Вход

Медь

Курсовая работа по химии
Дата добавления: 06 ноября 2006
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 946 кб (архив zip, 84 кб)
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
14 Министерство высшего образования Российской Федерации Башкирский г осударственный у ниверситет Кафедра неорган ической химии Курсовая работа Медь Выполнил студент I курса В группы Панкратьев Е.Ю. Проверил д оцент кафедры Н.Х. Гайфутдинова Р.К. Уфа 2002. Содержание : 1. Распространение меди в природе. - 3 2. История открытия меди. - 3 3. М есторождений меди. - 4 4. Физические свойства меди. - 5 5. Химические свойства меди. - 6 6. Получение меди. - 10 7. Добыча и получение солей из природных месторождений. - 11 8. М ед ь и живые организмы. - 12 9. Применение меди. - 12 10. Использованная ли тература. - 13 1. Распространение меди в природе. Металлы подгруппы м еди обладают небольшой химической активностью, поэтому они находятся ч астично в виде химических соединений, а частично в свободном виде, особе нно золото. Медь в далекие геологические эпохи, очевидно, находилась только в виде с ернистых соединений – халькопирита (или ) и х алькозина . Объясняется это тем, что медь обладает довольно большим химическим сродством к сере, в настоя щее время сульфиды – наиболее распространенные минералы меди. При высо ких температурах, например в районах вулканической деятельности, под де йствием избытка кислорода происходило превращение сульфидов меди в ок ислы, например: . При температуре ниже 1000 0 C происходило образование окиси меди, которая в небольших количествах встречается в природе: . Самородная (металлическая ) медь , очевидно , возникла в пр ироде при сильном нагревании частично окисленных сернистых руд. Можно представить, что после землетрясени й, гра ндиозных извержений окисленные минералы меди бы ли погребены под толстым слоем горных пород и нагревались за счет земног о тепла. При этом происходило взаимодействие окислов с сульфидами: . Подобные процессы протекают при выплавке меди на мета ллургических заводах. Такие природные “металлургиче ские заводы” выплавляют громадные количества меди : самый крупный из найденных само родков весил 420 т. По-видимому, в меньших масштабах взаимодействие окислов некоторых металлов с сул ьфидами идет и в н а стоящее вр емя, например в районе некоторых Курильских островов . Некоторые другие минералы меди полу чились из окисных руд. Напр имер, под действием влаги и д вуокиси углерода происходила гидратация окиси меди и образование осно вных карбонатов: . В лаборатории мы эти процессы не наблюдаем, так как они идут медленно. В “лаборатории” природы сроки в несколь ко тысяч лет совершенно незначительны. В дальнейшем под влиянием давления вышележа щих горных пород и некоторого нагревания происходило уплотнение основ ного карбоната меди, и он превратился в изумительный по красоте минерал – малахит. Особенно красив полированный малахит . Он бывает окрашен от светло-зеленого до т емно-зеленого цвета. Переходы оттенков причудливы и со здают фантастический рисунок на поверхности камня. Переход нерастворимых сульфидных со единений меди в раствор мог осуществляться за счет взаимодействия раст воров сульфата железа ( III ): . Растворы сульфата железа, как указано выше, получаются в природе при действии воды, насыщенной кислородом, на пирит. Эти процесс ы медленно идут в природе и в настоящее время . [1, с.8-10 ] Медь входит более чем в 198 минералов, из которых для промышленност и важны лишь 17. Для производства меди наибольшее значение имеют халькопи рит (он же – медный колчедан) CuFeS 2 , халькозин (медный блеск) Cu 2 S , ковеллин CuS , борнит (пестрая медная руда) Cu 5 FeS 4 . Иногда встреча ется и самородная медь. Распространение м еди в земной коре – 4,7*10 -3 % по мас се (10 15 - 10 16 тонн). [3] 2. История открытия меди. Медь стала известна человеку в каменном веке – некоторые самородки меди, о тносящиеся к этому времени, носят следы воздействия каменных орудий , в частности у них обрублены выступающие части. Очевидно, эти кусочки меди