Свойства меди

Медь (лат. Cuprum) - химический элемент I группы периодической системы Менделеева (атомный номер 29,атомная масса 63,546). В соединения медь обычно проявляет степени окисления +1 и +2, известны также немногочисленные соединения трехвалентной меди. Важнейшие соединения меди: оксиды Cu₂O,CuO, Cu₂O₃; гидроксид Cu(OH)₂, нитрат Cu(NO₃)₂^.3H₂O,сульфид CuS, сульфат(медный купорос) CuSO₄^.5H₂O,карбонат CuCO₃Cu(OH)₂,хлорид CuCl₂^.2H₂O.

Медь - один из семи металлов,известных с глубокой древности. Переходный период от каменного к бронзовому веку (4 - 3-е тысячелетие до н.э.) назывался медным веком или халколитом (от греческого chalkos - медь и lithos - камень) или энеолитом(от латинского aeneus - медный и греческого lithos - камень). В этот период появляются медные орудия. Известно, что при возведении пирамиды Хеопса использовались медные инструменты.

Чистая медь - ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розового цвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый(плотность 8,93 г/см³), отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом отношении только серебру (температура плавления 1083 °C). Медь легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, но сравнительно мало активна. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Но она достаточно легко вступает в реакции: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажным хлором образует хлорид CuCl₂,при нагревании с серой образует сульфид Cu₂S, с селеном. Но с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют, например, соляная и разбавленная серная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей: 2Cu + 4HCl + O₂= 2CuCl₂ + 2H₂O.

В атмосфере, содержащей CO₂, пары H₂Oи др., покрывается патиной - зеленоватой пленкой основного карбоната (Cu₂(OH)₂CO₃)),ядовитого вещества.

Медь входит более чем в 170 минералов, из которых для промышленности важны лишь 17, в том числе: борнит (пестрая медная руда- Cu₅FeS₄), халькопирит(медный колчедан - CuFeS₂), халькозин (медный блеск - Cu₂S), ковеллин (CuS), малахит (Cu₂(OH)₂CO₃). Встречается также самородная медь.

Плотность меди, удельный вес меди и другие характеристики меди

• Плотность меди - 8,93*10³кг/м³;
• Удельный вес меди - 8,93 г/cм³;
• Удельная теплоемкость при 20 °C - 0,094кал/град;
• Температура плавления меди - 1083 °C ;
• Удельная теплота плавления меди - 42 кал/г;
• Температура кипения меди - 2600 °C ;
• Коэффициент линейного расширения меди (притемпературе около 20 °C) - 16,7 *10⁶(1/град);
• Коэффициент теплопроводности меди - 335ккал/м*час*град;
• Удельное сопротивление меди при 20 °C - 0,0167Ом*мм²/м;

Химические свойства Меди

По химическим свойствам медь занимает промежуточное положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. Медь, как и Fe, Co, Ni, склонна к комплексообразованию, дает окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды. Сходство с щелочными металлами незначительно. Так, Медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной меди в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений2-валентной меди; соли 2-валентной Меди, напротив, хорошо растворимы вводе и в разбавленных растворах полностью диссоциированы. Гидратированные ионы Cu²⁺ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых Медь 3-валентна. Так,действием пероксида натрия на раствор куприта натрия Na₂CuO₂получен оксид Сu₂О₃ -красный порошок, начинающий отдавать кислород уже при 100 °С. Сu₂О₃- сильный окислитель (например, выделяет хлор из соляной кислоты).

Химическая активность меди невелика. Компактный металл при температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и СО₂ на поверхности Меди образуется зеленая пленка основного карбоната. При нагревании Меди на воздухе идет поверхностное окисление; ниже 375°С образуется СuО, а в интервале 375-1100 °С при неполном окислении медь - двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится СuО, а во внутреннем - Сu₂О. Влажный хлор взаимодействует с медью уже при обычной температуре,образуя хлорид СuCl₂, хорошо растворимый в воде. Медь легко соединяется и с других галогенами. Особое сродство проявляет медь к сере и селену; так, она горит в парах серы. С водородом, азотом и углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твердой Медь незначительна и при 400°С составляет 0,06 мг в 100 г  Меди. Водород и других горючие газы (СО, СН₄), действуя при высокой температуре на слитки меди, содержащие Сu₂О, восстанавливают ее до металла с образованием СО₂ и водяного пара. Эти продукты, будучи нерастворимыми в меди, выделяются из нее,вызывая появление трещин, что резко ухудшает механические свойства меди.

При пропускании NН₃ над раскаленной медью образуется Cu₃N. Уже при температуре каления медь подвергается воздействию оксидов азота, а именно NO, N₂O(с образованием Сu₂О) и NO₂(с образованием СuО). Карбиды Сu₂С₂и СuС₂ могут быть получены действием ацетилена на аммиачные растворы солей Меди. Нормальный электродный потенциал меди для реакции Сu²⁺ + 2е -> Сu равен +0,337в, а для реакции Сu⁺ + е ->Сu равен +0,52в. Поэтому Медь вытесняется из своих солей более электроотрицательными элементами (в промышленности используется железо) и не растворяется в кислотах не окислителях. В азотной кислоте Медь растворяется с образованием Cu(NO₃)₂ и оксидов азота, в горячей концентрированной H₂SO₄-с образованием CuSO₄ и SO₂,в нагретой разбавленной H₂SO₄- при продувании через раствор воздуха. Все соли Меди ядовиты.

Медь в двух- и одновалентном состоянии образует многочисленные весьма устойчивые комплексные соединения. Примеры комплексных соединений одновалентной Меди: (NH₄)₂CuBr₃;K₃Cu(CN)₄- комплексы типа двойных солей; [Cu{SC(NH₂)}₂]Clи другие. Примеры комплексных соединений 2-валентной Меди: CsCuCl₃,K₂CuCl₄ - тип двойных солей. Важное промышленное значение имеют аммиачные комплексные соединения Меди: [Сu (NH₃)₄]SO₄, [Сu (NH₃)₂]SO₄.

Коррозионные свойства меди

• сухой воздух
• пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)
• в морской воде при небольших скоростях движения воды
• в неокислительных кислотах и растворах солей (в отсутствии кислорода)
• щелочные растворы (кроме аммиака и солей аммония)
• сухие газы-галогены
• органические кислоты, спирты, фенольные смолы

• аммиак, хлористый аммоний
• окислительные минеральные кислоты и растворы кислых солей

      Контактная коррозия меди

Добыча и получение меди

Добыча и получение солей меди из природных месторождений