Почему медь окисляется а золото нет

Под коррозией понимают процесс разрушения металла под действием агрессивных факторов окружающей среды. В той или иной степени ржавеют все металлы, сплавы, в результате чего на них появляются ржавчина и участки нарушения целостности (дыры). Портиться со временем способны и неметаллы: примером можно назвать старение резины или пластика от взаимодействия с кислородом, при частых контактах с водой, перепадами температур.

Основной причиной коррозии считается термодинамическая неустойчивость металла к влиянию физических факторов или химических веществ, которые присутствуют в контактной среде. По сравнению с железом медь окисляется намного меньше, но при увеличении температуры этот процесс значительно ускоряется. При регулярном нахождении в среде с температурой выше +100 градусов любой металл ржавеет в несколько раз быстрее.

Увлекательная ХИМИЯ. Превратил ЖЕЛЕЗО в МЕДЬ!#short

Коррозийные свойства меди

Медь – металл с высокими пластическими свойствами, имеющий красно-золотистый цвет, а после удаления оксидной пленки – чуть розоватый. По электропроводности он уступает лишь серебру, также характеризуется высокой теплопроводностью. Благодаря низкому удельному сопротивлению медь применяется в электротехнике: идет на изготовление медных пластинок, проволоки, обмотки двигателей.

Из-за высоких антикоррозионных качеств металл включается в сплавы для улучшения их технических характеристик (бронза, латунь и другие). В гальванической среде медь становится катодом, вступает в электрохимические процессы и вызывает ускоренное ржавление прочих металлов.

Медь – неактивный химический элемент, поэтому практически не взаимодействует с воздухом, водой (пресной, морской). Если воздух сухой, на поверхности материала формируется оксидная пленка толщиной до 50 мн. Медное изделие темнеет, становится коричневым или зеленоватым, это называется патиной. В ряде случаев патина воспринимается как декоративное покрытие. Интенсивность коррозии низкая при контакте с разбавленной соляной кислотой, но при реакции с рядом иных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл окисляется с образованием карбоната меди.

Атмосферная коррозия меди

В атмосферных условиях медь отличается высокой коррозионной стойкостью. На сухом воздухе поверхность меди почти не меняется. А при контакте с влажным воздухом образуется нерастворимая пленка, состоящая с продуктов коррозии меди типа CuCO3•Cu(OH)2.

2Cu + H2O + CO2 + O2 → CuCO3•Cu(OH)2.

В зависимости от состава среды и еще многих факторов на медной поверхности в атмосфере сначала образуется очень тонкая защитная пленка, состоящая с оксидов меди и ее чистой закиси. Время образования этой пленки может достигать нескольких лет. Поверхность немного темнеет, становится коричневатой.

Иногда пленка может быть почти черного цвета (во многом зависит от состава коррозионной среды). После образования оксидного слоя на поверхности начинают скапливаться соли меди, имеющие зеленоватый оттенок. Образующийся оксид меди и соли называют еще патиной. Цвет патины колеблется от светло коричневого, до черного и зеленого.

Зависит от качества обработки поверхности, состава самого металла и среды, времени контакта с коррозионной средой (от внутренних и внешних факторов). Закись меди – красно-коричневого цвета, окись – черного. Голубые, зеленые, синие и другие оттенки патины обуславливаются различными медными минералами (сульфаты, карбонаты, хлориды и др.). Патина по отношению к основному металлу нейтральна, т.е. не оказывает на медь вредного влияния (кроме хлористой меди). Соли и оксиды, формирующие патину, нерастворимы в воде и обладают естественными декоративными, защитными свойствами по отношению к поверхности меди.

Присутствие во влажном воздухе углекислого газа приводит к образованию на поверхности смеси, которую еще называют малахитом. Сульфиды, хлориды, находящиеся в воздухе, разрушают малахит. Это ускоряет атмосферную коррозию меди.

Условия разрушения материала

Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

Влияние воды

Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

Воздействие кислот и щелочей

В щелочах медь не портится, ведь материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее являются самыми пагубными по воздействию. Наиболее значимая и быстрая коррозия происходит при контакте с серой и ее кислотными соединениями, а азотная кислота и вовсе полностью разрушает структуру материала.

В концентрированных кислотах медь растворяется, поэтому при изготовлении оборудования для нефтегазовой промышленности требует дополнительной защиты. С этой целью применяются ингибиторы – замедлители химических реакций:

1. Экранирующие – формируют пленку, которая не позволяет кислотам достигать медной поверхности.
2. Окислительные – превращают верхний слой в окись, которая будет вступать в реакцию с кислотами без вреда для самого металла.
3. Катодные – увеличивают перенапряжение катодов, чем замедляют реакцию.