были использованы доисторическим ч еловеком в качестве украшений , а зате м и как орудия. Распространению медных изделий способствовало свойство меди подвергаться ковке в нагрето м состоянии. Так обрабатывали медные самородки индейцы еще со времен Кол умба. Где и когда был открыт метод выплавки меди из руд неизв естно. Скорее он был открыт случайно . Самородная медь в сегда встречалась совместно с рудой. И вот во время нагрева самородка в р аскаленных углях костра кусочки медной руды, прилипшие к самородку, тоже превратились в медь – восстановились угле родом : . Во зможно, первоначально медь выплав лялась в небольших ивовых корзинах, обмазанных толсты м слоем глины. В такую своеобразную печь загружали руд у вместе с углем и под ней разжигали большой костер. Руды меди часто встречаются совместно с рудами цинка, о лова. Такие руды восстанавливаются легче и дают сплавы меди более твердые, чем сама медь. Эти сплавы называютс я бронзами, а время, в течени е которог о человек широко использовал бронзу, - бронзовым веком . Название “бронза” произошло от названия небольшого итальянского город а Бриндизи , через который среди прочи х товаров шла торговля изделиями из сплава меди с оловом. Этот сплав назв али медью из Бриндизи, а затем - бронзой. Изготовление изделий из меди и ее сплавов производило сь еще при первых фараонах Египта (4 – 5 тыс. лет до н. э .) . Известны древнейшие ме дные руды на острове Кипр. По-видимому, современное лат инское название “купрум” про изошло от латинского наз вания этого острова. [ 6 ] Когда же и где была впервые выплавлена медь? Считалось, что люди 9 – 8 тыс. лет назад не умели , как следует , делать керамическую посуду, но в 1950 г. археологами было сделано и нтересное открытие. В районе реки Конья на юго-западе Малой Азии в 1950 г. производились р аскопки. Наряду с каменными орудиями были найдены медн ые проколки , украшения, колечки. По определениям физиков, использующих радиоуглеродный метод; культурный сл ой с остатками жизнедеятельности человека возник в VII - VI тысячелетиях до н.э. Этому от крытию тр удно поверить, но в 1963 г. при раскопках в верховьях реки Тигр были найдены п ростейшие медные изделия, относящиеся к тому же периоду. Там же нашли и ме дную руду . [1, с. 27-28] 3. Мес тор ождени я м еди. Соединения элемент ов подгруппы меди распределены в земной коре неравномерно, что объясняе тся различием в геологических условиях, сложившихся в различных местах земного шара. Богатейшие месторождения меди имеются в Конго (Катангский пояс). Материалы, собранные археологами о древнейших месторождениях дат ируются тысячелетиями до новой эры. Древнейшие выработки меди на террит ории нашей страны найдены в Закавказье, на побережье Балхаша, в многочис ленных пунктах Сибири. Планомерные поиски месторождений меди начинаются при Иване III , Иване Грозном и особенно при Петре I . При Иване Грозном в Олонецк ий уезд был послан новгородский гость (купец) Семен Гаврилов “для сыску м едные руды”, где она и была найдена. В 1652 г. Казанский воевода сообщил царю: “ Медные руды… сыскано много и заводы к медному делу заводим” . [2, с.26 ] Из документов следует, что с 1562 по 1664 г. было посл ано из “Казани к Москве чистыя меди 4641 пуд. 6 гривенков”. В 1702 г. стала выходить первая русская газета “Ведомости”, которую, очевидно, редактировал Петр I . 2 января 1703 г. в ней писали: “Из Казани пишут. На реке Соку нашли много нефти и медной руды, из той руды мед и выплавили изрядно, отчего чают не малую прибыль Московскому государст ву” . [2, с.27 ] В начале этого столетия главнейшими месторождениями, которые разрабат ывались, были: в районе Северного Урала – Богословский завод, в районе Ни жнего Тагила – Выйский завод, а на Кавказе – Калакентский и Кедабекски й заводы. В наше время известны месторождения меди на восточном склоне Урала, Сред ней Азии, Закавказье и т.д. Большое количество меди и других ископаемых находится на дне океанов, ко торое покрыто так называемыми конкрециями – скоплениями в виде камней округлой неправильной формы. Они содержат в среднем 0,5% меди. По подсчетам ученых запасы этой ценной и своеобразной руды составляют 5 млрд. тонн . [1, с.16-18 ] 4. Физические свойства меди. T плавления T кипени я r a С R удельное 1083 0 C 2 877 0 C 98 нм 8, 96 г/ c м 3 1,63*10 -8 ом*м Таблица 1. Физические свойства меди. Металлы подгруппы м еди, как и щелочные металлы, имеют по о дному свободному электрону на один и он-атом металла. Казалось бы, эти металлы не должны особенно сильно отличатся от щелоч ных. Но они, в отличие от щелочных металлов, обладают дов ольно высокими температурами плавления. Большое разл ичие в температурах плавления между металлами этих по дгрупп объясняется тем, что между ион-атомами металлов подгруппы меди почти нет “зазоров” и они расположены более близко . Вследствие этого количество свободных электронов в единиц е объема, электронная плотность, у них больше. Следоват ельно, и прочность химической связи у них больше . Поэто му металлы подгруппы меди плавятся и кипят при более высоких температур ах. Металлы подгруппы м еди обладают, по сравнению с щелочными металлами, облад ают большей твердостью. Объясняется это увеличением электронной плотностью и отсутствием “зазоров” между ион-атомами . Необходимо отметить, что твердость и прочность металл ов зависят от правильности расположения ион-атомов в кристаллической р ешетке. В металлах, с котор ыми мы прак тически сталкиваемся, имеются различного рода нарушения правильного р асположения ион-атомов, например пустоты в узлах кристаллической решет ки. К тому же металл состоит из мелких кристалликов (кристаллитов), между которыми связь ослаблена. В Академии Наук СССР была получена медь без нарушения в кристал лической решетке. Для этого очень чистую медь возгонял и при высокой температуре в глубоком вакууме на глубокую подложку . Медь получалась в виде небольших ниточек – “усов” . Как оказалось такая медь в сто раз прочнее, чем обычная. Цвет меди и её соед инений . Чистая медь обладае т и другой интересной особенностью. К расный цвет обусловлен следами растворенного в ней ки слорода. Оказалось, что медь, многокр атно возогнанная в вакууме (при отсутствии кислорода), имеет желтоватый цвет. Медь в полированном состоянии обладает сильным б леском. При повышении валентности понижается окраска меди, наприм ер CuCl – белый , Cu 2 O – красный , CuCl + H 2 O – голубой , CuO – черный. Ка рбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем обусловлен интересный практический признак для поисков. Электропроводимос ть . Медь обладает наибо льшей (после серебра ) электропроводимос тью , чем и обусловлено её применение в электронике. Кристаллическая р ешетка . Медь кристаллизиру ется по типу централизованного куба ( рис 1 ) . 14 Рисунок 1. Кристаллическая решетка меди. 5. Химические свойства меди. Строение атома . 14 Рисунок 2. Схема строения атома меди. 29 Cu 1s 1 2s 2 sp 6 3s 2 3p 6 3 d 10 4s 1 E ионизации 1 = 7.72 эВ E ионизации 2 = 20.29 эВ E ионизации 3 = 36.83 эВ Отношение к кислор оду . Медь проявляет к кис лороду незначительную активность , но во влажном возду хе постепенно окисляется и покрывается пленкой зелен оватого цвета, состоящей из основных карбонатов меди: В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на пове рхности меди образуется тончайший слой оксида меди: Внешне медь при этом не меняется, так как оксид меди ( I ) как и сама медь, розового цве та. К тому же слой оксида настолько тонок, что пропускае т свет, т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при на гревании, например при 600-800 0 C . В первые секунды окисление идет до ок сида меди ( I ) , которая с поверхности переходит в ок сид меди ( II ) черного цвета. Образуется двухслойное окисное покрытие. Q образования (Cu 2 O) = 84935 кДж . 