Химические свойства меди - Изменение физико-химических свойств материалов путем диффузии

Природная медь состоит из двух стабильных нуклидов 63Cu (69,09% по массе) и 65Cu (30,91%). Конфигурация двух внешних электронных слоев нейтрального атома меди 3 s 2 p 6 d 10 4s 1.

В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде и входит в побочную подгруппу I группы, к которой относятся такие благородные металлы, как серебро и золото.

Медь химически малоактивный металл. В сухой атмосфере медь практически не изменяется. Во влажном воздухе на поверхности меди в присутствии углекислого газа образуется зеленоватая пленка состава Cu(OH)2-CuCO3.

2Cu+O2+CO2+H2O>Cu(OH)-CuCO3

Так как в воздухе всегда имеются следы сернистого газа и сероводорода, то в составе поверхностной пленки на металлической меди обычно имеются и сернистые соединения меди. Такая пленка, возникающая с течением времени на изделиях из меди и ее сплавов, называется патиной. Патина предохраняет металл от дальнейшего разрушения.

При нагревании на воздухе медь тускнеет и в конце концов чернеет из-за образования на поверхности оксидного слоя:

    2Cu+O2>2CuO (оксид двухвалентгой меди), при t=400 - 500єC 4Cu+O2>2Cu2O (оксид одновалентной меди), при t выше 1000єС

При нагревании с фтором, хлором, бромом образуются галогениды меди (II):

Cu+Br2>CuBr2

Cu+Cl2>CuCl2

В присутствии окислителей, прежде всего кислорода, медь может реагировать с соляной кислотой, но водород при этом не выделяется:

2Cu+4HCl+O2>2CuCl2+H2O

С концентрированной соляной кислотой медь реагирует с образованием трихлорокупрата (II) водорода:

Cu+3HCl>H[CuCl3]+H2

Растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата меди (II) и оксида азота (II):

3Cu+8HNO3>3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

Реагирует с концентрированными растворами серной и азотной кислот с образованием солей меди (II) и продуктов восстановления кислот:

Cu+2H2SO4>CuSO4+SO2+2H2O

Cu+4HNO3>Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

Из кислот-неокислителей -- разбавленной серной, хлороводородной и других -- медь не вытесняет водород, так как в электрохимическом ряду напряжений стоит правее водорода и имеет положительный электродный потенциал. Однако выделение водорода все же будет наблюдаться, если взять для реакции бромистоводородную НВr или иодистоводородную HI кислоту:

2Cu+4HBr>2H[CuBr2]+H2^

Медь не реагирует с водородом, азотом, углеродом и кремнием, а также с водой и щелочами.

Реагирует с серой:

При t=400єС образует сульфид меди (II):

Cu+S>CuS

При t выше 400єС получается сульфид меди (I):

2Cu+S>Cu2S

С йодом - образует йодид меди (I):

2Cu+I2>2CuI

Медь может взаимодействовать с другими металлами, образуя интерметаллические соединения:

3Cu+Au>Cu3Au

Вытесняет менее активные металлы из растворов их солей:

Cu+HgCl2>Hg+CuCl2

В соединениях медь может иметь две степени окисления: менее стабильную степень Cu+ и намного более стабильную Cu2+, которая дает соли синего и сине-зеленого цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B11H11)23-, полученных в 1994 году.

В атмосферных условиях в отличие от многих других металлов, медь не подвергается коррозии, так как на ее поверхности образуется тонкий ровный слой (пленка) продуктов коррозии, не содержащая никаких агрессивных соединений, способных при каких-либо условиях разрушать металл. Коррозия меди в атмосферных условиях - процесс самопроизвольно затухающий, так как продукты коррозии защищают поверхность металла от внешней среды.

В воде и нейтральных растворах солей медь обладает достаточной устойчивостью, которая заметно снижается при доступе кислорода и окислителей. В морской воде, аэрируемой при малой скорости движения, медь характеризуется небольшим равномерным растворением (порядка 0,05 мм/год). При высоких скоростях течения жидкости, а также ударах струи скорость коррозии меди сильно повышается.

Большое значение имеют медные сплавы -- латуни (основная добавка цинк, Zn), бронзы (сплавы с разными элементами, главным образом металлами -- оловом, алюминием, берилием, свинцом, кадмием и другими, кроме цинка и никеля) и медно-никелевые сплавы, в том числе мельхиор и нейзильбер. В зависимости от марки (состава) сплавы используются в самых различных областях техники как конструкционные, антидикционные, стойкие к коррозии материалы, а также как материалы с заданной электро - и теплопроводностью. Так называемые монетные сплавы (медь с алюминием и медь с никелем) применяют для чеканки монет -- "меди" и "серебра"; но медь входит в состав и настоящих монетного серебра и монетного золота.

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

Похожие статьи




Химические свойства меди - Изменение физико-химических свойств материалов путем диффузии

Предыдущая | Следующая