Медь — свойства, характеристики свойства

Медь – это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.
Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КУПРУМ».

По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.

Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой – бронзы.

Основные свойства меди

Физические свойства.

На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.

Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.

Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.

Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток, протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.

Химические свойства.

Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины. Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.

Характеристики меди, реакция металла с азотной кислотой

Медь — старейший металл, используемый людьми с давних времен. Медь имеет латинское название — cuprum. Ее порядковый номер — 29. В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде, в первой группе.

Физические и химические свойства меди

Медь — это тяжелый металл розово-красного цвета с ковкой и мягкой структурой. Температура кипения меди — более 1000 °С. Сuprum — хороший электро- и теплопроводник, плавится при 1084 °С, плотность металла — 8,9 г/см³, в природе встречается в самородном виде.

Атом меди имеет 4 уровня. На валентной 4s-орбитали расположен один электрон. Во время химического взаимодействия с другими веществами от атома отщепляется 1—3 отрицательно заряженные частицы, в результате чего образуются соединения меди со степенью окисления «+3», «+2», «+1». Максимальной устойчивостью обладают двухвалентные производные меди.

Медь обладает низкой реакционной способностью. Существует две основные степени окисления металла, проявляющиеся в соединениях: «+1» и «+2». Вещества, в которых данные значения заменяются на «+3», встречаются редко. Медь взаимодействует с углекислым газом, воздухом, соляной кислотой и другими соединениями при очень высоких температурах. На поверхности металла образуется защитная оксидная пленка, которая предохраняет медь от дальнейшего окисления и делает металл стабильным и малоактивным.

Медь взаимодействует с простыми веществами: галогенами, селеном, серой. Металл способен формировать двойные соли или комплексные соединения. Почти все сложные соединения этого химического элемента (кроме оксидов) — это ядовитые вещества. Вещества, которые образовала одновалентная медь, легко окисляются до двухвалентных аналогов.

В химических реакциях медь выступает в качестве малоактивного металла. Металл не растворяется в воде в обычных условиях. В сухом воздухе не протекает коррозия металла, но при нагревании медь покрывается черным оксидным налетом. Химическая устойчивость элемента проявляется при действии углерода, безводных газов, нескольких органических соединений, спиртов и фенольных смол. Для меди характерны реакции комплексообразования, в результате которых выделяются окрашенные соединения. Медь имеет сходства с металлами щелочной группы, связанные с формированием производных одновалентного ряда.

Взаимодействие с азотной кислотой

Медь растворяется в азотной кислоте. Эта реакция осуществляется из-за окисления металла сильным реагентом. Азотная кислота (разбавленная и концентрированная), проявляет окислительные свойства с растворением меди.

Молекула азотной кислоты

При реакции металла с разбавленной кислотой образуется нитрат меди и двухвалентный оксид азота в соотношении 75%:25%. Уравнение реакции:

8H­NO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

В реакции участвует 1 моль меди и 3 моля концентрированной азотной кислоты. При растворении меди раствор сильно разогревается, в результате чего происходит термическое разложение окислителя и наблюдается выделение дополнительного объема азотных оксидов. Уравнение реакции:

4H­NO₃ + Cu → Cu(NO₃) + 2NO₂ + 2H₂O

Такой способ растворения меди имеет недостаток: во время реакции меди с азотной кислотой происходит выделение большого количества азотных оксидов. Для улавливания (или нейтрализации) азотных оксидов требуется специальное оборудование, потому процесс этот слишком затратный.

Растворение меди в азотной кислоте считается завершенным, когда полностью прекращается выработка летучих азотистых оксидов. Температура реакции — 60—70 °С. Следующий этап — спуск раствора из химического реактора. После этого на дне реактора остаются куски меди, не вступившие в реакцию. К полученной жидкости добавляется вода и проводится фильтрация.

Способы получения меди

В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды — это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.

1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование. Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.

Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.

Следующий этап пирометаллургического способа получения меди – это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.

В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.

Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.

2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.

Растворимость меди в воде и кислотах

В основе химических свойств большинства элементов лежит их способность к растворению в водной среде и кислотах. Изучение характеристики меди связано с малоактивным действием в обычных условиях.

Особенностью её химических процессов является образование соединений с аммиаком, ртутью, азотной и серной кислотами. Низкая растворимость меди в воде не способна вызвать коррозионные процессы.

Ей присущи особые химические свойства, позволяющие использовать соединение в разных отраслях промышленности.

Описание элемента

Медь считается старейшим из металлов, который научились добывать люди ещё до нашей эры. Это вещество получают из природных источников в виде руды. Медью называют элемент химической таблицы с латинским наименованием cuprum, порядковый номер которого равен 29. В периодической системе он расположен в четвёртом периоде и относится к первой группе.

Природное вещество является розово-красным тяжёлым металлом с мягкой и ковкой структурой. Температура его кипения и плавления – более 1000 °С. Считается хорошим проводником.

Химическое строение и свойства

Если изучить электронную формулу медного атома, то можно обнаружить, что у него имеется 4 уровня. На валентной 4s-орбитали находится всего один электрон. Во время химических реакций от атома может отщепляться от 1 до 3 отрицательно заряжённых частиц, тогда получаются соединения меди со степенью окисления +3, +2, +1. Наибольшей устойчивостью обладают её двухвалентные производные.

В химических реакциях она выступает в качестве малоактивного металла. В обычных условиях растворимость меди в воде отсутствует. В сухом воздухе не наблюдается коррозия, зато при нагревании поверхность металла покрывается чёрным налётом из оксида двухвалентного.

Химическая устойчивость меди проявляется при действии безводных газов, углерода, ряда органических соединений, фенольных смол и спиртов. Для неё характерны реакции комплексообразования с выделением окрашенных соединений.

Медь обладает небольшим сходством с металлами щелочной группы, связанным с формированием производных одновалентного ряда.

Что такое растворимость?

Это процесс образования однородных систем в виде растворов при взаимодействии одного соединения с другими веществами. Их составляющими являются отдельные молекулы, атомы, ионы и другие частицы. Степень растворимости определяется по концентрации вещества, которое растворили при получении насыщенного раствора.

Единицей измерения чаще всего являются проценты, объёмные или весовые доли. Растворимость меди в воде, как и других соединений твёрдого вида, подчиняется лишь изменениям температурных условий. Эту зависимость выражают с помощью кривых. Если показатель очень маленький, то вещество считается нерастворимым.

