Медь.

Общее содержание меди в земной коре сравнительно невелико (0,01 вес %) ,

однако она чаще, чем другие металлы, встречается в самородном состоянии,

причём самородки меди достигают значительной величины. Этим, а также

сравнительной лёгкостью обработки меди объясняется то, что она ранее других

металлов была использована человеком.

В настоящее время медь добывают из руд. Последние, в зависимости от

характера входящих в их состав соединений, подразделяют на оксидные и

сульфидные. Сульфидные руды имеют наибольшее значение, поскольку из них

выплавляется 80% всей добываемой меди.

Важнейшими минералами, входящими в состав медных руд, являются:

халькозин или медный блеск - Cu2S; халькопирит или медный колчедан -

CuFeS2; малахит - (CuOH) 2CO3. Медные руды, как правило содержат большое

количество пустой породы, так что непосредственное получение из них меди

экономически невыгодно. Поэтому в металлургии меди особенно важную роль

играет обогащение (обычно флотационный метод) , позволяющее использовать

руды с небольшим содержание меди. Выплавка меди их её сульфидных руд или

концентратов представляет собою сложный процесс. Обычно он слагается из

следующих операций:

- обжиг;

- плавка конвертирование огневое рафинирование электролитическое

рафинирование;

В ходе обжига большая часть сульфидов примесных элементов превращается в

оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд, пирит - FeS2 -

превращается в Fe2O3. Газы, отходящие при обжиге, содержат SO2 и

используются для получения серной кислоты.

Получающиеся в ходе обжига оксиды железа, цинка и других примесей

отделяются в виде шлака при плавке. Основной же продукт плавки - жидкий

штейн (Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают

воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается

черновая или сырая медь. Для извлечения ценных спутников (Au, Ag, Te и

др.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается огневому, а

затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования

жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка, кобальта

окисляются, переходят в шлак и удаляются. Медь же разливают в формы.

Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

Чистая медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко

прокатываемый в тонкие листы. Она очень хорошо проводит тепло и

электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. В сухом воздухе

медь почти не изменяется, так как образующаяся на её поверхности тончайшая

плёнка оксидов придаёт меди более тёмный цвет и также служит хорошей

защитой от дальнейшего окисления. Hо в присутствии влаги и диоксида

углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налётом гидроксокарбоната

меди - (CuOH) 2CO3. При нагревании на воздухе в интервале температур

200-375oC медь окисляется до чёрного оксида меди(II) CuO. При более высоких

температурах на её поверхности образуется двухслойная окалина:

поверхностный слой представляет собой оксид меди(II) , а внутренний -

красный оксид меди(I) - Cu2O. Медь широко используется в промышленности

из-за: высокой теплопроводимости высокой электропроводимости ковкости

хороших литейных качеств большого сопротивления на разрыв химической

стойкости

Около 40% меди идёт на изготовление различных электрических проводов и

кабелей. Широкое применение в машиностроительной промышленности иэлектротехнике нашли различные сплавы меди с другими веществами. Hаиболееважные из них являются латуни (сплав меди с цинком) , медноникеливые сплавыи бронзы. Латунь содержит до 45% цинка. Различают простые латуни испециальные. В состав последних, кроме меди и цинка, входят другиеэлементы, например, железо, алюминий, олово, кремний. Латунь находитразнообразное применение - из неё изготовляют трубы для конденсаторов ирадиаторов, детали механизмов, в частности - часовых. Некоторые специальныелатуни обладают высокой коррозийной стойкостью в морской воде и применяютсяв судостроении. Латунь с высоким содержанием меди - томпак - благодарясвоему внешнему сходству с золотом используется для ювелирных идекоративных изделий. Медноникеливые сплавы и бронзы такжеподразделяются на несколько различных групп — по составу других веществ,содержащихся в примесях. И в зависимости от химических и физических свойствнаходят различное применение. Все медные сплавы обладают высокой стойкостью против атмосфернойкоррозии. В химическом отношении медь — малоактивный металл. Однако сгалогенами она реагирует уже при комнатной температуре. Например, с влажнымхлором она образует хлорид - CuCl2. При нагревании медь взаимодействует и ссерой, образуя сульфид - Cu2S. Hаходясь в ряду напряжения после водорода, медь не вытесняет его изкислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислоты на медь не действуют.Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах собразованием соответствующих солей: 2Cu + 4HCl + O2 —> 2CuCl2 + 2H2O Летучие соединения меди окрашивают несветящееся пламя газовой горелки всине-зелёный цвет. Соединения меди(I) в общем менее устойчивы, чемсоединения меди(II) , оксид Cu2O3 и его производные весьма нестойки. В парес металлической медью Cu2O применяется в купоросных выпрямителяхпеременного тока. Оксид меди(II) (окись меди) - CuO - чёрное вещество,встречающееся в природе (например в виде минерала тенерита) . Его легкоможно получит прокаливанием гидроксокарбоната меди(II) (CuOH) 2CO3 илинитрата меди(II) - Cu(NO3) 2. При нагревании с различными органическимивеществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород-- в воду и восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакциейпользуются при элементарном анализе органических веществ для определениясодержания в них углерода и водорода. Гидроксокарбонат меди(II) - (CuOH) 2CO3 - встречается в природе в видеминерала малахита, имеющего красивый изумрудно-зелёный цвет. Применяетсядля получения хлорида меди(II) , для приготовления синих и зелёныхминеральных красок, а также в пиротехнике. Сульфат меди(II) - CuSO4 - в безводном состоянии представляет собойбелый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяетсядля обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Смешанныйацетат-арсенит меди(II) - Cu(CH3COO) 2• Cu3(AsO3) 2 - применяется подназванием "парижская зелень" для уничтожения вредителей растений. Из солей меди вырабатывают большое количество минеральных красок,разнообразных по цвету: зелёных, синих, коричневых, фиолетовых и чёрных.Все соли меди ядовиты, поэтому медную посуду лудят --- покрывают внутрислоем олова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей. Характерное свойство двухзарядных ионов меди --- их способность соединятьсяс молекулами аммиака с образованием комплексных ионов. Медь принадлежит к числу микроэлементов. Такое название получили Fe, Cu,Mn, Mo, B, Zn, Co в связи с тем, что малые количества их необходимы длянормальной жизнедеятельности растений. Микроэлементы повышают активностьферментов, способствуют синтезу сахара, крахмала, белков, нуклеиновыхкислот, витаминов и ферментов. Микроэлементы вносят в почву вместе смикроудобрениями. Удобрения, содержащие медь, способствуют росту растенийна некоторых малоплодородных почвах, повышают их устойчивость противзасухи, холода и некоторых заболеваний.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru