Медь и ее свойства

Медь была первым металлом, которым овладел человек. Она открыла эру металлургии и дала миру первый сплав. Многие тысячелетия медь была основой материальной культуры и искусств.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

1. Вступление.
2. Положение меди в периодической системе.
3. Нахождение в природе.
4. Получение.
5. Физические свойства.
6. Химические свойства.
7. Применение меди.
8. Прошлое, настоящее и будущее меди.

Медь была первым металлом, которым овладел человек.
Она открыла эру металлургии и дала миру первый сплав. Многие тысячелетия медь была основой материальной культуры и искусств. Трудно переоценить уникальную роль 29-го элемента периодической системы Менделеева – медь - в истории человеческой цивилизации.
Миллионами километров медных проводов опутан наш земной шар. В электронике, машиностроении, судостроение, авиастроение и радиоэлектронике, химической промышленности и сельском хозяйстве служат людям медь и её сплавы.
Медь входит в самые сокровенные первокирпичики всего живого - белки, играя особую роль в живых организмах растений, животных, человека.
Медь продолжает жить в древнейших и новых творениях ваятелей.
Непревзойдённый в певучести голос меди звучит в разнообразнейших музыкальных инструментах. Он звучит и кремлевских курантах.
Судьба звука меди удивительна, она изобилует интереснейшими фактами и сенсационными открытиями.
Все-таки, в употребления вошла прежде медь, чем железо. Так как была она легче, притом изобильней - гораздо, чем железо.

Медь стоит в I группе периодической системы Менделеева, в 4-м периоде 5-го ряда. Относительная атомная масса 63,546 (цветной металл).
Её электронная формула или распределение по орбитам:

Атомный номер 29 2e- /8e- /18e- / 1e-

+29 Cu 1s2 /2s22p6/3s23p63d10/4s1

Так как в атомах меди десятый d-электрон поместился на третьем подуровне, в результате «провала» с четвёртого S-подуровня, то этот электрон подвижный. Поэтому медь в соединениях проявляет степени окисления +1(Сu2O) и +2(СuO) +2(CuO) =>(J меди) переменная валентность.

Медь встречается в природе в основном в связанном виде и входит в состав следующих минералов:
Медный блеск – Cu2S
Куприт - Сu2О
Медный колчедан – CuFeS2
Малахит - (СиОН)2СО3
Борнит – Cu5FeS4
Латинское название меди происходит от острова Кипр, где древние греки добывали медную руду.
Содержание меди в земной коре составляет 0,01%. Встречается в свободном состоянии в виде самородков, достигающих иногда значительных размеров (до нескольких тон).
Медь относится к числу элементов, образующих сферу, распложенную между земным ядром и литосферой.
Медь (≈80%) присутствует в земной коре в виде соединений с серой.
Медные руды по минералогическому составу могут быть разделены на три категории:
самородная, окисления, сульфидная.
На многих месторождениях доступ к медной руде преграждает - железная. Такое покрытие (геологи его называют «железной шляпой») может достигать многих десятков метров. Далеко не всякую медную руду мог использовать металлург. Выплавить чистую медь из руды, где металл соединен с серой химически, было невероятно трудно, а именно таких руд на земле большинство.
Температура, необходимая при выплавке меди из руды гораздо ниже той, что нужна для выплавки железа. Наибольшее количество медных руд (меди) добывают в США, Чили, Канаде, Конконго. Богатые месторождения медных руд находятся на Урале, в Казахстане и Закавказье. Медные руды, как правило, содержат такое количество примесей, что непосредственно получение из них меди экономически невыгодно.

Процесс получения меди весьма сложный. Упрощенно процесс её производства из медного блеска можно отразить так:

2Сu2S + 3O2 → Cu2O + 2SO2↑

Затем оксид меди (I) вступает в реакцию с оставшимся
медным блеском - получается медь:

2Сu2+1O + Cu2+1S-2→ 6Cu0 + S+4O2↑

Таким образом, полученная медь содержит примеси. Более чистый продукт образуется при электрозе.

Медь - металл светло розового - цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в тонкие листы. Плотность меди -8,92г/см3.
Температура плавления 1083°С. Отличный проводник электрического тока (уступает только серебру).
* Еще в старину было замечено, что если кусочек меди обработать ртутью, то он примет серебристый оттенок, если же его натереть соком горькой редьки, медь превращается в "золото".
В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как на её поверхности тончайшая пленка оксидов (придающая меди более темный цвет) служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. При нагревании на воздухе медь превращается в чёрную окись меди, которая при более высокой температуре разлагается, теряя кислород и переходя в закись меди Си2О.

В сухом воздухе и при обычной температуре медь почти не изменяется. При повышенной температуре медь может вступать в реакцию, как с простыми, так и со сложными веществами.
I. Взаимодействие с простыми веществами:

1.

2.

3.