Металл проявляет коррозионную стойкость под действием морской воды. Это доказывает его инертность в обычных условиях. Растворимость меди в воде (пресной) практически не наблюдается. Зато во влажной среде и под действием углекислого газа на металлической поверхности происходит образование плёнки зелёного цвета, которая является основным карбонатом:

Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu(OH)2 · CuCO2.

Если рассматривать её одновалентные соединения в виде соли, то наблюдается их незначительное растворение. Такие вещества подвержены быстрому окислению. В результате получаются соединения меди двухвалентные. Эти соли обладают хорошей растворимостью в водной среде. Происходит их полная диссоциация на ионы.

Растворимость в кислотах

Обычные условия протекания реакций меди со слабыми или разбавленными кислотами не способствуют их взаимодействию. Не наблюдается химический процесс металла со щелочами. Растворимость меди в кислотах возможна, если они являются сильными окислителями. Только в этом случае протекает взаимодействие.

Растворимость меди в азотной кислоте

Такая реакция возможна ввиду того, что происходит процесс окисления металла сильным реагентом. Кислота азотная в разбавленном и концентрированном виде проявляет окислительные свойства с растворением меди.

В первом варианте во время реакции получается меди нитрат и азота двухвалентный оксид в соотношении 75 % к 25 %. Процесс с разбавленной кислотой азотной можно описать следующим уравнением:

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

Во втором случае получается меди нитрат и азота оксиды двухвалентные и четырёхвалентные, соотношение которых 1 к 1. В этом процессе участвует 1 моль металла и 3 моля кислоты азотной концентрированной. При растворении меди происходит сильный разогрев раствора, в результате чего наблюдается термическое разложение окислителя и выделение дополнительного объёма азотных оксидов:

4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO2 + NO2 + 2H2O.

Реакцию используют в малотоннажном производстве, связанном с переработкой лома или удалением покрытия с отходов. Однако такой способ растворения меди имеет ряд недостатков, связанных с выделением большого количества азотных оксидов. Для их улавливания или нейтрализации необходимо специальное оборудование. Процессы эти весьма затратные.

Растворение меди считается завершённым, когда происходит полное прекращение выработки летучих азотистых оксидов. Температура реакции колеблется от 60 до 70 °C. Следующим этапом является спуск раствора из химического реактора. На его дне остаются небольшие куски металла, который не прореагировал. К полученной жидкости добавляют воду и проводят фильтрацию.

Растворимость в кислоте серной

В обычном состоянии такая реакция не протекает. Фактором, определяющим растворение меди в серной кислоте, является её сильная концентрация. Разбавленная среда не может окислить металл. Растворение меди в серной кислоте концентрированной протекает с выделением сульфата.

Процесс выражается следующим уравнением:

Cu + H2SO4 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.

Свойства сульфата меди

Соль двухосновную ещё называют сернокислой, обозначают её так: CuSO4. Она представляет собой вещество без характерного запаха, не проявляющее летучесть.

В безводной форме соль не имеет цвета, она непрозрачная, обладающая высокой гигроскопичностью. У меди (сульфат) растворимость хорошая. Молекулы воды, присоединяясь к соли, могут образовывать кристаллогидратные соединения.

Примером служит купорос медный, который является пентагидратом голубого цвета. Его формула: CuSO4·5H2O.

Кристаллогидратам присуща прозрачная структура синеватого оттенка, они проявляют горьковатый, металлический привкус. Молекулы их способны со временем терять связанную воду. В природе встречаются в виде минералов, к которым относят халькантит и бутит.

Подвержен воздействию меди сульфат. Растворимость является реакцией экзотермической. В процессе гидратации соли выделяется значительное количество тепла.

Растворимость меди в железе

В результате этого процесса образуются псевдосплавы из Fe и Cu. Для металлического железа и меди возможна ограниченная взаимная растворимость.

Максимальные её значения наблюдаются при температурном показателе 1099,85 °C. Степень растворимости меди в твёрдой форме железа равняется 8,5 %. Это небольшие показатели.

Растворение металлического железа в твёрдой форме меди составляет около 4,2 %.

Снижение температуры до комнатных значений делает взаимные процессы незначительными. При расплавлении металлической меди, она способна хорошо смачивать железо в твёрдой форме.

При получении псевдосплавов Fe и Cu используют особые заготовки. Их создают путём прессования или печения железного порошка, находящегося в чистой или легированной форме.

Такие заготовки пропитывают жидкой медью, образуя псевдосплавы.

Растворение в аммиаке

Процесс часто протекает при пропускании NH3 в газообразной форме над раскалённым металлом. Результатом является растворение меди в аммиаке, выделение Cu3N. Это соединение называют нитридом одновалентным.

Соли её подвергаются воздействию раствора аммиачного. Прибавление такого реактива к медному хлориду приводит к выпадению осадка в виде гидроксида:

CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.

Аммиачный избыток способствует формированию соединения комплексного типа, имеющего окраску тёмно-синюю:

Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.

Этот процесс используют для определения ионов двухвалентной меди.

Растворимость в чугуне

В структуре ковкого перлитного чугуна помимо основных компонентов присутствует дополнительный элемент в виде обычной меди. Именно она повышает графитизацию углеродных атомов, способствует увеличению жидкотекучести, прочности и твёрдости сплавов.

Металл положительно влияет на уровень перлита в конечном продукте. Растворимость меди в чугуне используют для проведения легирования исходного состава. Основной целью такого процесса является получение ковкого сплава.

У него будут повышенные механические и коррозионные свойства, но уменьшено охрупчивание.

Если содержание меди в чугуне составляет около 1 %, то показатель прочности при проведении растяжения приравнивается к 40 %, а текучести увеличивается до 50 %. Это существенно изменяет характеристики сплава.

Повышение количества металла, легирующего до 2 %, приводит к изменению прочности до значения 65 %, а показатель текучести становится равен 70 %. При большем содержании меди в составе чугуна труднее образуется шаровидный графит. Введение в структуру легирующего элемента не изменяет технологию формирования вязкого и мягкого сплава.

Время, которое отводится для отжига, совпадает с продолжительностью такой реакции при производстве чугуна без примеси меди. Оно составляет около 10 часов.

Использование меди для изготовления чугуна с высокой концентрацией кремния не способно полностью устранить так называемое ожелезнение смеси во время отжига. В результате получают продукт с низкой упругостью.

Растворимость в ртути

При смешивании ртути с металлами других элементов получаются амальгамы. Этот процесс может проходить при комнатной температуре, ведь в таких условиях Pb представляет собой жидкость. Растворимость меди в ртути проходит только во время нагревания. Металл необходимо предварительно измельчить.

При смачивании жидкой ртутью твёрдой меди происходит взаимное проникновение одного вещества в другое или процесс диффундирования. Значение растворимости выражается в процентах и составляет 7,4*10-3. В процессе реакции получается твёрдая простая амальгама, похожая на цемент. Если её немного нагреть, то она размягчается.

В результате такую смесь используют для починки изделий из фарфора. Существуют ещё и сложные амальгамы с оптимальным содержанием в ней металлов. Например, в стоматологическом сплаве присутствуют элементы серебра, олова, меди и цинка. Их количество в процентах относится как 65: 27: 6:2. Амальгам с таким составом называется серебряным.

Каждый компонент сплава выполняет определённую функцию, которая позволяет получить пломбу высокого качества.

Другим примером служит сплав амальгамный, в котором наблюдается высокое содержание меди. Его ещё называют медным сплавом. В составе амальгама присутствует от 10 до 30 % Cu.

Высокое содержание меди препятствует взаимодействию олова со ртутью, что не позволяет образовываться очень слабой и коррозирующей фазе сплава. Кроме того, уменьшение количества в пломбе серебра приводит к удешевлению.

Для приготовления амальгамы желательно использовать инертную атмосферу или защитную жидкость, которая образует плёнку. Металлы, входящие в состав сплава способны быстро окисляться воздухом.

Процесс нагревания амальгамы купрума в присутствие водорода приводит к отгонке ртути, что позволяет отделить элементарную медь. Как видите, эта тема несложна для изучения. Теперь вы знаете, как медь взаимодействует не только с водой, но и с кислотами и другими элементами.

Применение меди

Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).

Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.

Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.

Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.

В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.

Кристаллическая решётка меди:

salita-mart.ru

Полнотекстовый поиск:

Главная > Курсовая работа >Химия

C водородом, азотом, графитом, кремнием медь не реагирует. При контакте с водородом медь становится хрупкой (так называемая «водородная болезнь» меди) из-за растворения водорода в этом металле.

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

2Cu + 4HCl + O 2 = 2CuCl 2 + 2H 2 O

С азотной кислотой различных концентраций медь реагирует довольно активно, при этом образуется нитрат меди (II) и выделяются различные оксиды азота. Например, с 30%-й азотной кислотой реакция меди протекает так:

3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

С концентрированной серной кислотой медь реагирует при сильном нагревании:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Практическое значение имеет способность меди реагировать с растворами солей железа (III), причем медь переходит в раствор, а железо (III) восстанавливается до железа (II):

2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2

Этот процесс травления меди хлоридом железа (III) используют, в частности, при необходимости удалить в определенных местах слой напыленной на пластмассу меди.

Ионы меди Cu 2+ легко образуют комплексы с аммиаком, например, состава 2+ . При пропускании через аммиачные растворы солей меди ацетилена С 2 Н 2 в осадок выпадает карбид (точнее, ацетиленид) меди CuC 2 .

Гидроксид меди Cu(OH) 2 характеризуется преобладанием основных свойств. Он реагирует с кислотами с образованием соли и воды, например:

Сu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

Но Сu(OH) 2 реагирует и с концентрированными растворами щелочей, при этом образуются соответствующие купраты, например:

Сu(OH) 2 + 2NaOH = Na 2

Если в медноаммиачный раствор, полученный растворением Сu(OH) 2 или основного сульфата меди в аммиаке, поместить целлюлозу, то наблюдается растворение целлюлозы и образуется раствор медноаммиачного комплекса целлюлозы.

2.2 Основный карбонат меди и его физико-химические свойства

СuCO(OH)- дигидроксид-карбонат димеди

Иногда встречается в виде зелёных, моноклинных, игольчатых, большей частью сросшихся кристаллов, но чаще всего в виде плотной или волокнистой зелёной массы. При слабом нагревании разлагается без плавления. При нагревании свыше 200˚C он чернеет и превращается в черный порошок оксида меди, одновременно выделяются пары воды и углекислый газ. При осаждении из раствора имеет переменный состав (1-2)CuCO∙Cu(OH) (минерал малахит). Не растворяется в холодной воде, разлагается кипящей водой, кислотами; реагирует с цианидом калия, солями аммония. Переводится в среднюю соль действием CO под избыточным давлением.

Химические свойства:

2.3 Синтез малахита

1) Расчёт исходных масс веществ

CuSO∙5H 2 O+ 4NaHCO= CuCO∙Cu(OH)↓+ NaSO+ 3CO+ 11HO m(CuSO∙5H 2 O) = 5,5 г

2) Описание работы

Фарфоровая ступка с пестиком – 1,

термический стакан – 250 мл,

• стеклянная палочка – 2,

  воронка Бюхнера – 1,

  колба Бунзана – 1,

  фильтровальная бумага,

  пробирка,

Ход работы.

В фарфоровой ступке смешали 5,5 г. тонко стёртой сухой соли CuSO 4 ·5H 2 O с гидрокарбонатом натрия 3,696 г.

В стакане нагрели до кипения 100 мл. воды. Смесь высыпали небольшими порциями в кипящую воду, быстро перемешивая. При этом наблюдается вспенивание. Следующую порцию смеси вносили после прекращения вспенивания. Содержимое стакана кипятили 10-15 мин для удаления из раствора СО 2 . В результате реакции образуется гидроксокарбонат меди:

2CuSO∙5H 2 O+ 4NaHCO= CuCO∙Cu(OH)↓+ NaSO+ 3CO+ 11HO

Осадку дали отстояться, затем промывали декантацией горячей водой, отмывая от иона SO

; после каждого промывания брали пробу на полноту промывания: для этого в пробирку наливали небольшое количество данного раствора и приливали несколько капель хлорида бария. Сначала в пробирке наблюдалось образование белого осадка (BaSO), но после семи последовательных декантаций осадок перестал образовываться.

Оставшийся раствор мы поставили в сушильный шкаф и высушивали в течение пяти дней при температуре 60˚C.

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение

3.1 Химические доказательства образования малахита

Для доказательства того, что мы получили именно основный карбонат меди мы провели реакцию разложения и реакцию с HCl.

3.2 Практический выход продукта

Исходя из количества исходных веществ, по данной реакции мы должны были получить основой карбонат меди массой 2,442 г. Но в ходе данного эксперимента мы получили соль массой 2,11 г. Выход продукта составил 84,405%.

3.3 Интересные факты

Мифы, легенды, поверия, фольклор

В качестве камня способного хранить маленьких детей от всяких напастей, с давних времен некоторые используют малахит. А вот по странным уральским поверьям, малахит – «радостный камень»; он приносит удачу и счастье, особенно добрым людям.

Самые известные сказы об уральском малахите, объеденные темой «Малахитовая шкатулка», написал в 1939 году Павел Бажов. Однако сказы и предания о малахите существовали задолго до этого.

Существует одна старая легенда о чудодейственных свойствах малахита. Она гласит, что жили на свете мать и сын. Однажды мать заболела, и лекарь сказал, что спасти ее можно, только приложив к ее груди непрозрачный зеленый камень с красивыми узорами. Камень этот добывали в горах далеко на севере, и сын не успевал съездить за ним, так как матери быстро становилось хуже. Приезжий человек сказал, что в двух днях пути отсюда хан строит новый дворец и там много красивого зеленого камня, которым отделывают парадный вход.

Сын поскакал за камнем. Доскакав до места, он дождался, пока мастера уйдут, и забрал плитку величиной с две ладони, положил за пазуху и направился обратно к своему коню. Это было страшное дело – украсть у хана. Он знал, что если попросить камень для больной матери, то его бросят в тюрьму, поскольку хан своим имуществом ни с кем не делился.

Вдруг стражник заметил вора, который пригнул в седло и поскакал в горы. За ним организовали погоню. Беглец не успевал добраться до пещер и вслух произнес: «Что же делать?» Вдруг он услышал, что ему кто-то отвечает. С ним говорил его конь. «Положи камень мне на спину и упрись в него руками, тогда он сделает нас невидимыми»,- ответил конь. Так они и сделали. Стражники проскакали мимо, не заметив их. Сын привез камень матери. Зеленый камень привязали к груди больной, и хворь стала быстро уходить.

Легенды и предания приписывали малахиту два свойства, которыми не обладали другие минералы. «Первое: малахит мог сделать человека невидимым. Второе: камень помогал понимать язык животных. Для этого надо было выпить из малахитовой чаши или прижать камень к телу так, чтобы его омыл пот.

Малахит связан с созвездием Козерога, и считается, что он добрый талисман, прежде всего для родившихся под этим знаком. Малахит усилит дух Козерога, поднимет настроение и принесет здоровье и успех в дела.

Но он добр не только к ним. Мифы, легенды, сказы и сказания утверждают, что малахит способен помогать всем людям, правда, в определенных ситуациях. Он пробуждает духовные и творческие силы человека, и носить его полезно тем, кто имеет отношение к творчеству, точнее к творческому труду.

Список используемой литературы

Горелов А.А. Экология. – М.: Изд-во Юрайт, 2001. – 128 с.

Здорик Т.Б. Камень, рождающий металл. М.: Изд-во Просвещение, 1984. – 21, 136 с.

Лебединский В.И. В удивительном мире камня. – М.: Кругосвет, 1985. — 198 с.

Путолова Л.С. Самоцветы и цветные камни. – М.: Изд-во Недра, 1991. – 113, 115 — 116 с.

Ферсман А.Е. Рассказы о самоцветах. – М.: изд-во Детгиз, 1952. – 74-76 с.

Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. – М.: Изд-во Мир, 1982.- 84,181 с.

Подчайнова В.Н., Симонова Л.Н. Аналитическая химия меди. – М.: Изд-во Наука, 1990. – 7,8-12 с.

Аксёнова М., Храмов Г., Володин В. Камни мира. – М.: Аванта +, 2001 – 76,159 с.

Здорик Т.Б., Матиас В.В., Тимофеев И.Н. Минералы и горные породы СССР. – М.: Изд-во Мысль, 1970. – 136 с.

Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева. Химические свойства неорганических веществ. – М.: Изд-во Химия, 1997. – 289 с.

Викторов С. Ласковый шелк камня // Природа. – 1990. — №4. – 136 с.

Самоцветы // Куликов Б.Ф., Буканов В.В. Словарь камней-самоцветов. – Ленинград: Недра, 1989. – 62 с.

Под ред. Третьякова Ю.Д. Неорганическая химия: в 3 т. – М.: Издательский центр Академия, 2007. – Т.3.

Реми Г. Курс неорганической химии: в 2 т. – М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. – Т. 2.

(полимеризационные и поли­конденсационные); по отношению к нагреванию (термопластичные и тер­мореактивные); по физико-механическим свойствам
… являются: окраска в массе —
получение
равномерного цвета (рав­номерная), поверхностная (краситель…

• Детские годы Багрова-внука

  Рассказ >> Литература и русский язык
  И в ребячестве я страстно предавался. Это свойство

  называли во мне нелюдимством, дикостью… для переезда в деревню: письмо,
  полученное
  от Прасковьи Ивановны Куролесовой. Узнав… лестнице из мрамора зеленого, из
  малахита
  медного, с перилами позолоченными, сходит…

• Совершенствование системы адаптации персоналом в организации

  Реферат >> Государство и право
  Стратегию развития предприятия до по­лучения

  необходимого мастерства управления; Наставничество… оптимизации процедуры наставничества;
  получение
  полезной информации, направленной на… того же
  малахита
  , мрамора, похожих как качествами и
  свойствами
  . Рассмотрим…

Опыт 1. Взаимодействие меди с кислотами

а) Поместите в пробирку немного стружек меди и прилейте 1-2 мл H 2 SO 4 (2н). Отметьте отсутствие изменений. Прилейте в пробирку несколько капель пероксида водорода (H 2 O 2) и слегка встряхните содержимое пробирки. Отметьте изменение окраски раствора и объясните происходящее явление. Напишите уравнение реакции.

Cu + H 2 SO 4 разб. ¹

Cu + H 2 SO 4 разб. + H 2 O 2 ® CuSO 4 + H 2 O

б) Поместите в две пробирки немного медных стружек (опыт проводите под тягой). В первую пробирку налейте немного концентрированной серной кислоты и нагрейте. Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции. Во вторую пробирку прилейте немного концентрированной азотной кислоты HNO 3 . Что наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Cu + H 2 SO 4 конц. ® CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Cu + HNO 3 конц. ® Cu(NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O

Cu + HNO 3 разб. ® Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O

Опыт 2. Получение и свойства гидроксида меди(II)

Налейте в пробирку 5-6 капель раствора соли меди(II) и добавьте такой же объём щелочи NaOH (2н). Напишите уравнение реакции, отметив цвет осадка. Разделите осадок на три пробирки. В первую пробирку прилейте 1-2 мл раствора H 2 SO 4 (2н), а во вторую — 1-2 мл раствора NaOH (2н). Что наблюдаете? Проявляет ли гидроксид меди в этих условиях кислотные свойства? Напишите уравнения реакций. Третью пробирку с гидроксидом меди(II) нагрейте на водяной бане. Что наблюдаете? Сделайте вывод о термической устойчивости гидроксида меди(II). Напишите уравнение реакции.

CuSO 4 + NaOH ® Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4

Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 ® CuSO 4 + H 2 O

Cu(OH) 2 + NaOH ¹

Cu(OH) 2 CuO + H 2 O

Опыт 3. Окислительные свойства иона меди(II)

Налейте в пробирку примерно 1 мл раствора сульфата меди(II) и добавьте немного раствора KI. Наблюдайте изменение в окраске раствора и выпадение белого осадка CuI. Добавьте несколько капель крахмала. Почему крахмал окрасился в синий цвет? Напишите уравнение реакции.

CuSO 4 + KI ® CuI + + I 2 K 2 SO 4

Опыт 4. Получение аммиаката меди. Качественная реакция на ион Cu 2+

Налейте в пробирку 2-3 капли раствора сульфата меди(II) и прилейте такое же количество раствора NH 4 OH (2н). Составьте уравнение реакции и отметьте цвет осадка сульфата гидроксомеди(II). По каплям добавляйте в пробирку концентрированный раствор NH 4 OH (25%). Наблюдайте за растворением осадка и изменением окраски раствора вследствие образования ионов 2+ . Составьте уравнение реакции.

CuSO 4 + NH 4 OH ® (CuOH) 2 SO 4 + (NH 4) 2 SO 4

(CuOH) 2 SO 4 + (NH 4) 2 SO 4 + NH 4 OH ® SO 4 + H 2 O

Опыт 1. Взаимодействие меди с кислотами — понятие и виды. Классификация и особенности категории «Опыт 1. Взаимодействие меди с кислотами» 2014, 2015-2016.

И концентрированным кислотам

В три пробирки поместить 2-3 микрошпателя порошка меди и прибавить по 5-6 капель 2 н раствора кислот: в первую соляную, во вторую — серную, в третью — азотную.

Проделать аналогичный опыт с концентрированными кислотами. С какими кислотами взаимодействует медь? Написать уравнение реакции взаимодействия меди с разбавленной азотной кислотой, считая, что при этом образуется оксид азота (II). Как изменяется цвет раствора? Почему медь не взаимодействует с соляной кислотой и с разбавленной серной кислотой? Написать уравнение реакции взаимодействия меди с концентрированными кислотами, считая, что концентрированная азотная кислота восстанавливается медью до оксида азота (IV), а серная до оксида серы (IV).

Опыт 2. Отношение гидроксида меди (II) к кислотам и щелочам

В двух пробирках получить гидроксид меди (II). К полученным осадкам прибавить в одну пробирку 5-6 капель 2 н раствора серной кислоты, в другую столько же 2 н раствора щелочи.

Описать проделанную работу. В каком случае происходит растворение гидроксида меди (II)? Какой вывод можно сделать из этого опыта о свойствах гидроксида меди (II)?

Опыт 3. Получение малорастворимого карбоната гидроксомеди (II)

В пробирку с раствором сульфата меди (II) (2-3 капли) прибавить такое же количество раствора соды. Наблюдать выпадение зеленого осадка карбоната гидроксомеди (II) (CuOH) 2 CO 3 . Почему при взаимодействии с раствором соды не выпадает средний карбонат меди? Написать уравнение взаимодействия сульфата меди с содой при участии воды.

Опыт 4. Получение аммиачного комплекса меди (II)

В пробирку с раствором сульфата меди (II) (2-3 капли) прибавить по каплям 2 н раствор аммиака до полного растворения осадка основной соли (CuOH) 2 SO 4 , выпавшего при добавлении первых капель гидроксида аммония. Отметить окраску исходного раствора сульфата меди (II) и раствора получившегося медноаммиачного комплекса. Какие ионы обуславливают окраску раствора в первом и во втором случае? Написать уравнения реакций:

а) взаимодействия сульфата меди (II) с гидроксидом аммония с образованием осадка сульфата гидроксомеди (II).

б) растворения сульфата гидроксомеди (II) в избытке гидроксида аммония с образованием комплексных соединений.

в) уравнения диссоциации полученных комплексных соединений меди.

Опыт 5. Получение меди химическим восстановлением

Из растворов

Погрузите в раствор нитрата меди (II) предварительно очищенную наждачной бумагой и промытую водой железную пластинку. Через 1-2 мин. выньте пластинку. Напишите уравнение происходящей реакции.

Контрольные вопросы

1 В чем сходство и отличие в строении атомов элементов подгруппы меди от щелочных металлов?

2 Чем объяснить появление зеленоватого налета на изделиях из меди при длительном контакте с атмосферным воздухом?

3 Составить уравнения реакций растворения меди и серебра в концентрированной серной кислоте при нагревании?

4 Какое вещество выпадает в осадок при сливании горячих растворов нитрата меди (II) и гидроксида калия? Составить уравнения реакций в молекулярном и молеклярно-ионном видах.

5 Хлорид серебра растворим в растворах аммиака и тиосульфата натрия. Составить уравнения реакций образования комплексных соединений серебра, учитывая, что координационное число иона Аg + равно двум.

АЛЮМИНИЙ

Алюминий

— элемент главной подгруппы III группы. На внешнем энергетическом уровне у атома алюми­ния находится три электрона (s 2 р 1), поэтому в большинстве соединении он проявляет степень окисления (+3)

Алюминий — активный металл. Но при обыкновенной температуре на воздухе не изменяется, так как быстро покрывается тонким плотным слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления. Разрушение этого слоя, например, путем амальгамирования, вызывает быстрое окисление металла. Благодаря наличию защитного слоя алюминий не вытесняет водорода из воды; но лишенный этого слоя, алюминий хорошо реагирует с водой с образованием гидроксида А1(ОН) 3 и водорода.

Алюминий хорошо растворяется в разбавленных кислотах – хлороводородной и серной, особенно при нагревании. Являясь амфотерным металлом, хорошо растворяется в щелочах с образованием гидроксо-алюманатов

и водорода:

2Аl+6КОН + 6Н 2 О = 2К 3 [Аl(ОН) 6 ]+ЗН 2 .

Сильно разбавленная и холодная концентрированная азотная кислота, концентрированная серная кислота алюминий не растворяют, так как пассивируют его. Алюминий хорошо реагирует со многими неметаллами: азотом, серой, галогенами.

Алюминий образует оксид

Аl 2 О 3 и
гидроксид
Аl(ОН)з — нерастворимые в воде вещества белого цвета, обладающие амфотерными свойствами.

Соли алюминия, образованные сильными кислотами, вследствие гидролиза имеют в растворах кислую среду. Некоторые соли — сульфиды, карбонатыв водных растворах подвергаются полному гидролизу.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Физические свойства

Медь в чистом виде представляет собой металл, цвет которого может варьироваться от розового до красного оттенка.

Радиус ионов меди, имеющих положительный заряд, может принимать следующие значения:

• если координационный показатель соответствует 6-ти — до 0,091 нм;
• если данный показатель соответствует 2 — до 0,06 нм.

Радиус атома меди составляет 0,128 нм, также он характеризуется сродством к электрону, равном 1,8 эВ. При ионизации атома данная величина может принимать значение от 7,726 до 82,7 эВ.

Медь — это переходный металл, показатель электроотрицательности которого составляет 1,9 единиц по шкале Полинга. Кроме этого, его степень окисления может принимать различные значения. При температурах, находящихся в интервале 20–100 градусов, его теплопроводность составляет 394 Вт/м*К. Электропроводность меди, которую превосходит лишь серебро, находится в интервале 55,5–58 МСм/м.

Так как медь в потенциальном ряду стоит правее водорода, она не может вытеснять этот элемент из воды и различных кислот. Ее кристаллическая решетка имеет кубический гранецентрированный тип, величина ее составляет 0,36150 нм. Плавится медь при температуре 1083 градусов, а температура ее кипения — 26570. Физические свойства меди определяет и ее плотность, которая составляет 8,92 г/см3.

История меди

Человечество начало добывать медь несколько тысячелетий назад. Самые древние изделия, найденные из этого металла, датируются 7-6 веками до нашей эры. Среди них – украшения, инструменты, посуда и орудия труда.

Большим шагом вперед в развитии металлургии было открытие сплава меди с оловом – бронзы. Этот материал отличался повышенной прочностью и способностью к ковке, благодаря чему все изделия из данного медного сплава получались более качественными.

На территории нашей страны медь издавна добывают на Урале, Алтае и в Сибири. Из нее отлиты известнейшие культурные памятники: Царь-пушка, Царь-колокол, Медный всадник.

Твердость меди

Самородная медь размером около 4 см

Медь

— минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы. Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

1. Структура
2. Свойства
3. Запасы и добыча
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

Медь и ее сплавы

Медь относится к группе цветных металлов, наиболее широко применяемых в промышленности. Порядковый номер меди в периодической системе Д. И. Менделеева — 29, атомный вес А = 63,57. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) с периодом а = 3,607 Å.

Удельный вес меди g = 8,94 г/см3, температура плавления — 1083 0С. Чистая медь обладает высокой тепло — и электропроводностью. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм×м, теплопроводность l = 395 Вт/(м×град).

Предел прочности sв = 200…250 МПа, твердость 85…115 НВ, относительное удлинение d = 50 %, относительное сужение y = 75 %.

Медь — немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения — электротехническая промышленность.

Электропроводность меди существенно понижается при наличии даже очень небольшого количества примесей. Поэтому в качестве проводникового материала применяют в основном особо чистую медь М00 (99,99 %), электролитическую медь М0 (99,95 %), М1 (99,9 %). Марки технической меди М2 (99,7 %), М3 (99,5 %), М4 (99,0 %).

В зависимости от механических свойств различают медь твердую, нагартованную (МТ) и медь мягкую, отожженную (ММ).

Вредными примесями в меди являются висмут, свинец, сера и кислород. Действие висмута и свинца аналогично действию серы в стали; они образуют с медью легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен, что приводит к разрушению меди при ее обработке давлением в горячем состоянии (температура плавления эвтектики соответственно 270 0С и 326 0С).

Сера и кислород снижают пластичность меди за счет образования хрупких химических соединений Сu2O и Сu2S.

В качестве конструкционного материала технически чистую медь применяют редко, так как она имеет низкие прочностные свойства, твердость. Основными конструкционными материалами на основе меди являются сплавы латуни и бронзы. Для маркировки медных сплавов используют следующее буквенное обозначение легирующих элементов:

• О — олово; Ц — цинк; Х — хром;
• Ж — железо; Н — никель; С — свинец;
• К — кремний; А — алюминий; Ф — фосфор;
• Мц — марганец; Мг – магний; Б – бериллий.

Бронзы

Бронзы — это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами.

По технологическому признаку бронзы делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые маркируются буквами Бр, после которых перечисляются легирующие элементы, а затем соответственно содержание этих элементов в процентах. меди определяется по разности от 100 %. Например, БрОЦС 8-4-3 содержит 8 % Sn, 4 % Zn, 3 % Pb, 85 % Сu.

Литейные бронзы маркируются аналогично литейным латуням. Например, бронза Бр06Ц3Н6 содержит 6 % Sn, 3 % Zn, 6 % Pb, 85 % Сu.

Бронзы по сравнению с латунью обладают лучшими механическими, антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью.

Оловянные бронзы.

Наибольшее практическое значение имеют сплавы, содержащие до 10…12 % Sn. Предельная растворимость олова в меди 15,8%, однако в реальных условиях кристаллизации и охлаждения предельная растворимость снижается примерно до 6 %.

К однофазным сплавам относятся бронзы с содержанием олова до 5…6 % и a — фаза, представляет твердый раствор олова в меди с ГЦК — решеткой. При большем содержании олова наряду с a — раствором присутствует эвтектоид (a + Сu31Sn8).

Предел прочности бронзы возрастает с увеличением олова, но при его высоких концентрациях резко снижается из-за большего количества хрупкого интерметаллида Сu31Sn8.

