Химические свойства меди

16 вопрос (Свойства меди и область ее применения, химические свойства меди)

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕДИ

Медь – элемент I группы периодической системы Д. И. Менделеева. У меди имеется два изотопа с массовыми числами 63 и 65; итоговая атомная масса меди 63,54.Металл кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке. При температурах металлургической переработки давление паров меди, ее окислов и сульфидов настолько мало, что их можно считать практически нелетучими.

Подобно своим соседям по группе – щелочным металлам, медь одновалентна, однако ей свойственна и другая, более устойчивая валентность, равная двум.

Соли одновалентной меди в водных растворах быстро окисляются кислородом воздуха либо диспропорционируют на двухвалентную и металлическую медь:

2Cu⁺  Cu²⁺ + Cu.

В твердом состоянии и расплавах соединения одновалентной меди устойчивы.

Химическая активность меди невелика. Это следует из величин электродных потенциалов:

Cu²⁺ + 2е = Cu,    Е° = 0,34 в;

Cu⁺ + е = Cu,        Е° = 0,52 в.

Медь не вытесняет водорода из серной и соляной кислот, она растворяется в этих кислотах только в присутствии окислителя.

На воздухе при температуре ниже 400 °С медь медленно окисляется до СuО; при более высоких температурах на ней образуется окалина, состоящая из СuО; Сu₂О и СuСО₃ Сu (ОН)₂.

Оксид меди (II) при температурах выше 800 °С на воздухе разлагается на оксид меди (I) и кислород:

2СuО → Cu₂O + ¹/₂O₂.

Одновалентный оксид меди Сu₂О плавится при 1230 °С.

Оба оксида: СuО и Сu₂О легко восстанавливаются до металла оксидом углерода и водородом уже при температуре около 450° С. В серной кислоте СuО растворяется полностью, а Сu₂О – с выделением осадка металла:

Cu₂O + 2H⁺ = Cu²⁺ + Сu.

Сульфиды меди CuS и Cu₂S во многом сходны с окислами. Сульфид меди (II) CuS при температуре выше 450 °С в нейтральной атмосфере разлагается на одновалентный сульфид меди (I) и серу:

4CuS → 2Cu₂S + S₂.

Поэтому при высоких температурах в металлургических расплавах присутствует только Cu₂S, температура плавления его 1127 °С.

Оба сульфида при нагревании на воздухе окисляются до СuО и Сu₂О, часто через стадию промежуточного образования CuSO₄ и основных солей – nCuSO₄ • mCu(OH)₂.

Сульфат меди CuSO₄ хорошо растворим в воде и кристаллизуется из нее в виде красивых синих кристаллов состава CuSO₄ • 5Н₂О (медный купорос). При рН около 5,5 в растворах сульфата начинается гидролиз с выпадением осадка основных солей. Разложение CuSO₄ при нагревании до температур выше 700 °С также характерно образованием основных сульфатов, а затем оксида СuО.

В промышленности медный купорос применяют в качестве протравы, в красильном и малярном деле, при выделке кож и хранении зерна. В сельском хозяйстве он нужен также для борьбы с вредителями и служит основным материалом для приготовления многих ядохимикатов. Медный купорос применяют также в производстве искусственного шелка.

По положению в периодической системе к меди близки благородные металлы – золото и серебро. На воздухе они не окисляются и находятся в природе преимущественно в элементарном состоянии. Серебро часто встречается также в виде аргентита Ag₂S и кераргирита AgCl.

Серебро всегда одновалентно, а золото – одновалентно и трехвалентно. Жидкие медь, золото и серебро легко растворимы друг в друге.