Нахождение в природе.
Медь встречается главным образом в виде сульфидных соединений. Наиболее важные минералы — медный блеск Cu2S, медный колчедан (халькопирит) CuFeS2 и борнит Cu3FeS2 входят в состав так называемых полиметаллических сульфидных руд. Реже встречаются кислородсодержащие соединения: малахит (основной карбонат меди) СuСО3 • Сu(ОН)2, азурит 2СuСО3 • Сu(ОН)2 и куприт СuO2.
Физические свойства.
Медь — металл красного цвета, плавится при температуре 1083°С, кипит при 2877°С. Чистая медь довольно мягка, легко поддается прокатке и вытягиванию. Примеси увеличивают твердость меди. Медь отличается очень высокой электро- и теплопроводностью. Примеси мышьяка и сурьмы значительно уменьшают электропроводность меди. Медь образует различные сплавы (латуни, бронзы и др.).
Химические свойства.
Медь относится к числу малоактивных металлов. На холоду она очень слабо взаимодействует с кислородом воздуха, покрываясь пленкой оксида, которая препятствует дальнейшему окислению меди. При нагревании медь окисляется полностью:
Сухой хлор на холоду не взаимодействует с медью, однако в присутствии влаги реакция проходит довольно энергично:
При нагревании медь довольно энергично взаимодействует с серой:
Медь может растворятся только в кислотах-окислителях. В концентрированной серной кислоте она растворяется только при нагреваний, a в азотной — и на холоду:
ЗСu + 8HNO3(Разбавл.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4Н2O,
Сu + 4HNO3(Конц .) = Cu(NO3)2+ 2NO + 2Н2O.
Получение.
Процесс получения меди состоит из нескольких стадий. Сначала сульфидную руду обжигают. При этом часть меди превращается в оксид:
Затем проводят плавку на штейн и получают сульфид меди (I). При этом к огарку прибавляют кокс и песок для образования шлака:
или
CuO + FeO + CuS + С + SiO2 = Cu2S + FeSiO3+ CO.
Далее штейн подвергают конвертерной плавке:
2CuO2 + Cu2 S = 6Cu + SO2 .
Получаемая медь называется черновой. Очищают медь рафинированием. Электролитом служит раствор сульфата меди, анодом — медные болванки ,катодом — пластинка чистой меди. При пропускании электрического тока через электролит медь анода растворяется, а на катоде выделяется чистая медь.
Оксид меди
Обладает основными свойствами. Он может взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами:
CuO + SО3 = CuSО4.
Оксид меди не растворим в воде. При нагревании оксида меди и присутствии восстановителя довольно легко происходит его восстановление:
СuО + СО = Сu + СO2.
Оксид меди получают окислением меди при нагревании или прокаливанием гидроксида меди:
Cu(OH)2 = CuO + Н2O.
Оксид меди встречается в природе в продуктах выветривания некоторых медных руд. Он используется в производстве стекла и эмалей как зеленый и синий красители (медно-рубиновое стекло), как окислитель в органическом анализе и в медицине.
Гидроксид меди
Гидроксид меди Сu(ОН)2. Выпадает в виде осадка при действии на растворы солей меди (II) растворов щелочей (но не аммиака):
При действии аммиака на соли меди (II) сначала выпадает гидроксид меди, который очень легко растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката меди:
или
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2.
Аммиакат меди окрашен в интенсивный сине-фиолетовый цвет, Поэтому он позволяет обнаружить малые количества ионов меди (П) в растворе. Эта реакция применяется в аналитической химии.
Гидроксид меди обладает очень слабо выраженными амфотерными свойствами. В кислотах он растворяется легко, в концентрированных растворах щелочей — с большим трудом. В первом случае образуются соли меди, во втором — гидроксокупраты:
Гидроксид меди может восстанавливаться до гемиоксида меди при нагревании С различными не очень сильными восстановителями: альдегидами, сахарами, гидразином, гидроксиламином и др.:
Гемиоксид, или оксид меди (I)
Гемиоксид, или оксид меди (I), Си20. Обладает только основными свойствами. Часть солей меди (I) хорошо растворима, но довольно неустойчива и легко окисляется кислородом воздуха. Устойчивыми соединениями меди (I) являются, как правило, либо нерастворимые соединения (Cu2S, Cu2O, Cu2I2), либо комплексные соединения (Cu(NH3)+2 и др.). Гемиоксид меди применяется для изготовления купроксных выпрямителей переменного тока.
При растворении гемиоксида меди в кислородсодержащих кислотах, например серной, образуются соли меди (II) и медь:
а при растворении в галогеноводородных кислотах — соли меди (I):
Многие соли меди (II) хорошо растворимы в воде, но подвержены гидролизу, поэтому в растворе всегда должен быть небольшой избыток кислоты. Нерастворимыми солями меди (II) являются сульфид CuS, карбонат (основной карбонат) СuСO3• Сu(ОН)2 • 0,5Н2О, оксалат СuС2O4 и фосфат Сu3(РO4)2.
Под действием восстановителей соли меди (II) в кислом растворе могут восстанавливаться до солей меди (I):
Аммиачные растворы солей меди (I) могут взаимодействовать с ацетиленом, образуя ацетиленид меди;