Оловянные бронзы обычно легируют Zn, Pb, Ni, P. Цинк улучшает технологические свойства бронзы и удешевляет ее. Фосфор улучшает литейные свойства. Для изготовления художественного литья содержание фосфора может достигать 1 %.

Свинец (до 3…5 %) вводится в бронзу для улучшения ее обрабатываемости резанием. Никель повышает механические свойства, коррозионную стойкость и плотность отливок, уменьшает ликвацию.

Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют самую низкую линейную усадку (0,8 % при литье в землю и 1,4 % — в металлическую форму).

Для проведения пластичности проводится гомогенизация сплавов при температурах 700…750 0С с с быстрым охлаждением. Остаточные напряжения снимаются отжигом при 550 0С.

Оловянные деформируемые бронзы Бр0Ф7-0.2, БрОЦС4-4-4, БрОЦ4-3 и другие имеют более высокую прочность, упругость, сопротивление усталости, чем литейные. Их используют для изготовления подшипников скольжения, шестерен, трубок контрольно — измерительных и других приборов, манометрических пружин и т.д.

Литейные оловянные бронзы.

По сравнению с деформируемыми они содержат большее количество легирующих элементов, имеют ниже жидкотекучесть, малую линейную усадку, склонны к образованию усадочной пористости. Бронзы БрОЗЦ7С5Н, БрО10Ф1, БрО6Ц6С3, БрО5С25 и другие применяются для изготовления арматуры, работающей в воде и водяном паре, подшипников, шестерен, втулок.

Алюминиевые бронзы

отличаются высокими механическими антикоррозионными свойствами, жидкотекучестью, малой склонностью к дендритной ликвации. Из-за большой усадки трудно получить сложную фасонную отливку. Они морозостойки, немагнитны, не дают искры при ударах. По коррозионной стойкости превосходят латуни и оловянистые бронзы.

Алюминий растворяется в меди, образуя a — твердый раствор замещения с пределом растворимости 9,4 %. При большем содержании в структуре появляется эвтектоид (a + g|); g| — интерметаллид Сu32Al9.

Однофазные бронзы БрА5, БрА7 имеют хорошую пластичность и относятся к деформируемым. Обладают наилучшим сочетанием прочности и пластичности: sв = 400…450 МПа, d = 60 %.

Двухфазные бронзы (a + g|) имеют повышенную прочность до 600 МПа, но пластичность заметно ниже d = (35…45) %. Эти сплавы упрочняются термообработкой и дополнительно легируются Fe, Ni, Mn.

Железо измельчает зерно и повышает механические и антифрикционные свойства алюминиевых бронз. Никель улучшает механические свойства и износостойкость, температуру рекристаллизации и коррозионную стойкость. Марганец повышает технологические и коррозионные свойства.

Бронзы БрАЖН10-4-4, БрАЖМц10-3-1-5 и др. применяются для изготовления зубчатых колес, деталей турбин, седел клапанов и других деталей, работающих в тяжелых условиях износа при повышенных температурах до 400 0С, корпуса насосов, клапанные коробки и др.

Закалка проводится с температуры 950 0С, после чего бронзы подвергают старению при 250…300 0С в течение 2…3 ч.

Кремнистые бронзы

применяются в качестве заменителей оловянистых бронз. До 3 % кремний растворяется в меди, и образуется однофазный a-твердый раствор. При большем содержании кремния появляется твердая и хрупкая g-фаза.

Никель и марганец улучшает механические и коррозионные свойства. Они не теряют пластичности при низких температурах, хорошо паяются, обрабатываются давлением, немагнитны и не дают искры при ударах.

Их используют для деталей, работающих до 500 0С, а также в агрессивных средах (пресная, морская вода).

Бронзы БрКН1-3, БрКМц3-1 применяют для изготовления пружин, антифрикционных деталей, испарителей и др.

Бериллиевые бронзы.

Содержат 2…2,5 % Ве. Эти сплавы упрочняются термической обработкой. Предельная растворимость бериллия в меди при 866 0С составляет 2,7 %, при 600 0С — 1,5 %, а при 300 0С всего 0,2 %. Закалка проводится при 760…800 0С в воде и старение при 300 0С в течение 3 ч.

Сплав упрочняется за счет выделения дисперсных частиц g-фазы СuBe, что приводит к резкому повышению прочности до 1250 МПа при d = 3…5 %. Бронзы БрБ2, БрБНТ1,9 и БрБНТ1,7 имеют высокую прочность, упругость, коррозионную стойкость, жаропрочность, немагнитны, искробезопасны (искра не образуется при размыкании электрических контактов).

Применяются для изготовления мембран, пружин, электрических контактов.

Свинцовые бронзы.

Свинец практически не растворяется в жидкой меди. Поэтому сплавы после затвердевания состоят из кристаллов меди и включений свинца. Такая структура обеспечивает высокие антифрикционные свойства.

Бронза БрС30 применяется для изготовления вкладышей подшипников скольжения, работающих при повышенных давлениях и с большими скоростями. По сравнению с оловянистыми бронзами, теплопроводность ее в 4 раза больше, поэтому она хорошо отводит теплоту, возникающую при трении.

Прочность этих бронз невысокая sв = 60 МПа, d = 4 %.

Алюминий и его сплавы > Дальше >

Какой материал называют твердой медью — Металлы, оборудование, инструкции

Медь относится к материалам высокой проводимости. Это материалы у которых величина удельного сопротивления меньше одной десятой микроома на метр. Для меди эта величина составляет 0,017-0,018мкОм*м. Также медь это проводник по электрическим свойствам и диамагнетик по магнитным свойствам.

Как получают медь?

Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.

На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).

название минерала хим.формула % меди цвет

В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.

Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.

Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.

Влияние примесей на свойства меди

Вопрос чистоты меди достаточно важен:

• при наличии 0,02% примеси алюминия электропроводность снижается примерно на 10%. А ведь алюминий достаточно хороший проводник
• при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению
• если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением)
• кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора
• водород — образует микротрещины и повышает ломкость

Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.

Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.

Марки меди для электротехники и вообще

Марки меди состоят из буквы “М”, что значит медь. Далее следует цифра от 0 до 4.

Иногда затем встречается одна из букв, которые характеризуют способ получения металла: к — катодный, р — раскисленная с низким остаточным фосфором, ф — раскисленная с высоким остаточным фосфором, б — бескислородная. Бескислородная это М0, а раскисленная — М1. Существуют множество марок меди, рассмотрим некоторые:

Специальная марка меди — М1Е. Это электротехническая медь, которая выпускается в виде шин, прутков различного диаметра и сечения. Она бывает особо твердой, твердой, полутвердой и мягкой. Проводимость у мягкой меди на пару процентов выше.

Выпускается в форме шин, прутков, круга. Прутья в свою очередь имеют диаметр от 5 до 40мм и форму сечения — круг, квадрат, шестигранник. У данного типа меди ограниченный срок хранения — до года у мягкой и полгода — у твердой.

Медные сплавы в электротехнике

Существуют различные сплавы меди, среди них бронза, латунь и прочие. У некоторых из них нашлось применение и в энергетике. Рассмотрим эти сплавы.

Бронзы — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом.

Среди прочих примесей самыми высокими электропроводностями отличаются (в порядке уменьшения электропроводности): кадмиевая, хромистая и бериллиевая бронзы.

Самая же распространенная оловянная бронза имеет низкий показатель электропроводности. Бронзы используются для изготовления контактов, пружинных контактов, пластин в деталях электрических машин, проводов повышенной прочности.

Латуни — сплав меди с цинком (эти два вещества составляют большую часть сплава) и других примесей. Процентная доля цинка доходит до 43%. Используют для пружинящих контактов, штепсельных разъемов.

Манганин — сплав меди с добавкой марганца и никеля. Применяется для изготовления добавочных резисторов и шунтов в измерительной технике. Если вместо меди использовать серебро, то электрические свойства улучшаются.

В данной статье приведены элементарные понятия о применении меди в энергетике, более глубокое изучение возможно при освоении специальной технической литературы по данной теме.

Жидкие и газообразные диэлектрики

Элегаз

Медь и ее сплавы

Медь относится к группе цветных металлов, наиболее широко применяемых в промышленности. Порядковый номер меди в периодической системе Д. И. Менделеева — 29, атомный вес А = 63,57. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) с периодом а = 3,607 Å.

Удельный вес меди g = 8,94 г/см3, температура плавления — 1083 0С. Чистая медь обладает высокой тепло — и электропроводностью. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм×м, теплопроводность l = 395 Вт/(м×град).

Предел прочности sв = 200…250 МПа, твердость 85…115 НВ, относительное удлинение d = 50 %, относительное сужение y = 75 %.

Медь — немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения — электротехническая промышленность.

Электропроводность меди существенно понижается при наличии даже очень небольшого количества примесей. Поэтому в качестве проводникового материала применяют в основном особо чистую медь М00 (99,99 %), электролитическую медь М0 (99,95 %), М1 (99,9 %). Марки технической меди М2 (99,7 %), М3 (99,5 %), М4 (99,0 %).

В зависимости от механических свойств различают медь твердую, нагартованную (МТ) и медь мягкую, отожженную (ММ).

Вредными примесями в меди являются висмут, свинец, сера и кислород. Действие висмута и свинца аналогично действию серы в стали; они образуют с медью легкоплавкие эвтектики, располагающиеся по границам зерен, что приводит к разрушению меди при ее обработке давлением в горячем состоянии (температура плавления эвтектики соответственно 270 0С и 326 0С).

Сера и кислород снижают пластичность меди за счет образования хрупких химических соединений Сu2O и Сu2S.

В качестве конструкционного материала технически чистую медь применяют редко, так как она имеет низкие прочностные свойства, твердость. Основными конструкционными материалами на основе меди являются сплавы латуни и бронзы. Для маркировки медных сплавов используют следующее буквенное обозначение легирующих элементов:

• О — олово; Ц — цинк; Х — хром;
• Ж — железо; Н — никель; С — свинец;
• К — кремний; А — алюминий; Ф — фосфор;
• Мц — марганец; Мг – магний; Б – бериллий.

Латуни

Латуни — это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания цинка латуни промышленного применения бывают:

1. однофазные a — латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);
2. двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;
3. однофазные b|- латуни ,содержащие до 50 % цинка.

Однофазные a- латуни пластичны, хорошо обрабатываются резанием, давлением при температурах ниже 300 0С и выше 700 0С (в интервале от 300 0С до 700 0С — зона хрупкости). С увеличением содержания цинка прочность латуней повышается.

В латунях b|- фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения СuZn с решеткой ОЦК, она хрупкая и прочная. Поэтому, чем больше в латунях b|- фазы, тем они прочнее и менее пластичны.

Практическое применение имеют латуни с содержанием цинка до 42…43 %.

Латуни, обрабатываемые давлением, маркируются буквой Л (латунь), после которой ставятся буквенные обозначения легирующих элементов; цифры, следующие за буквами, указывают содержание меди и количество соответствующего легирующего элемента в процентах. цинка определяется по разности от 100 %.

Например, латунь Л62 содержит 62 % Сu и 38 % Zn. Литейные латуни маркируются буквой Л, после которой ставится содержание цинка и других легирующих элементов в процентах. Количество меди определяется по разности от 100 %. Например, латунь ЛЦ36Мц20С2 содержит 36 % Zn, 20 % Mn, 2 % Pb и 42 % Сu.

К однофазным a — латуням относятся Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), Л68, имеющая наибольшую пластичность (d = 56 %). Двухфазные (a+b|) — латуни марок Л59 и Л60 имеют меньшую пластичность в холодном состоянии, но большую прочность и износостойкость. Однофазные имеют после отжига sв = 250…350 МПа и d = (50…56) %, двухфазные — sв = 400…450 МПа и d = (35…40 %).

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости латуни могут легироваться оловом, алюминием, марганцем, кремнием, никелем, железом и др.

Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию b|- фазы, поэтому такие латуни чаще двухфазные (a+b|).

Никель увеличивает растворимость цинка в меди, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства.

Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn, Ni, Sn.

В морском судостроении применяются оловянистые ”морские” латуни, например, ЛО70-1 (70 % Сu, 1 % Sn, 29 % Zn). Она используется для изготовления конденсаторных трубок, деталей теплотехнической аппаратуры.

Алюминиевые латуни

используют для изготовления конденсаторных трубок, цистерн, втулок, а также для изготовления коррозионно-стойких деталей, работающих в морской воде.

Из латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 изготовляют цельнотянутые круглые трубы для производства манометрических трубок и пружин в приборах повышенного класса точности. С помощью закалки и старения sв достигает 700 МПа.