Курсовая работа по химии. Медь
ах плавления между металлами этих подгрупп объясняется
тем, что между ион-атомами металлов подгруппы меди почти нет “зазоров” и
они расположены более близко. Вследствие этого количество свободных
электронов в единице объема, электронная плотность, у них больше.
Следовательно, и прочность химической связи у них больше. Поэтому металлы
подгруппы меди плавятся и кипят при более высоких температурах.
Металлы подгруппы меди обладают, по сравнению с щелочными металлами,
обладают большей твердостью. Объясняется это увеличением электронной
плотностью и отсутствием “зазоров” между ион-атомами.
Необходимо отметить, что твердость и прочность металлов зависят от
правильности расположения ион-атомов в кристаллической решетке. В металлах,
с которыми мы практически сталкиваемся, имеются различного рода нарушения
правильного расположения ион-атомов, например пустоты в узлах
кристаллической решетки. К тому же металл состоит из мелких кристалликов
(кристаллитов), между которыми связь ослаблена. В Академии Наук СССР была
получена медь без нарушения в кристаллической решетке. Для этого очень
чистую медь возгоняли 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 соединений.
Чистая медь обладает и другой интересной особенностью. Красный цвет
обусловлен следами растворенного в ней кислорода. Оказалось, что медь,
многократно возогнанная в вакууме (при отсутствии кислорода), имеет
желтоватый цвет. Медь в полированном состоянии обладает сильным блеском.
При повышении валентности понижается окраска меди, например CuCl –
белый, Cu2O – красный, CuCl + H2O – голубой, CuO – черный. Карбонаты
характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем
обусловлен интересный практический признак для поисков.
Электропроводимость.
Медь обладает наибольшей (после серебра) электропроводимостью, чем и
обусловлено её применение в электронике.
Кристаллическая решетка.
Медь кристаллизируется по типу централизованного куба (рис 1).
[pic]
Рисунок 1. Кристаллическая решетка меди.
5. Химические свойства меди.
Строение атома.
[pic]
Рисунок 2. Схема строения атома меди.
29Cu 1s1 2s2 sp6 3s2 3p6 3d10 4s1
Eионизации 1 = 7.72 эВ
Eионизации 2 = 20.29 эВ
Eионизации 3 = 36.83 эВ
Отношение к кислороду.
Медь проявляет к кислороду незначительную активность, но во влажном
воздухе постепенно окисляется и покрывается пленкой зеленоватого цвета,
состоящей из основных карбонатов меди: [pic]
В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на поверхности меди
образуется тончайший слой оксида меди: [pic]
Внешне медь при этом не меняется, так как оксид меди (I) как и сама
медь, розового цвета. К тому же слой оксида настолько тонок, что пропускает
свет, т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при нагревании, например
при 600-800 0C. В первые секунды окисление идет до оксида меди (I), которая
с поверхности переходит в оксид меди (II) черного цвета. Образуется
двухслойное окисное покрытие.
Qобразования (Cu2O) = 84935 кДж.
[pic]
Рисунок 3. Строение оксидной пленки меди.
Взаимодействие с водой.
Металлы подгруппы меди стоят в конце электрохимического ряда
напряжений, после иона водорода. Следовательно, эти металлы не могут
вытеснять водород из воды. В то же время водород и другие металлы могут
вытеснять металлы подгруппы меди из растворов их солей, например: [pic].
Эта реакция окислительно-восстановительная, так как происходит переход
электронов:
[pic]
[pic]
Молекулярный водород вытесняет металлы подгруппы меди с большим трудом.
Объясняется это тем, что связь между атомами водорода прочная и на ее
разрыв затрачивается много энергии. Реакция же идет только с атомами
водорода.
[pic]
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 карбоната:
[pic]
[pic]
Взаимодействие с кислотами.
Находясь в ряду напряжений 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 кислотах с
образованием соответствующих солей: [pic].
Отношение к галогенам и некоторым другим неметаллам.
