое вещество —> черное твердое вещество —> синий раствор (снова) —> металл (снова).
  • Сохранение массы и кротов:
    • Мы должны добыть столько меди, сколько начали.
    • Одинаковое количество меди на каждой стадии: одинаковое количество молей.
  • Опыт работы со стандартными химическими методами: фильтрация и количественные переносы.

Реакции

Cu(тв) —> [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) —> Cu(OH) 2 (тв) —> CuO(тв) —> [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водный) —> Cu(s)
  1. Металлическая медь «растворяется» в азотной кислоте (HNO 3 ). Фактически ион нитрата окисляет металлическую медь до иона меди (II), в то время как сам превращается в газ NO 2 в процессе; затем ион меди (II) связывается с шестью молекулами воды. Физическое изменение, которое вы должны наблюдать, заключается в исчезновении металла медного цвета по мере того, как раствор становится синим (от [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ , иона гексааквамеди) и коричневого газа (NO 2 ) развивается.
    Cu (т) + 4 H 3 O + (водн.) + 2 NO 3 (водн.) —> [Cu(H 2 O) 6 ] + 2 5 (водн.) + 2 NO 2 (г)

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

  3. При нагревании гидроксида меди образуется оксид меди, CuO, a черный твердый.
    Cu(OH) 2 (т) —> CuO (т) + H 2 O (ж)

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

  5. Наконец, металлический цинк восстанавливает гидратированный ион меди (II) обратно в металлическую медь, в то время как сам окисляется до ионов цинка (II). Мы видели эту реакцию раньше в лаборатории хлорида меди).
    [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) + Zn (тв.) —> Cu (тв.) + Zn 2+ (водн.) + 6 H 2 O ( тел.)

    В то же время часть металлического цинка, находящегося 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)
  6. 4
  7. 4
  8. 4
  9. 4

Процедура

Я не буду подробно описывать процедуру шаг за шагом, но подчеркну некоторые аспекты безопасности и (выделено жирным шрифтом ) некоторые места, где наша процедура отличается от процедуры в лабораторном пакете.
  1. Преобразование 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 к 0,35 г. Это нормально: используйте детали, которые мы предоставляем.
    • Используйте около 4-5 мл концентрированного раствора HNO 3 .
    • Будьте осторожны с азотной кислотой: как и другие сильные кислоты, она вызывает жжение при попадании на кожу и может повредить одежду; в отличие от большинства других кислот, он также окрашивает пораженный участок в желтый цвет.
    • Если некоторое количество меди останется нерастворенным к моменту окончания производства газа, то поставьте химический стакан на горячие плиты в вытяжных шкафах, чтобы ускорить реакцию.
    • Важно выполнять этот шаг в вытяжном шкафу, поскольку коричневый газ NO 2 является раздражителем. Держите смеси в вытяжном шкафу до тех пор, пока не добавите 10 мл дистиллированной воды после полного растворения меди.
  2. Преобразование [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водн.) в Cu(OH) 2 (s)
    • Будьте осторожны при обращении с NaOH, так как это сильное основание, которое вызывает жжение при контакте с кожей. Добавьте по каплям раствор NaOH к раствору меди.
    • После образования синего осадка периодически проверяйте кислотность раствора, погружая палочку для перемешивания в раствор и касаясь ею красной лакмусовой бумажки. Старайтесь не переносить синий осадок на лакмусовую бумагу: это приведет к некоторой потере меди и, возможно, к ложному синему цвету на лакмусовой бумаге. Сначала раствор становится кислым из-за избытка азотной кислоты на предыдущем этапе, поэтому первый добавленный ОН- идет на нейтрализацию кислоты; как только кислота нейтрализуется, следующий OH 9Добавление 0034 — идет на образование голубого осадка Cu(OH) 2 . Только после этого добавленные OH будут болтаться без дела, и только в это время красная лакмусовая бумажка станет синей. Мы хотим убедиться, что вся присутствующая медь превратилась в Cu(OH) 2 , поэтому мы добавляем OH до тех пор, пока раствор не окрасит лакмусовую бумажку в синий цвет.
  3. Преобразование Cu(OH) 2 (т) в CuO(т)
    • Добавить воду в реакционную смесь, полученную на предыдущем этапе, и добавьте также один или два кипящих камня .
    • Содержимое стакана нагреть, но не кипятить . Кипячение делает черный CuO настолько мелким, что этап фильтрации становится чрезмерно долгим. Нагревайте химический стакан, пока весь синий Cu(OH) 2 не исчезнет и не заменится черным CuO.
    • Отфильтровать и промыть CuO, как описано в процедуре (часть C). Держите твердое вещество на фильтровальной бумаге, а фильтрат выбросьте.
  4. Преобразование CuO(s) обратно в [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водный)
    • Растворите CuO на фильтровальной бумаге, как описано в процедуре (часть D).
    • Раствор серной кислоты вызывает коррозию и вызывает жжение кожи при контакте с ней.
  5. Преобразование [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (водный) обратно в Cu(s)
    • Добавьте около 1 г Zn к синему раствору, полученному на предыдущем шаге, и после того, как раствор полностью потеряет свой синий цвет, вам может понадобиться добавить немного серной кислоты, чтобы прореагировать избыток Zn.
    • Металлическую медь трижды промыть дистиллированной водой и перенести в чашку для выпаривания, как описано в процедуре (часть Е), а затем трижды промыть изопропанолом порциями по 5 мл. Промывка изопропанолом сократит время, необходимое для этапа сушки.
    • Высушите медь над стаканом с кипящей водой, как описано в процедуре (Е). Взвесьте сухую медь и запишите массу. Вычислите процент восстановленной меди.

