Медь
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
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.
Медь - химический элемент I группы
периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546.
Температура плавления- 1083° C;
температура кипения - 2595° C;
плотность - 8,98 г/см3. 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.
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. Как
элемент нечетный состоит из двух нечетных изотопов 63 и 65 На долю изотопа Cu
(63) приходится 69,09%, процентное содержание изотопа Cu (65) - 30,91%. В
соединениях медь проявляет валентность +1 и +2, известны также немногочисленные
соединения трехвалентной меди.
К валентности 1 относятся лишь глубинные
соединения, первичные сульфиды и минерал куприт - Cu2O. Все остальные минералы,
около сотни отвечают валентности два. Радиус одноволентной меди +0.96, этому
отвечает и эк - 0,70. Величина атомного радиуса двухвалентной меди - 1,28;
ионного радиуса 0,80.
Очень интересна величена 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 Cu2+
- 984 кДЖ/моль, Cu+ - 753 кДж/моль. Элементы с резко различной ЭО
образуют ионную связь, а элементы с близкой ЭО - 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.
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 CuFeS2, ковеллин CuS, борнит Cu5FeS4,
халькозин Cu2S.
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, Cu2O - красный, CuCl2+H2O
- 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).