14 Рисунок 3. Строение оксидной пленки меди. Взаимодействие с в одой . Металлы подгруппы м еди стоят в конце электрохимического ряда напряжений, после иона водорода. Следовательно, эти мет аллы не могут вытеснять водород из воды. В то ж е время водород и другие металлы могут вытеснять металлы подгруппы меди из растворов их солей, например: . Эта реакция окислит ельно-восстановительная, так как происходит переход электронов: Молекулярный водор од вытесняет металлы подгруппы меди с большим трудом. Объясняется это тем, что связь между атомами водорода п рочная и на ее разрыв затрачивается много энергии. Реа кция же идет только с атомами водорода. Медь при отсутствии кислорода с водой практически не взаимодействует. В присутствии кислорода медь медленно взаимодействует с водой и покрывается зеленой пленкой гидроксида меди и основного карбон ата: Взаимодействие с кислотами . Находясь в ряду напряжен ий после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислота на медь не действуют. Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих ки слотах с образованием соответствующих солей : . Отношение к галоге нам и некоторым другим неметаллам . Q образования ( Cu Cl ) = 134300 кДж Q образования ( Cu Cl 2 ) = 111700 кДж Медь хорошо реагиру ет с галогенами , дает два вида галогенидо в: CuX и CuX 2 . . При действии галогенов при комнатной темпер атуре видимых изменений не происходит, но на поверхнос ти вначале образуется слой адсорбированных молекул , а затем и тончайший слой галогенидо в . При нагревании реакция с медью проис ходит очень бурно . Нагреем медную проволочку или фольг и и опустим ее в горячем виде в банку с хлором – около меди появятся бурые пары, состоящие из хлорида меди ( II ) CuCl 2 с примесью хлорида ме ди ( I ) CuCl . Реакция происход ит самопроизвольно за счет выделяющейся теплоты. Одновалентные гало гениды меди получают при взаимодействии металлической меди с растворо м галогенида двухвалентной меди, например: . Монохл орид выпадает из раствора в виде белого осадка на поверхности меди. Оксид меди . При прокаливании ме ди на воздухе она покрывается черным налетом, состоящим из оксида меди . Его также легко можно получить прокаливанием гидроксокар боната меди ( II ) ( CuOH ) 2 CO 3 или нитрата меди ( II ) Cu ( NO 3 ) 2 . При нагревании с различными о рганическими веществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород – в воду восстанавлива ясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементарном анализе органически х веществ для определения содержания в них углерода и водо рода. Под слоем меди расположен окисел розового цвета – зак ись меди Cu 2 O . Этот же окисел пол учается при совместном прокаливании эквивалентных ко личеств меди и окиси меди, взятых в виде порошков: . Закись меди используют при устройстве выпрямителей п еременного тока, называемых купроксными. Для их приготовления пластинк и меди нагревают до 1020-1050 0 C . При этом на поверхности образуется двухслойная окалина, со с тоящая из за киси меди и окиси меди. Окись меди уда ляют, выдерживая пластинки некоторое время в азотной кислоте: . Пластинку промываю т, высушивают и прокаливают при невысокой температуре – и выпрямитель г отов. Электроны могут проходить только от меди через закись меди . В обратном направлени и электроны проходить не могут. Это объясняется тем, что закись меди обладает различной проводимостью. В слое закиси меди, который примыкает непосредственно к меди , имеется избыток электронов, и электрический ток прохо дит за счет электронов, т.е. существует электронная про водимость. В наружном слое закиси меди наблюдается нех ватка электронов , что равноценно появлению положител ьных зарядов. Поэтому, когда к меди подводят положител ьный плюс источника тока, а к закиси меди – отрицательный, то электроны ч ерез систему не проходят. Электроны при таком положении полюсов движутс я к положительному электроду, а положительные заряды – к отрицательному. Внутри слоя закиси возника ет тончайший слой, лишенный носителей электрического тока, - запирающий слой. Когда же медь подключена к отрицательному полюсу , а закись меди к положительному, то движение электронов и положительных зарядов изменяется на обратное , и чер ез систему проходит электрический ток. Так работает купроксный выпрями тель. [ 6 , с.63 ] Гидроксид ы меди . Гидрок с ид меди малорастворимое и нест ойкое соединение . Получают его при действии щелочи на раствор соли: . Эт о ионная реакция и протекает она потому, что образуетс я плохо диссоциированное соединение , выпадающее в оса док: Медь, помимо гидроксида меди ( II ) голубого цвета, дает еще гидрок с ид меди ( I ) белого цвета: . Эт о нестойкое соединение, которое легко окисляется до ги дрок с ида меди ( II ): . Оба гидрок с ида меди обладают амфотерными свойствами. На пример, гидрок с ид меди ( II ) хорошо р астворим не только в кислотах, но и в концентрированных растворах щелоче й: , . Таким образом, гидрок с ид меди ( II ) может диссоциировать и как основание: и как кислота . Этот тип диссоциации связан с присоедине ни е м меди гидроксильн ых групп воды: Сульфаты . Наибольшее практич еское значение имеет CuSO 4 *5 H 2 O , называемый медным купоросом . Его готовят растворением меди в концентрированной серной к ислоте. Поскольку медь относится к малоактивным метал лам и расположена в ряду напряжений после водорода, водород при этом не в ыделяется: . Медный купорос применяют при электролитическом полу чении меди, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями ра стений, для получения других соединений меди. Карбонаты . Карбонаты для метал лов подгруппы меди не характерны и в практике почти не применяются. Неко торое значение для получения меди имеет лишь основной карбонат меди, который встречается в природе. К омп лексообразование . Характерное свойство дв ухзарядных ионов меди – их способность соединятся с молекулами аммиак а с образованием комплексных ионов. Качественные реак ции на ионы меди . Ион меди можно откры ть, прилив к раствору ее соли раствор аммиака. Появление интенсивного сине-голубого окрашивания связано с обр азованием комплексного иона меди [ Cu ( NH 3 ) 4 ] 2+ : Медь интенсивно окрашивает пламя в зеленый цвет. Пример к ачественн ого анализ а сплава меди . Исследуемый объект Реагент, действие Осадок Раствор Наблюден ие Выводы Часть сплава Нагрев ание с конц. HNO 3 Раствор 1 сразу приобрёл зелёную окраску, которая перешла в го лубую после охлаждения Раствор 1 25% NH 3 , Добавление 1-2 капли Раствор стал синим Это медный сплав Часть сплава HNO 3 , Сначала растворяют часть стру жек в 10 каплях 6М HNO 3 , а затем доб авляют 20-25 капель конц. HNO 3 , нагр евают до полного растворения сплава Раствор 2 может содержать Cu, Zn, Ni, Cd, Fe, Mn, Al, Pb, Sn, Sb Осадок не выпал Раствор 2 , Ni 2+ Диметил-глиоксим Раствор позеленел Ni нет Fe 3+ NH 4 CNS Кристаллы окра сились в красный цвет, потом раствор позеленел и выпал чёрный осадок Есть Fe 3+ Cd 2+ Дифенил-карбазид Раствор стал красным Есть Cd Zn 2+ Дитизон Фаза дитизона окрасилась в малиновый цвет Есть Zn Mn NaBiO 3 Ничего не произошло Mn нет Al 3+ Ализарин Раствор стал жёлто-коричневым Al нет Окси-хинолин Выпал зелёно-жёлтый осадок Al нет Раствор 2 HCl, H 2 SO 4 , добавление Раств ор 3 возможно содержит Sb, Sn Осадок не выпал Pb возможно нет Раствор 3 H 2 O 2 и NaOH Осадок 1 может со держать Sb Раствор 4 может содерж ать Sn Выпал зелёно-серый осадок (образовался ос.2 и р-р 2) Осадок 1 HNO 3 Раствор 5 Осадок растворился Sb нет Раствор 5 NH 3 , NH 4 Cl, H 2 O 2 Осадок не выпа л Раствор 4 NH 4 Cl Осадок не выпал Sn нет Раствор 2 I - Выпал жёлтый о садок, который приобрёл красный оттенок Есть Pb 2+ Выводы : Проведённый качес твенный анализ даёт основания считать, что в сплаве содержится медь, цин к, кадмий, железо, свинец. Таким образом этот сплав является латунью. [8] 6. Получение меди. История получения м еди . Интересна история по лучения меди. Уже 5-6 тысяч лет до н.э. медная руда добывалась египетскими ра бами в Нубии, на Синайском полуострове. Рудники, как пишет греческий исто рик Диодор Сицилийский ( I век до н.э.), являлись собственностью фараонов. На каторжный труд в рудниках от правляли рабов и осужденных, зачастую вместе с семьями. В наиболее узкие штольни на обивку руды и ее вынос направляли детей. На поверхность руду д оставляли в плетеных корзинках или кожаных мешках. Древнейшая медеплав ильная печь найдена на Синайском полуострове. Она представляла яму, обне сенную круглой стеной толщиной в 1 метр. Печь имела внизу два поддувала. По составу шлака установили, что в этой печи выплавлялась медь. Изображени е более совершенной печи было обнаружено на греческой вазе, которая дати руется VI веком до н.э. Для улучш ения литейных свойств меди греки добавляли в руду оловянный камень (двуо кись олова) и получали оловянную бронзу. Искусство получения меди и ее сплавов затем перешло к римлянам. Оловянну ю руду римляне доставали из Англии, которая в то время называлась Кассит еридскими островами. Интересно отметить, что минерал – двуокись олова и по настоящее время называется касситеритом. О методах получения меди в России дает представление небольшой, но обсто ятельный труд М.В.Ломоносова “Основание металлургии” (1763 год), который сыг рал исключительную роль в развитии металлургического производства. В э той же книги дано описание “сульфатизирующего обжига”. Он заключался в м едленном окислении медной сульфидной руды до сульфата меди кислородом воздуха: с последующим выщела чиванием соли водой с целью получения медного купороса. В книге даются указания, как использовать теплоту отходящих газов, как к онтролировать процесс плавки и даже как вентилировать шахты от пыли и га зов, которые “для человеческого здоровья вредительны”. [1, с.76-77 ] Получение меди мет одом электролиза . Элек тролиз широко применяют для очистки (рафиниро вания) меди. Для очистки меди из черновой меди отливают аноды – толстые пластины. Их подвешивают в ванну , содержащую раствор медного купороса. В к ачестве катодов используют тонкие листы чистой меди , н а которые во время электролиза осаждается чистая медь . На аноде происходит растворение меди. Ионы меди передвигаются к катоду, принимают от катода электрон ы и переходят в атомы: . Чи стая медь оседает на катоде . Примеси, входящие в состав черновой меди ведут себя по- разному. Более электроотрицательные элементы – цинк, железо, кадмий и д ругие растворяются на аноде. Но на катоде эти металлы н е выделяются , так как электрохимичес ком ряду напряжений они находятся ле вее меди и имеют более отрицате льные потенциалы. [1, с.70 ] Металлотермическ ий метод получения . Пирометаллургичес кий способ получения меди . Поскольку содержан ие меди не превышает 1.5-2%, их подвергают обогащению, т.е. отделяют соединения меди от пустой пор оды, применяя флотационный метод. Для этого руду размал ывают до тончайшего порошка и смешивают его с водой, до бавив в неё предварительно флоторагенты – сложные органические вещества. Они покрыва ют мельчайшие крупинки соединений меди и сообщают им н есмачиваемость . В воду добавляют ещё вещества, создающ ие пену. Затем через взвесь пропускают сильный поток в оздуха. Поскольку частички (крупинки соединений меди) водой не смачиваются , они прилипают к пузырькам воздуха и всплываю т наверх. Всё это происходит во флотационных аппаратах. Пену, которая содержит крупинки соединений меди, собирают, отфильтровыв ают , отжимают от воды и высушивают. Та к получают концентрат , из которого выделяется медь. В зависимости от состава руды существ ует не сколько методов её переработки. Суль фидную руду сначала обжигают при свободном т оке воздуха для удаления части серы: . Этот обжиг проводят в механических печах, похожих на устройства для обжига серного колчедана. В последнее время начали применять обжиг в кипящем сл ое. Продукты обжига затем переплавляют совместно с флю сами в отражательной печи. При этом протека е т множество химически х процесс ов , например . Пустая порода , часть сульфидов и окислов железа переходит в шлак, а на дне печи скапливается штейн – расплав сульфида меди Cu 2 S и сульфида железа FeS . Штейн сливают из печи и перерабатывают в конв екторе , который по устройству похож на конвектор для п ереработки стали. Частичное удалени е серы происходит за счет продувки воздуха через расплавленный штейн: . Сульфид меди и закис ь меди дают металлическую черновую медь: Она содержит около 95-98% меди. При послед ующей переплавке на поду отражательной печи