(лат. Cuprum) — Cu, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 29, атомная масса 63,546. Металл красного (в изломе розового) цвета, ковкий и мягкий; хороший проводник тепла и электричества (уступает только серебру); плотность 8,92 г/см³, tпл 1083,4 .С.
Химически малоактивен; в атмосфере, содержащей СО2, пары Н2О и др., покрывается патиной — зеленоватой пленкой основного карбоната (ядовит). Из минералов важны борнит, халькопирит, халькозин, ковеллин, малахит; встречается также самородная медь. Главное применение — производство электрических проводов. Из меди изготовляют теплообменники, трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы.
Полевые исследования на территории НП «Лосиный остров» проводились в 1998-2001 г.г. и включали в себя:
— эколого-геохимическое картирование территории парка с опробованием снегового покрова почв, растительности, вод и донных отложений водотоков (1998г.);
— детальное эколого-геохимическое картирование полосы, прилегающей к МКАД с опробованием почв, растительности и вод реки Ички (1999 г.);
7 САМЫХ СТРАННЫХ Химических элементов!
— мониторинговые исследования в районе МКАД с опробованием снегового покрова, почв, растительности и поверхностных вод (2000 — 2001 г.г.).
При эколого-геохимическом картировании парка проводилось пространственное сопряженное опробование почв и растительности (листьев березы и хвои ели) с плотностью 1 проба/км2. Пункты опробования располагались в местах пересечения квартальных просек. В зимний период в этих же точках был опробован снеговой покров. Опробование речных вод и донных отложений проводилось от истоков до их выхода из парка через равные интервалы: 2 км — по основному руслу р. Яузы, 1 км — по рекам Ичка и Пехорка.
Детальное картирование вдоль МКАД проводились в полосе шириной 1000 м (по 500 м с обеих сторон автомагистрали) и включало в себя опробование почв, растительности, снегового покрова и вод р. Ички. Опробование почв было проведено по 10-ти профилям, приуроченным к квартальным просекам, ориентированным примерно под углом 450 к МКАД. Среднее расстояние между профилями составляло 500 м, расстояние между пикетами — 20-50 м, пробы отбирались с глубины 10 и 30 см. Опробование растительности и снегового покрова проводилось по разряженной сети: расстоянии между профилями — 1000 м, пункты отбора располагались в 0, 50, 100, 500 м от МКАД. Для изучения проникновения загрязнения на глубину проходились шурфы и производилось погоризонтное опробование почв.
Для определения концентраций химических элементов в пробах почв, донных отложений, растительности, пылевых смывах с листьев, речных и снеговых водах использовались эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, химический и потенциометрический методы анализов.
Приближенно-количественный спектральный анализ выполнялся в лаборатории Опытно-методической экспедиции Минприродресурсов РФ.
В отобранных пробах почв и донных отложений было проведено определение 36 химических элементов: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cr, V, Mo, Ag, Mn, As, Sb, W, Sn, Bi, Ba, Sc, Ti, Li, Be, Nb, Y, Yb, Zr, Hf, La, Ce, Cd, In, P, Ge, Ga, Sr, Ta, Tl, и B.
10. Химические элементы
Определение содержаний химических элементов в пробах растительности проводилось после их предварительного озоления в муфельной печи без доступа кислорода. В золе растений определялись концентрации 18 химических элементов: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cr, V, Mo, Ag, Mn, Sn, Ti, Cd, Li, Bi, Zr и Sr.
Определение концентраций 36 химических элементов в озоленных пробах взвеси из снега и пылевых смывах с листьев проводилось с предварительным буферированием углем в соотношении 1:3. Систематическая ошибка измерений отсутствует.
Ртуть в почвах и донных отложениях определялась на ртутно-абсорбционном фотометре «Меркурий-3 М». Предел обнаружения 2. 10-7%, сист.= 0,94, случ.= 1,5.
Для разделения растворимых и взвешенных форм тяжелых металлов в природных водах проводили их фильтрацию через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм.
