Cuprul este metal sau nemetal. Proprietățile mecanice ale cuprului
Acasă §1. Proprietăți chimice substanță simplă
(st. ok. = 0)..
a) Relația cu oxigenul
Spre deosebire de vecinii săi de subgrup - argint și aur - cuprul reacționează direct cu oxigenul. Cuprul prezintă o activitate nesemnificativă față de oxigen, dar în aerul umed se oxidează treptat și devine acoperit cu o peliculă verzuie constând din carbonați de cupru bazici:
În aer uscat, oxidarea are loc foarte lent, iar pe suprafața cuprului se formează un strat subțire de oxid de cupru: În exterior, cuprul nu se modifică, deoarece oxidul de cupru (I), ca și cuprul însuși, culoare roz
. În plus, stratul de oxid este atât de subțire încât transmite lumină, adică. strălucește prin. Cuprul se oxidează diferit atunci când este încălzit, de exemplu, la 600-800 0 C. În primele secunde, oxidarea are loc la oxid de cupru (I), care de la suprafață se transformă în oxid de cupru (II) negru. Se formează un strat de oxid cu două straturi.
Formarea Q (Cu 2 O) = 84935 kJ.
Figura 2. Structura peliculei de oxid de cupru..
b) Interacțiunea cu apa
Metalele din subgrupa de cupru se află la sfârșitul seriei de tensiune electrochimică, după ionul de hidrogen. Prin urmare, aceste metale nu pot înlocui hidrogenul din apă. În același timp, hidrogenul și alte metale pot înlocui metalele subgrupului de cupru din soluțiile sărurilor lor, de exemplu:
Această reacție este redox, deoarece electronii sunt transferați:
Hidrogenul molecular înlocuiește cu mare dificultate metalele din subgrupul de cupru. Acest lucru se explică prin faptul că legătura dintre atomii de hidrogen este puternică și se cheltuiește multă energie pentru a o rupe. Reacția are loc numai cu atomi de hidrogen.
În absența oxigenului, cuprul practic nu interacționează cu apa. În prezența oxigenului, cuprul reacționează lent cu apa și devine acoperit cu o peliculă verde de hidroxid de cupru și carbonat bazic:.
c) Interacțiunea cu acizii
Fiind în seria tensiunii după hidrogen, cuprul nu îl înlocuiește de acizi. Prin urmare, acidul clorhidric și acidul sulfuric diluat nu au niciun efect asupra cuprului.
Cu toate acestea, în prezența oxigenului, cuprul se dizolvă în acești acizi pentru a forma sărurile corespunzătoare:
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: + 3 Cu → 2 HI[ H 2 ] + HI 2
CuI
Cuprul reacționează și cu acizii oxidanți, de exemplu, acidul azotic: 3( Cu + 4HNO .) conc. 3 ) 2 → Cu (NR 2 +2 ore 2 O
3Cu + 8HNO 3( diluând .) → 3Cu (NR 3 ) 2 +2NO+4H 2 O
Și, de asemenea, cu acid sulfuric concentrat la rece:
Cu+H 2 AŞA 4(conc.) → CuO + SO 2 +H 2 O
Cu acid sulfuric concentrat fierbinte :
Cu+2H 2 AŞA 4( Cu + 4HNO ., fierbinte ) → CuSO 4 + Așa 2 + 2 ore 2 O
Cu acid sulfuric anhidru la o temperatură de 200 0 C, se formează sulfat de cupru (I):
2Cu + 2H 2 AŞA 4( anhidru .) 200 °C → Cu 2 AŞA 4 ↓+SO 2 + 2 ore 2 O
d) Relația cu halogenii și alte nemetale.
Formarea Q (CuCl) = 134300 kJ
Formarea Q (CuCl2) = 111700 kJ
Cuprul reacționează bine cu halogenii și produce două tipuri de halogenuri: CuX și CuX 2 .. Când este expus la halogeni la temperatura camerei, nu apar modificări vizibile, dar la suprafață se formează mai întâi un strat de molecule adsorbite, apoi un strat subțire de halogenuri. . La încălzire, reacția cu cuprul are loc foarte violent. Încălzim o sârmă sau o folie de cupru și o coborâm fierbinte într-un borcan cu clor - în apropierea cuprului vor apărea vapori maro, constând din clorură de cupru (II) CuCl 2 cu un amestec de clorură de cupru (I) CuCl. Reacția are loc spontan datorită căldurii degajate. Halogenurile de cupru monivalente sunt obținute prin reacția metalului de cupru cu o soluție de halogenură de cupru, de exemplu:
În acest caz, monoclorura precipită din soluție sub formă de precipitat alb pe suprafața cuprului.
Cuprul reacționează, de asemenea, destul de ușor cu sulful și seleniul atunci când este încălzit (300-400 °C):
2Cu +S→Cu 2 S
2Cu +Se→Cu 2 Se
Dar cuprul nu reacționează cu hidrogenul, carbonul și azotul chiar și la temperaturi ridicate.
e) Interacțiunea cu oxizii nemetalici
Când este încălzit, cuprul poate înlocui substanțele simple din unii oxizi nemetalici (de exemplu, oxid de sulf (IV) și oxizi de azot (II, IV)), formând astfel un oxid de cupru (II) mai stabil termodinamic:
4Cu+SO 2 600-800°C →2CuO + Cu 2 S
4Cu+2NO 2 500-600°C →4CuO + N 2
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:+2 NU 500-600° C →2 CuO + N 2
§2. Proprietățile chimice ale cuprului monovalent (st. ok. = +1)
În soluții apoase, ionul Cu + este foarte instabil și disproporționat:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: + ↔ Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 0 + Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2+
Totuși, cuprul în stare de oxidare (+1) poate fi stabilizat în compuși cu solubilitate foarte scăzută sau prin complexare.