Qобразования (CuCl) = 134300 кДж
Qобразования (CuCl2) = 111700 кДж
[pic]
Медь хорошо реагирует с галогенами, дает два вида галогенидов: CuX и
CuX2.. При действии галогенов при комнатной температуре видимых изменений
не происходит, но на поверхности вначале образуется слой адсорбированных
молекул, а затем и тончайший слой галогенидов. При нагревании реакция с
медью происходит очень бурно. Нагреем медную проволочку или фольги и
опустим ее в горячем виде в банку с хлором – около меди появятся бурые
пары, состоящие из хлорида меди (II) CuCl2 с примесью хлорида меди (I)
CuCl. Реакция происходит самопроизвольно за счет выделяющейся теплоты.
Одновалентные галогениды меди получают при взаимодействии металлической
меди с раствором галогенида двухвалентной меди, например: [pic]. Монохлорид
выпадает из раствора в виде белого осадка на поверхности меди.
Оксид меди.
При прокаливании меди на воздухе она покрывается черным налетом,
состоящим из оксида меди [pic]. Его также легко можно получить
прокаливанием гидроксокарбоната меди (II) (CuOH)2CO3 или нитрата меди (II)
Cu(NO3)2. При нагревании с различными органическими веществами CuO окисляет
их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород – в воду
восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются
при элементарном анализе органических веществ для определения содержания в
них углерода и водорода.
Под слоем меди расположен окисел розового цвета – закись меди Cu2O.
Этот же окисел получается при совместном прокаливании эквивалентных
количеств меди и окиси меди, взятых в виде порошков: [pic].
Закись меди используют при устройстве выпрямителей переменного тока,
называемых купроксными. Для их приготовления пластинки меди нагревают до
1020-1050 0C. При этом на поверхности образуется двухслойная окалина,
состоящая из закиси меди и окиси меди. Окись меди удаляют, выдерживая
пластинки некоторое время в азотной кислоте: [pic].
Пластинку промывают, высушивают и прокаливают при невысокой температуре
– и выпрямитель готов. Электроны могут проходить только от меди через
закись меди. В обратном направлении 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 проходит за счет электронов, т.е.
существует электронная проводимость. В наружном слое закиси меди
наблюдается нехватка электронов, что равноценно появлению положительных
зарядов. Поэтому, когда к меди подводят положительный плюс источника тока,
а к закиси меди – отрицательный, то электроны через систему не проходят.
Электроны при таком положении полюсов движутся к положительному электроду,
а положительные заряды – к отрицательному. Внутри слоя закиси возникает
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 через систему проходит электрический ток. Так работает
купроксный выпрямитель. [6, с.63]
Гидроксиды меди.
Гидроксид меди малорастворимое и нестойкое соединение. Получают его при
действии щелочи на раствор соли: [pic]. Это ионная реакция и протекает она
потому, что образуется плохо диссоциированное соединение, выпадающее в
осадок: [pic]
Медь, помимо гидроксида меди (II) голубого цвета, дает еще гидроксид
меди (I) белого цвета: [pic]. Это нестойкое соединение, которое легко
окисляется до гидроксида меди (II): [pic].
Оба гидроксида меди обладают амфотерными свойствами. Например,
гидроксид меди (II) хорошо растворим не только в кислотах, но и в
концентрированных растворах щелочей: [pic], [pic].
Таким образом, гидроксид меди (II) может диссоциировать и как
основание: [pic] и как кислота. Этот тип диссоциации связан с
присоединением меди гидроксильных групп воды: [pic]
Сульфаты.
Наибольшее практическое значение имеет CuSO4*5H2O, называемый медным
купоросом. Его готовят растворением меди в концентрированной серной
кислоте. Поскольку медь относится к малоактивным металлам и расположена в
ряду напряжений после водорода, водород при этом не выделяется: [pic].
Медный купорос применяют при электролитическом получении меди, в
сельском хозяйстве для борьбы с вре
| |  скачать работу |
Курсовая работа по химии. Медь |
