Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 18.9. Металлы побочных подгрупп. Медь

Медь известна человеку уже более шести тысяч лет. Латинское название этого металла связано с островом Кипр (отсюда «купрум» — медь), где уже в III в. до н. э. разрабатывались месторождения медных руд и выплавлялась медь.

Нахождение в природе. Медь встречается в природе как в свободном виде (самородная медь), так и в виде соединений. Наиболее известны медный блеск, или халькозин, Cu₂S, халькоперит FeCuS₂, ковеллин CuS, малахит (СuOН)₂СO₃ и др. В литосфере на долю меди приходится 0,01% (по массе).

Получение. Основным источником меди служат сульфидные, а также полиметаллические руды. Вначале сульфидную руду обжигают, а затем сплавляют полученный оксид с сульфидом:

Так получают черновую медь, которую далее подвергают рафинированию (очистке от примесей).

Свойства меди. Это металл розовато-красного цвета, очень ковкий, пластичный, с высокой электро- и теплопроводностью.

В химическом отношении медь является малоактивным металлом. В сухом воздухе она устойчива, во влажном покрывается зеленоватым налетом карбоната гидро-ксомеди (II):

С кислородом в зависимости от температуры образует два оксида:

Аналогично медь взаимодействует с серой. С галогенами взаимодействие меди идет уже при комнатной температуре. Например, с влажным хлором образуется хлорид меди (II) СuСl₂.

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Однако в присутствии кислорода воздуха медь может растворяться в соляной кислоте:

Взаимодействует медь и с азотной и концентрированной серной кислотой:

Медь вытесняет металлы, стоящие правее в ряду напряжений, из солей в растворе:

Применение. Медь применяют для изготовления электропроводов и различных сплавов — бронзы (сплав с оловом), латуни (сплав с цинком), дюралюминия и др. Все медные сплавы обладают высокой стойкостью к атмосферной коррозии.

Соединения меди. Оксид меди (I) Сu₂O — твердое вещество красного цвета, в природе встречается в виде минерала куприта. Вам этот оксид известен как продукт восстановления свежеприготовленного гидроксида меди (II) альдегидами и глюкозой:

Гидроксид меди (I) СuOН — промежуточный продукт этой реакции, очень нестойкое соединение:

Оксид меди (II) СuО — твердое вещество черного цвета. Его получают при взаимодействии меди с кислородом, а также при разложении гидроксида меди (II), нитрата меди (II):

Оксид меди (II) — окислитель, он восстанавливается до чистой меди при нагревании с водородом, коксом, оксидом углерода (II), углеводородами, спиртами; последние превращаются при этом в альдегиды или кетоны. Например:

Окисление углеводородов оксидом меди (II) до углекислого газа и воды используется при качественном анализе для определения содержания в них углерода и водорода.

Гидроксид меди (II) Сu(ОН)₂ осаждается из растворов солей меди (II) в виде голубой студенистой массы при действии на них щелочей.

Оксиды и гидроксиды меди имеют слабо выраженные амфотерные свойства с преобладанием основных, поэтому легко растворяются в кислотах. Оксиды и гидроксиды меди растворяются в водном растворе аммиака, образуя комплексные соединения: гидроксид диамин-меди (I) [Cu(NH₃)](OH)₂, гидроксид тетрааминмеди (II) [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Способность металлов побочных подгрупп к образованию комплексных соединений обусловлена возможностью образования химических связей с участием d-электронов и свободных d-орбиталей металлов.

Соединения меди (I) легко окисляются и превращаются в соединения меди (II).

Большинство солей меди (II) хорошо растворимы в воде, но в растворе гидролизованы по катиону, поэтому их растворы имеют кислотную среду. Наиболее известны сульфат, хлорид и нитрат меди (II), которые применяют в гальваническом производстве. Медный купорос CuSO₄ • 5Н₂) используют в сельском хозяйстве. Минерал малахит, имеющий красивый изумрудно-зеленый цвет, — поделочный материал.

Из солей меди вырабатывают большое количество минеральных красок, разнообразных по цвету: зеленых, синих, коричневых, фиолетовых, черных.

Летучие соединения меди окрашивают несветящееся пламя в зеленый цвет.