Реагирует ли медь с кислотой?

Медь — очень ценный химический элемент с символом «Cu». он классифицируется как металл, который существует в природе в металлической форме, пригодной для непосредственного использования. У многих студентов возникает вопрос о том, реагирует ли медь с кислотой или нет. В этой статье я подробно отвечу на этот вопрос, а также затрону окружающие темы.

Итак, реагирует ли медь с кислотой? Нет, медь не реагирует с неокисляющими кислотами, такими как разбавленная серная кислота, гидрохлорид, гидробромид и т. д., поскольку ее восстановительный потенциал выше, чем у водорода. Следовательно, в ряду реакционной способности металла медь находится ниже водорода. Медь в чистом виде не может вытеснять атомы водорода из кислоты. Но медь легко реагирует с кислотами-окислителями, такими как концентрированная и горячая серная кислота, азотная кислота.

Медь имеет латинское название Cuprum и ее атомный номер 29. Этот металл не вступает в реакцию с другими соединениями. Атом меди имеет один-единственный электрон на своей вакантной оболочке. Электронная конфигурация этого металла 3d10 4s1.

Все кислоты содержат атомы водорода, и они получают депротонат, когда реагируют с каким-либо металлом. Сильная кислота депротонируется легче, чем слабая. Депротонирование кислоты происходит, когда атомы металла замещают атомы водорода. По сути, это замещающая окислительно-восстановительная реакция.

Следует отметить, что металлы, стоящие выше водорода в ряду реакционной способности, могут замещать атомы водорода. Поэтому в случае меди она не реагирует с кислотой, так как медь находится ниже водорода в ряду электрохимической активности.

Восстановительный потенциал меди выше, чем у водорода. Стандартный восстановительный потенциал определяется по отношению к потенциалу восстановления водорода как 0 В. А восстановительный потенциал меди оказывается положительным (больше, чем у водорода).

Стандартный восстановительный потенциал является мерой сродства к электронам/водороду при стандартных внешних условиях. Чем больше восстановительный потенциал химического элемента, тем больше сродство к электрону.

Положительный восстановительный потенциал меди означает, что она восстанавливается быстрее, чем водород. Другими словами, медь отдает электроны медленнее, чем водород.

Стандартный восстановительный потенциал элемента определяется при следующих внешних условиях::

  • Температура должна быть 25 градусов Цельсия.
  • Металлы должны присутствовать в чистом виде.
  • Парциальное давление должно быть 1 атм для всех газов, участвующих в реакции.
  • Концентрация каждого иона, участвующего в реакции, должна составлять 1М.

 

Тип реакции меди и азотной кислоты

Медь не реагирует с разбавленной серной кислотой из-за ее положительного восстановительного потенциала. Он не может заменить атомы водорода в разбавленной серной кислоте.

Но если серная кислота горячая и концентрированная, то она может подвергнуться восстановлению. В концентрированном виде h3SO4 является окислителем меди. Поэтому, если концентрированную серную кислоту нагревают с металлической медью, кислота подвергается восстановлению и приводит к окислительно-восстановительной реакции.

Реакция, в которой происходит окислительно-восстановительный процесс и степень окисления атома, иона или молекулы изменяется путем переноса электронов, известна как окислительно-восстановительная реакция.

В реакции между концентрированной серной кислотой и металлической медью выделяется газообразный диоксид серы, оставляя после себя сульфат меди(ii) и воду в виде остатка.

Вот реакция

Cu   +    2h3SO4 (конц. )   —–тепло->   CuSO4   +   SO2(g)   +    2h3O

 

Реагирует ли медь с водой?

Как теперь выяснилось, медь не легко реагирует с кислотой и, следовательно, нет никаких шансов, что медь прореагирует и с водой.

Хотя медь не реагирует с водой, она медленно реагирует с кислородом, присутствующим в атмосфере, и образует на своей поверхности коричнево-черный слой оксида меди.

Этот слой не следует путать со слоем ржавчины, как в железе. Коричнево-черный слой оксида меди действует как щит, защищающий медь от дальнейшей коррозии.

Должно быть ясно, что медь не вступает в реакцию ни с горячей, ни с холодной водой.

 

Физические свойства меди

  • Медь существует в мягком состоянии
  • Он податлив и пластичен по своей природе.
  • На воздухе чистая медь имеет оранжево-розоватую окраску.
  • Является хорошим проводником тепла и электричества.
  • Температура плавления меди составляет около 1083,4 +/- 0,2 градуса Цельсия.
  • Температура кипения меди 2567 градусов Цельсия.
  • Плотность этого металла 8,96 г/куб.см.

Химические свойства меди

  • Металлическая медь не вступает в реакцию с водой.
  • Не подвержен коррозии. При воздействии воздуха он медленно корродирует по сравнению с другими металлами.
  • Соединения меди при горении дают зеленоватое пламя.
  • В некоторых соединениях медь имеет степень окисления +1, а в некоторых — +2.
  • Водный раствор меди со степенью окисления +1 бесцветен, со степенью окисления +2 имеет голубоватый цвет.

Использование меди

  • Металлическая медь используется для изготовления сплавов. Бронза и латунь — несколько примеров сплавов, изготовленных из меди.
  • Металлическая медь широко используется в электротехнической промышленности.
  • Медь используется в производстве посуды, поскольку она может уменьшить воспаление в желудке и убить бактерии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *