Во что превращается медь

Во что превращается медь

Самородная медь, размером около 4 см

Медь — минерал из класса родных элементов. В природных рудах Fe, Ag, Au, As и другие элементы встречаются в виде примесей или в твердых растворах с Cu. Простое вещество медь представляет собой пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розовый при отсутствии оксидной пленки). Один из первых металлов, широко контролируемых человеком благодаря относительной доступности для получения из руд и низкой температуре плавления. Это один из семи металлов, известных человеку с древних времен. Медь является важным элементом для всех высших растений и животных.

См. также:

СТРУКТУРА

Кристалл структура медь

Симгония кубическая, тип симметрии гексаоктаэдрический m3m, кристаллическая структура — гранецентрированная кубическая решетка. Модель представляет собой куб с восемью атомами по углам и шестью атомами, расположенными в центре граней (6 граней). Каждый атом в этой кристаллической решетке имеет координационное число 12. Самородная медь встречается в виде пластин, губчатых и твердых масс, волокнистых и проволочных агрегатов, а также кристаллов, сложных двойников, скелетных кристаллов и дендритов. Поверхность часто покрыта пленками «зеленой меди» (малахита), «голубой меди» (азурита), фосфатов меди и других продуктов ее вторичного превращения.

СВОЙСТВА

Кристаллы самородной меди, озеро Верхнее, округ Кинави, штат Мичиган, США. Размер 12 x 8,5 см

Медь представляет собой пластичный металл цвета розового золота, который быстро образует оксидную пленку на воздухе. , что придает ему характерный глубокий желто-красный оттенок. Тонкие слои меди кажутся бледно-сине-зелеными.

Наряду с осмием, цезием и золотом медь является одним из четырех металлов, имеющих цвет, отличный от серого или серебристого. Этот цветовой тон объясняется наличием электронных переходов между третьей полной атомной орбиталью и четвертой полупустой: разность энергий между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (уступает только серебру по электропроводности среди металлов). Электропроводность при 20°С: 55,5-58 мСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4%/°C и слабо зависит от температуры в широком диапазоне температур. Медь диамагнитна.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, медно-никелевого — с никелем и др.

ЗАПАСЫ И ПРОИЗВОДСТВО

Проба меди, 13,6 см Полуостров Кинави, Мичиган, США

Среднее содержание меди в земная кора (кларк) составляет (4,7-5,5) 10 -3 % (мас.). В морской и речной воде содержание меди значительно ниже: 3·10–7% и 10–7% (мас.). Большая часть медной руды добывается на открытой дороге. Содержание меди в руде колеблется от 0,3 до 1,0%. По оценкам экспертов, мировые запасы в 2000 г. составляли 954 млн т, из них 687 млн ​​т — доказанные запасы, на долю России приходится 3,2% общих и 3,1% подтвержденных мировых запасов. При нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы извлечения меди – пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных минералов, например халькопирита CuFeS 2 . Гидрометаллургический метод заключается в растворении медных руд в разбавленном растворе серной кислоты или аммиака; медь вытесняется из полученных растворов металлическим железом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Небольшой медный самородок

Самородная медь обычно образуется в зоне окисления некоторых месторождений меди. ассоциация с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Вес отдельных скоплений самородной меди достигает 400 тонн. Крупные промышленные месторождения природной меди наряду с другими медьсодержащими полезными ископаемыми образуются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение Лейк-Сьюпериор, США).
Самородная медь также встречается в осадочных породах, прежде всего в медных песчаниках и сланцах.
Наиболее известными месторождениями исходной меди являются рудники Турин (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Медные браслеты

Из-за низкого сопротивления медь широко используется в электротехнике для силовых кабелей, проводов или других проводников, таких как печатные провода. Медные провода применяются в обмотках электроприводов и силовых энергосберегающих трансформаторов.
Еще одним полезным свойством меди является ее высокая теплопроводность. Это позволяет использовать его в различных теплоотводящих устройствах, теплообменниках, в том числе в широко известных охладителях, кондиционерах и радиаторах отопления.
Сплавы с использованием меди широко применяются в различных областях техники, наиболее распространенными из которых являются упомянутые выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов. которые могут включать никель, висмут и другие металлы в дополнение к олову и цинку.
Сплавы меди и золота часто применяют в ювелирном деле для повышения стойкости изделий к деформации и истиранию, так как чистое золото является очень мягким металлом и не устойчиво к этим механическим воздействиям.
Планируемое новое массовое использование меди обещает ее использование в качестве бактерицидных поверхностей в медицинских устройствах для сокращения числа госпитализаций. перенос бактерий: двери, ручки, водозапорные устройства, перила, поручни, столешницы, все поверхности, к которым прикасается рука человека.

Читайте также:  Беспроводные наушники стали тише звучать что надо делать

Фонтан

Медь , свойства , соединения, сплавы, производство, применение

Медь

Медь (лат. Cuprum) — химический элемент I группы периодической системы Менделеева (атомный номер 29, атомный вес 63,546). В соединениях медь обычно проявляет степени окисления +1 и +2, известны также некоторые соединения трехвалентной меди. Важнейшие соединения меди: оксиды Cu 2 O, CuO, Cu 2 O 3 ; Cu(OH) 12 2 13 гидроксид, Cu(NO 12 3 13 ) 12 2 13 нитрат. 3H 12 2 13 O, сульфид CuS, сульфат (сульфат меди) CuSO 12 4 13 . 5H122213O, карбонат CuCO12313Cu(OH)122213, хлорид CuCl122213. 2H 2 O.

Медь — один из семи металлов, известных с древних времен. Период перехода от каменного века к бронзовому (IV — III тыс. до н.э.) назывался медным веком или энеолитом (от греч. chalkos — медь и lithos — камень) или Энеолит (от латинского aeneus — медь и греческого lithos — камень). В этот период появляются медные инструменты. Известно, что при строительстве пирамиды Хеопса использовались медные инструменты.

Чистая медь — мягкий, ковкий металл красноватого цвета, в карьере — розоватый, местами с коричневыми и пестрыми оттенками, тяжелый ( плотность 8,93 г/см 3 ), отличный проводник тепла и электричества, уступающий в этом отношении только серебру (температура плавления 1083 °С). Медь легко вытягивается в проволоку и сматывается в тонкие листы, но относительно неактивна. В обычных условиях медь не окисляется в сухом воздухе и кислороде. Но реагирует довольно легко: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажным хлором, образует хлорид CuCl 2 , при нагревании с серой образует сульфид Cu 2 S, с селеном. Но медь не взаимодействует с водородом, углеродом и азотом даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, не действуют на медь, например разбавленные соляная и серная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей: 2Cu + 4HCl + O 2 = 2CuCl 2 + 2H 2 O .

В атмосфере, содержащей пары СО 2 , Н 2 Или и т. п., покрывается патиной, зеленоватой пленкой щелочного карбоната (Cu 2 (ОН) 2 СО 3 )), ядовитое вещество.

Медь содержится более чем в 170 рудах, из которых только Промышленное значение имеют 17, в том числе: борнит (пестрая медная руда — Cu 5 FeS 4 ), халькопирит (медный пирит — CuFeS 2 ), халькоцит (медь блеск — Cu 2 S), ковелин (CuS), малахит (Cu 2 (OH) 2 CO 3 ). Существует также природная медь.

Плотность меди, удельный вес меди и другие характеристики меди

Плотность — 8,93*103 кг/ м3;
Удельный вес — 8,93 г/см3;
Удельная теплоемкость при 20°С — 0,094 кал/град;
Температура плавления — 1083 °С;
Удельная теплота плавления — 42 кал/г;
Температура кипения — 2600 °С;
Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20 °С) — 16,7 * 10 6 (1/градус);
Коэффициент теплопроводности — 335 ккал/м*ч*град;
Сопротивление при 20 °С — 0,0167 Ом*мм2/м;

Модуль упругости меди и коэффициент Пуассона

Наименование материала Модуль Юнга, кг/мм2 Модуль сдвига, кг/мм2 Коэффициент Пуассона
Литая медь 8400
Медный прокат 11 000 4 000 0,31-0,34
Холоднотянутая медь 13000 4900

МЕДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Оксид меди (I) Cu 2 O 3 и оксид меди Cu 2 O , как и другие меди(I ) соединения менее стабильны, чем соединения меди (II). Оксид меди (I) или оксид меди Cu122213O встречается в природе в виде минерала куприта. Кроме того, его можно получить в виде красного осадка окиси меди при нагревании раствора соли меди и щелочи в присутствии сильного восстановителя.

Читайте также:  Вы стали миллионером что дальше

Окись меди

(II) или оксид меди CuO представляет собой черное вещество, встречающееся в природе (например, в виде минерала тенерита). Его получают прокаливанием гидроксокарбоната меди (CuOH) 2 CO 3 или нитрата меди Cu(NO 2 ) 2 .
Оксид меди (II) является хорошим окислителем. Гидроксид меди Cu(OH) 2 осаждают из растворов солей меди действием щелочей в виде голубоватой желеобразной массы. Уже при низкой температуре, даже под водой, он разлагается и превращается в черную окись меди (II).
Гидроксид меди (II) является очень слабым основанием. Поэтому растворы солей меди в большинстве случаев кислые, а со слабыми кислотами медь образует основные соли.

El

сульфат меди CuSO 4 в безводном состоянии белый порошок, который становится синим после поглощения воды. Поэтому он используется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Водный раствор медного купороса имеет характерный сине-голубой цвет. Такая окраска характерна для гидратированных ионов [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ , поэтому все разбавленные растворы солей меди(II) имеют одинаковую окраску, если они не содержат или окрашенные анионы. Из водных растворов сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды с образованием прозрачных голубых кристаллов сульфата меди. Медный купорос применяют для электролитического меднения металлов, для приготовления минеральных красок, а также как сырье для получения других соединений меди. В сельском хозяйстве разбавленный раствор медного купороса применяют для опрыскивания растений и подготовки зерна перед посевом для уничтожения спор вредных грибов.

Хлорид меди CuCl 2 . 2Х12213019. Образует темно-зеленые кристаллы, легко растворимые в воде. Высококонцентрированные растворы хлорида меди окрашены в зеленый цвет, разбавленные — в сине-голубой.

Нитрат меди (II) Cu(NO 3 ) 2 . 3H12213019. Его получают растворением меди в азотной кислоте. При нагревании голубые кристаллы нитрата меди сначала теряют воду, а затем легко разлагаются с выделением кислорода и коричневого диоксида азота, превращаясь в оксид меди(II).

Гидроксокарбонат меди (CuOH) 2 CO 3 . Встречается в природе в виде минерала малахита. имеет красивый изумрудно-зеленый цвет. Искусственно получают действием Na 2 CO 3 на растворы солей меди(II).
2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 ↓ + 2Na 2 SO 4 + CO 2
Используется для получения хлорида меди, для приготовления синего и зеленого минерала красок, а также в пиротехнике.

Ацетат меди Cu (СН 3 СОО) 2 . Н12 213 О19. Его получают обработкой металлической меди или оксида меди (II) уксусной кислотой. Обычно это смесь щелочных солей разного состава и цвета (зеленых и сине-зеленых). Называется медь, используется для приготовления масляной краски.

Комплексы меди образуются в результате соединения двухзарядных ионов меди с молекулами аммиака.
Из солей меди получают различные минеральные красители.
Все соли меди ядовиты. Поэтому для предотвращения образования солей меди медные листы изнутри покрывают слоем олова (лужение).

ПРОИЗВОДСТВО МЕДИ

Добыча меди из окисленных и сульфидных руд. 80% всей добываемой меди выплавляется из сульфидных руд. Как правило, медные руды содержат большое количество пустой породы. Поэтому для получения меди используется процесс обогащения. Медь получают выплавкой из сульфидных минералов. Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конверсии, обжига и электролитического рафинирования. В процессе обжига большинство сульфидов примесей превращаются в оксиды. Так, основная примесь в большинстве медных руд пирит FeS12213 превращается в Fe12213012313. Обжиговые газы содержат CO 2 , который используется для производства серной кислоты. Оксиды железа, цинка и другие примеси, полученные в процессе обжига, отделяются в виде шлака при плавке. Жидкие медные гальки (Cu 2 S с примесью FeS) поступают в конвертер, где продувается воздух. При конверсии выделяется двуокись серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных веществ (Au, Ag, Te и др.) и удаления вредных примесей медь из блистеров сначала обжигают, а затем подвергают электролитической очистке. При огневом рафинировании жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, превращаются в шлак и удаляются. И медь заливают в формы. Полученные плавильные печи служат анодами при электролитическом рафинировании.
Основным компонентом электролитического рафинирующего раствора является сульфат меди, наиболее распространенная и дешевая соль меди. Для повышения низкой электропроводности медного купороса в электролит добавляют серную кислоту. А чтобы получить компактный осадок меди, в раствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси, содержащиеся в нерафинированной («блистерной») меди, можно разделить на две группы.

Читайте также:  Бедные люди которые стали миллиардерами

1) Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют гораздо больший потенциал отрицательного электрода, чем медь. Поэтому они растворяют анод вместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются в электролите в виде сульфатов. Поэтому необходимо регулярно заменяйте электролит.

2) Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) анодному растворению не подлежат, но в процессе оседают на аноде и образуют вместе с другими примесями анодный шлам, который периодически удаляют. Олово и свинец растворяются вместе с медью, но в электролите образуют малорастворимые соединения, которые выпадают в осадок и также удаляются.

МЕДНЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы которые повышают сопротивление и другие свойства меди, получают путем добавления таких добавок, как цинк, олово, кремний, свинец, алюминий, марганец, никель. Более 30 % меди используется для сплавов.

Латунь — сплавы меди и цинка (60-90 % меди и 40-10 % цинка) — прочнее меди и менее склонны к окисление . Добавление кремния и свинца в латунь повышает ее антифрикционные свойства, а добавление олова, алюминия, марганца и никеля повышает коррозионную стойкость. Листовой металл, штампованные изделия применяют в машиностроении, особенно в химии, оптике и приборостроении, при производстве сеток для целлюлозно-бумажной промышленности.

Бронза . Раньше бронзами называли сплавы меди (80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время выпускаются безоловянные бронзы, названные по имени основного компонента в честь меди.

Алюминиевые бронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическими свойствами, связанными с коррозионной стойкостью.

Свинцовые бронзы , содержащие от 25 до 33% свинца, в основном используются для производства подшипников, работающих при высоких давлениях и высоких скоростях скольжения.

Кремниевые бронзы с содержанием 4-5% кремния применяются как дешевый заменитель оловянных бронз.

Бериллиевые бронзы с содержанием 1,8-2,3% бериллия отличаются твердостью после закалки и высокой эластичностью . Из них изготавливают пружины и пружинные изделия.

Кадмиевые бронзы , сплавы меди с небольшим содержанием кадмия (до 1%), применяют для изготовления арматуры для воды и газа трубопроводов и в машиностроении

Припои : сплавы цветных металлов, применяемые при сварке для получения монолитного сварного шва. Среди твердых припоев известны сплавы меди и серебра (44,5-45,5 % Ag; 29-31 % Cu; остальное цинк).

Видео-гайд: Во что превращается медь


ПРИМЕНЕНИЕ МЕДИ

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь применяется в чистом виде: в производстве кабельной продукции, шин неизолированного и контактного провода, электростанций, телефонных и телеграфное оборудование и радиоаппаратура. Теплообменники, вакуумные устройства и трубы изготовлены из меди. Более 30% меди переходит в сплавы.

Сплавы меди с другими металлами применяются в машиностроении, в автомобильной и тракторной промышленности (радиаторы, подшипники), для производства химического оборудования.

Высокая ударная вязкость и ковкость металла позволяет использовать медь для производства различных изделий с очень сложным рисунком. Красная медная проволока в отожженном состоянии становится настолько мягкой и податливой, что легко скручивать все виды проволоки и гнуть самую сложную элементы декора. Кроме того, медная проволока легко паяется сканированным серебряным припоем, хорошо гальванизируется и покрывается золотом. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом при производстве филигранных изделий.

Коэффициент линейного и объемного расширения меди при нагревании примерно такой же, как у горячих эмалей, поэтому при охлаждении эмаль хорошо прилипает к медному изделию, не трескается, не отскакивает. По этой причине мастера по эмали предпочитают медь всем другим металлам.

Как и другие металлы, медь является одним из жизненно важных микроэлементов. Он участвует в процессах фотосинтеза и усвоения азота растениями, поддерживает синтез сахара, белков, крахмала и витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пентагидрата сульфата: медный купорос CuSO 4 . 5H 12 2 13 O. В больших количествах ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В небольших количествах медь необходима для всех живых существ.

Источник

Поделиться с друзьями
ГроФорум