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).