Концентрирование микроэлементов в фильтрате проводилось упариванием в окислительной среде (HClO4+HNO3=1:3). Мембранные фильтры со взвесью разлагались смесью кислот (HF+HNO3+HClO4). Определение Cu, Pb, Cd, Zn, Ni, Co, Mn, Cr, Ag, Fe проводилось из солянокислых растворов на спектрометре ААС-2 фирмы «Карл Цейс Йена» с дейтериевым корректором в пламени воздух-ацетилен. Пределы обнаружения Cu — 0,04, Pb — 0,1, Cd — 0,03, Zn — 0,01, Ni — 0,05, Co — 0,08, Mn — 0,03, Cr — 0,1, Ag — 0,03, Fe — 0,1 мкг/мл. Относительное стандартное отклонение не превышает 5%, правильность контролировалась методом добавок.
Ртуть в водах определяли методом беспламенной атомной абсорбции на приборе «Юлия-2». Предел обнаружения 0,3 мкг/л.
Определение As в природных водах проводилось методами Гутцайта (визуально-колориметрическим, чувствительность метода 0,1 мкг, относительное стандартное отклонение 30%) и спектрофотометрическим с ДДТКAg в пиридине на спектрофотометре «Хитачи-124». Чувствительность метода 0,04 мг/л.
Макросостав природных вод определялся методом объемного химического анализа по стандартным методикам (Лурье,1984).
Определение рН, NH4+, NO3-, K, Na в природных водах проводилось потенциометрическим методом. В работе использовали иономеры И-120 и И-150 с комплектом ион-селективных электродов.
Содержания Fe, Mn и тяжелых металлов в пробах растительности определялось методом атомной абсорбции после разложения золы смесью HNO3+HCl.
Подвижные формы тяжелых металлов извлекались из почв вытяжкой ацетатно-аммонийного буфера с рН = 4,8. Отношение твердой фазы к жидкой = 1:10.
Определение химических свойств почв в пробах, отобранных из шурфов, включало: измерение рН потенциометрическим методом в суспензии при отношении тв.ф.:ж.=1:5; определение суммы обменных оснований в кислых почвах по методу Каппена-Гильковица, гидролитической кислотности по методу Каппена для оценки степени насыщенности основаниями по формуле V(%)=100S/(S+H), где S — сумма обменных оснований в мг-экв, Н — гидролитическая кислотность в мг-экв; определение содержаний карбонатов в почвах ацидометрическим титрованием; определение гумуса в почвах его окислением бихроматом калия в серной кислоте (по методике Тюрина).
Обработка геохимических данных осуществлялась с помощью программного пакета «Gold digger» (разработан на кафедре геохимии МГУ).
При обработке геохимических данных производилось определение параметров фона (СФ -фоновые концентрации и — стандартный множитель), минимально-аномальных концентраций (Смин.ан.), средних содержаний в контуре аномалий (Ан), коэффициентов концентрации (Кс), коэффициентов биологического поглощения (Ах) химических элементов (Справочник , 1990).
Для характеристики подвижности химических элементов в почвах определялась доля подвижных форм металлов от их валовых (общих) концентраций:
Доля п.ф.% = (СI / СII) 100%
Для характеристики распределения химических элементов в речных и снеговых водах по фазовому составу использовались коэффициенты распределения
Для установления балансовых соотношений между растворенной и взвешенной формами в загрязненном снеговом покрове использовались отношение между площадными продуктивностями тяжелых металлов:
Pвзв./ Pраст.= (Ан. взв.- Сф взв.). S Ан. взв. / (Ан. раст.- Сф раст.). S Ан. раст.
Оценка интенсивности выпадений (т/км2 в сутки) определялась по формуле (Фридман, 1985):
где Q — поверхностная плотность загрязняющих веществ (т/км2), t — время от начала установления устойчивого снегового покрова до момента отбора пробы, в сутках.
Запас (поверхностную плотность) загрязняющих веществ:
где С — концентрация загрязняющих веществ в снеге (мг/л), Р — средний влагозапас (г/см2).
Для характеристики загрязнения в изученных компонентах окружающей среды использовались отношения содержаний химических элементов к ПДК (КПДК) и суммарный показатель загрязнения (Сает и др., 1990):
ZС= (Сi -Сф)/Сф+1 = Кс-(n-1),
Определение уровней загрязнения по значениям суммарного показателя ZС в снеговом покрове, почвах, растительности, донных отложениях и водах проводилось в соответствии с существующими нормативами (Методические рекомендации . . ., 2001).
Компьютерная обработка данных наряду с определением статистических параметров распределения химических элементов включала факторный и кластерный анализы.
Результаты картографирования, включающие построение моноэлементных геохимических карт по компонентам среды (снеговому покрову, почвам, донным отложениям, растительности по видам), карт пылевой нагрузки (общей и по видам); карт суммарных показателей загрязнения снегового покрова, почв и растительности (по видам), карты значений рН в почвах, отображающие результаты пространственной дифференциации химических элементов, созданы в виде ГИС-проекта с использованием программного пакета «ArcView».
Медь (лат.Cuprum) химический элемент. Один из семи металлов,известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Р.Хр.
Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе,чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состаянии на поверхности земли, а с другой сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum),откуда и название ее Cuprum. Особенно важна медь для электротехники.
По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из аллюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее.
Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее.Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди. Медь входит в число жизненно важных микроэлементов.
Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.
Химические и физические свойства элемента,определяющие его миграцию.
в земной коре составляет 5,5*10 5-3 0(вес %) литосфере континентальной 2*10 5-3 гранитной оболочки 3*10 5-3 в живом веществе 3,2*10 5-4 в морской воде 3*10 5-7 хондриты 1*10 5-2 ультраосновные 2*10 5-3 (дуниты и др.) основные 1*10 5-2 (базальты,габбро и др.) средние 3,5*10 5-3 (диориты,андезиты) кислые 2*10 5-3 (граниты,гранодиориты) щелочные 5*10 5-4
глины 4,5*10 5-3 сланцы 4,5*10 5-3 песчаники 0,1*10 5-3 карбонатные породы 0,4*10 5-3
известковистые 3*10 5-3 глинистые 2,5*10 5-2
Медь входит более чем в 198 минералов, из которых для промышленности важны только 17,преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов,карбонатов,сульфатов. Главными рудными минералами являются халькопирит CuFeS 42 0,ковеллин CuS,борнит Cu 45 0FeS 44, 0халькозин Cu 42 0S.
Окислы: тенорит ,куприт Карбонаты: малахит ,азурит Сульфаты: халькантит ,брошантит Сульфиды: ковеллин ,халькозин ,халькопирит, борнит
Чистая медь тягучии,вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубой. Эти же цвета, характерны и для многих соединений меди, как в твердом состаянии, так и в растворах. Понижение окраски при повышении валентности видно из следующих двух примеров:
CuCl белый Cu 42 0O красный CuCl 42 0+H 42 0O голубой CuO черный
Карбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем намечается интересный практический признак для поисков. Практическое значение имеют: самородная медь, сульфиды, сульфосоли,и карбонаты(силикаты). С.С.Смирнов так характеризует парагенетические ряды меди: при окислении сульфид куприт + лимонит (кирпичная медная руда) мелаконит (смоляная медная руда) малахит + хризоколла.
Из приведенной характеристики ионов вытекает общии тип миграции меди: слабая миграция ионов w=1 и очень сильная ионов w=2 с рядом довольно легко растворимых солей галоидов и аниона(So 44 0); равным образом осаждаемость благодаря активной поляризации ионами: (Co 43 0),(SiO 44 0),(PO 44 0), (AsO 44 0). Типы распределения и концентрации меди весьма многочисленны и разнообразны. Мы можем выделить шесть главных типов, причем в основе будут лежать следующие гохимические положения: 1) легкое отщепление меди из магм с переходом в пневматолиты еще при дифференцации основных пород и даже может быть при ликвации ультраосновных; 2) при гидротермальном процессе главное осаждение меди в геофазы прцессов G-H, т.е. около 400-300 50 0; 3) в гипергенной обстановке фиксация меди преимущественно анионами (So 43 0),(SiO 43 0) при общей большой миграционной способности меди (особенно в виде легкорастворимого сульфата). С.С. Смирнов характеризует миграцию так: «миграция меди тем более облегчается, чем выше в рудах отношение серы к меди, чем менее активна обстановка, чем менее влажен климат и чем более проницаема рудная масса».
Рассмотрим более подробно геохимическую миграцию элемента.
_Основные типы генезиса наиболее крупных месторождений.
Четыре типа колчеданных месторождений:
1. Месторождения Кипорского и Уральского типа
отношение Pb:Zn:Cu 1:10:50
2. Рудно-Алтайский 1:3:1
3. Малый Кавказ 1:5:10
(схема строения колчеданного месторождения см. рис 1) К зонам химического выветривния относятся медно-сульфидные месторождения (строение зоны окисления медно-сульфидных месторождений см. рис 2)
Источник: kazedu.com
МEДЬ
Медь (лат. Cuprum) — химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным — медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Р. Хр.
Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой — сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Cuprum. Особенно важна медь для электротехники.
По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.
Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата — медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.
Химические и физические свойства элемента, определяющие его миграцию
Медь — химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546. По геохимической классификации В.М. Гольдшмидта, медь относится к халькофильным элементам с высоким сродством к S,Se,Te, занимающим восходящие части на кривой атомных объемов; они сосредоточены в нижней мантии, образуют сульфиднооксидную оболочку. Халькофилы имеют ионы с 18-электронной оболочкой (также как Zn, Pb, Ag, Hg, Sb и др.)
Вернадским в первой половине 1930 г были проведены исследования изменения изотопного состава воды, входящего в состав разных минералов, и опыты по разделению изотопов под влиянием биогеохимических процессов, что и было подтверждено последующими тщательными исследованиями.
К валентности 1 относятся лишь глубинные соединения, первичные сульфиды и минерал куприт — Cu 42. Все остальные минералы, около сотни отвечают валентности два. Радиус одновалентной меди +0.96, этому отвечает и эк — 0,70.Величина атомного радиуса двухвалентной меди — 1,28; ионного радиуса 0,80.
Очень интересна величина потенциалов ионизации: для одного электрона — 7,69, для двух — 20,2. Обе цифры очень велики, особенно вторая, показывающая большую трудность отрыва наружных электронов. Одновалентная медь является равноквантовой и потому ведет к бесцветным солям и слабо окрашенным комплексам, тогда как разноквантовя двух валентная медь характеризуется окрашенностью солей в соединении с водой.
Медь — металл сравнительно мало активный. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой, селеном. А вот с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют.
Электроотрицательность атомов — способность при вступлении в соединения притягивать электроны. Электроотрицательность Cu 52+ — 984 кДЖ/моль, Cu 5+ 0-753 кДж/моль. Элементы с резко различной образуют ионную связь, а элементы с близкой — ковалентую. Сульфиды тяжелых металлов имеют промежуточную связь, с большей долей ковалентной связи (ЭО у S-1571, Cu-984,Pb-733).
Медь является амфотерным элементом — образует в земной коре катионы и анионы. По расчетам Г.А.Голевой, в сильнокислых водах зоны окисления медных месторождений Cu находится в форме Cu 52+(14-30%), CuHSO 44 5+(1-25%), недиссоциированной молекулы Cu-SO 50 44 (70-90%).В щелочных хлоридно-гидрокарбонатных водах зоны восстановительных процессов Cu находится в формах CuCO 43 50 (15-40%), Cu(CO 43)2 52-(5-20%), Cu(OH) 5+(5-10%). B кислых хлоридных водах нефтегазоносных структур преобладает анион Cu(OH) 43 5-(45-65%), хотя имеются и катионные формы Cu 5+(20-46%), CuCL 5+ 0(20-35%).
Некоторые термические свойства меди.
Температура плавления — 1083 C; температура кипения — 2595 C; плотность — 8,98 г/см 53 0.
в земной коре составляет 5,5*10 5-3 (вес %)
литосфере континентальной 2*10 5-3
гранитной оболочки 3*10 5-3
в живом веществе 3,2*10 5-4
в морской воде 3*10 5-7
хондриты 1*10 5-2
ультраосновные 2*10 5-3 (дуниты и др.)
основные 1*10 5-2 (базальты, габбро и др.)
средние 3,5*10 5-3 (диориты, андезиты)
кислые 2*10 5-3 (граниты, гранодиориты)
щелочные 5*10 5-4
сланцы — 4,5*10 5-3
песчаники — 0,1*10 5-3
карбонатные породы — 0,4*10 5-3
известковистые — 3*10 5-3
глинистые — 2,5*10 5-2
Минералы.
Медь входит более чем в 198 минералов, из которых для промышленности важны только 17,преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов, карбонатов, сульфатов. Главными рудными минералами являются халькопирит CuFeS 42 0, ковеллин CuS, борнит Cu 45 0FeS 44, 0 халькозин Cu 42 0S.
Окислы: тенорит, куприт
Карбонаты: малахит, азурит
Сульфаты: халькантит брошантит
Сульфиды: ковеллин, халькозин, халькопирит, борнит
Чистая медь — тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубой. Эти же цвета, характерны и для многих соединений меди, как в твердом состоянии, так и в растворах.
Понижение окраски при повышении валентности видно из следующих двух примеров:
CuCl — белый Cu 42 0O — красный
CuCl 42 0+H 42 0O — голубой CuO — черный
Карбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем намечается интересный практический признак для поисков.
Практическое значение имеют: самородная медь, сульфиды, сульфосоли, и карбонаты (силикаты). С.С.Смирнов так характеризует парагенетические ряды меди: при окислении сульфид — куприт + лимонит (кирпичная медная руда) — мелаконит (смоляная медная руда) — малахит + хризоколла.
Геохимия меди.
Из приведенной характеристики ионов вытекает общий тип миграции меди: слабая миграция ионов w=1 и очень сильная — ионов w=2 с рядом довольно легко растворимых солей галоидов и аниона(So 44 0); равным образом осаждаемость благодаря активной поляризации ионами: (Co 43 0), (SiO 44 0), (PO 44 0), (AsO 44 0).
Типы распределения и концентрации меди весьма многочисленны и разнообразны. Мы можем выделить шесть главных типов, причем в основе будут лежать следующие геохимические положения:
1) легкое отщепление меди из магм с переходом в пневматолиты еще при дифференциации основных пород и даже может быть при ликвации ультраосновных;
2) при гидротермальном процессе главное осаждение меди в геофазых прцессов G-H, т.е. около 400-300 50 0;
3) в гипергенной обстановке фиксация меди преимущественно анионами (So 43 0),(SiO 43 0) при общей большой миграционной способности меди (особенно в виде легкорастворимого сульфата).
С.С. Смирнов характеризует миграцию так: «миграция меди тем более облегчается, чем выше в рудах отношение серы к меди, чем менее активна обстановка, чем менее влажен климат и чем более проницаема рудная масса».
Рассмотрим более подробно геохимическую миграцию элемента.
В гидротермах Cu мигрирует в форме различных комплексов Cu 5+ 0и Cu 52+ и концентрируется на геохимических барьерах в виде халькопирита и других сульфидов (меднопорфировые, медноколчеданные и др. месторождения).
Значительно слабее миграция Cu в ландшафтах влажного климата со слабокислыми водами. Медь здесь частично выщелачивается из почв. Известны болезни животных а растений, вызванные недостатком меди. Особенно бедны Cu пески и торфяники, где эффективны медные удобрения и подкормка животных.
Медь энергично мигрирует и в пластовых водах, откуда она осаждается на восстановительном сероводородном барьере. Эти процессы особенно характерны для красноцветной формации, к которым приурочены месторождения и рудопроявления типа «медистых песчаников».
Основные типы генезиса наиболее крупных месторождений.
1) В ультраосновных породах и наритах вместе с пирротином и, следовательно, в ассоциации с никелем, кобальтом, частично с палладием. Обычно халькопирит является последним сульфидом в этом ряду кристаллизации и следовательно приурочен преимущественно или к эндоконтактовым или даже к экзоконтактовым зонам.
2) Выделение меди в пустотах мелафиров и вообще в основных эффузивах вместе с циолитами в начале геофазы H.
3) Выделение пирита вместе с халькопиритом из дериватов гранодиоритовой магмы и связанных с ними альбитофиров. Колчеданные линзы с цинком и золотом (например Урал).
5) Контактный тип кислых и гранодиоритовых магм обычно во вторую фазукоктактового процесса накопления гранато-пироксенного скарна; медь обычно накапливается в геофазы G-H с молибденитом, пиритом, шеелитом, иногда гематитом среди магнитита более ранней кристаллизации. Этот тип в небольших количествах всегда присутствует в контактных магнетитах. Очень типичен для Средней Азии (Тянь-Шань).
6) Очень многочисленна и своеобразна осадочные скопления меди в песчаниках, сланцах, песках, битуминозных осадках. Весьма возможен в отдельных случаях биологический процесс образования (Мансфильд в Тюрингии, пермские песчаники в Приуралье). Геохимические изучен плохо. Интересна связь с молибденов, хромом, ванадий, обуславливающие особые рудные концентрации. Иногда наблюдаются корреляция между Cu и С; однако, далеко не всегда и, как показали исследования А.Д.Архангельского, наибольшие концентрации меди вызваны чисто химическими процессами.
