Внимание! diplom-portal.ru не продает дипломы, аттестаты об образовании и иные документы об образовании. Все услуги на сайте предоставляются исключительно в рамках законодательства РФ.
Достоинство этого подхода в более широкой и дифференцированной интерпретации политической организации общества. В качестве элементов ее содержания здесь выступают не только государственные и обществен
Различаются следующие виды юридической ответственности: конституционно-правовая (государственно-правовая), гражданско-правовая, уголовно-правовая, эколого-правовая, ответственность по налоговому праву
Становление человека в антропогенезе через инобытие не раз являлось предметом размышлений философов и учёных. 'Человеческое инобытие есть такая форма существования человека, когда он оставляет какие-т
Куприн, как и всё без исключения писатели всех времён и народов, не обошёл в своём рассказе тему любви, но у него любовь особая и не на что не похожая – безответная, но к этому вопросу мы вернёмся поз
Четвертных Светланы Санкт-Петербург 1998 ПЛАН. Введение. … 3 История возникновения современной системы образования. … 3 Обзор образовательной системы Германии. … 4 Система школьного образования. … 5 С
Вечереет день… Нам дорог Тютчев ещё и тем, что был чутким тайновидцем человеческого сердца, умел передать тончайшие оттенки и глубокие противоречия душевных переживаний. И хотя Тютчев был истинно русс
Проводимые реформы привели к изменению роли и самого государственного аппарата и государственных служащих. Встала необходимость повышения эффективности функций государственного аппарата, обеспечения
Сатори, однако, описывает искусство и путь к просветлению, которые европейцу понять практически невозможно. Следующий анекдот может послужить дополнительным примером: 'Однажды к Мастеру пришел монах,
Особенно важна медь для электротехники. По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра.
Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди. Медь - необходимый для растений и животных микроэлемент . Основная биохимическая функция меди – это участие в ферментативных реакциях в качестве активатора или в составе медьсодержащих ферментов.
Количество меди в растениях колеблется от 0,0001 до 0,05 % (на сухое вещество) и зависит от вида растения и содержания меди в почве. В растениях медь входит в состав ферментов-оксидаз и белка пластоцианина. В оптимальных концентрациях медь повышает холодостойкость растений, способствует их росту и развитию. Среди животных наиболее богаты медью некоторые беспозвоночные (у моллюсков и ракообразных в гемоцианине содержится 0,15-0,26 % меди). Поступая с пищей, медь всасывается в кишечнике, связывается с белком сыворотки крови - альбумином, затем поглощается печенью, откуда в составе белка церулоплазмина возвращается в кровь и доставляется к органам и тканям.
Содержание меди у человека колеблется (на 100 г сухой массы) от 5 мг в печени до 0,7 мг в костях, в жидкостях тела - от 100 мкг (на 100 мл ) в крови до 10 мкг в спинномозговой жидкости; всего меди в организме взрослого человека около 100 мг . Медь входит в состав ряда ферментов (например, тирозиназы, цитохромоксидазы), стимулирует кроветворную функцию костного мозга. Малые дозы меди влияют на обмен углеводов (снижение содержания сахара в крови), минеральных веществ (уменьшение в крови количества фосфора) и др.
Увеличение содержания меди в крови приводит к превращению минеральных соединений железа в органические, стимулирует использование накопленного в печени железа при синтезе гемоглобина . При недостатке меди злаковые растения поражаются так называемой болезнью обработки, плодовые - экзантемой; у животных уменьшаются всасывание и использование железа, что приводит к анемии , сопровождающейся поносом и истощением.
Применяются медные микроудобрения и подкормка животных солями меди.
Отравление медью приводит к анемии, заболеванию печени, болезни Вильсона. У человека отравление возникает редко благодаря тонким механизмам всасывания и выведения меди.
Однако в больших дозах медь вызывает рвоту; при всасывании меди может наступить общее отравление (понос, ослабление дыхания и сердечной деятельности, удушье, коматозное состояние). 1. Историческая справка. Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности.
Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают значительных размеров. Медь и её сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры.
Благодаря лёгкой восстановимости окислов и карбонатов, медь была, по-видимому, первым металлом, который человек научился восстановлять из кислородных соединений, содержащихся в рудах.
Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Сuprum. В древности для обработки скальной породы её нагревали на костре и быстро охлаждали, причём порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов.
Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи.
Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов - штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется медь, и шлака (сплава окислов). 2. Положение меди в периодической системе Д.И. Менделеева. Медь ( Cuprum ), С u — химический элемент побочной подгруппы первой группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
Порядковый номер 29, атомная масса 63,54. Распределение электронов в атоме меди — Is 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 1 . Природная медь состоит из смеси 2-х стабильных изотопов с массовыми числами 63 (69,1%) и 65 (30,9%). Сечение захвата тепловых нейтронов атомов меди 3,59-10 -28 м -2 . Путем бомбардировки никеля протонами или дейтронами искусственно получают радиоактивные изотопы меди 61 С u и 64 С u с периодами полураспада 3,3 и 12,8 ч соответственно. Эти изотопы обладают высокой удельной активностью и используются в качестве меченых атомов. В химическом отношении медь занимает промежуточное положение между элементами первой плеяды VIII группы и щелочными элементами I группы периодической системы. Ниже приведены значения потенциалов ионизации атомов меди (в эВ):
|
Второй и третий потенциалы ионизации меньше, чем у щелочных металлов, что в значительной степени объясняет проявление свойств меди как переходного элемента, который в степени окисления II и III имеет парамагнитные свойства окрашенных ионов и комплексов. Медь( I ) также образует многочисленные соединения по типу комплексов переходных металлов (табл. 1). Таблица 1 Состояние окисления и стереохимия соединений меди.
Состояние окисления | Координационное число | Геометрия | Примеры соединений |
Cu(I) d 10 | 2 | Линейная | Cu 2 O |
3 | Плоская | K[Cu(CN) 2 ] | |
4 | Тетраэдр | Cu(I) | |
Cu(II) d 9 | 4 | Тетраэдр (искажённый) | Cs[CuCl 4 ] |
5 | Тригональная бипирамида | [Cu(Dipy) 2 I] + | |
5 | Квадратная пирамида | [Cu( ДМГ) 2 ] 2 (тв) | |
4 | Квадрат | CuO | |
6 | Октаэдр (искажённый) | K 2 CuF 4 , CuCl 2 | |
Cu(III) d 8 | 4 | Квадрат | KCuO 2 |
6 | Октаэдр | K 3 CuF 6 |
Среднее содержание меди в земной коре 4,7-10 -3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, её больше (1-10 -2 %), чем в верхней (2-10 -3 %), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. Медь энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды меди, имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная медь, карбонаты и окислы. Медь - важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах.
Среднее содержание меди в живом веществе 2-10 -4 %, известны организмы - концентраторы меди. В таёжных и других ландшафтах влажного климата медь сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит меди и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) медь малоподвижна; на участках месторождений меди наблюдается её избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные. В речной воде очень мало меди, 1-10 -7 %. Приносимая в океан со стоком медь сравнительно быстро переходит в морские илы.
Поэтому глины и сланцы несколько обогащены медью (5,7-10 -3 %), а морская вода резко недосыщена медью (3-10 -7 %). В морях прошлых геологических эпох местами происходило значительное накопление меди в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в Германии). Медь энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление руд меди в песчаниках. Медь образует до 240 минералов, однако лишь около 40 имеют промышленное значение.
Различают сульфидные и окисленные руды меди.
Промышленное значение имеют сульфидные руды, из которых наиболее широко используется медный колчедан (халькопирит) CuFeS 2 . В природе он встречается главным образом в смеси с железным колчеданом FeS 2 и пустой породой, состоящей из оксидов Si , Al , Ca и др. Часто сульфидные руды содержат примеси благородных металлов (Аи, Ag ), цветных и редких металлов ( Zn , Pb , Ni , Co , Mo и др.) и рассеянных элементов ( Ge и др.). Содержание меди в руде обычно составляет 1—5%, но благодаря легкой флотируемости халькопирита его можно обогащать, получая концентрат, содержащий 20% меди и более [1845]. Наиболее крупные запасы медных руд сосредоточены главным образом на Урале, в Казахстане, Средней Азии, Африке (Катанта, Замбия), Америке (Чили, США, Канада). 4. Получение.