Коррозия в почве и влажном воздухе

В почве проживает множество микроорганизмов, которые вырабатывают сероводород, поэтому среда тут кислая, скорость коррозии меди возрастает. Чем более отклонено значение pH в сторону закисления, тем быстрее протекают процессы разрушения. Если грунт насыщен кислородом, металл окисляется, но ржавеет меньше. При длительном нахождении медных изделий в земле они зеленеют, становятся рыхлыми и могут даже рассыпаться. Краткосрочное пребывание в почве вызывает появление патины, от которой предмет можно очистить.

Влажный воздух плохо сказывается на состоянии материала только при долгом контакте, а вначале тоже вызывает появление патины (оксидного слоя). Исключение составляет пар, насыщенный хлоридами, сульфидами, углекислотой – в нем коррозия развивается стремительнее.

Коррозия меди в почве

Коррозия меди в почве сильно зависит от значения рН грунта. Чем грунт щелочнее либо кислее, тем быстрее проходит коррозия меди в почве. Менее сильное влияние оказывает аэрация, влажность грунта. При сильном насыщении почвы микроорганизмами усиливается коррозия меди и ее сплавов. Это объясняется тем, что некоторые из них в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают сероводород, который разрушает защитную оксидную пленку.

Продукты почвенной коррозии меди и ее сплавов по составу более сложны, чем при атмосферной коррозии и отличаются слоистой структурой.

Если медное изделие пролежало в почве очень долгое время – оно могло полностью превратиться в рыхлую светло-зеленую массу, состоящую с продуктов коррозии меди. При недолгом нахождении изделия в почве может наблюдаться только небольшой слой патины, который легко снять механически.

Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить

Медные турки, ковши, самовары отличаются высокой теплопроводностью, потому нагрев в них протекает равномерно, а продукты готовятся быстрее. Это обуславливает высокую популярность изделий в быту. Потребность в чистке медных предметов обусловлена утратой ими внешней привлекательности со временем. Особенно быстро тускнеют и теряют естественный цвет изделия, находящиеся на воздухе или часто нагревающиеся.

Окисная пленка – патина – популярна лишь там, где требуется придание вещам винтажного облика, стилизация под старину. В противном случае она портит вид посуды, утвари, украшений и статуэток. Чтобы устранить оксидный налет, элементы потемнения и вернуть блеск, придется периодически чистить предметы. Также очищение требуется для исключения попадания в еду вредных соединений, которые могут присутствовать в черном или зеленом слое.

Окисление меди

В противоположность щелочным металлам, медь, серебро и золото очень инертны. Они обладают незначительным сродством к кислороду, их оксиды очень легко восстанавливать и металлы встречаются в природе в элементарной форме (золото чаще всего).

Благородный характер металлов усиливается от меди к серебру, а от него — к золоту. Для остальных побочных групп периодической системы также существует правило, что с увеличением порядкового номера элемента убывает его активность. Разбавленными кислотами металлы побочной подгруппы 1 группы не разрушаются. Но медь и серебро растворяются в сильной азотной кислоте, а золото в царской водке (смесь одной объемной части азотной и трех частей соляной кислоты).

Общими свойствами щелочных металлов и металлов подгруппы меди являются их степень окисления (+I) во многих соединениях, а также отличная электропроводность. Правда, иногда медь и серебро могут именть степень окисления (+II), а золото даже (+III).

Некоторые свойства и характерные реакции рассматриваемых металлов изучим в следующих опытах.

Окисление и восстановление меди

В несветящееся пламя бунзеновской горелки внесем пинцетом кусочек медной проволоки. Медь начнет интенсивно окисляться: сначала на поверхности появятся «цвета побежалости», затем медь окрасится в черный цвет, так как образуется слой оксида меди (II) CuO. При обычной температуре очень быстро возникает слой красного оксида меди (I) Cu2O, который постоянно существует на поверхности.

Если внести окисленную медь в восстановительную зону пламени бунзеновской горелки (верхняя часть конуса), то оксид восстановится водородом, и мы увидим, что чистый металл красного цвета. Летучие соединения меди окрашивают пламя в зеленый цвет. В этом мы убедимся, если погрузим медную проволоку в соляную кислоту и затем внесем ее в несветящуюся часть пламени. В этом случае образуется некоторое количество летучего хлорида меди CuCl2, который и окрашивает пламя.

Тонкая медная проволока плавится в несветящемся пламени бунзеновской горелки при 1084 °С. Чтобы нагреть больший кусок меди до этой температуры, нужно применить стеклодувную горелку.

Медь не окисляется в сухом воздухе. При нагреве свыше 180 °С, а также под воздействием воды, щелочей, кислот медь окисляется. Порой окисление протекает очень бурно, например, в крепкой азотной кислоте.

На открытом воздухе изделия из красной меди покрываются пленкой из окислов меди зеленого цвета и сернистых соединений меди черного цвета. Эта пленка защищает медь от дальнейшей коррозии в глубину.

Эффективные методы очистки меди

Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

Чистка монет из меди

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом. Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса.

Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1). После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

Источник: strata.su

Как происходит процесс окисления меди?

Многие не раз замечали появление на медных изделиях слой зеленого цвета. Он может появляться при разных условиях и на разных типах поверхностей. Этот процесс называется окислением меди и является одной из форм коррозии металла, происходящей во время ионно-химической реакции, когда на поверхности присутствует кислород. Этот процесс предусматривает перемещение электронов от металла к молекулам воздуха, после чего образуются отрицательные ионы кислорода, что приводит к образованию поверхности, насыщенной оксидом. В меди коррозию может вызывать не только воздух, но еще и соленая вода, кислотные соединения и тепло.

Описание окисления металла

Каждый может заметить коррозию на старых, ржавых автомобилях, гвоздях и металлах. Но далеко не все до конца понимают, почему и как образовывается окисленная медь. Если углубиться в химию, то основной реакцией меди и атмосферного кислорода, превращающей ее в оксид, считается следующая:

Сам процесс преобразования является довольно долгим и многоступенчатым.

Говоря об опасности и вреде коррозии, важно указать, что у большинства металлов она может вызвать серьёзные повреждения и быть опасной, если затронет объекты инфраструктуры, такие как здания, канализационные трубы, корабли и водопроводные трубы. Однако окисление меди не настолько разрушительно, так как оно образует защитный внешний оксидный слой, препятствующий дальнейшей коррозии металла.

Окисление меди на воздухе проходит по-разному. При сухом — коррозии практически не образуется, но вот при контакте с влажным воздухом появляется нерастворимая пленка, состоящая из таких типов, как CuCO3•Cu(OH)2. Как уже указывалось выше, на образование зеленого налета нужно много времени. Сперва изделие покрывается небольшим тонким слоем, состоящим из оксидов меди и ее чистой закиси.

Она имеет коричневатый цвет – ржавчину, которая может образовываться несколько лет. Этот внешний слой не становится частью изделия, а отслаивается, давая возможность скапливанию соли на поверхности. Таким образом появляется сине-зеленый налет, он называется патиной. Она представляет собой примесь из оксида меди и соли.

Способ окисления меди

Перед описанием, чем окислить медь, стоит сказать, что для этого необязательно ждать долгие годы. Окисление металла можно провести в домашних или лабораторных условиях. И для этого можно использовать обычные бытовые принадлежности, а не агрессивные или опасные химические вещества. Самое главное – создать необходимые условия.

При появлении коррозии металла необязательно проводить процесс рафинирования. Некоторые профессионалы наоборот специально «состаривают» металлические изделия, чтобы они дольше служили. Чтобы сделать это, необходимы:

• само изделие;
• пассатижи;
• горелка (вместо печи для расплавления, используемой в промышленных масштабах);
• средство для состаривания (уксус, аммиак, ацетон, нашатырный спирт и другие приготовленные растворы);
• вода для очистки.

Лучше всего проводить реакцию окисления меди в ванне или глубоком сосуде. Не стоит забывать и о безопасности. Помещение должно хорошо проветриваться. Подготовив окислитель и все необходимые элементы, можно всего за несколько минут произвести процесс окисления, используя диссоциацию. Сама реакция не сложная, но, если вы не являетесь специалистом, осуществлять ее самостоятельно не стоит.

Оксид меди легко смешивается с поляризованными жидкостями и является стабильным как с точки зрения химических, так и физических свойств. Именно поэтому его часто используют в промышленности, строительстве и многих других сферах деятельности. Теперь вы узнали, от чего окисляется медь, и какие преимущества имеет этот процесс.

Источник: metallurgist.pro

Проводит ли окисленная медь электричество?

Когда поверхность меди приобретает зеленовато-окисленный цвет, увеличивается ли сопротивление току или нет?

Например, если точка контакта безопасна и чиста, но оголенный видимый медный провод окислился, будет ли он проводить электричество без проблем?

Как этот провод заземления в моей машине. Сопротивление отрицательности батареи считывается как 0 так и с обоих концов самого кабеля. Ω

Оксид меди (II) черный, и он образует полупроводниковый переход с медным диодом. На самом деле в старом знаковом аналоговом мультиметре Simpson 260 использовались выпрямители на основе оксида меди. Нет оксида меди зеленого цвета.

Так как называется зеленая патина? Думал, что это был оксид меди
Видимо карбонат. Я не знаю, насколько это проводимо.

Будет ли водопроводная труба проводить воду, если она проржавела снаружи? Да. Этот вид окисления является проблемой только тогда, когда вам нужно соединить две поверхности. Даже в этом случае во многих случаях оксидный слой может быть настолько тонким, что вы можете сломать его и достичь основного металла, просто поцарапав поверхность, когда вы установите разъем на место. А с металлами, которые пассивируют, как алюминий, оксидный слой может быть настолько тонким, что электроны проходят через него под воздействием туннеля.

Вы не можете измерить сопротивление таких контактов с помощью простого мультиметра, вам потребуется миллиметровый или микроомметр и четыре проводных измерения.

Оксиды непроводящие, так как имеют полные валентные зоны, но если вы «вкопаетесь» в провод, вы попадете на металл, который не покрыт оксидом. CuO является розовым, но не завершает валентные кольца, поэтому через некоторое время вы получаете Cu2O, который является черным. Зеленый либо из сульфата или карбоната.

У вас есть CO, плавающий рядом с двигателем, у вас будет немного зеленого после того, как Cu2O уменьшится. Если вы видите зеленый возле батареи, это потому, что сера из батареи электромигрировала до разъема и перешла в более низкое энергетическое состояние. Вы видите это, когда у вас есть «плохая клетка». Я почти уверен, что это Cu4SO4 с некоторым (ОН) гидратированным состоянием.

В любом случае, вам нужно взять немного стальной шерсти и почистить провода, чтобы удалить оксид, если вы хотите перемонтировать их. Вы можете положить их в стакан кока-колы и заставить фосфат восстанавливать оксиды меди. Все просто хочет быть на более низком энергетическом уровне, и если вы там, вы не ведете.

«Если вы видите зеленый возле батареи, это потому, что сера из батареи электро попала в разъем». Любая ссылка для этого?

Ну, это ограничено внутри батареи. Я вижу, по крайней мере, один источник серы в двигателе внутреннего сгорания: топливо. Как правило, воздух полон загрязняющих веществ, и S02 является одним из них. В соответствии с принципами Оккама, по моему мнению, сера легче выходит из воздуха, затем она мигрирует через электрод и затем выбирает выход на внешнюю поверхность заземляющего разъема. Вот почему я хотел знать больше, чем «откуда еще это могло взяться?»

elctomigration это обычно мелкие вещи, чем сульфат-ионы и в меньших масштабах, и твердые вещества, я бы сделал ставку на какой-то эффект впитывания, когда терминал проходит через корпус, или испарения из вентиляционных отверстий в батарее.

Свинцово-кислотные аккумуляторы во время зарядки могут выделять пузырьки газа; они поднимаются и разбиваются, образуя небольшой источник аэрозольных частиц H2SO4 и воды. Таким образом, вы МОЖЕТЕ получить некоторую вентиляцию соединений серы от автомобильного аккумулятора.

Интересно, почему эти провода заземления не полностью изолированы от завода? На обоих концах много незащищенной меди. Применяете ли вы эту смазку после соединения или на каждом конце перед установкой соединения?

На вашей фотографии коррозия снаружи не имеет большого значения, и она имеет тенденцию к самоограничению — после образования слоя коррозия значительно замедляется.

Важным является соединение между медным или латунным наконечником с покрытием и медным проводом, а это обжимное соединение. Правильное обжимное соединение является газонепроницаемым и не допускает коррозии внутри соединения.

Для получения надежной газонепроницаемой обжимки следует использовать надлежащие инструменты в соответствии с указаниями производителя. Дешевый обжимной инструмент, который просто прижимает бочкообразный наконечник к проволоке, — это рецепт ненадежности. Хорошие изготавливаются с точностью, закаленные штампы и трещотки, поэтому после запуска обжима его необходимо завершить до того, как инструмент откроется.

Вот фотография ( отсюда ) некоторых правильно обжатых разъемов, которые были разрезаны, чтобы показать интерфейс проводного наконечника. Как вы можете видеть, это стало довольно большой массой:

Если вы порежете свой автомобильный наконечник, вы, скорее всего, увидите похожий интерфейс проводного наконечника, представляющий собой сплошную массу.

Источник: qastack.ru