Четыре типа колчеданных месторождений:
1. Месторождения Кипарского и Уральского типа отношение Pb: Zn: Cu — 1:10:50
2. Рудно-Алтайский — 1:3:1
3. Малый Кавказ — 1:5:10
К зонам химического выветривания относятся медно-сульфидные месторождения.
Источник: pretich.ru
Cu Медь
МЕДЬ (лат. Cuprum), Cu (читается «купрум»), химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 29, атомная масса 63,546.
Природная медь состоит из двух стабильных нуклидов 63 Cu (69,09% по массе) и 65 Cu (30,91%). Конфигурация двух внешних электронных слоев нейтрального атома меди 3s 2 p 6 d 10 4s 1 . Образует соединения в степенях окисления +2 (валентность II) и +1 (валентность I), очень редко проявляет степени окисления +3 и +4.
В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде и входит в группу IВ, к которой относятся такие благородные металлы, как серебро (Ag) и золото (Au).
Радиус нейтрального атома меди 0,128 нм, радиус иона Cu + от 0,060 нм (координационное число 2) до 0,091 нм (координационное число 6), иона Cu 2+ от 0,071 нм (координационное число 2) до 0,087 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации атома меди 7,726; 20,291; 36,8; 58,9 и 82,7 эВ. Сродство к электрону 1,8 эВ. Работа выхода электрона 4,36 эВ.
По шкале Полинга электроотрицательность меди 1,9; медь принадлежит к числу переходных металлов. Стандартный электродный потенциал Cu/Cu 2+ 0,339 В. В ряду стандартных потенциалов медь расположена правее водорода (H) и ни из воды, ни из кислот водорода не вытесняет.
Простое вещество медь красивый розовато-красный пластичный металл.
Название: латинское название меди происходит от названия острова Кипра (Cuprus), где в древности добывали медную руду; однозначного объяснения происхождения этого слова в русском языке нет.
Физические и химические свойства: кристаллическая решетка металлической меди кубическая гранецентрированная, параметр решетки а = 0,36150 нм. Плотность 8,92 г/см 3 , температура плавления 1083,4°C, температура кипения 2567°C. Медь среди всех других металлов обладает одной из самых высоких теплопроводностей и одним из самых низких электрических сопротивлений (при 20°C удельное сопротивление 1,68·10 3 Ом·м).
В сухой атмосфере медь практически не изменяется. Во влажном воздухе на поверхности меди в присутствии углекислого газа образуется зеленоватая пленка состава Cu(OH)2·CuCO3. Так как в воздухе всегда имеются следы сернистого газа и сероводорода, то в составе поверхностной пленки на металлической меди обычно имеются и сернистые соединения меди.
Такая пленка, возникающая с течением времени на изделиях из меди и ее сплавов, называется патиной. Патина предохраняет металл от дальнейшего разрушения. Для создания на художественных предметах «налета старины» на них наносят слой меди, который затем специально патинируется.
При нагревании на воздухе медь тускнеет и в конце концов чернеет из-за образования на поверхности оксидного слоя. Сначала образуется оксид Cu2O, затем оксид CuO.
Красновато-коричневый оксид меди (I) Cu2O при растворении в бромо- и иодоводородной кислотах образует, соответственно, бромид меди (I) CuBr и иодид меди (I) CuI. При взаимодействии Cu2O с разбавленной серной кислотой возникают медь и сульфат меди:
При нагревании на воздухе или в кислороде Cu2O окисляется до CuO, при нагревании в токе водорода — восстанавливается до свободного металла.
Черный оксид меди (II) CuO, как и Cu2O, c водой не реагирует. При взаимодействии CuO с кислотами образуются соли меди (II):
При сплавлении со щелочами CuO образуются купраты, например:
Нагревание Cu2O в инертной атмосфере приводит к реакции диспропорционирования:
Такие восстановители, как водород, метан, аммиак, оксид углерода (II) и другие восстанавливают CuO до свободной меди, например:
CuO + СО = Cu + СО2.
Кроме оксидов меди Cu2O и CuO, получен также темно-красный оксид меди (III) Cu2O3, обладающий сильными окислительными свойствами.
Медь реагирует с галогенами, например, при нагревании хлор реагирует с медью с образованием темно-коричневого дихлорида CuCl2. Существуют также дифторид меди CuF2 и дибромид меди CuBr2, но дииодида меди нет. И CuCl2, и CuBr2 хорошо растворимы в воде, при этом ионы меди гидратируются и образуют голубые растворы.