содержание меди может быть повышено до 99,7%. Дальнейшая очистка ме ди проводится электролизом. Более просто перерабатывают окисные руды меди, состоящие из закиси меди, окиси меди и карбонатов меди ( Cu 2 O , CuO , CuCO 3 * Cu ( OH ) 2 ) . Эти руды обогащения прокал ивают с коксом при высокой температуре : . [1, с.74-75 ] 7. Добыча и получение солей меди из природных месторождений. Около 15% всех руд меди перерабатывается гидрометаллургическим методом – на измельченную ру ду действуют растворителем, который переводит медь в раствор. На руды, со держащие оксид меди, действуют разбавленной серной кислотой: По сравнению со многими другими оксидами, встречающимися в руде, оксид м еди растворяется сравнительно хорошо. Выделение металлической меди из раствора проводят электролизом. Если медь находится в руде в виде сульфида, то ее в раствор можно перевест и, обрабатывая ее руду раствором сульфата железа: [1, с.64 ] 8. М едь и ж ивые организмы. Медь входит в число жизн енно важных микроэлементов . Она участвует в процессе фотос интеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков , крахмала, витаминов и ферментов . При отсутствии или недост атке меди в растительных тканях уменьшается содержание хлорофилла, листья желте ют, растение перестает плодоносить и может погибнуть. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата – медного купорос а CuSO 4 *5 H 2 O . В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организ мов. Польские ученые установили, что в тех водоемах, где при сутствует медь, карпы отличаются крупными габаритами. В прудах и озерах, где нет меди, быстро развивается грибок, который поражает карпов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому. Из представителей живог о мира небольшие количества меди содержат осьминоги, каракатицы, устриц ы и некоторые другие моллюски. В крови ракообразных и голов оногих , медь входящая в состав их дыхательного пигмента – гемоциана ( 0,33-0,38% ), – играет ту же роль , что железо в крови других живот ных. Соединяясь с кислородом воздуха, гемоцианин синеет (поэтому у улито к кровь голубая), а отдавая кислород тканям, – обесцвечивается. У животных, стоящих на более высокой ступени развития, и у человека м едь содержится главным образом в печени. Ежедневная потре бность человеческого организма – примерно 0,005 грамма этого элемента. При недостаточном поступлении меди с пищ ей у человека развивается малокровие, появляется слабость. С биологическими проце ссами связан и один из способов добычи меди. Еще в начале XX века в Америке бы ли зарыты медные рудники в штате Юта : реши в, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалос ь 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшен ных рудников, на который махнули рукой, только за один год было “ вычерпано ” 10 тыся ч тонн меди. Оказалось, что среди многочисленных видов бакт ерий есть и такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соеди нения некоторых металлов. Поскольку медь в природе связана именно с серо й, эти микробы неравнодушны к медным рудам. Окисляя нераств оримые в воде сульфиды, микробы превращают их в легко растворимые соедин ения, причем процесс этот протекает очень быстро. Так при об ычном окислении за 24 дня из халькопирита выщелачивается 5 % меди, то в опытах с участием бактерий за 4 дня удал ось извлечь 80 % этого элемента. 9 . Применение меди. История применения меди . Археологические на ходки указывают, что медь довольно широко использовала сь людьми для изготовления украшений и предметов быта около 7-8 тысяч лет назад. До недавнего времен и считалось , что история эры электричества началась с 1786 года после опытов Луиджи Гальвани . В то же время археологические раскопки говорят, что с электриче ством люди ознакомились много веков назад . Археологи неподалеку от Багдада, а затем на б ерегах Тигра нашли глиняные сосуды высотой около 10 см и покрытые глазурью . Внутри сосуда обн аружили медные цилиндры , в которые были встав лены железные стержни. В с осуд ах имелось небольшое количество битума . Медные цилиндры были