Мідь і її властивості - реферат, курсова робота, диплом

МІДЬ (лат. Cuprum), Cu (читається «купрум»), хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 29, атомна маса 63,546.

1.Загальна характеристика міді.

Природна мідь складається з двох стабільних нуклідів 63 Cu (69,09% по масі) і 65 Cu (30,91%). Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів нейтрального атома міді 3s 2 p 6 d 10 4s 1. Утворює сполуки в ступенях окислення +2 (валентність II) та +1 (валентність I), дуже рідко проявляє ступені окислення +3 і +4.

У періодичної системі Менделєєва мідь розташована в четвертому періоді і входить до групи IВ, до якої відносяться такі благородні метали, як срібло (Ag) і золото (Au).

Радіус нейтрального атома міді 0,128 нм, радіус іона Cu + від 0,060 нм (координаційне число 2) до 0,091 нм (координаційне число 6), і вона Cu 2+ - від 0,071 нм (координаційне число 2) до 0,087 нм (координаційне число 6) . Енергії послідовної іонізації атома міді 7,726; 20,291; 36,8; 58,9 і 82,7 еВ. Спорідненість до електрону 1,8 еВ. Робота виходу електрона 4,36 еВ. За шкалою Полінга електронегативність міді 1,9; мідь належить до числа перехідних металів. Стандартний електродний потенціал Cu / Cu 2+ 0,339 В. В ряду стандартних потенціалів мідь розташована правіше водню (H) і ні з води, ні з кислот водню витісняють.

Проста речовина мідь - красивий рожево-червоний пластичний метал.

Назва: латинська назва міді походить від назви острова Кіпру (Cuprus), де в давнину добували мідну руду; однозначного пояснення походження цього слова в українській мові немає.

2.Фізіческіе і хімічні властивості:

Кристалічна решітка металевої міді кубічна гранецентрованої, параметр решітки а = 0,36150 нм. Щільність 8,92 г / см 3. температура плавлення 1083,4 ° C, температура кипіння 2567 ° C. Мідь серед всіх інших металів має одну з найвищих теплопровідності і одним з найнижчих електричних опорів (при 20 ° C питомий опір 1,68 · 10-3 Ом · м).

У сухій атмосфері мідь практично не змінюється. У вологому повітрі на поверхні міді в присутності вуглекислого газу утворюється зеленувата плівка складу Cu (OH) 2 · CuCO3. Так як в повітрі завжди є сліди сірчистого газу і сірководню, то в складі поверхневої плівки на металевій міді зазвичай є й сірчані з'єднання міді. Така плівка, що виникає з плином часу на виробах з міді і її сплавів, називається патиною. Патина оберігає метал від подальшого руйнування. Для створення на художніх предметах «нальоту старовини» на них наносять шар міді, який потім спеціально патинується.

При нагріванні на повітрі мідь тьмяніє і врешті-решт чорніє через утворення на поверхні оксидного шару. Спочатку утворюється оксид Cu2 O, потім - оксид CuO.

Червоно-коричневий оксид міді (I) Cu2 O при розчиненні в бромо і іодоводородной кислотах утворює, відповідно, бромід міді (I) CuBr і йодид міді (I) CuI. При взаємодії Cu2 O з розбавленою сірчаною кислотою виникають мідь і сульфат міді:

При нагріванні на повітрі або в кисні Cu2 O окислюється до CuO, при нагріванні в струмі водню - відновлюється до вільного металу.

Чорний оксид міді (II) CuO, як і Cu2 O, c водою не реагує. При взаємодії CuO з кислотами утворюються солі міді (II):

При сплавці з лугами CuO утворюються купрати, наприклад:

Нагрівання Cu2 O в інертному атмосфері призводить до реакції диспропорціонування:

Такі відновлювачі, як водень, метан, аміак, оксид вуглецю (II) та інші відновлюють CuO до вільної міді, наприклад:

CuO + СО = Cu + СО2.

Крім оксидів міді Cu2 O і CuO, отримано також темно-червоний оксид міді (III) Cu2 O3. володіє сильними окисними властивостями.

Мідь реагує з галогенами, наприклад, при нагріванні хлор реагує з міддю з утворенням темно-коричневого дихлорида CuCl2. Існують також дифторид міді CuF2 і дибромід міді CuBr2. але дііодіда міді немає. І CuCl2. і CuBr2 добре розчинні у воді, при всьому цьому іони міді гидратируются і утворюють блакитні розчини.

При реакції CuCl2 з порошком металевої міді утворюється безбарвний нерозчинний у воді хлорид міді (I) CuCl. Ця сіль легко розчиняється в концентрованій соляній кислоті, при цьому утворюються комплексні аніони [CuCl2] -, [CuCl3] 2- і [СuCl4] 3. наприклад за рахунок процесу:

CuCl + НCl = H [CuCl2]

При сплаві міді з сірої образуетcя нерозчинний у воді сульфід Cu2 S. Сульфід міді (II) CuS випадає в осад, наприклад, при пропущенні сірководню через розчин солі міді (II):

C воднем, азотом, графітом, кремнієм мідь не реагує. При контакті з воднем мідь стає крихкою (так звана «воднева хвороба» міді) через розчинення водню в цьому металі.

У присутності окислювачів, перш за все кисню, мідь може реагувати з соляною кислотою і розведеної сірчаної кислотою, але водень при всьому цьому не виділяється:

З азотною кислотою різних концентрацій мідь реагує досить активно, при всьому цьому утворюється нітрат міді (II) і виділяються різні оксиди азоту. Наприклад, з 30% -й азотною кислотою реакція міді протікає так:

З концентрованої сірчаної кислотою мідь реагує при сильному нагріванні:

Практичне значення має здатність міді реагувати з розчинами солей заліза (III), причому мідь переходить в розчин, а залізо (III) відновлюється до заліза (II):

Цей процес травлення міді хлоридом заліза (III) використовують, зокрема, при необхідності видалити в певних місцях шар напилень на пластмасу міді.

Іони міді Cu 2 легко утворюють комплекси з аміаком, наприклад, складу [Cu (NH3)] 2 +. При пропущенні через аміачні розчини солей міді ацетилену С2 Н2 в осад випадає карбід (точніше, ацетіленід) міді CuC2.

Гідроксид міді Cu (OH) 2 характеризується переважанням основних властивостей. Він реагує з кислотами з утворенням солі і води, наприклад:

Але Сu (OH) 2 реагує і з концентрованими розчинами лугів, при всьому цьому утворюються відповідні купрати, наприклад:

Якщо в медноамміачний розчин, отриманий розчиненням Сu (OH) 2 або основного сульфату міді в аміаку, помістити целюлозу, то спостерігається розчинення целюлози і утворюється розчин мідноаміачного комплексу целюлози. З цього розчину можна виготовити мідноаміачні волокна, які знаходять застосування при виробництві білизняного трикотажу і різних тканин.

3.Нахожденіе в природі

Одночасно сульфід міді (I) Cu2S окислюється:

Утворився на цій стадії Cu2 Про далі реагує з Cu2 S:

Мідь, як вважають, - перший метал, який людина навчилася обробляти і використовувати для своїх потреб. Знайдені в верхів'ях річки Тигр вироби з міді датуються десятим тисячоліттям до нашої ери. Пізніше широке застосування сплавів міді визначило матеріальну культуру бронзового століття (кінець 4 - початок 1 тисячоліття до нашої ери) і в подальшому супроводжувало розвиток цивілізації на всіх етапах. Мідь і її використовувалися для виготовлення посуду, начиння, прикрас, різних художніх виробів. Особливо велика була роль бронзи.

З 20 століття головне застосування міді обумовлено її високою електропровідністю. Більше половини що добувається міді використовується в електротехніці для виготовлення різних проводів, кабелів, струмопровідних частин електротехнічної апаратури. Через високу теплопровідність мідь - незамінний матеріал різних теплообмінників і холодильної апаратури. Широко застосовується мідь в гальванотехніки - для нанесення мідних покриттів, для отримання тонкостінних виробів складної форми, для виготовлення кліше в поліграфії та ін.

Велике значення мають мідні сплави - латуні (основна добавка цинк (Zn)), бронзи (сплави з різними елементами, головним чином металами - оловом (Sn), алюмінієм (Al), берилієм (Be), свинцем (Pb), кадмієм (Cd) і іншими, крім цинку (Zn) і нікелю (Ni)) і мідно-нікелеві сплави, в тому числі мельхіор і нейзильбер. Залежно від марки (складу) сплави використовуються в самих різних областях техніки як конструкційні, антідікціонние, стійкі до корозії матеріали, а також як матеріали із заданою електро-і теплопровідністю Так звані монетні сплави (мідь з "алюмінієм (Al) і мідь з нікелем (Ni)) застосовують для карбування монет - «міді» і «срібла», але мідь входить до складу і справжніх монетного срібла і монетного золота.

Схожі підручники та література: Готові списки літератури по ГОСТ