При реакции CuCl2 с порошком металлической меди образуется бесцветный нерастворимый в воде хлорид меди (I) CuCl. Эта соль легко растворяется в концентрированной соляной кислоте, причем образуются комплексные анионы [CuCl2] , [CuCl3] 2 и [СuCl4] 3 , например за счет процесса:
При сплавлении меди с серой образуетcя нерастворимый в воде сульфид Cu2S. Сульфид меди (II) CuS выпадает в осадок, например, при пропускании сероводорода через раствор соли меди (II):
C водородом, азотом, графитом, кремнием медь не реагирует. При контакте с водородом медь становится хрупкой (так называемая «водородная болезнь» меди) из-за растворения водорода в этом металле.
В присутствии окислителей, прежде всего кислорода, медь может реагировать с соляной кислотой и разбавленной серной кислотой, но водород при этом не выделяется:
С азотной кислотой различных концентраций медь реагирует довольно активно, при этом образуется нитрат меди (II) и выделяются различные оксиды азота. Например, с 30%-й азотной кислотой реакция меди протекает так:
С концентрированной серной кислотой медь реагирует при сильном нагревании:
Практическое значение имеет способность меди реагировать с растворами солей железа (III), причем медь переходит в раствор, а железо (III) восстанавливается до железа (II):
Этот процесс травления меди хлоридом железа (III) используют, в частности, при необходимости удалить в определенных местах слой напыленной на пластмассу меди.
Ионы меди Cu 2+ легко образуют комплексы с аммиаком, например, состава [Cu(NH3)] 2+ . При пропускании через аммиачные растворы солей меди ацетилена С2Н2 в осадок выпадает карбид (точнее, ацетиленид) меди CuC2.
Гидроксид меди Cu(OH)2 характеризуется преобладанием основных свойств. Он реагирует с кислотами с образованием соли и воды, например:
Но Сu(OH)2 реагирует и с концентрированными растворами щелочей, при этом образуются соответствующие купраты, например:
Если в медноаммиачный раствор, полученный растворением Сu(OH)2 или основного сульфата меди в аммиаке, поместить целлюлозу, то наблюдается растворение целлюлозы и образуется раствор медноаммиачного комплекса целлюлозы. Из этого раствора можно изготовить медноаммиачные волокна, которые находят применение при производстве бельевого трикотажа и различных тканей.
Одновременно сульфид меди (I) Cu2S окисляется:
Образовавшийся на этой стадии Cu2О далее реагирует с Cu2S:
Применение: медь, как полагают, первый металл, который человек научился обрабатывать и использовать для своих нужд. Найденные в верховьях реки Тигр изделия из меди датируются десятым тысячелетием до нашей эры. Позднее широкое применение сплавов меди определило материальную культуру бронзового века (конец 4 начало 1 тысячелетия до нашей эры) и в дальнейшем сопровождало развитие цивилизации на всех этапах. Медь и ее использовались для изготовления посуды, утвари, украшений, различных художественных изделий. Особенно велика была роль бронзы.
С 20 века главное применение меди обусловлено ее высокой электропроводимостью. Более половины добываемой меди используется в электротехнике для изготовления различных проводов, кабелей, токопроводящих частей электротехнической аппаратуры. Из-за высокой теплопроводности медь незаменимый материал различных теплообменников и холодильной аппаратуры. Широко применяется медь в гальванотехнике для нанесения медных покрытий, для получения тонкостенных изделий сложной формы, для изготовления клише в полиграфии и др.
Большое значение имеют медные сплавы латуни (основная добавка цинк (Zn)), бронзы (сплавы с разными элементами, главным образом металлами оловом (Sn), алюминием (Al), берилием (Be), свинцом (Pb), кадмием (Cd) и другими, кроме цинка (Zn) и никеля (Ni)) и медно-никелевые сплавы, в том числе мельхиор и нейзильбер. В зависимости от марки (состава) сплавы используются в самых различных областях техники как конструкционные, антидикционные, стойкие к коррозии материалы, а также как материалы с заданной электро- и теплопроводностью Так называемые монетные сплавы (медь с алюминием (Al) и медь с никелем (Ni)) применяют для чеканки монет «меди» и «серебра»; но медь входит в состав и настоящих монетного серебра и монетного золота.
Источник: webelem.ru