сильно разъедены. Это был первый гальвани ческий элемент. Подозревают, что эти элементы использо вались для электрохимического способа позолочения серебряных изделий. Медь наряду с железо м и золотом издавна применялась в качестве платежного средства. Большого совершенства в изготовлении различных издел ий из меди и бронзы достигли русские мастера. Уже к концу XV века в Р оссии в широких масштабах изготовлялись бронзовые пушки. [4, с.115-118 ] Применение меди в н астоящее время . Прим ерно половина производимой меди в настоящее время используетс я в радиотехнике и электр отехнической промышленности. Это связано с ее хорошей пров одимостью и относительно высокой коррозионной стойко стью . К меди, идущей на изготовление электрических пров одов , часто добавляют в небольшом количестве кадмий , который не снижает электропроводимость меди, но повыш ает ее прочность на разрыв. Древнейший сплав меди с цинком – латунь и в настоящее время производится в больших количествах . Содержание цинка в латуни составляет 30-45 %. Она применяется для изготовления ра зличной арматуры, соприкасающейся с водой (краны, вент или и т.д.), а также для производства различных труб . Из латуни прокатывают полосы и листы , идущ ие для выработки самых разнообразных изделий (проволока, произведения и скусств , предметы быта и т.д. ) . Латунь хорошо прокатывается, штампу ется и несколько дешевле меди, так как цинк более дешевый металл по сравн ению с медью. Другие сп л авы меди называются бронзами. Наиболее распространенная брон за – оловянная. Она содержит от 5 до 80% олова. В зависимости от содержания олова свойства и назначение меняется . При содержании олова 10-13% ее цв ет красновато-желтый , а более 27-30% - белы й. Подшипниковая бронза содержит 81-87% м еди. Для изготовления подшипников , ра зличных тормозных устройств, где происходит скольжен ие металла, применяют бронзы, содержащие до 45% свинца. В ч асовых и других точных механизмах, где нужна высокая механическая прочн ость и коррозионная стойкость, применяется бериллиевая бронза, содержа щая 1-2% бериллия. Ее прочность равна прочности стали. В быту и особенно в х имической промышленности применяют сплавы меди с никелем, например мон ель-м еталл, в котором отношение меди к никелю равно 2:1, и мельхиор, в котором это соотношение равно 4:1. Мельхиор по внешнему виду похож на серебро, из него приготовляют предметы домашнего обихода: ложки, вилки, подносы и т.д. Монель-металл применяют для изготовления монет, различных реакторов дл я химической промышленности, так как это сплав коррози онно-стоек . Гидроксокарбонат меди ( II ) – ( CuOH ) 2 CO 3 – применяют для получения хлорида меди ( II ), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехн ике. Сульфат меди ( II ) – CuSO 4 – в безводном состоянии представляет собой белы й порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он пр именяется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Смешанный ацетат-арсенит меди ( II ) – Cu ( CH 3 COO ) 2 * Cu 3 ( AsO 3 ) 2 – применяют под названием “ па рижская зелень ” для уничтожения вредите лей растений. Из солее меди вырабатывают большое количество минеральны х красок, разнообразных по цвету : зеленых, синих , коричневых, фиолетовых и черных. Все соли меди ядовит ы, поэтому медную посуду лудят – покрывают внутри слоем ол ова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей. [4, с.123-124 ] 10 . Использованная литература. 1. Л.Ф.Попова. От лития до цезия . М . , “Просвещение”, 1972 . 2. В.Е.Лунев. Познакомь тесь с медью. М.,”Металлургия”, 1965 . 3. Отв. за ред. Л.К.Иугалин. Химия минералов меди. Новосибирск, “ Наука ” , 1975. 4. Л.Ф.Попова. Медь. М., “ Просвещение ” , 1989. 5. Н.А.Фигуровский , "Открытие элементов и происхождение их названий" . М., “ Наука ” , 1970. 6. В.С.Котлярова, Н.В.К асимова . Получение плёнок меди и опыты с ними // Химия в школе , № 3 , 1972 . 7. http://www.chem.msu.su/rus/history/element/cu.html 8. И.Г.Подчайнова, Э. Н.Симонова . Аналитическая химия меди. М. ,” Наука ” , 1990.
© Рефератбанк, 2002 - 2017