Хімія міді

Министерство Освіти Республіки Беларусь.

Білоруський Національний Технічний Университет.

Кафедра Химии.

Реферат на тему:

Хімія меди.

Виконавець: Кузьмич О. Н. грн. 104 312.

______________________.

Керівник: Медведєв Д.И.

______________________.

Мінськ — 2003.

| | |стор. | | |Запровадження |2 | |1. |Історична довідка |4 | |2. |Становище міді в періодичної системі Д.І. Менделєєва |5 | |3. |Поширення у природі |6 | |4. |Одержання |8 | |5. |Фізичні властивості |10 | |6. |Хімічні властивості |11 | |7. |Застосування |16 | |8. |Сплави міді |18 | |8.1 |Латуні |18 | |8.2 |Олов'яні бронзи |19 | |8.3 |Алюмінієві бронзи |19 | |8.4 |Крем'янисті бронзи |20 | |8.5 |Бериллиевые бронзи |21 | |8.6 |Сплави міді з нікелем |21 | | |Укладання |22 | | |Література |24 |.

Мідь (латів. Cuprum) — хімічний елемент. Одне з семи металів, знаних ще з давнину. За деякими археологічним даним — мідь була відома єгиптянам за 4000 років до зв. е. Знайомство людства з міддю належить до більш ранньої епосі, ніж із залізом; це спілкується з одного боку частішим перебуванням міді у вільному стані лежить на поверхні землі, з другого порівняльної легкістю отримання їх із сполук. Особливо мідь для електротехніки. По електропровідності мідь посідає друге місце серед усіх металів, після срібла. Однак у наші дні в усьому світі електричні дроти, куди раніше йшла майже половину виплавленої міді, дедалі більше роблять із алюмінію. Він гірше проводить струм, але легше й доступнішими. Мідь ж, як і багатьох інших кольорові метали, стає дедалі дефицитнее. Якщо 19 в. мідь добувалася з руд, де утримувалося 6−9% цього елемента, той зараз 5%- ные мідні руди вважаються були дуже заможними, а промисловість багатьох країн переробляє руди, у яких всього 0,5% меди.

Мідь — необхідний рослин та тварин мікроелемент. Основна біохімічна функція міді - це що у ферментативних реакціях в ролі активатора чи складі медьсодержащих ферментів. Кількість міді в рослинах коштує від 0,0001 до 0,05% (на суху речовину) і від виду рослин та змісту міді у грунті. У рослинах мідь входить до складу ферментов-оксидаз й білків пластоцианина. У оптимальних концентраціях мідь підвищує холодостойкость рослин, сприяє їхній ростові, і розвитку. Серед тварин найбільш багаті міддю деякі безхребетні (у молюсків і ракоподібних в гемоцианине міститься 0,15−0,26% міді). Поступаючи з їжею, мідь всмоктується в кишечнику, пов’язують із білком сироватки крові - альбуміном, потім поглинається печінкою, звідки у складі білка церулоплазміну повертається у кров, і доставляється до органів і тканям.

Зміст міді в людини коливається (на 100 р сухий маси) від 5 мг в печінки до 0,7 мг в кістках, в рідинах тіла — від 100 мкг (на 100 мл) в крові до 10 мкг в спинномозковій рідини; всього міді в організмі дорослого людини близько 100 мг. Мідь входить до складу низки ферментів (наприклад, тирозинази, цитохромоксидазы), стимулює кровотворну функцію кісткового мозку. Малі дози міді впливають на обмін вуглеводів (зниження вмісту цукру на крові), мінеральних речовин (зменшення у крові кількості фосфору) та інших. Збільшення змісту міді у крові призводить до перетворенню мінеральних сполук заліза в органічні, стимулює використання нагромадженого у печінки заліза при синтезі гемоглобина.

Коли міді злакові рослини уражаються так званої хворобою обробки, плодові - экзантемой; у тварин зменшуються всмоктування і використання заліза, що зумовлює анемії, сопровождающейся поносом і виснаженням. Застосовуються мідні микроудобрения і підгодівля тварин солями міді. Отруєння міддю призводить до анемії, захворювання печінки, хвороби Вільсона. Людина отруєння виникає рідко завдяки тонким механізмам всмоктування і виведення міді. Проте у великих дозах мідь викликає блювоту; при усмоктуванні міді може настати загальне отруєння (пронос, ослаблення подиху і серцевої діяльності, ядуха, коматозний состояние).

1. Історична справка.

Мідь належить до металів, знаних ще з давнину. Раннього знайомству людини з міддю сприяло те, що вона є у природою вільному стані вигляді самородків, що інколи досягають великим. Мідь і її сплави зіграли більшу роль розвитку матеріальної культури. Завдяки легкої восстановимости окислів і карбонатів, мідь була, очевидно, першим металом, який людина навчився відновляти з кисневих сполук, які у рудах. Давня Греція і Рим отримували мідь з острова Кіпру (Cyprum), звідки і назва її Сuprum.

У давнину в обробці скельній породи її нагрівали на вогнищі і швидко прохолоджували, причому порода растрескивалась. Вже умовах були можливі процеси відновлення. Надалі відновлення вели в вогнищах з велику кількість вугілля й з вдуванием повітря у вигляді труб і хутр. Вогнища оточували стінками, що поступово підвищувалися, що призвело до створення шахтної печі. Пізніше методи відновлення поступилися місцем окислительной плавленні сульфідних мідних руд із отриманням проміжних продуктів — штейну (сплаву сульфидов), у якому концентрується мідь, і шлаку (сплаву окислов).

2. Становище міді в періодичної системі Д.І. Менделеева.

Мідь (Cuprum), Сu — хімічний елемент побічної підгрупи першої групи періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва. Порядковий номер 29, атомна маса 63,54. Розподіл електронів в атомі міді — Is22s22p63s23p63d104s1.

Природна мідь складається з суміші 2-х стабільних ізотопів із масовими числами 63 (69,1%) і 65 (30,9%). Перетин захоплення теплових нейтронів атомів міді 3,59−10−28 м-2. Шляхом бомбардування нікелю протонами чи дейтронами штучно отримують радіоактивні ізотопи міді 61Сu і 64Сu з періодами піврозпаду 3,3 і 12,8 год відповідно. Ці ізотопи мають високої удільної активністю й закони використовують як мічених атомів. У хімічному відношенні мідь займає проміжне становище між елементами першої плеяди VIII групи і лужними елементами I групи періодичної системи. Нижче наведені значення потенціалів іонізації атомів міді (в еВ): |1-ї | |2-ї | |3-й | |4-й | |5-ї | |6-ї | |7-й | |8-ї | | | |7,72 | |20,29 | |36,83 | |58,9 | |82 | |106 | |140 | |169 | | |.

Заповнена d-оболочка міді менш ефективно екранує s-электрон від ядра, ніж оболонка інертного газу, тому перший потенціал іонізації міді вище, ніж в лужних металів. Позаяк у освіті металевої зв’язку беруть участь і електрони d-оболочки, теплота випаровування та температура плавлення міді значно вища, ніж в лужних металів, що зумовлює більш «шляхетний» характер міді проти останніми. Другий і третій потенціали іонізації менше, ніж в лужних металів, що у значною мірою пояснює прояв властивостей міді як перехідного елемента, що у ступеня окислення II і III має парамагнитные властивості забарвлених іонів і комплексів. Медь (I) також утворює численні сполуки на кшталт комплексів перехідних металів (табл. 1).

Таблиця 1.

Стан окислення і стереохімія сполук міді. |Стан |Координаційне |Геометрія |Приклади | |окислення |число | |сполук | |Cu (I) d10 |2 |Лінійна |Cu2O | | |3 |Пласке |K[Cu (CN)2] | | |4 |Тетраэдр |Cu (I) | |Cu (II) d9 |4 |Тетраэдр (искажённый) |Cs[CuCl4] | | |5 |Тригональная бипирамида|[Cu (Dipy)2I]+ | | |5 |Квадратна піраміда |[Cu (ДМГ)2]2(тв)| | |4 |Квадрат |CuO | | |6 |Октаэдр (искажённый) |K2CuF4, CuCl2 | |Cu (III) d8 |4 |Квадрат |KCuO2 | | |6 |Октаэдр |K3CuF6 |.

П р і м е год, а зв і е. Dipy — дипиридил; ДМГ — диметилглиоксим.

3. Поширення в природе.

Середній вміст міді в земної корі 4,7−10−3% (щодо маси), у нижній частини земної кори, складеній основними породами, її більше (1−10−2%), ніж у верхній (2−10−3%), де переважають граніти та інші кислі изверженные породи. Мідь енергійно мігрує як і гарячих водах глибин, і у холодних розчинах біосфери; сірководень бере в облогу з природних вод різні сульфіди міді, мають велике промислове значення. Серед численних мінералів міді переважають сульфіди, фосфати, сульфати, хлориди, відомі й самородна мідь, карбонаты і окислы.

Мідь — важливим елементом життя, вона бере у багатьох фізіологічних процесах. Середній вміст міді в живу речовину 2−10−4%, відомі організми — концентратори міді. У таёжных та інших ландшафтах вологого клімату мідь порівняно легко выщелачивается з кислих грунтів, тут місцями спостерігається дефіциту міді пов’язані з нею хвороби рослин i тварин (особливо у пісках і торфовищах). У степах і пустелях (з притаманними них слабощелочными розчинами) мідь малорухома; на ділянках родовищ міді спостерігається її надлишок у ґрунтах і рослинах, чому хворіють домашні животные.

У річковій воді обмаль міді, 1−10−7%. Принесена в океан зі стоком мідь порівняно швидко перетворюється на морські мули. Тому глини і сланці кілька збагачені міддю (5,7−10−3%), а морська вода різко недосыщена міддю (3−10−7%).

У морях минулих геологічних епох місцями відбувалося значне накопичення міді в илах, що призвело до освіті родовищ (наприклад, Мансфельд у Німеччині). Мідь енергійно мігрує й у підземних водах біосфери, з тими процесами пов’язано накопичення руд міді в песчаниках.

Мідь утворює до 240 мінералів, однак лише близько сорока мають промислове значение.

Розрізняють сульфидные і окислені руди міді. Промислове значення мають сульфидные руди, у тому числі найширше використовується мідний колчедан (халькопирит) CuFeS2. У природі він зустрічається головним чином суміші з залізним колчеданом FeS2 і порожній породою, що з оксидів Si, Al, Ca та інших. Часто сульфидные руди домішки шляхетних металів (Аі, Ag), кольорових і рідкісних металів (Zn, Pb, Ni, Co, Mo та інших.) і розсіяних елементів (Ge і др.).

Зміст міді в руді зазвичай становить 1—5%, але завдяки легкої флотируемости халькопирита може бути збагачувати, одержуючи концентрат, у якому 20% міді більш [1845]. Найбільші запаси мідних руд зосереджені головним чином Уралі, у Казахстані, Середню Азію, Африці (Катанта, Замбія), Америці (Чилі, США, Канада).

4. Получение.

Мідні руди характеризуються невисоким змістом міді. Тому перед плавкою тонкоизмельчённую руду піддають механічному збагаченню; при цьому цінні мінерали відокремлюються основної маси порожній породи; в результаті отримують ряд товарних концентратів (наприклад, мідний, цинковий, пиритный).

У світовій практиці 80% міді беруть із концентратів пирометаллургическими методами, заснованими на расплавлении всієї маси матеріалу. У процесі плавки, внаслідок більшого кревності міді до сірці, а компонентів порожній породи і заліза до кисню, мідь концентрується в сульфидном розплаві (штейне), а окисли утворюють шлак. Штейн відділяють від шлаку отстаиванием.

На більшості сучасних заводів плавку ведуть у отражательных чи електричних печах. У отражательных печах робоче простір витягнуто в горизонтальному напрямі; площа подачі 300 м² і більше (30 м; 10 м), необхідне плавлення тепло отримують спалюванням вуглецевого палива (природний газ, мазут, пылеуголь) в газовому просторі над поверхнею ванни. У електричних печах тепло отримують пропусканием через розплавлений шлак електричного струму (струм підводиться до шлаку через занурених у нього графітові электроды).

Але й відбивна, і електрична плавки, засновані на зовнішніх джерелах теплоти, — процеси недосконалі. Сульфіди, складові основну масу мідних концентратів, мають високої теплотворної здатністю. Тому дедалі більше впроваджуються методи плавки, у яких використовується теплота спалювання сульфидов (окислювач — підігрітий повітря, повітря, збагачений киснем, або технічний кисень). Дрібні, попередньо висушені сульфидные концентрати вдувають струменем кисню чи повітря на раскалённую до високої температури піч. Частинки горять у зваженому стані (кислородно-взвешенная плавка). Можна окисляти сульфіди й у рідкому стані; ці процеси посилено досліджуються у СРСР і там (Японія, Австралія, Канада) і стають головним напрямом у розвитку пирометаллургии сульфідних мідних руд.

Багаті кусковые сульфидные руди (2−3% Cu) із високим вмістом сірки (35−42% P. S) часом безпосередньо скеровуються в плавку в шахтних печах (печі з вертикально розташованим робочим простором). У одній з різновидів шахтної плавки (медно-серная плавка) в шихту додають дрібний кокс, восстановляющий у верхніх горизонтах печі SO2 до елементарної сірки. Мідь у цьому також концентрується в штейне.

Получающийся при плавленні рідкий штейн (переважно Cu2S, FeS) заливають в конвертер — циліндричний резервуар з листової сталі, викладений зсередини магнезитовым цеглою, обладнаний бічним поруч фурм для вдмухування повітря і пристроєм для повертання навколо осі. Через шар штейну продувают стиснений повітря. Конвертування штейнов відбувається у стадії. Спочатку окислюється сульфід заліза, й у зв’язування окислів заліза в конвертер додають кварц; утворюється конвертерний шлак. Потім окислюється сульфід міді із заснуванням металевої міді SO2. Цю чорнову мідь розливають у форми. Зливки (інколи ж безпосередньо розплавлену чорнову мідь) з метою вилучення цінних супутників (Au, Ag, Se, Fe, Bi та інших) і видалення шкідливих домішок направляють на вогняне рафінування олії. Вона заснована на більшому, ніж в міді, спорідненості металлов-примесей до кисню: Fe, Zn, Co і частково Ni та інші вигляді окислів переходить до шлак, а сірка (як SO2) видаляється з газами. Після відходу шлаку мідь на відновлення растворённой у ній Cu2O «дражнять », занурюючи у рідкий метал кінці сирих берёзовых чи соснових колод, після чого виливають їх у плоскі форми. Для електролітичного рафінування ці зливки підвішують у ванні з розчином CuSO4, подкислённым H2SO4. Вони є анодами. При пропущенні струму аноди розчиняються, а чиста мідь відкладається на катодах — тонких мідних аркушах, також одержуваних електроліз у спеціальних матричних ваннах. Для виділення щільних гладких опадів на електроліт вводять поверхнево-активні добавки (столярний клей, тиомочевину та інші). Отриману катодную мідь промивають водою і переплавляють. Шляхетні метали, Se, Te та інші цінні супутники міді концентруються в анодном шламе, з яких їх витягають спеціальної переработкой.