Медные руды характеризуются невысоким содержанием меди.
Поэтому перед плавкой тонкоизмельчённую руду подвергают механическому обогащению; при этом ценные минералы отделяются от основной массы пустой породы; в результате получают ряд товарных концентратов (например, медный, цинковый, пиритный). В мировой практике 80 % меди извлекают из концентратов пирометаллургическими методами, основанными на расплавлении всей массы материала. В процессе плавки, вследствие большего родства меди к сере, а компонентов пустой породы и железа к кислороду, медь концентрируется в сульфидном расплаве (штейне), а окислы образуют шлак. Штейн отделяют от шлака отстаиванием. На большинстве современных заводов плавку ведут в отражательных или в электрических печах. В отражательных печах рабочее пространство вытянуто в горизонтальном направлении; площадь подачи 300 м 2 и более (30 м ; 10 м ), необходимое для плавления тепло получают сжиганием углеродистого топлива (естественный газ, мазут, пылеуголь) в газовом пространстве над поверхностью ванны. В электрических печах тепло получают пропусканием через расплавленный шлак электрического тока (ток подводится к шлаку через погруженные в него графитовые электроды). Однако и отражательная, и электрическая плавки, основанные на внешних источниках теплоты, - процессы несовершенные.
Сульфиды, составляющие основную массу медных концентратов, обладают высокой теплотворной способностью.
Поэтому всё больше внедряются методы плавки, в которых используется теплота сжигания сульфидов (окислитель - подогретый воздух, воздух, обогащенный кислородом, или технический кислород). Мелкие, предварительно высушенные сульфидные концентраты вдувают струей кислорода или воздуха в раскалённую до высокой температуры печь.
Частицы горят во взвешенном состоянии (кислородно-взвешенная плавка). Можно окислять сульфиды и в жидком состоянии; эти процессы усиленно исследуются в СССР и за рубежом (Япония, Австралия, Канада) и становятся главным направлением в развитии пирометаллургии сульфидных медных руд.
Богатые кусковые сульфидные руды (2-3 % Cu) с высоким содержанием серы (35-42 % S) в ряде случаев непосредственно направляются на плавку в шахтных печах (печи с вертикально расположенным рабочим пространством). В одной из разновидностей шахтной плавки (медно-серная плавка) в шихту добавляют мелкий кокс, восстановляющий в верхних горизонтах печи SO 2 до элементарной серы. Медь в этом процессе также концентрируется в штейне.
Получающийся при плавке жидкий штейн (в основном Cu 2 S, FeS) заливают в конвертер - цилиндрический резервуар из листовой стали, выложенный изнутри магнезитовым кирпичом, снабженный боковым рядом фурм для вдувания воздуха и устройством для поворачивания вокруг оси. Через слой штейна продувают сжатый воздух.
Конвертирование штейнов протекает в две стадии.
Сначала окисляется сульфид железа, и для связывания окислов железа в конвертер добавляют кварц; образуется конвертерный шлак. Затем окисляется сульфид меди с образованием металлической меди и SO 2 . Эту черновую медь разливают в формы.
Слитки (а иногда непосредственно расплавленную черновую медь) с целью извлечения ценных спутников (Au, Ag, Se, Fe, Bi и других) и удаления вредных примесей направляют на огневое рафинирование. Оно основано на большем, чем у меди, сродстве металлов-примесей к кислороду: Fe, Zn, Co и частично Ni и другие в виде окислов переходят в шлак, а сера (в виде SO 2 ) удаляется с газами. После удаления шлака медь для восстановления растворённой в ней Cu 2 O 'дразнят', погружая в жидкий металл концы сырых берёзовых или сосновых брёвен, после чего отливают его в плоские формы. Для электролитического рафинирования эти слитки подвешивают в ванне с раствором CuSO 4 , подкислённым H 2 SO 4 . Они служат анодами. При пропускании тока аноды растворяются, а чистая медь отлагается на катодах - тонких медных листах, также получаемых электролизом в специальных матричных ваннах. Для выделения плотных гладких осадков в электролит вводят поверхностно-активные добавки (столярный клей, тиомочевину и другие). Полученную катодную медь промывают водой и переплавляют.
