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).