Поруч із пирометаллургическими застосовують також гидрометаллурги-ческие методи отримання міді (з бідних окислених і самородних руд). Ці методи засновані виборному розчиненні медьсодержащих мінералів, зазвичай, у слабких розчинах H2SO4 чи аміаку. З розчину міді, або в облогу беруть залізом, або виділяють електроліз з нерозчинними анодами. Дуже перспективні стосовно змішаним рудам комбіновані гидрофлотационные методи, у яких кисневі сполуки міді розчиняються в сернокислых розчинах, а сульфіди виділяються флотацией. Отримують поширення та автоклавные гидрометаллургические процеси, що йдуть при підвищених температурах і давлении.

5. Фізичні свойства.

Технічна мідь — метал червоного, зламі рожевого кольору, при просвічуванні в тонких шарах — аквамарин. Має гранецентрированную кубічну грати з параметром, а = 0,36 074 нм, щільність 8,96 кг/м3 (20° З). Йонні радіуси міді (в нм) наведено нижче: | |По Бєлову і Бокию|По Гольдшмидту |По Полингу | |Cu+ |0,098 |0,095 |0,096 | |Cu2+ |0,080 |0,070 |— |.

Основні фізичні властивості меди.

Температура плавлення, °С.

Температура кипіння, °С.

Теплота плавлення, кДж/г-ат.

0,7427.

Теплота випаровування, кДж/г-ат.

17,38.

Питома теплоємність, Дж/(г.град) (20°С).

0,022.

Теплопровідність, Дж/(м.град.с) (20°С).

2,25−10−3.

Електричне опір, Ом. м (20°С).

1,68-Ю-4.

Питома магнітна восприимчивость,.

0,086.10−6 абс. эл.-магн. ед./г (18 °С).

Мідь — в’язкий, м’який і ковкий метал, поступається лише сріблу високої теплопроводностью і електропровідністю. Ці якості, і навіть пластичність й відвертий спротив корозії зумовили широке застосування міді в промышленности.

6. Хімічні свойства.

Мідь — електропозитивний метал. Відносну стійкість її іонів можна оцінити виходячи з наступних данных:

Cu2+ + e > Cu+ E0 = 0,153 B,.

Сu+ + е > Сu0 E0 = 0,52 В,.

Сu2+ + 2е > Сu0 E0 = 0,337 В.

Мідь витісняється зі своїх солей більш электроотрицательными елементами і не розчиняється в кислотах, які є окислювачами. Мідь розчиняється в азотної кислоті із заснуванням Cu (NO3)2 і оксидів азоту, у гарячій конц. H2SO4 — із заснуванням CuSO4 і SO2. У нагрітої розведеною H2SO4 мідь розчиняється лише за продуванні через розчин воздуха.

Стандартні окислювально-відновні потенціали іонів міді у водних розчинах стосовно водородному электроду при 25° З наведені у табл. 2.

Таблиця 2.

Стандартні окислювально-відновні потенціали іонів міді. |Рівняння полуреакции |EL У | |HCuO2- + ДТ+ + е = Сu+ + 2Н2О |1,73 | |CuO22- + 4Н+ + е = Сu+ + 2Н2О |2,51 | |HCuO2- + ДТ+ + 2е = Сu0 + 2Н2О |1,13 | |СuО22- + 4Н+ + 2е = Сu0 + 2Н2О |1,52 | |2Сu2+ + Н2О + 2е = Сu2О + 2Н+ |0,20 | |2НСuО2- + 4Н+ + 2е = Сu2О + ЗН2О |1,78 | |2CuO22- + 6Н+ +2е = Сu2О + ЗН2О |2,56 | |СuО + 2Н+ + е = Сu+ + Н20 |0,62 | |Сu2+ + Вr — + е = СuВr |0,64 | |Сu2+ + Сl- + е = CuCl |0,54 | |Сu2+ + I- + е = CuI |0,86 | |Cu (NH3)42+ + е = Cu (NH3)2+ + 2NH3 |-0,01 | |Cu (NH3)2+ + е = Сu0 + 2NH3 |-0,12 | |Cu (NH3)42+ + 2e = Cu0 + 4NH3 |-0,07 |.

Хімічна активність міді невелика, за температур нижче 185 °C з сухим повітрям і киснем не реагує. У присутності вологи і СО2 на поверхні міді утворюється зелена плівка основного карбонату. При нагріванні міді надворі йде поверхове окислювання; нижче 375 °C утворюється СuО, а інтервалі 375—1100°С при неповному окислюванні міді — двухслойная окалина (СuО + Сu2О). Вологе хлор взаємодіє зі міддю вже при кімнатної температурі, створюючи хлорид меди (II), добре розчинну в воді. Мідь реагує коїться з іншими галогенами.

Особливе спорідненість виявляє мідь до сірці: в парах сірки вона горить. З воднем, азотом, вуглецем мідь не реагує навіть за високих температурах. Розчинність водню у твердій міді незначна і за 400 °C становить 0,06 р м міді. Присутність водню в міді різко погіршує її механічні властивості (так звана «воднева хвороба »). При пропущенні аміаку над розпеченій міддю утворюється Cu2N. Вже за температурі жару мідь піддається впливу оксидів азоту: N2O і NO взаємодіють із освітою Сu2О, a NO2 — із заснуванням СuО. Карбиды Сu2С2 і СuС2 можна отримати дією ацетилену на аміачні розчини солей міді. Окислювально-відновні рівноваги в розчинах солей міді на обох ступенях окислення ускладнюються легкістю диспропорционирования меди (I) в медь (0) і медь (II), тому комплекси меди (I) зазвичай утворюються в тому разі, якщо вони нерозчинні (наприклад, CuCN і Cul) або якщо зв’язок металл—лиганд має ковалентный характер, а просторові чинники благоприятны.

Дослідження комплексних сполук меди (П) може бути проведене методами протонного резонансу і Епр. Велика кількість робіт з Епр комплексних сполук меди (II) зумовлено сталістю цього стану окислення міді щодо вузькими лініями спектра Епр меди (П) у широкому інтервалі температур.

Спектри Епр комплексів меди (II) в розчинах мають добре дозволену надтонку структуру з чотирьох ліній від ядер 63 Сu і 65Сu, ядерний спін яких 3/2.Так як магнітні моменти ядер 63Сu і 65Сu не однакові, то разі вузьких ліній сверхтонкой структури, наприклад для серосодержащих комплексів, в спектрах Епр видно дозволені лінії від ядер 63Сu і 65Сu. При інтерпретації спектрів Епр необхідно враховувати співіснування в розчинах, зазвичай, кількох комплексів. Нижче коротко розглядаються хімічні властивості міді у різних ступенях окисления.

Медь (I). Комплекси меди (I) зазвичай мають (залежно від природи лиганда) лінійне чи тетраэдрическое будова. Іони меди (I) містять десять 3d-электронов і звичайно утворюють чотирьох координовані тетраэдрические структури типу [CuCl4]3-. Проте якщо з сильноосновными высокополяризованными чи легко поляризующимися лигандами медь (I) утворює двухкоординированные лінійні комплексы.

У з'єднаннях меди (I) іон має конфігурацію 3d «°, тому вони диамагнитны і безбарвні. Виняток становлять випадки, коли забарвлення обумовлена аніоном чи поглинанням у зв’язку з перенесенням заряду. Відносна стійкість іонів Сu+ і Сu2+ визначається природою аніонів чи інших лигандов. Прикладами стійкого у питній воді сполуки меди (I) є малорастворимые CuCl і CuCN, солі Cu2SO4 та інших оксоанионов можна отримати неводной середовищі. У воді вони швидко розкладаються, створюючи мідь металеву і солі меди (I). Нестійкість солей меди (I) у питній воді обумовлена почасти підвищеними значеннями енергії грати та енергії сольватации для іона меди (П), унаслідок чого сполуки меди (I) неустойчивы.

Оксид меди (I) Сu2О червоного кольору, незначно розчиняється у питній воді. При взаємодії сильних лугів з солями меди (I) випадає жовтий осад, перехідний при нагріванні в осад червоного кольору, очевидно, Cu2O. Гидроксид меди (I) має слабкими основними властивостями, він має кілька розчинний в концентрованих розчинах щелочей.

Медь (II). Двозарядний позитивний іон міді є його найбільш поширеним станом. Більшість сполук меди (I) дуже просто окислюється в сполуки двухвалентной міді, подальше окислювання до меди (Ш) затруднено.

Конфігурація 3d9 робить іон меди (II) легко деформирующимся, завдяки і він утворює міцні зв’язки із серосодержащими реагентами (ДДТК, этилксантогенатом, рубеановодородной кислотою, дитизоном). Основним координаційним полиэдром для двухвалентной міді є симетрично подовжена квадратна бипирамида. Тетраэдрическая координація для меди (П) зустрічається нечасто й у з'єднаннях з тиолами, очевидно, не реализуется.

Більшість комплексів меди (II) має октаэдрическую структуру, у якій чотири координаційних місця зайняті лигандами, розташованими до металу ближче, як два наступних інших лиганда, що є вищою, і нижче металу. Стійкі комплекси меди (II) характеризуються, зазвичай, плоскоквадратной чи октаэдрической конфігурацією. У граничних випадках деформації октаэдрическая конфігурація перетворюється на плоскоквадратную. Велике аналітичне застосування мають внешнесферные комплекси меди.

СuО є у природі й можна отримати при накаливании металевої міді надворі, добре розчиняється в кислотах, створюючи відповідні соли.

Гидроксид меди (II) Сu (ОН)2 як об'ємистого осаду блакитного кольору може бути отримано при дії надлишку водного розчину луги на розчини солей меди (II). ПР (Сu (ОН)-) = 1,31.10−20. У воді цей осад малорастворим, а при нагріванні перетворюється на СuО, отщепляя молекулу води. Гидроксид меди (II) має слабко вираженими амфотерными властивостями і легко розчиняється в водному розчині аміаку із заснуванням осаду темно-синього кольору. Осадження гидроксида міді відбувається за рН 5,5.

Послідовні значення констант гідролізу для іонів меди (II) рівні: рК1гидр = 7,5; рК2гидр = 7,0; рК3гидр = 12,7; рК4гидр = 13,9. Привертає до увагу незвичне співвідношення pK1гидр > рК2гидр. Значення рК = 7,0 цілком реальне, оскільки рН повного осадження Сu (ОН)2 одно 8—10. Проте рН початку осадження Сu (ОН)2 одно 5,5, тому величина рК1гндр = 7,5, очевидно, завищена. Гідроліз іонів меди (II) у водних розчинах протікає по схеме:

Сu2+ + n Н20 = Cu (OH)n2-n + n М+; (n = 1; 2). 1-ша і 2-га константи гідролізу рівні 109 і 1017 й не залежить від концентрації міді не більше 4−1 0 «4 — 1 М.

Медь (III). Доведено, що медь (III) з конфігурацією 3d8 може існувати в кристалічних з'єднаннях й у комплексах, створюючи аніони — купраты. Купраты деяких лужних і щелочноземельных металів можна отримати роботу, наприклад, нагріванням суміші оксидів у атмосфері кисню. КСuО2 — це диамагнитное з'єднання голубовато-стального цвета.

При дії фтору на суміш КСl і СuСl2 утворюються ясно-зелені кристали парамагнитного сполуки К3СuF6.

При окислюванні лужних розчинів меди (II), містять периодаты чи теллураты, гипохлоритом чи іншими окислювачами утворюються диамагнитные комплексні солі складу K7[Cu (IO6)2]. 7H2O. Ці солі є сильними окислювачами і за подкислении виділяють кислород.

Сполуки меди (Ш). При дії спиртового розчину луги та пероксиду водню на охолоджене до 50° спиртової розчин хлориду меди (II) випадає коричнево-черный осад пероксиду міді СuО2. Це з'єднання в гидратированной формі можна отримати роботу при дії пероксиду водню на розчин солі сульфату міді, що містить у невеликих кількостях Na2CO3. Суспензія Сu (ОН)2 в розчині КІН взаємодіє зі хлором, утворюючи осад Сu2О3 червоного кольору, частково що у раствор.

7. Применение.

Велика роль міді у техніці обумовлена поруч її цінних властивостей і, передусім високої електропровідністю, пластичністю, теплопроводностью. Завдяки цим властивостями мідь — це основний матеріал для дротів; понад 50% видобутої міді застосовують у електротехнічній промисловості. Усі домішки знижують електропровідність міді, тому в електротехніці використовують метал вищих сортів, у якому щонайменше 99,9% Cu. Високі теплопровідність й відвертий спротив корозії дозволяють виготовляти з міді відповідальні деталі теплообмінників, холодильників, вакуумних апаратів і т. п. Близько 30−40% міді використав вигляді різних сплавів, серед яких найбільше значення мають латуні (від 0 до 50% Zn) й різні види бронз; оловянистые, алюмінієві, свинцовистые, бериллиевые тощо. буд. (докладніше див. Сплави міді). Крім потреб важкій промисловості, зв’язку, транспорту, певна кількість міді (головним чином вигляді солей) споживається для приготування мінеральних пігментів, боротьби з шкідниками і хворобами рослин, як микроудобрений, каталізаторів окисних процесів, і навіть в шкіряної і хутряної в промисловості й під час виробництва штучного шёлка.

Мідь як художній матеріал використовується з мідного століття (прикраси, скульптура, посуд, посуд). Ковані і литі вироби з міді сплавів прикрашають чеканкою, гравіруванням і тисненням. Легкість обробки міді (обумовлена її м’якістю) дозволяє майстрам домагатися розмаїття фактур, ретельності проробки деталей, тонкої моделировки форми. Вироби з міді відрізняються красою золотавих чи червонуватих тонів, і навіть властивістю отримувати блиск при шліфуванні. Мідь нерідко золотіють, патинируют, тонують, прикрашають емаллю. З 15 століття мідь застосовується також і виготовлення друкованих форм.

У медицині сульфат міді застосовують як антисептичний і в’язке засіб як очних крапель при конъюнктивитах і очних олівців на лікування трахоми. Розчин сульфату міді використовують також за опіках шкіри фосфором. Іноді сульфат міді застосовують як блювотний засіб. Нітрат міді вживають як очної мазі при трахоме і конъюнктивитах.

8. Сплави меди.

Для деталей машин використовують сплави міді з цинком, оловом, алюмінієм, кремнієм та інших. (а чи не чисту мідь) через їх більшої міцності: 30−40 кгс/мм2 у сплавів і 25−29 кгс/мм2 у технічно чистої меди.

Мідні сплави (крім берилієвої бронзи і спроби деяких алюмінієвих бронз) не приймають термічної обробки, та його механічні властивості і зносостійкість визначаються хімічний склад та її впливом на структуру. Модуль пружності мідних сплавів (900−12 000 кгс/мм2 нижче, ніж в стали).

Основне перевагу мідних сплавів — низький коефіцієнт тертя (що робить особливо раціональним застосуванням в парах ковзання), поєднуваний багатьом сплавів із високим пластичністю і хорошою стійкістю проти корозії у низці агресивних середовищ і хорошою электропроводностью.

Величина коефіцієнта тертя практично однакова в усіх мідних сплавів, тоді як механічні властивості і зносостійкість, і навіть поведінка батьків у умовах корозії залежить від складу сплавів, отже, від структури. Міцність вище у двухфазных сплавів, а пластичність у однофазных.

8.1 Латуни.

Латунями називають сплави міді цинку. Мідь може розчиняти цинк у кожному кількості. По хімічним складом розрізняють латуні прості складні, а, по структурі - однофазные і двухфазные. Прості латуні легируются одним компонентом: цинком.

Однофазные прості латуні мають високу пластичність; вона найбільша у латуней з 30−32% цинку (латуні Л70, Л67). Латуні з нижчим змістом цинку (томпаки і полутомпаки) поступаються латуням Л68 і Л70 в пластичності, але перевершують в електроі теплопровідності. Вони поставляються в прокаті і поковках.

Двухфазные прості латуні мають хороші гнучкість (але переважно при нагріванні) і підвищені ливарні властивості й закони використовують у вигляді прокату, а й у отливках. Пластичність їх нижче, ніж в однофазних латуней, а міцність і зносостійкість вище з допомогою впливу більш твердих частинок другий фазы.

Міцність простих латуней 30−35 кгс/мм2 при однофазною структурі та 40−45 кгс/мм2 при двухфазной. Міцність однофазною латуні то, можливо значно підвищена холодної пластичної деформацією. Ці латуні мають достатню стійкість у атмосфері води та пара (за умови зняття напруг, створюваних холодної деформацией).

8.2 Олов’яні бронзы.

Однофазные і двухфазные бронзи перевершують латуні в міці й опір корозії (особливо у морської воде).

Однофазные бронзи в катаном стані, особливо — по значної холодної пластичної деформації, мають підвищені прочностные і пружні властивості (?>= 40 кгс/мм2).

Для двухфазных бронз характерна вища износостойкость.

Важливе перевагу двухфазных оловянистых бронз — високі ливарні властивості; вони мають при лиття найбільш низький коефіцієнт усадки по порівнянню коїться з іншими металами, зокрема чавунами. Олов’яні бронзи застосовують для литих деталей складної форми. Проте задля арматури котлів і подібних деталей їх використовують у випадку невеликих тисків пара. Недолік виливків з олов’яних бронз — їх значна микропористость. Тож роботи за підвищених тисках пара вони більше замінюються алюмінієвими бронзами. Через високу вартість олова частіше використовують бронзи, у яких частина олова замінена цинком (чи свинцом).

8.3 Алюмінієві бронзы.

Ці бронзи (однофазные і двухфазные) дедалі більше широко заміняють латуні і олов’яні бронзы.

Однофазные бронзи групи мідних сплавів мають найбільшу пластичність (? до 60%). Їх використовують із аркушів (зокрема невеличкий товщини) і штампування зі значною деформацією. Після сильної холодної пластичної деформації досягаються підвищені міцність і пружність. Двухфазные бронзи піддають гарячої деформації чи застосовують у вигляді виливків. У алюмінієвих бронз ливарні властивості (жидкотекучесть) нижче, ніж в олов’яних; коефіцієнт усадки більше, але вони утворюють пористости, що забезпечує отримання більш щільних виливків. Ливарні властивості поліпшуються введенням у зазначені бронзи невеликих кількостей фосфору. Бронзи в отливках використовують, в частковості, для котельної арматури порівняно простий форми, але працюючої при підвищених напряжениях.

З іншого боку, алюмінієві двухфазные бронзи, мають вищі прочностные властивості, ніж латуні і олов’яні бронзи. У складних алюмінієвих бронз, містять нікель і залізо, міцність становить 55−60 кгс/мм2.

Усі алюмінієві бронзи, як і олов’яні, добре стійкі проти корозії у морській води та у вологому тропічної атмосфере.

Алюмінієві бронзи використав суднобудуванні, авіації, тощо. У нинішньому вигляді стрічок, аркушів, дроту їх застосовують для пружних елементів, зокрема на токоведущих пружин.

8.4 Крем’янисті бронзы.

Застосування кременистих бронз обмежений. Використовуються однофазные бронзи як більше пластичні. Вони перевершують алюмінієві бронзи і латуні в міці й стійкості в лужних (зокрема стічних) средах.

Ці бронзи застосовують для арматури і труб, що працюють у зазначених средах.

Крем’янисті бронзи, додатково леговані марганцем, внаслідок сильної холодної деформації набувають підвищені міцність і пружність і як стрічки чи дроту йдуть на різних пружних элементов.

8.5 Бериллиевые бронзы.

Бериллиевые бронзи поєднують дуже дорогу міцність (? до 120 кгс/мм2) і коррозионную стійкість із підвищеною электропроводностью.

Але ці бронзи через високу вартість берилію використовують тільки до особливо відповідальних в виробах невеликого перерізу як стрічок, дроту для пружин, мембран, сильфонов і контактах в електричних машинах, апаратах та прилади. Зазначені властивості бериллиевые бронзи після гарту й старіння, т.к. розчинність берилію в міді зменшується зі зниженням температуры.

Виділення при старінні частинок хімічного сполуки CuBe підвищує міцність зменшує концентрацію берилію в розчині меди.

8.6 Сплави міді з никелем.

Нікель сильно підвищує твердість міді. Сплав 50% Сu і 50% Ni має найбільшої твердістю. Крім високої твердості, ці сплави мають зниженою електропровідністю, унаслідок чого вживаються в электротехнике.

Хороші механічні властивості, висока стійкість проти корозії у багатьох середовищах, цінні фізичні властивості разом із простотою плавки, лиття і методи обробки тиском зумовили широке застосування мідних сплавів в численних галузях техніки: в авіа-, авто-, суднобудуванні, хімічної промисловості, станкостроении, електротехніці, приладобудуванні, в виробництві паровий і водяний арматури, посуду, мистецьких та інших изделий.

Заключение

.

Мідь одна із металів, знаних ще з найдавніших часів, й у час посідає друге місце (після алюмінію) за обсягом промислового производства.

Мідь застосовується виготовлення кабелів, струмопровідних частин електричних установок, теплообмінників. вона є основним компонентом латуней бронз, медно-никелевых та інших сплавів, які мають високими антифрикционными властивостями, поєднуються зі хорошою коррозионной стійкістю надворі. Ці сплави характеризуються, ще, хорошою електричної проводимостью.

Мідь — метал порівняно мало активний. У сухому повітрі й садити кисні при нормальних умов мідь не окислюється. Вона досить легко входить у реакції з галогенами, сірої, селен. І це з воднем, вуглецем і азотом мідь не взаємодіє навіть за високих температур. Кислоти, не які мають окислительными властивостями, на мідь не действуют.

Чиста мідь — тягучий, в’язкий метал червоного, зламі рожевого кольору, в дуже тонких шарах наскрізь мідь виглядає аквамарин. Ці самі кольору, характерні і багатьох сполук міді, як і твердому стані, і у растворах.

Мідь широко використовують у промисловості из-за:

1. високої теплопpоводимости.

2. високої электpопpоводимости.

3. ковкости.

4. хороших ливарних качеств.

5. великого опору на pазpыв.

6. хімічної стойкости.

Фізичні і хімічні властивості міді залежать від ступеня її чистоти. Домішки міді продукти різних виробництв також впливають на властивості цих матеріалів. Тож у багатьох виробничих лабораторіях проводиться контроль змісту міді. Велика кількість публікацій присвячено визначенню міді в біологічних об'єктах, особливо у крові, оскільки мідь грає великій ролі в біохімічних процесах, які протікають в організмі, і є індикатором деяких захворювань. При аналітичному контролі використовують як класичні хімічні методи, і фізичні, потребують досконалої інструментальної техніки і що дозволяють з високої чутливістю визначати мідь у присутності багатьох інші елементи часто без руйнації зразка. Переробка мідних руд неможлива без попереднього фазового анализа.

Мідь входить у життєво важливих мікроелементів. Вона бере участь у процесі фотосинтезу і засвоєнні рослинами азоту, сприяє синтезу цукру, білків, крохмалю, вітамінів. Найчастіше мідь вносять на російський грунт в вигляді пятиводного сульфату — мідного купоросу. У значних кількостях він уїдливий, як і ще сполуки міді, особливо нижчих організмів. У малих ж дозах мідь вкрай необхідна всьому живому.

1. Подчайнова В. М., Мідь, (М., Свердловськ: Металургиздат, 1991. — 249с.);

2. Смирнов У. І., Металургія міді нікелю, (М., Свердловськ, 1950. -.

234с.);

3. Газарян Л. М., Пирометаллургия міді, (М., 1960. — 189с.);

4. Довідник металурга по кольоровим металам, під редакцією М. М. Мурача,.

(2 вид., т. 1, М., 1953, т. 2, М., 1947. — 211с.);