II. Взаимодействие со сложными веществами:

Окислительно-восстановительные реакции:

(изменение степени окисления).

Чистая медь (99,9%Cu) используется в электротехнической промышленности для изготовления электрических проводов, кабелей и в теплообменных аппаратах.
Она входит в состав различных сплавов. Широко применяются соединения меди.
Пример: Кристаллогидрат сульфата меди (II) (медный купорос) CuSO4*5H2O — необходим для борьбы с вредителями и болезнями растений.
Агидроксидом меди (II) Си(ОН)2 определяют альдегидную группу в органических соединениях

Многие минералы меди ярко и красиво окрашены.
Кусочки повелина (он и медный индиго) отливают
всеми цветами радуги, медный блеск - имеет синевато стальной цвет, халькопирит - отливает золотом, азурит - густо синего ивета. а землянистый азурит -ярко голубой.
Медь с очень давних времен используется для изготовления монет, посуды и т.д.
Например: Однажды произошла своеобразная оценка, и медная монета даже сравнилась по достоинству с серебряной.
Екатерина I распорядилась делать медную монету такой же ценности, как и серебряные, которых в ту пору в казне было маловато. И вот монетчики рассчитали - рублевая медная монета должна иметь вес ... 1,6кг.
Это был квадрат со стороной 20 см. Такими рублями в 1748г. императрица Елизавета выплатила награду М.В. Ломоносову за написанную им оду. Деньги везли на двух подвода!

В карьерах месторождений медных руд, находящихся на территории Замбии, обнаружены наиболее древние на земле следы жизни.
В горных породах, возраст которых превышает миллиард лет, сохранились микрогалереи, проделанные многоклеточными организмами.
Как полагают учёные, эти представители земной фауны примерно на 300 миллионов лет старше всех живых организмов, которые были известны науке до сих пор.
*Один из древнейших морских портов Италии в античные времена (тогда он назывался Брундизием) был конечным пунктом Аппиевой дороги, по которой в порт поступала добываемая в стране медь различных месторождений. Отсюда начинается путь этого металла во многие государства. Но медь редко была чистой: как правило, металл представлял собой сплав меди с оловом. Сплав мог получаться естественным путем в процессе плавки, поскольку в тех месторождениях, откуда была "родом" медь, ей обычно сопутствовала олово. Местные металлурги, подметив, что сплав двух металлов (меди и олова) обладает хорошими свойствами, освоили его массовое производство. Вскоре этот сплав стали именовать бронзовой.

"Медрый бунт"

Первые фальшивомонетчики появились, видно, вскоре, после того как человек придумал деньги.
Одна из таких "финансовых операций" относится к XVII в. 1654 г.
Изнурительная война с Польшей, которую вела Россия, опустошила казну, а потребность в деньгах всё возрастала. В то время в России ходили серебряные деньги. Поскольку своего серебра тогда русское государство не имело, монеты изготовляли из ... иностранных монет. Обычно для этой цели использовались западноевропейские иоахимсталеры (чеканились в городе Иоахимстале), или, как их называли в России "ефимки" на, которых поверх латинской надписи ставили русскую, достоинством один рубль.
Наряду с этим решено было выпускать полтинники, полуполтиники, гривенники, копейки из дешёвой меди. Ценить же их было велено как серебряные. По подсчёту царских финансистов, эта реформа обещала дать казне четыре миллиона рублей дохода.
Дешевые деньги наводнили Россию. Но в денежном обращение существуют свои законы, которые не подвластны даже монархам.
Если денег выпущено больше, чем положено, их покупательная способность падает и как следствие, повышаются цены на все товары.
Это и произошло тогда в русском государстве.
Резко возросли цены на хлеб и другие товары, продукты. Торговцы в уплату за товар требовали только серебро. Но где же его взять, если оно в больших количествах оседало в царских хранилищах? В стране начался голод. Чаша народного терпения переполнилась, и в 1662г в Москве вспыхнуло восстание, вошедшие в историю как "Медныц бунт". Царь жестоко подавил восстание, но все же народ добился своего: наделанные с "великим радением" медные деньги пришлось изъять из обращения и заменить серебряными.

Медный стол

Один из наиболее интереснейших экспонатов Нижнетагильского краеведческого музея - массивный стол -памятник, изготовленный целиком из меди.
Чем же он примечателен? Ответ на этот вопрос дает надпись на крышке стола: "Сия первая в России медь, отысканная в Сибири бывшим комиссаром Никитой Демидовечем по грамотам Петра I в 1702, 1705 и 1709 годах, а из сей первоначальной меди сделанный стол в 1715 году".
Весит стол около 420 кг.
* Построенное почти сто лет назад здание Гумма (в Москве) переживает свою вторую молодость.
Специалисты Всесоюзного производственного научно-реставрационного комитета выполнили большие работы по реконструкции Гума. В частности, износившаяся за долгие годы крыша из оцинкованного железа заменена современными кровельными материалами - "черепицей" из листовой меди.