a) oxid de cupru (eu) Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O
Oxid amfoter. Substanță cristalină brun-roșu. Se găsește în natură ca mineral cuprită. Poate fi obținut artificial prin încălzirea unei soluții de sare de cupru (II) cu un alcalin și un agent reducător puternic, de exemplu, formaldehidă sau glucoză. Oxidul de cupru (I) nu reacționează cu apa. Oxidul de cupru (I) este transferat în soluție cu acid clorhidric concentrat pentru a forma un complex de clorură:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+4 HCI→2 HI[ CuCl2]+ HI 2 O
De asemenea, solubil într-o soluție concentrată de amoniac și săruri de amoniu:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+2NH 4 + →2 +
În acid sulfuric diluat, acesta se disproporționează în cupru bivalent și cupru metalic:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+H 2 AŞA 4 (diluat) →CuSO 4 +Cu 0 ↓+H 2 O
De asemenea, oxidul de cupru (I) intră în următoarele reacții în soluții apoase:
1. Oxidată lent cu oxigen la hidroxid de cupru (II):
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+4 HI 2 O+ O 2 →4 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH) 2 ↓
2. Reacționează cu acizi halogenați diluați pentru a forma halogenurile de cupru (I) corespunzătoare:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+2 HIГ→2Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:Г↓ +HI 2 O(G=Cl, Br, J)
3. Redus la cupru metalic cu agenți reducători tipici, de exemplu, hidrosulfit de sodiu într-o soluție concentrată:
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+2 NaSO 3 →4 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:↓+ N / A 2 AŞA 4 + HI 2 AŞA 4
Oxidul de cupru (I) este redus la cupru metal în următoarele reacții:
1. Când este încălzit la 1800 °C (descompunere):
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O - 1800° C →2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: + O 2
2. Când este încălzit într-un curent de hidrogen, monoxid de carbon, cu aluminiu și alți agenți reducători tipici:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+H 2 - >250°C →2Cu +H 2 O
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+CO - 250-300°C →2Cu +CO 2
3 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O + 2 Al - 1000° C →6 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: + Al 2 O 3
De asemenea, la temperaturi ridicate, oxidul de cupru (I) reacţionează:
1. Cu amoniac (se formează nitrură de cupru(I))
3 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O + 2 N.H. 3 - 250° C →2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 3 N + 3 HI 2 O
2. Cu oxizi de metale alcaline:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+M 2 O- 600-800°C →2 MCuO (M= Li, Na, K)
În acest caz, se formează cuprați de cupru (I).
Oxidul de cupru (I) reacționează vizibil cu alcalii:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O+2 NaOH (conc.) + HI 2 O↔2 N / A[ Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH) 2 ]
b) hidroxid de cupru (eu) CuOH
Hidroxidul de cupru (I) formează o substanță galbenă și este insolubilă în apă.
Se descompune cu ușurință atunci când este încălzit sau fiert:
2 CuOH → Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O + HI 2 O
c) HalogenuriCuF, Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:CUl, CuBrŞiCuJ
Toți acești compuși sunt substanțe cristaline albe, slab solubile în apă, dar foarte solubile în exces de NH3, ioni de cianură, ioni de tiosulfat și alți agenți de complexare puternici. Iodul formează numai compusul Cu +1 J. În stare gazoasă se formează cicluri de tip (CuГ) 3. Solubil reversibil în acizii hidrohalici corespunzători:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:G + HG ↔HI[ Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:G 2 ] (Г=Cl, Br, J)
Clorura și bromura de cupru (I) sunt instabile în aerul umed și se transformă treptat în săruri bazice de cupru (II):
4 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:G +2HI 2 O + O 2 →4 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH)G (G=Cl, Br)
d) Alți compuși ai cuprului (eu)
1. Acetatul de cupru (I) (CH 3 COOCu) este un compus de cupru care apare ca cristale incolore. În apă se hidrolizează încet la Cu 2 O, în aer se oxidează până la acetat cupric; CH 3 COOCu se obține prin reducerea (CH 3 COO) 2 Cu cu hidrogen sau cupru, sublimarea (CH 3 COO) 2 Cu în vid sau interacțiunea (NH 3 OH) SO 4 cu (CH 3 COO) 2 Cu în soluţie în prezenţa H 3 COONH 3 . Substanța este toxică.
2. Acetilidă de cupru (I) - roșu-maroniu, uneori cristale negre. Când sunt uscate, cristalele detonează când sunt lovite sau încălzite. Stabil când este umed. Când detonarea are loc în absența oxigenului, nu se formează substanțe gazoase. Se descompune sub influența acizilor. Se formează sub formă de precipitat la trecerea acetilenei în soluții de amoniac de săruri de cupru(I):
CU 2 HI 2 +2[ Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(N.H. 3 ) 2 ](OH) → Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 C 2 ↓ +2 HI 2 O+2 N.H. 3
Această reacție este utilizată pentru detectarea calitativă a acetilenei.
3. Nitrură de cupru - un compus anorganic cu formula Cu 3 N, cristale de culoare verde închis.
Se descompune la încălzire:
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 3 N - 300° C →6 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: + N 2
Reacţionează violent cu acizii:
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 3 N +6 HCI - 300° C →3 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:↓ +3 CuCl 2 +2 N.H. 3
§3. Proprietățile chimice ale cuprului divalent (st. ok. = +2)
Cuprul are cea mai stabilă stare de oxidare și este cea mai caracteristică.
a) oxid de cupru (II) CuO
CuO este principalul oxid al cuprului divalent. Cristalele sunt de culoare neagră, destul de stabile în condiții normale și practic insolubile în apă. Se găsește în natură sub formă de tenorit mineral negru (melaconit). Oxidul de cupru (II) reacționează cu acizii pentru a forma sărurile corespunzătoare de cupru (II) și apă:
CuO + 2 HNO 3 → Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(NU 3 ) 2 + HI 2 O
Când CuO este fuzionat cu alcalii, se formează cuprați de cupru (II):
CuO+2 KOH- t ° → K 2 CuO 2 + HI 2 O
Când este încălzit la 1100 °C, se descompune:
4CuO- t ° →2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O + O 2
b) Hidroxid de cupru (II).Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH) 2
Hidroxidul de cupru (II) este o substanță albastră amorfa sau cristalină, practic insolubilă în apă. Când este încălzită la 70-90 °C, pulberea de Cu(OH)2 sau suspensiile sale apoase se descompune în CuO și H2O:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH) 2 → CuO + HI 2 O
Este un hidroxid amfoter. Reacționează cu acizii pentru a forma apă și sarea de cupru corespunzătoare:
Nu reacționează cu soluții diluate de alcalii, ci se dizolvă în soluții concentrate, formând tetrahidroxicuprati albastru strălucitor (II):
Hidroxidul de cupru (II) formează săruri bazice cu acizi slabi. Se dizolvă foarte ușor în exces de amoniac pentru a forma amoniac de cupru:
Cu(OH) 2 +4NH 4 OH→(OH) 2 +4 ore 2 O
Cupru amoniacul are o culoare albastru-violet intensă, deci este folosit în chimia analitică pentru a determina cantități mici de ioni de Cu 2+ în soluție.
c) Săruri de cupru (II)
Sărurile simple de cupru (II) sunt cunoscute pentru majoritatea anionilor, cu excepția cianurii și iodurii, care, atunci când interacționează cu cationul Cu 2+, formează compuși covalenti de cupru (I) care sunt insolubili în apă.
Sărurile de cupru (+2) sunt în principal solubile în apă. Culoarea albastră a soluțiilor lor este asociată cu formarea ionului 2+. Ele cristalizează adesea sub formă de hidrați. Astfel, dintr-o soluţie apoasă de clorură de cupru (II) sub 15 0 C, cristalizează tetrahidratul, la 15-26 0 C - trihidrat, peste 26 0 C - dihidrat. În soluții apoase, sărurile de cupru (II) sunt ușor hidrolizate, iar sărurile bazice precipită adesea din ele.
1. Sulfat de cupru (II) pentahidrat (sulfat de cupru)
De cea mai mare importanță practică este CuSO 4 * 5H 2 O, numit sulfat de cupru. Sarea uscată are o culoare albastră, dar când este ușor încălzită (200 0 C), pierde apa de cristalizare. Sare anhidră alb. Cu o încălzire suplimentară la 700 0 C, se transformă în oxid de cupru, pierzând trioxidul de sulf:
CuSO 4 -- t ° → CuO+ AŞA 3
Sulfatul de cupru se prepară prin dizolvarea cuprului în acid sulfuric concentrat. Această reacție este descrisă în secțiunea „Proprietăți chimice ale unei substanțe simple”. Sulfatul de cupru este utilizat în producția electrolitică a cuprului, în agricultură pentru combaterea dăunătorilor și a bolilor plantelor și pentru producerea altor compuși ai cuprului.
2. Clorura de cupru (II) dihidrat.
Acestea sunt cristale de culoare verde închis, ușor solubile în apă. Soluțiile concentrate de clorură de cupru au verde, și diluat - albastru. Acest lucru se explică prin formarea unui complex de clorură verde:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2+ +4 Cl - →[ CuCl 4 ] 2-
Și distrugerea sa în continuare și formarea unui complex albastru acvatic.
3. Nitrat de cupru (II) trihidrat.
Substanță cristalină albastru. Se obține prin dizolvarea cuprului în acid azotic. Când sunt încălzite, cristalele pierd mai întâi apă, apoi se descompun cu eliberarea de oxigen și dioxid de azot, transformându-se în oxid de cupru (II):
2Cu (NR 3 ) 2 -- t° →2CuO+4NO 2 +O 2
4. Carbonat de hidroxocupru (II).
Carbonații de cupru sunt instabili și aproape niciodată nu sunt utilizați în practică. Doar carbonatul de cupru de bază Cu 2 (OH) 2 CO 3, care se găsește în natură sub formă de malachit mineral, are o oarecare importanță pentru producția de cupru. Când este încălzit, se descompune ușor, eliberând apă, monoxid de carbon (IV) și oxid de cupru (II):
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 (OH) 2 CO 3 -- t° →2CuO+H 2 O+CO 2
§4. Proprietățile chimice ale cuprului trivalent (st. ok. = +3)
Această stare de oxidare este cea mai puțin stabilă pentru cupru, iar compușii de cupru (III) sunt, prin urmare, mai degrabă excepția decât „regula”. Cu toate acestea, unii compuși trivalenți de cupru există.
a) Oxid de cupru (III) Cu 2 O 3
Aceasta este o substanță cristalină, de culoare granat închis. Nu se dizolvă în apă.
Se obține prin oxidarea hidroxidului de cupru (II) cu peroxodisulfat de potasiu într-un mediu alcalin la temperaturi negative:
2Cu(OH) 2 +K 2 S 2 O 8 +2KOH -- -20°C →Cu 2 O 3 ↓+2K 2 AŞA 4 +3H 2 O
Această substanță se descompune la o temperatură de 400 0 C:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O 3 -- t ° →2 CuO+ O 2
Oxidul de cupru (III) este un agent oxidant puternic. Când reacţionează cu clorura de hidrogen, clorul este redus la clor liber:
Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil: 2 O 3 +6 HCI-- t ° →2 CuCl 2 + Cl 2 +3 HI 2 O
b) Cuprați de cupru (C)
Acestea sunt substanțe negre sau albastre, instabile în apă, diamagnetice, anionul este o panglică de pătrate (dsp 2). Format prin interacțiunea hidroxidului de cupru (II) și a hipocloritului de metal alcalin într-un mediu alcalin:
2 Singura excepție este acidul iodhidric, care reacționează cu cuprul pentru a elibera hidrogen și a forma un complex de cupru (I) foarte stabil:(OH) 2 + MClO + 2 NaOH→2MCuO 3 + NaCl +3 HI 2 O (M= N / A- Cs)
c) Hexafluorocuprat de potasiu (III)
Substanță verde, paramagnetică. Structura octaedrică sp 3 d 2. Complex de fluorură de cupru CuF 3, care în stare liberă se descompune la -60 0 C. Se formează prin încălzirea unui amestec de cloruri de potasiu și cupru în atmosferă de fluor:
3KCl + CuCl + 3F 2 → K 3 + 2Cl 2
Descompune apa pentru a forma fluor liber.
§5. Compuși de cupru în stare de oxidare (+4)
Până acum, știința cunoaște o singură substanță în care cuprul se află în starea de oxidare +4, acesta este hexafluorocuprat(IV) de cesiu - Cs 2 Cu +4 F 6 - o substanță cristalină portocalie, stabilă în fiole de sticlă la 0 0 C. Reacționează violent cu apa. Se obține prin fluorurare la presiune și temperatură ridicată a unui amestec de cloruri de cesiu și cupru:
CuCl 2 +2CsCl +3F 2 -- t ° r → Cs 2 CuF 6 +2Cl 2
Cuprul este un metal ductil roz-auriu cu un luciu metalic caracteristic. În sistemul periodic al lui D.I Mendeleev, acest element chimic este denumit Cu (Cuprum) și este situat sub numărul de serie 29 în grupul I (subgrupul lateral), în perioada a 4-a.
Numele latin Cuprum provine de la numele insulei Cipru. Sunt cunoscute fapte că în Cipru încă din secolul al III-lea î.Hr. existau mine de cupru și meșteri locali topeau cuprul. Puteți cumpăra cupru de la companie „Kuproom”.
Potrivit istoricilor, societatea este familiarizată cu cuprul de aproximativ nouă mii de ani. Cele mai vechi produse din cupru au fost găsite în timpul săpăturilor arheologice din zona Turciei moderne. Arheologii au descoperit mărgele mici de cupru și farfurii folosite pentru a decora îmbrăcămintea. Descoperirile datează de la începutul mileniului VIII-7 î.Hr. În antichitate, cuprul era folosit pentru a face bijuterii, vase scumpe și diverse unelte cu lame subțiri.
O mare realizare a metalurgiștilor antici poate fi numită producția unui aliaj cu o bază de cupru - bronz.
Proprietățile de bază ale cuprului
1. Proprietăți fizice.
În aer, cuprul capătă o nuanță roșu-gălbuie strălucitoare datorită formării unei pelicule de oxid. Plăcile subțiri au o culoare verzuie-albastru atunci când sunt iluminate. ÎN formă pură Cuprul este destul de moale, maleabil și ușor de rulat și tras. Impuritățile îi pot crește duritatea.
Conductivitatea electrică ridicată a cuprului poate fi numită principala proprietate care determină utilizarea sa predominantă. De asemenea, cuprul are o conductivitate termică foarte mare. Impuritățile precum fierul, fosforul, staniul, antimoniul și arsenul afectează proprietățile de bază și reduc conductivitatea electrică și termică. Conform acestor indicatori, cuprul este al doilea după argint.
Cuprul are valori mari densitatea, punctul de topire și punctul de fierbere. O proprietate importantă este, de asemenea, rezistența bună la coroziune. De exemplu, la umiditate ridicată, fierul se oxidează mult mai repede.
Cuprul se pretează bine la prelucrare: rulat în foi de cupru și tijă de cupru, tras în sârmă de cupru cu o grosime adusă la miimi de milimetru. Acest metal este diamagnetic, adică este magnetizat împotriva direcției externe câmp magnetic.
Cuprul este un metal relativ slab activ. În condiții normale în aer uscat, oxidarea acestuia nu are loc. Reacționează ușor cu halogeni, seleniu și sulf. Acizii fără proprietăți oxidante nu au niciun efect asupra cuprului. Cu hidrogen, carbon și azot reactii chimice Nu. În aerul umed, oxidarea are loc pentru a forma carbonat de cupru (II) - stratul superior de platină.
Cuprul este amfoter, adică scoarta terestra formează cationi și anioni. În funcție de condiții, compușii de cupru prezintă proprietăți acide sau bazice.
Metode de obținere a cuprului
În natură, cuprul există în compuși și sub formă de pepite. Compușii sunt reprezentați de oxizi, bicarbonați, complexe de sulf și dioxid de carbon, precum și minereuri sulfurate. Cele mai comune minereuri sunt pirita de cupru și luciul de cupru. Conținutul de cupru din ele este de 1-2%. 90% din cuprul primar este extras prin metoda pirometalurgică și 10% prin metoda hidrometalurgică.
1.
Metoda pirometalurgică include următoarele procese: îmbogățire și prăjire, topire pentru mată, purjare în convertor, rafinare electrolitică.
Minereurile de cupru sunt îmbogățite prin flotație și prăjirea oxidativă. Esența metodei de flotație este următoarea: particule de cupru suspendate în mediu acvatic, se lipește de suprafața bulelor de aer și se ridică la suprafață. Metoda vă permite să obțineți concentrat de pulbere de cupru, care conține 10-35% cupru.
Minereurile și concentratele de cupru cu un conținut semnificativ de sulf sunt supuse prăjirii oxidative. Când sunt încălzite în prezența oxigenului, sulfurile sunt oxidate, iar cantitatea de sulf este redusă la aproape jumătate. Se prăjesc concentratele sărace care conțin 8-25% cupru. Concentratele bogate care conțin 25-35% cupru sunt topite fără a se recurge la prăjire.
Următoarea etapă a metodei pirometalurgice de producere a cuprului este topirea pentru mată. Dacă minereu de cupru bulgăre cu un număr mare sulf, apoi topirea se realizează în cuptoare cu arbore. Iar pentru concentratul de flotație sub formă de pulbere se folosesc cuptoare cu reverberație. Topirea are loc la o temperatură de 1450 °C.
La convertoarele orizontale cu suflare laterală, mata de cupru este suflată cu aer comprimat pentru a avea loc oxidarea sulfurilor și a ferului. Apoi, oxizii rezultați sunt transformați în zgură, iar sulful în oxid. Convertorul produce cupru blister, care conține 98,4-99,4% cupru, fier, sulf, precum și cantități mici de nichel, staniu, argint și aur.
Cuprul blister este supus la foc și apoi la rafinare electrolitică. Impuritățile sunt îndepărtate cu gaze și transformate în zgură. Ca urmare a rafinării la foc, cuprul se formează cu o puritate de până la 99,5%. Și după rafinarea electrolitică, puritatea este de 99,95%.
2. Metoda hidrometalurgică implică levigarea cuprului cu o soluție slabă de acid sulfuric și apoi separarea metalului cuprului direct din soluție. Această metodă este utilizată pentru prelucrarea minereurilor de calitate scăzută și nu permite extracția asociată a metalelor prețioase împreună cu cuprul.
Aplicații de cupru
Datorită calităților lor valoroase, cuprul și aliajele de cupru sunt folosite în industria electrotehnică și electrică, în radioelectronica și fabricarea de instrumente. Există aliaje de cupru cu metale precum zinc, staniu, aluminiu, nichel, titan, argint și aur. Mai puțin utilizate sunt aliajele cu nemetale: fosfor, sulf, oxigen. Există două grupe de aliaje de cupru: alama (aliaje cu zinc) și bronz (aliaje cu alte elemente).
Cuprul este extrem de prietenos cu mediul, ceea ce permite utilizarea sa în construcția de clădiri rezidențiale. De exemplu, un acoperiș din cupru, datorită proprietăților sale anticorozive, poate rezista mai mult de o sută de ani fără îngrijire specială sau vopsire.
Cuprul din aliaje cu aur este folosit în bijuterii. Acest aliaj crește rezistența produsului, crește rezistența la deformare și abraziune.
Compușii cuprului se caracterizează printr-o activitate biologică ridicată. La plante, cuprul participă la sinteza clorofilei. Prin urmare, se poate observa în compoziția îngrășămintelor minerale. Lipsa de cupru în corpul uman poate cauza deteriorarea compoziției sângelui. Se găsește în multe produse alimentare. De exemplu, acest metal se găsește în lapte. Cu toate acestea, este important să ne amintim că excesul de compuși de cupru poate provoca otrăvire. Acesta este motivul pentru care nu ar trebui să gătiți alimente în vase de cupru. În timpul fierberii, alimentele pot pătrunde număr mare cupru Dacă vasele din interior sunt acoperite cu un strat de tablă, atunci nu există pericol de otrăvire.
În medicină, cuprul este folosit ca antiseptic și astringent. Este o componentă a picăturilor oftalmice pentru conjunctivită și a soluțiilor pentru arsuri.
Cupru metalul a fost folosit de multă vreme de omenire în diverse domenii ale vieții. Al douăzeci și nouălea element din tabelul periodic al lui D.I Mendeleev, situat între nichel și zinc, are caracteristici interesante si proprietati. Acest element este reprezentat de simbolul Cu. Este unul dintre puținele metale cu o altă culoare caracteristică decât argintiu și gri.
Istoria cuprului
Puteți ghici marea semnificație a acestui element chimic în istoria omenirii și a planetei doar după numele lui. epoci istorice. După epoca de piatră a venit epoca cuprului, iar după ea a venit epoca bronzului, care este, de asemenea, direct legată de acest element.
Cuprul este unul dintre cele șapte metale care au devenit cunoscute omenirii în antichitate. Dacă credeți în datele istorice, oamenii antici au făcut cunoștință cu acest metal în urmă cu aproximativ nouă mii de ani.
Cele mai vechi produse realizate din acest material au fost descoperite pe teritoriul Turciei moderne. Săpături arheologice, realizat pe locul unei mari așezări neolitice numită Çatalhöyük, a făcut posibilă găsirea de mărgele mici de cupru, precum și plăci de cupru cu care oamenii antici își împodobeau hainele.
Elementele găsite au fost datate la joncțiunea dintre mileniile al VIII-lea și al șaptelea î.Hr. Pe lângă produsele în sine, la locul de excavare a fost descoperită zgură, ceea ce indică faptul că metalul a fost topit din minereu.
Obținerea cuprului din minereu era relativ accesibilă. Prin urmare, în ciuda punctului său de topire ridicat, acest metal a fost printre primele care au fost stăpânite rapid și pe scară largă de către omenire.
Metode de extracție
ÎN conditii naturale acest element chimic există sub două forme:
- conexiuni;
- pepite.
Un fapt interesant este următorul: pepitele de cupru se găsesc în natură mult mai des decât aurul, argintul și fierul.
Compușii naturali de cupru sunt:
- oxizi;
- complecși de dioxid de carbon și sulf;
- hidrocarbonați;
- minereuri sulfurate.
Minereuri cu cea mai mare distribuție, sunt luciu de cupru și pirita de cupru. Aceste minereuri conțin doar unul sau două procente de cupru. Cuprul primar este extras în două moduri principale:
- hidrometalurgice;
- pirometalurgice.
Ponderea primei metode este de zece procente. Restul de nouăzeci aparțin celei de-a doua metode.
Metoda pirometalică include un complex de procese. În primul rând, minereurile de cupru sunt beneficiate și prăjite. Apoi materia primă este topită în mată, după care este purjată într-un convertor. Așa se obține cuprul blister. Transformarea sa în pur se realizează prin rafinare - mai întâi foc, apoi electrolitic. Aceasta este ultima etapă. La finalizare, puritatea metalului rezultat este de aproape sută la sută.
Procesul de obținere a cuprului prin metoda hidrometalurgică este împărțit în două etape.
- În primul rând, materia primă este îndepărtată folosind o soluție slabă de acid sulfuric.
- În etapa finală, metalul este izolat direct din soluția menționată la primul paragraf.
Această metodă este utilizată atunci când se prelucrează numai minereuri de calitate scăzută, deoarece, spre deosebire de metoda anterioară, este imposibil de extras metale pretioase. De aceea, procentul atribuibil acestei metode este atât de mic în comparație cu cealaltă metodă.
Un pic despre nume
Elementul chimic Cuprum, desemnat prin simbolul Cu, și-a primit numele în onoarea celebrei insule Cipru. Acolo au fost descoperite în îndepărtatul secol al III-lea î.Hr depozite mari minereu de cupru. Meșterii locali care lucrau în aceste mine au topit acest metal.
Este probabil imposibil de înțeles ce este cuprul metalic fără a înțelege proprietățile, principalele caracteristici și caracteristici ale acestuia.
Când este expus la aer, acest metal devine roz-gălbui la culoare. Această nuanță unică de roz auriu este cauzată de apariția unei pelicule de oxid pe suprafața metalului. Dacă această peliculă este îndepărtată, cuprul va căpăta o culoare roz expresivă, cu o strălucire metalică strălucitoare caracteristică.
Un fapt uimitor: atunci când sunt expuse la lumină, cele mai subțiri plăci de cupru nu sunt deloc roz, ci verzui-albastru sau, cu alte cuvinte, o culoare de mare.
În forma sa simplă, cuprul are următoarele caracteristici:
- plasticitate uimitoare;
- moliciune suficientă;
- vâscozitatea.
Cuprul pur, fără impurități, este excelent pentru prelucrare - poate fi ușor rulat într-o tijă sau foaie sau tras în sârmă, a cărui grosime va fi adusă la miimi de milimetru. Adăugarea de impurități la acest metal crește duritatea acestuia.
Pe lângă cele menționate caracteristici fizice, acest element chimic are o conductivitate electrică ridicată. Această caracteristică a determinat în principal utilizarea metalului de cupru.
Printre principalele proprietăți ale acestui metal, este de remarcat conductivitatea sa termică ridicată. În ceea ce privește conductivitatea electrică și conductibilitatea termică, cuprul este unul dintre liderii dintre metale. Doar un metal are indicatori mai mari pentru acești parametri - argintul.
Este imposibil să nu ținem cont de faptul că conductivitatea electrică și termică a cuprului aparține categoriei proprietăților de bază. Ele rămân la un nivel înalt doar atâta timp cât metalul este în forma sa pură. Este posibil să se reducă acești indicatori prin adăugarea de impurități:
- arsenic;
- glandă;
- staniu;
- fosfor;
- antimoniu
Fiecare dintre aceste impurități, în combinație cu cuprul, are un anumit efect asupra acesteia, în urma căruia valorile conductivității termice și electrice sunt reduse considerabil.
Printre altele, metalul de cupru se caracterizează printr-o rezistență incredibilă, temperatură ridicată topire, precum și punctul de fierbere ridicat. Datele sunt cu adevărat impresionante. Punctul de topire al cuprului depășește o mie de grade Celsius! Iar punctul de fierbere este de 2570 de grade Celsius.
Acest metal aparține grupului de metale diamagnetice. Aceasta înseamnă că magnetizarea sa, ca și cea a unui număr de alte metale, are loc nu în direcția câmpului magnetic extern, ci împotriva acestuia.
O altă caracteristică importantă este rezistența excelentă a acestui metal la coroziune. În condiții de umiditate ridicată, oxidarea fierului, de exemplu, are loc de câteva ori mai rapid decât oxidarea cuprului.
Proprietățile chimice ale elementului
Acest element este inactiv. La contactul cu aerul uscat în condiții normale, cuprul nu începe să se oxideze. Aerul umed, dimpotrivă, declanșează un proces de oxidare în care se formează carbonat de cupru (II), care este stratul superior al patinei. Aproape instantaneu, acest element reacţionează cu substanţe precum:
- sulf;
- seleniu;
- halogeni.
Acizii care nu au proprietăți oxidante nu sunt capabili să afecteze cuprul. În plus, nu reacționează în niciun fel la contactul cu elemente chimice precum:
- azot;
- carbon;
- hidrogen.
Pe lângă cele deja notate proprietăți chimice, cuprul se caracterizează prin amfoteritate. Aceasta înseamnă că în scoarța terestră este capabil să formeze cationi și anioni. Compușii acestui metal pot prezenta atât proprietăți acide, cât și bazice - acest lucru depinde direct de condițiile specifice.
Domenii și caracteristici de aplicare
În antichitate, cuprul metalului era folosit pentru a face o varietate de lucruri. Utilizarea cu pricepere a acestui material a permis oamenilor antici să dobândească:
- feluri de mâncare scumpe;
- decoratiuni;
- instrumente cu lamă subțire.
Aliaje de cupru
Vorbind despre utilizarea cuprului, nu se poate să nu menționăm importanța acestuia în producerea diferitelor aliaje, care se bazează pe acest metal special. . Astfel de aliaje includ:
- bronz;
- alamă.
Aceste două soiuri sunt principalele tipuri de aliaje de cupru. Primul aliaj de bronz a fost creat în estul trei milenii î.Hr. Bronzul poate fi considerat pe bună dreptate una dintre cele mai mari realizări ale metalurgiștilor antici. În esență, bronzul este o combinație de cupru și alte elemente. În cele mai multe cazuri, staniul acționează ca a doua componentă. Dar indiferent de elementele incluse în aliaj, componenta principală este întotdeauna cuprul. Formula de alama conține în principal cupru și zinc, dar sunt posibile și adăugări la acestea sub formă de altele elemente chimice.
Pe lângă bronz și alamă, acest element chimic este implicat în crearea aliajelor cu alte metale, inclusiv aluminiu, aur, nichel, staniu, argint, titan și zinc. Aliajele de cupru cu nemetale precum oxigenul, sulful și fosforul sunt folosite mult mai rar.
Industrii
Proprietăți valoroase ale aliajelor de cupruși substanța pură au contribuit la utilizarea lor în industrii precum:
- inginerie electrică;
- inginerie electrică;
- instrumentaţie;
- electronice radio.
Dar, desigur, acestea nu sunt toate domeniile de aplicare ale acestui metal. Este un material extrem de prietenos cu mediul. De aceea se foloseste in constructia caselor. De exemplu, un acoperiș din cupru metal, datorită rezistenței sale mari la coroziune, are o durată de viață de peste o sută de ani, fără a necesita îngrijire specială sau vopsire.
Un alt domeniu de utilizare a acestui metal este industria de bijuterii. Este folosit în principal sub formă de aliaje cu aur. Produsele realizate din aliaj de cupru-aur se caracterizează printr-o rezistență crescută și o durabilitate ridicată. Astfel de produse nu se deformează și nu se uzează mult timp.
Compușii metalici de cupru se disting prin activitate biologică ridicată. În lumea florei, acest metal are important, deoarece este implicat în sinteza clorofilei. Participarea acestui element la acest proces face posibilă detectarea acestuia printre componentele îngrășămintelor minerale pentru plante.
Rolul în corpul uman
Lipsa acestui element în corpul uman poate oferi impact negativ asupra compozitiei sangelui si anume sa-l agraveze. Puteți compensa deficiența acestei substanțe cu ajutorul unei nutriții special selectate. Cuprul se găsește în multe alimente, așa că nu este dificil să creezi o dietă sănătoasă pe placul tău. De exemplu, unul dintre produsele care conțin acest element este laptele obișnuit.
Dar atunci când elaborezi un meniu bogat în acest element, nu trebuie să uităm că un exces al compușilor săi poate duce la otrăvirea organismului. Prin urmare, atunci când saturați organismul cu această substanță benefică, este foarte important să nu exagerați. Și acest lucru se aplică nu numai cantității de alimente consumate.
De exemplu, otrăvirea alimentară poate fi cauzată de utilizarea vaselor de gătit din cupru. Gătitul alimentelor în astfel de recipiente este foarte descurajat și chiar interzis. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul procesului de fierbere, o cantitate semnificativă din acest element intră în alimente, ceea ce poate duce la otrăvire.
Există o avertizare la interzicerea ustensilelor de cupru. Folosirea unor astfel de ustensile nu prezintă niciun pericol dacă sunt suprafata interioara are un strat de tablă. Numai dacă această condiție este îndeplinită, utilizarea cratițelor de cupru nu prezintă risc de intoxicație alimentară.
Pe lângă toate domeniile de aplicare enumerate, răspândirea acestui element nu a cruțat medicamentul. În domeniul tratamentului și menținerii sănătății este folosit ca astringent si antiseptic. Acest element chimic face parte din picăturile pentru ochi care sunt folosite pentru a trata boli precum conjunctivita. În plus, cuprul este o componentă importantă a diferitelor soluții pentru arsuri.
Istoria cuprului
Bună ziua, dragă cititor, în acest articol vreau să vorbesc despre cupru și proprietățile sale. Ce este cuprul? Aproape toată lumea știe răspunsul la această întrebare. Are denumirea Cu (pronunțat kuprum) în tabelul V.I număr atomic 29. Cupru– un element chimic care este un metal. Denumirea Cuprum copper este latină și provine de la numele insulei Cipru.
Acest metal a fost folosit pe scară largă de oameni de mulți ani. Există fapte de încredere că indienii care trăiau în Ecuador deja în secolul al XV-lea știau să extragă și să folosească cuprul. Din el au făcut monede sub formă de secure.
Multă vreme această monedă a fost singurul simbol monetar care a existat pe coastă America de Sud. Această monedă a fost folosită chiar și în comerțul cu incașii. Pe insula Cipru, minele de cupru au fost descoperite deja în secolul al III-lea î.Hr. Cunoscut fapt interesant pe care alchimiștii antici l-au numit cupru – Venus.
Originea cuprului
Cupru în natură apare fie în pepite, fie în compuși. Semnificație deosebită in industrie au calcocit, bornit si pirita de cupru. Cu toate acestea, pietrele semiprețioase atât de populare precum lapis lazuli și malachitul sunt aproape sută la sută din cupru.
Cuprul are o culoare aurie. În aer, acest metal se oxidează foarte repede și devine acoperit cu o peliculă de oxid numită patină. Din cauza patinei, cuprul capătă o culoare roșie-gălbuie. Acest metal face parte din multe aliaje care sunt utilizate pe scară largă în industrie.
Aliaje comune de cupru
Cel mai faimos aliaj este duraluminiul, care constă din aliaj de cupru si aluminiu. Cuprul joacă în duraaluminiu rol principal. Cupronickel conține, de asemenea, cupru în combinație cu nichel, bronz - compus din staniu și cupru, alamă - aliaj de cupru-zinc.
Cuprul are o conductivitate termică și electrică destul de ridicată. În comparație cu alte metale, se află pe locul al doilea după argint în ceea ce privește conductivitatea electrică. Aurul și cuprul sunt adesea folosite în producția de bijuterii. Cuprul din acest aliaj este necesar pentru a crește rezistența bijuteriilor la deformare și abraziune.
În antichitate era cunoscut aliaj de cupru cu staniu și zinc, care a fost numit gun metal. După cum probabil ați ghicit deja, ghiulele au fost fabricate din acest aliaj, dar odată cu dezvoltarea noilor tehnologii, tunurile nu au mai fost folosite și produse, dar acest aliaj este încă folosit în producția de carcase de arme.
Cuprul are proprietăți bactericide și, prin urmare, este utilizat pe scară largă în medicină, care sunt foarte des folosite în medicină. Acest fapt dovedit prin experimente și cercetări științifice. Cuprul rezistă deosebit de bine Staphylococcus aureus. Acest microb provoacă un număr mare de boli purulente.
Toxicitatea cuprului
În același timp, sunt cunoscute fapte care cupru poate fi foarte toxic. Există lacul Berkeley Pit pe planeta Pământ, este situat în SUA, în statul Montana. Deci acest lac este considerat cel mai toxic din lume. Motivul pentru aceasta este o mină de cupru, pe locul căreia s-a format un lac.
Apa din lac este foarte toxică, aproape că nu există organisme vii în el, iar adâncimea lacului este mai mare de 0,5 kilometri. Toxicitatea severă a apei este dovedită de un exemplu care s-a întâmplat odată pe un lac. Un stol de gâște sălbatice, format din 35 de adulți, a aterizat la suprafața lacului, iar după 2,5 ore toate păsările au fost găsite moarte.
Cu toate acestea, destul de recent, pe fundul lacului au fost descoperite microorganisme și alge complet noi, care nu fuseseră anterior găsite în natură. Ca urmare a mutațiilor, acești locuitori se simt bine în apa toxică a lacului.
Cuprul este un element al subgrupului secundar al primului grup, a patra perioadă a sistemului periodic de elemente chimice a lui D.I Mendeleev, cu număr atomic 29. Este desemnat prin simbolul Cu (lat. Cuprum). Substanța simplă cuprul (număr CAS: 7440-50-8) este un metal de tranziție ductil de culoare roz-aurie (roz în absența unei pelicule de oxid). A fost folosit pe scară largă de oameni de mult timp.
Istoria și originea numelui
Cuprul este unul dintre primele metale stăpânite pe scară largă de om datorită disponibilității sale comparative din minereu și punct de topire scăzut. În antichitate era folosit în principal sub formă de aliaj cu staniu - bronz pentru fabricarea armelor etc. (vezi Epoca Bronzului).
Denumirea latină a cuprului Cuprum (vechiul Aes cuprium, Aes cyprium) provine de la numele insulei Cipru, unde deja în mileniul III î.Hr. e. Erau mine de cupru și s-a făcut topirea cuprului.
Strabon numește cupru chalkos, de la numele orașului Chalkis din Eubeea. Din acest cuvânt au venit multe nume grecești antice pentru obiecte din cupru și bronz, fierărie, fierărie și turnare. Doilea nume latin cupru Aes (sanscrită, ayas, gotic aiz, germană erz, engleză minereu) înseamnă minereu sau mine. Susținătorii teoriei indo-germanice despre originea limbilor europene produc cuvânt rusesc cupru (miedz polonez, med ceh) din germană veche smida (metal) și Schmied (fierar, Smith englez). Desigur, relația dintre rădăcini în acest caz este, fără îndoială, totuși, ambele cuvinte sunt derivate din greacă. al meu, al meu independent unul de celălalt. Din acest cuvânt au venit nume înrudite - medalie, medalion (medaille franceză). Cuvintele cupru și cupru se găsesc în cele mai vechi monumente literare rusești. Alchimiștii au numit Venus de cupru. În vremuri mai vechi se găsește numele Marte.
Proprietăți fizice
Cuprul este un metal ductil de culoare roz-aurie; în aer devine rapid acoperit cu o peliculă de oxid, ceea ce îi conferă o nuanță roșu-gălbuie intensă caracteristică. Filmele subțiri de cupru au o culoare verzuie-albastru atunci când sunt expuse la lumină.
Cuprul formează o rețea cubică centrată pe fețe, grup spațial F m3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.
Cuprul are o conductivitate termică și electrică ridicată (se situează pe locul al doilea ca conductivitate electrică după argint).
Are doi izotopi stabili - 63 Cu și 65 Cu și mai mulți izotopi radioactivi. Cel mai longeviv dintre acestea, 64 Cu, are un timp de înjumătățire de 12,7 ore și două moduri de dezintegrare cu produse diferite.
Există o serie de aliaje de cupru: alamă - cu zinc, bronz - cu cositor și alte elemente, cupronickel - cu nichel, babbit - cu plumb și altele.
Proprietăți chimice
Nu se schimbă în aer în absența umidității și a dioxidului de carbon. Este un agent reducător slab și nu reacționează cu apa diluată cu acid clorhidric. Se transferă în soluție cu acizi neoxidanți sau hidrat de amoniac în prezența oxigenului, cianurii de potasiu. Oxidat cu acizi sulfuric și azotic concentrați, " vodcă regală„, oxigen, halogeni, calcogeni, oxizi nemetalici. Reacţionează la încălzire cu halogenuri de hidrogen.
Metode moderne de minerit
90% din cuprul primar se obține prin metoda pirometalurgică, 10% prin metoda hidrometalurgică. Metoda hidrometalurgică este producerea cuprului prin levigarea acestuia cu o soluție slabă de acid sulfuric și separarea ulterioară a cuprului metalic din soluție. Metoda pirometalurgică constă în mai multe etape: îmbogățire, prăjire, topire pentru mată, purjare în convertor, rafinare.
Pentru îmbogățire minereuri de cupru Se folosește metoda de flotație (bazată pe utilizarea diferitelor umectare ale particulelor care conțin cupru și roci sterile), care permite obținerea unui concentrat de cupru care conține de la 10 la 35% cupru.
Minereurile de cupru și concentratele cu conținut ridicat de sulf sunt supuse prăjirii oxidative. În procesul de încălzire a concentratului sau minereului la 700-800 °C în prezența oxigenului atmosferic, sulfurile sunt oxidate, iar conținutul de sulf este redus cu aproape jumătate față de cel original. Se ard numai concentratele sărace (cu un conținut de cupru de la 8 la 25%), iar concentratele bogate (de la 25 la 35% cupru) sunt topite fără ardere.
După prăjire, minereul și concentratul de cupru sunt topite în mată, care este un aliaj care conține sulfuri de cupru și fier. Mate conține de la 30 la 50% cupru, 20-40% fier, 22-25% sulf, în plus, mata conține impurități de nichel, zinc, plumb, aur și argint. Cel mai adesea, topirea se realizează în cuptoare cu reverberație de foc. Temperatura în zona de topire este de 1450 °C.
Pentru a oxida sulfurile si fierul, mata de cupru rezultata este supusa suflarii cu aer comprimat in convertoare orizontale cu suflare laterala. Oxizii rezultați sunt transformați în zgură. Temperatura din convertor este de 1200-1300 °C. Interesant este că căldura este eliberată în convertor din cauza reacțiilor chimice, fără alimentare cu combustibil. Astfel, convertizorul produce cupru blister care conține 98,4 - 99,4% cupru, 0,01 - 0,04% fier, 0,02 - 0,1% sulf și o cantitate mică de nichel, staniu, antimoniu, argint, aur. Acest cupru este turnat într-o oală și turnat în matrițe de oțel sau într-o mașină de turnare.
În continuare, pentru a îndepărta impuritățile dăunătoare, cuprul blister este rafinat (se efectuează rafinarea la foc și apoi rafinarea electrolitică). Esența rafinării la foc a cuprului blister este oxidarea impurităților, îndepărtarea lor cu gaze și transformarea lor în zgură. După rafinarea la foc se obține cuprul cu o puritate de 99,0 - 99,7%. Se toarnă în matrițe și se obțin lingouri pentru topirea ulterioară a aliajelor (bronz și alamă) sau lingouri pentru rafinarea electrolitică.
Rafinarea electrolitică se realizează pentru a obține cupru pur (99,95%). Electroliza se realizează în băi în care anodul este realizat din cupru rafinat la foc, iar catodul este realizat din foi subțiri de cupru pur. Servește ca electrolit soluție apoasă. Când trece un curent continuu, anodul se dizolvă, cuprul intră în soluție și, curățat de impurități, se depune pe catozi. Impuritățile se depun pe fundul băii sub formă de zgură, care este prelucrată pentru a extrage metale valoroase. Catozii se descarcă după 5-12 zile, când greutatea lor ajunge la 60 până la 90 kg. Sunt spălate temeinic și apoi topite în cuptoare electrice.