Вопрос 19

Медь. Химические с-ва. Соединения меди (II) - оксид, гидроксид, соли. Получение. Комплексные соединения.

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu . Простое вещество мед— это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки).

Химические свойства и соединения:

Образуя химические соединения, атом может отдавать один, два или три электрона, проявляя степень окисления соответственно +1, +2 и +3. При этом наиболее устойчивыми являются соединения меди (II), а наименее устойчивыми - соединения меди (III).

Медь относится к малоактивным металлам. Стандартный электродныйпотенциал меди равен +0,34 В, что определяет ее место в ряду стандартных электродных потенциалов: оно находится правее водорода. При обычных условиях она не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой.

Однако в кислотах-сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной)-медь растворяется:

Сu + 8HN03 = 3Cu(N03 )2 + 2NO + 4Н20

разбавленная

Сu + 4HN03 = Cu(N03)2 + 2N02+ 2Н20

концентрированная

Сu+ 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2 Н20

Как малоактивный металл медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии, влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, медь покрывается зеленоватым налетом карбоната меди:

2 Сu + O2 + С02 + Н20 =Сu (ОН)2 • СuС02.В большинстве известных соединений медь проявляет степень окисления + 2.

Соединения меди (II)-оксид СиО и гидроксид Си(ОН)2-довольно устойчивы. Этот гидроксид амфотерен,хорошо растворяется в кислотах:

Cu(OH)2 + 2НС1 = СuСl2 + 2Н20

и в концентрированных щелочах.

Гидроксид меди (II)-труднорасворимое в воде вещество голубого цвета. Приьнагреванииразлагается,образуя оксид меди (II) черного цвета:

Сu(ОН)2=СuО + Н20

Соли меди(II) образуются при растворении меди в кислотах-окислителях (азотной, концентрированной серной). Большинство солей в этой степени окисления имеют синюю или зелёную окраску.

Темный цвет окисленных медных изделий обусловлен наличием на их поверхности этого оксида. Для ионов меди (II) Сu2+ характерно образование комплексных соединений, например K2[Cu(CN)4]-тетрацианокупрат (II) калия:

CuCl2 + 4KCN = К2 [Cu(CN)4] + 2КСl

Из других комплексных соединений меди (II) отметим соединение с аммиаком. Если к раствору хлорида меди (II) прилить небольшое количество раствора аммиака, то выпадет осадок гидроксида меди (II):

CuCl2 + 2NH3 + 2Н20 = Сu(ОН)2 + 2NH4Cl

Если добавить избыток аммиака, то гидроксид растворится с образованием комплексного соединения темно-синей окраски, характерной для аммиачного комплекса меди:

Си(ОН)2+ 4NH3 = [Cu(NH3)4] (ОН)2

Эта реакция является качественной на ион меди (II).

Растворимость гидроксида меди (II) в щелочах также связана с образованием комплексных соединений:

Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Cu(OH)4]

Образованием комплексных со­динений объясняется цвет растворов солей меди (II). Почему, например, безводный сульфат меди (II)-вещество белого цвета, а раствор этой соли имеет голубую окраску? При растворении происходит химическое взаимодействие ионов соли с водой, и образуются так называемые аквакомплексы меди, имеющие голубую окраску:

CuS04 + 6Н20 = [Сu (Н20)6] SO4

Получение Промышленное получение меди — сложный многоступенчатый процесс. Добытую руду дробят, а для отделения пустой породы используют, как правило, флотационный метод обогащения. Полученный концентрат (содержит 18—45% меди по массе) подвергают обжигу в печи с воздушным дутьем. В результате обжига образуется огарок — твердое вещество, содержащее, кроме меди, также и примеси других металлов. Огарок плавят в отражательных печах или электропечах. После этой плавки, кроме шлака, образуется так называемый штейн, в котором содержание меди составляет до 40—50%. Далее штейн подвергают конвертированию — через расплавленный штейн продувают сжатый воздух, обогащенный кислородом. В штейн добавляют кварцевый флюс (песок SiO2). В процессе конвертирования содержащийся в штейне как нежелательная примесь сульфид железа FeS переходит в шлак и выделяется в виде сернистого газа SO2:

2FeS + 3O2 + 2SiO2 = 2FeSiO3 + 2SO2

Одновременно сульфид меди(I) Cu2S окисляется:

2Cu2S + 3О2 = 2Cu2О + 2SO2

Образовавшийся на этой стадии Cu2О далее реагирует с Cu2S:

2Cu2О + Cu2S = 6Cu + SО2

В результате возникает так называемая черновая медь, в которой содержание самой меди составляет уже 98,5—99,3% по массе. Далее черновую медь подвергают рафинированию. Рафинирование на первой стадии — огневое, оно заключается в том, что черновую медь расплавляют и через расплав пропускают кислород. Примеси более активных металлов, содержащихся в черновой меди, активно реагируют с кислородом и переходят в оксидные шлаки. На заключительной стадии медь подвергают электрохимическому рафинированию в сернокислом растворе, при этом черновая медь служит анодом, а очищенная медь выделяется на катоде. При такой очистке примеси менее активных металлов, присутствовавшие в черновой меди, выпадают в осадок в виде шлама, а примеси более активных металлов остаются в электролите. Чистота рафинированной (катодной) меди достигает 99,9% и более.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________