Сенсационное открытие.

Энергетический кризис заставил заняться поисками источников энергии многие крупные научные и промышленные организации. Но от профессиональных изобретений не отстают и любители.
Так, один английский часовщик из города Киддерминстер, решил воспользоваться для этой цели ... обычным лимоном. Вставив в него цинкованную и медную пластинки с выводами, изобретатель получил оригинальную электрическую батарейку.
В результате реакции лимонной кислоты с медью и цинком, возникал ток, которым в течении нескольких месяцев питался крохотный моторчик, приводя в движение рекламную табличку в витрине часовой мастерской.
Чем не изобретение? Но вот беда: по подсчётам специалистов, чтобы обеспечить током, например, всего один телевизор, нужна батарея из десяти миллионов лимонов.
*С открытием металлургии человечество перешло на более весомый уровень технической вооруженности. Орудием из меди возделывали почву и убирали урожай, рыли многокилометровые каналы в засушливых районах. Торговля медью, пользовавшейся огромным спросом, сближала народ: множились торговые пути, возникали новые хозяйственные связи.
Медь становилась в истории человечества всеобщим, универсальным и широкораспространенным эквивалентом ценностей. Но из неё делали и оружие, с помощью которого покоряли народы.
Вот, например, что писал об употребление первого металла Тит Лукреукий Кар:
"Медным орудием почва пахалась, и медь приводила Битву в смятение, тяжкие раны везде уассевая. Скот и поля похищались при помощи меди. Всё безоружное, голо повиновалось оружию",
* Аристотель утверждал, что все металлы могут
переходить друг в друга, будучи по составу близки один
другому.
Если в голубоватый раствор медного купороса бросить железный гвоздь, через некоторое время он станет "медным" - его поверхность покроется тонким слоем красного металла. Сей немудреный на первый взгляд опыт, вероятно, много раз удавался и в самой глубокой древности.
В сине-зеленую воду, заполнявшую старый медный рудник случайно падал железный нож. Возможно ли это? Безусловно. И вот, пока железный нож отыскивали на дне ямы и извлекали на поверхность, он превращался в "медный". С этого, видимо, началась первая в истории человечества золотая лихорадка.
* Алхимики считали, что все металлы произрастают в
недрах земли, подобно неким подземным растениям. Сколько
их не выкапывают, они вырастут снова. И так будет, пока
существуют на небосводе их "собственная" планета, ибо
каждому из известных металлов, по утверждению алхимиков,
светит своя планета. Ёе-то лучом и обязан металл своим
происхождением и постоянным возобновлением в земных
недрах.
На каком-то этапе науке и впрямь были известны лишь семь металлов и столько же небесных тел:
Солнце Аи - золото
Луна Ag - серебро
Меркурий Hg -ртуть
Венера Си - медь
Марс Fe - железо
Юпитер Sn - олово
Сатурн РЬ - свинец
"... Если есть связь между металлами и планетами, то незначет ли это, что, совершенствуя телескопы, мы можем обнаружить и новые планеты? - так писалось в книге "Искусство металлургии" вышедшей в 1640г. (Альваро, Алонсо).

Но сколько ни совершенствовали телескопы, астрономам удалось довести число планет Солнечной системы лишь до девяти, в то время как семейство металлов разрослось примерно до 80 членов.

Интересные факты»

а). Каждый день взрослый человек должен съедать примерно два миллиграмма меди, дети в возрасте 3-6 лет - в два раза больше, грудные - в три.
Богаты медью фруктовые соки, особенно абрикосовый, легко восполняют недостаток её в организме.
Так же богаты медью продукты животного происхождения - печёнка, яйца, морские моллюски. И конечно овощи: морковь, свекла, картофель, грибы шампиньоны, томаты, перец, зелёный горошек и т.д.
б). "Медь и живое всегда рядом!"
Известны настоящие "рудники меди" - это некоторые представители ракообразных и головоногих.
В крови улиток, каракатиц, осьминогов и устриц медь играет ту же роль, что железо в человеке.
В качестве основного переносчика кислорода этим животным служит медь - содержащая гемоцианин, функции которого аналогичны функциям железосодержащего гемоглобина в крови животных и человека.
Этим, кстати, объясняется и голубой цвет крови некоторых обитателей.

Медный купорос.

Получают растворением медных отбросов или в горячей концентрированной серной кислоте, или в теплой разбавленной серной кислоте при свободном доступе кислорода.
Применяется для покрытия металлов медью, для приготовления некоторых минеральных красок, как средство борьбы с вредителями растений в сельском хозяйстве.

С.И. Венецкий «В мире металлов»
А. Спиридонов «В служение ремеслу и музам»
Н.Л. Глинка «Общая химия»


Скачиваний: 2
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат