17) Свойства и получение меди и алюминия

Медь

Физические свойства:

Cu – розовато-красный металл,

Тпл = 1083 °С, Ткип = 2567 °С,

по электропроводности медь стоит на втором месте после серебра;

достаточно высокая механическая прочность;

относительно высокая коррозионная стойкость;

хорошая обрабатываемость;

относительная легкость пайки и сварки.

Химические свойства:

медь медленно взаимодействует с разбавленными кислотами (кроме азотной), однако растворяется в них в присутствии окислителей.

в сухом воздухе медь практически не окисляется – при нагревании покрывается оксидной пленкой,

во влажном воздухе в присутствии диоксида углерода на поверхности меди образуется зеленоватая пленка Cu(OH)₂·CuCO₃.

Получение:

Медь получают путем переработки сульфидных руд, чаще других встречающихся в природе. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем, медь обязательно подвергают электролитической очистке. В нормальной воздушной атмосфере проводниковая медь устойчива к атмосферной коррозии. Этому способствует тонкий слой оксида СuО которым медь покрывается на воздухе. Он препятствует дальнейшему доступу кислорода воздуха к меди.

Алюминий

Физические свойства:

Al – серебристо-белый металл,

Тпл = 660,5 °С, Ткип = 2467 °С,

прочный и пластичный металл;

по распространенности в природе занимает 1-е место среди всех элементов.

Химические свойства:

на воздухе алюминий покрывается тонкой прочной пленкой оксида, защищающей его от коррозии,

алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой,

легко реагирует со щелочами,

с рядом металлов и неметаллов образует сплавы, отличающиеся высокой твердостью, жаропрочностью (CuAl₂, CrAl₇, TiAl₃, FeAl₃ и др.).

Получение:

Алюминий получают электролизом глинозема Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆ при температуре 960-970 °С.

Алюминий более высокой чистоты (99,9–99,99% по основному веществу) получают электролитическим рафинированием черного алюминия. В качестве электролита чаще всего применяют расплав Na₃AlF₆, BaCl₂ (до 60%) и NaCl (до 4%).

Для получения алюминия полупроводниковой чистоты (99,999–99,9999% по основному веществу) применяют последовательно очистку через субсоединения и зонную плавку

18) Свойства и получение золота и серебра

Золото

Физические свойства:

Au - блестящий металл желтого цвета;

Тпл = 1064°С, Ткип = 2807°С;

обладает высокой пластичностью;

по электро - и теплопроводности уступает лишь серебру и меди;

способность золота к отражению инфракрасных лучей близка к 100%.

Химические свойства:

в химическом отношении золото - малоактивный металл. На воздухе не изменяется даже при сильном нагревании;

кислоты в отдельности не действуют на золото, но в смеси соляной и азотной кислот (царской водке) золото легко растворяется.

легко растворяется золото в хлорной воде и в аэрируемых (продуваемых воздухом) растворах цианидов щелочным металлов.

ртуть растворяет золото, образуя амальгаму, которая при содержании более 15% золота становится твёрдой;

обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред.

Получение:

Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоянии, главным образом в виде мелких зёрен, вкраплённых в кварц или содержащихся в кварцевом песке. В небольших количествах золото встречается в сульфидных рудах железа, свинца и меди. Общее содержание золота в земной коре составляет около 5·10^–7 вес. %. Крупные месторождения золота находятся в Южной Африке, на Аляске, в Канаде и Австралии.

Золото отделяется от песка и измельченной кварцевой породы промыванием водой, которая уносит частицы песка, как более лёгкие, или обработкой песка жидкостями, растворяющими золото. Чаще всего применяется раствор цианида натрия (NaCN), в котором золото растворяется в присутствии кислорода с образованием компелексных анионов [Au(CN)₂]:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂О = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Из полученного раствора золото выделяют цинком:

2Na[Au(CN)₂] + Zn = Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

Освобождённое золото обрабатывают для отделения от него цинка разбавленной серной кислотой, промывают и высушивают. Дальнейшая очистка золота от примесей (главным образом от серебра) производится обработкой его горячей концентрированной серной кислотой или путём электролиза.

Серебро

Физические свойства:

Ag – белый, блестящий металл;

Тпл = 962°С, Ткип = 2212°С;

серебро – очень мягкий, тягучий металл;

от других металлов отличается наименьшим удельным сопротивлением.

Химические свойства:

стойкий к окислению при нормальной температуре; часто наблюдаемое почеpнение серебряных предметов - результат образования на их повеpхности чёрного сульфида серебра - AgS₂. Поэтому серебряные контакты не рекомендуется применять по соседству с резиной, эбонитом и другими материалами, содержащими серу.

соляная и pазбавленная сеpная кислоты на него не действуют. Раствоpяют серебpо обычно в азотной кислоте.

Получение:

Серебро распространено в природе значительно меньше, чем медь (около 10^-5 вес. %). В некоторых местах (например, в Канаде) серебро находится в самородном состоянии, но большую часть серебра получают из его соединений. Самой важной серебряной рудой является серебряный блеск (аpгент) - Ag₂S. В качестве примеси серебро встречается почти во всех медных и серебряных рудах. Из этих руд и получают около 80% всего добываемого серебра.

Извлечение серебра из серебросодержащих минералов производится подобно золоту посредством амальгамации и цианирования, в зависимости от характера сырья. Полученный продукт подвергается аффинажу. Принцип аффинажа заключается в растворении серебра на аноде и осаждении его кристаллов на катоде. Осажденное серебро после фильтрации и промывки подвергается плавке. А нерастворимый анодный шлам, содержащий золото, платину, подвергают дальнейшей обработке. Аффинированное серебро выпускается в слитках различной массы, в порошке, а также в гранулах. Степень чистоты серебра может достигать 99,9999%.