Благородные металлы, Se, Te и другие ценные спутники меди концентрируются в анодном шламе, из которого их извлекают специальной переработкой.
Наряду с пирометаллургическими применяют также гидрометаллурги-ческие методы получения меди (преимущественно из бедных окисленных и самородных руд). Эти методы основаны на избирательном растворении медьсодержащих минералов, обычно в слабых растворах H 2 SO 4 или аммиака. Из раствора меди, либо осаждают железом, либо выделяют электролизом с нерастворимыми анодами.
Весьма перспективны применительно к смешанным рудам комбинированные гидрофлотационные методы, при которых кислородные соединения меди растворяются в сернокислых растворах, а сульфиды выделяются флотацией.
Получают распространение и автоклавные гидрометаллургические процессы, идущие при повышенных температурах и давлении. 5. Физические свойства.
Техническая медь — металл красного, в изломе розового цвета, при просвечивании в тонких слоях — зеленовато-голубой. Имеет гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 0,36074 нм, плотность 8,96 кг/м 3 (20° С). Ионные радиусы меди (в нм) приведены ниже:
По Белову и Бокию | По Гольдшмидту | По Полингу | |
Cu + | 0,098 | 0,095 | 0,096 |
Cu 2+ | 0,080 | 0,070 | — |
Относительную устойчивость ее ионов можно оценить на основании следующих данных: Cu 2+ + e Cu + E 0 = 0,153 B , С u + + е С u 0 E 0 = 0,52 В, С u 2+ + 2е С u 0 E 0 = 0,337 В. Медь вытесняется из своих солей более электроотрицательными элементами и не растворяется в кислотах, не являющихся окислителями. Медь растворяется в азотной кислоте с образованием Cu ( NO 3 ) 2 и оксидов азота, в горячей конц. H 2 SO 4 — с образованием CuSO 4 и SO 2. В нагретой разбавленной H 2 SO 4 медь растворяется только при продувании через раствор воздуха.
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы ионов меди в водных растворах по отношению к водородному электроду при 25° С приведены в табл. 2 . Таблица 2. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы ионов меди.
Уравнение полуреакции | EL В |
HCuO 2 - + ЗН + + е = С u + + 2Н 2 О | 1,73 |
CuO 2 2- + 4Н + + е = С u + + 2Н 2 О | 2,51 |
HCuO 2 - + ЗН + + 2е = С u 0 + 2Н 2 О | 1,13 |
С u О 2 2- + 4Н + + 2е = С u 0 + 2Н 2 О | 1,52 |
2С u 2+ + Н 2 О + 2е = С u 2 О + 2Н + | 0,20 |
2НС u О 2 - + 4Н + + 2е = С u 2 О + ЗН 2 О | 1,78 |
2 CuO 2 2- + 6Н + +2е = С u 2 О + ЗН 2 О | 2,56 |
С u О + 2Н + + е = С u + + Н 2 0 | 0,62 |
С u 2 + + В r - + е = С u В r | 0,64 |
С u 2 + + С l - + е = CuCl | 0,54 |
С u 2 + + I - + е = CuI | 0,86 |
Cu(NH 3 ) 4 2+ + е = Cu(NH 3 ) 2 + + 2NH 3 | -0,01 |
Cu ( NH 3 ) 2 + + е = С u 0 + 2 NH 3 | -0,12 |
Cu(NH 3 ) 4 2+ + 2e = Cu 0 + 4NH 3 | -0,07 |
Особое сродство проявляет медь к сере: в парах серы она горит. С водородом, азотом, углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах.
Растворимость водорода в твердой меди незначительна и при 400°С составляет 0,06 г в 100 г меди.
Присутствие водорода в меди резко ухудшает ее механические свойства (так называемая 'водородная болезнь'). При пропускании аммиака над раскаленной медью образуется Cu 2 N . Уже при температуре каления медь подвергается воздействию оксидов азота: N 2 O и NO взаимодействуют с образованием С u 2О, a NO 2 — с образованием С u О. Карбиды С u 2С2 и С u С2 могут быть получены действием ацетилена на аммиачные растворы солей меди.
Окислительно-восстановительные равновесия в растворах солей меди в обеих степенях окисления осложняются легкостью диспропорционирования меди( I ) в медь(0) и медь( II ), поэтому комплексы меди( I ) обычно образуются только в том случае, если они нерастворимы (например, CuCN и Cul ) или если связь металл—лиганд имеет ковалентный характер, а пространственные факторы благоприятны.
Исследование комплексных соединений меди(П) может быть проведено методами протонного резонанса и ЭПР. Большое число работ по ЭПР комплексных соединений меди( II ) обусловлено устойчивостью этого состояния окисления меди и относительно узкими линиями спектра ЭПР меди(П) в широком интервале температур.
Спектры ЭПР комплексов меди( II ) в растворах часто имеют хорошо разрешенную сверхтонкую структуру из четырех линий от ядер 63 С u и 65 С u , ядерный спин которых 3 / 2 .Так как магнитные моменты ядер 63С u и 65С u несколько различаются, то в случае узких линий сверхтонкой структуры, например для серосодержащих комплексов, в спектрах ЭПР видны разрешенные линии от ядер 63С u и 65С u . При интерпретации спектров ЭПР необходимо учитывать сосуществование в растворах, как правило, нескольких комплексов. Ниже кратко рассматриваются химические свойства меди в различных степенях окисления. Медь( I ). Комплексы меди( I ) обычно имеют (в зависимости от природы лиганда) линейное или тетраэдрическое строение. Ионы меди( I ) содержат десять 3 d -электронов и обычно образуют четырех координированные тетраэдрические структуры типа [ CuCl 4 ] 3- . Однако с сильноосновными высокополяризованными или легко поляризующимися лигандами медь( I ) образует двухкоординированные линейные комплексы. В соединениях меди( I ) ион имеет конфигурацию 3 d '°, поэтому они диамагнитны и бесцветны.
Исключение составляют случаи, когда окраска обусловлена анионом или поглощением в связи с переносом заряда.
Относительная устойчивость ионов С u + и С u 2+ определяется природой анионов или других лигандов.
Примерами устойчивого в воде соединения меди( I ) являются малорастворимые CuCl и CuCN , соли Cu 2 SO 4 и других оксоанионов можно получить в неводной среде. В воде они быстро разлагаются, образуя медь металлическую и соли меди( I ). Неустойчивость солей меди( I ) в воде обусловлена отчасти повышенными значениями энергии решетки и энергии сольватации для иона меди(П), вследствие чего соединения меди( I ) неустойчивы. Оксид меди( I ) С u 2 О красного цвета, незначительно растворяется в воде. При взаимодействии сильных щелочей с солями меди( I ) выпадает желтый осадок, переходящий при нагревании в осадок красного цвета, по-видимому, Cu 2 O . Гидроксид меди( I ) обладает слабыми основными свойствами, он несколько растворим в концентрированных растворах щелочей. Медь( II ). Двухзарядный положительный ион меди является ее наиболее распространенным состоянием.
Большинство соединений меди( I ) очень легко окисляется в соединения двухвалентной меди, но дальнейшее окисление до меди(Ш) затруднено.
Конфигурация 3d 9 делает ион меди( II ) легко деформирующимся, благодаря чему он образует прочные связи с серосодержащими реагентами (ДДТК, этилксантогенатом, рубеановодородной кислотой, дитизоном). Основным координационным полиэдром для двухвалентной меди является симметрично удлиненная квадратная бипирамида.
Тетраэдрическая координация для меди(П) встречается довольно редко и в соединениях с тиолами, по-видимому, не реализуется.
Большинство комплексов меди( II ) имеет октаэдрическую структуру, в которой четыре координационных места заняты лигандами, расположенными к металлу ближе, чем два других лиганда, находящихся выше и ниже металла.
Устойчивые комплексы меди( II ) характеризуются, как правило, плоскоквадратной или октаэдрической конфигурацией. В предельных случаях деформации октаэдрическая конфигурация превращается в плоскоквадратную.
Большое аналитическое применение имеют внешнесферные комплексы меди. С u О встречается в природе и может быть получен при накаливании металлической меди на воздухе, хорошо растворяется в кислотах, образуя соответствующие соли.
Гидроксид меди( II ) С u (ОН) 2 в виде объемистого осадка голубого цвета может быть получен при действии избытка водного раствора щелочи на растворы солей меди( II ). ПР(С u (ОН) - ) = 1,31 . 10 -20 . В воде этот осадок малорастворим, а при нагревании переходит в С u О, отщепляя молекулу воды.
Гидроксид меди( II ) обладает слабо выраженными амфотерными свойствами и легко растворяется в водном растворе аммиака с образованием осадка темно-синего цвета.
Осаждение гидроксида меди происходит при рН 5,5. Последовательные значения констант гидролиза для ионов меди( II ) равны: рК 1 гидр = 7,5; рК 2 гидр = 7,0; рК 3 гидр = 12,7; рК 4 гидр = 13,9. Обращает на себя внимание необычное соотношение pK 1 гидр > рК 2 гидр . Значение рК = 7,0 вполне реально, так как рН полного осаждения С u (ОН) 2 равно 8—10. Однако рН начала осаждения С u (ОН) 2 равно 5,5, поэтому величина рК 1гндр = 7,5, очевидно, завышена.
Гидролиз ионов меди( II ) в водных растворах протекает по схеме: С u 2+ + n Н 2 0 = Cu ( OH ) n 2- n + n Н + ; ( n = 1; 2). 1-я и 2-я константы гидролиза равны 10 9 и 10 17 соответственно и не зависят от концентрации меди в пределах 4-1 0' 4 — 1 М. Медь( III ). Доказано, что медь( III ) с конфигурацией 3d 8 может существовать в кристаллических соединениях и в комплексах, образуя анионы — купраты.
Купраты некоторых щелочных и щелочноземельных металлов можно получить, например, нагреванием смеси оксидов в атмосфере кислорода. КС u О 2 — это диамагнитное соединение голубовато-стального цвета. При действии фтора на смесь КС l и С u С l 2 образуются светло-зеленые кристаллы парамагнитного соединения К 3 С uF 6 . При окислении щелочных растворов меди( II ), содержащих периодаты или теллураты, гипохлоритом или другими окислителями образуются диамагнитные комплексные соли состава K 7 [ Cu ( IO 6 ) 2 ] . 7 H 2 O . Эти соли являются сильными окислителями и при подкислении выделяют кислород.
Соединения меди(Ш). При действии спиртового раствора щелочи и пероксида водорода на охлажденный до 50° спиртовой раствор хлорида меди( II ) выпадает коричнево-черный осадок пероксида меди С u О 2 . Это соединение в гидратированной форме можно получить при действии пероксида водорода на раствор соли сульфата меди, содержащего в небольших количествах Na 2 CO 3 . Суспензия С u (ОН) 2 в растворе КОН взаимодействует с хлором, образуя осадок С u 2 О 3 красного цвета, частично переходящий в раствор. 7. Применение.
Большая роль меди в технике обусловлена рядом её ценных свойств и, прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью.
Благодаря этим свойствам медь - это основной материал для проводов; свыше 50 % добываемой меди применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность меди, а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9 % Cu. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т. п. Около 30-40 % меди используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50 % Zn) и различные виды бронз ; оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые и т. д. (подробнее см.
Сплавы меди). Кроме нужд тяжёлой промышленности, связи, транспорта, некоторое количество меди (главным образом в виде солей) потребляется для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов, а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве искусственного шёлка. Медь как художественный материал используется с медного века (украшения, скульптура, утварь, посуда). Кованые и литые изделия из меди и сплавов украшаются чеканкой, гравировкой и тиснением. Лёгкость обработки меди (обусловленная её мягкостью) позволяет мастерам добиваться разнообразия фактур, тщательности проработки деталей, тонкой моделировки формы.
Изделия из меди отличаются красотой золотистых или красноватых тонов, а также свойством обретать блеск при шлифовке. Медь нередко золотят, патинируют, тонируют, украшают эмалью. С 15 века медь применяется также для изготовления печатных форм. В медицине сульфат меди применяют как антисептическое и вяжущее средство в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы.
Раствор сульфата меди используют также при ожогах кожи фосфором.
Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство.
Нитрат меди употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах. 8. Сплавы меди. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм 2 у сплавов и 25-29 кгс/мм 2 у технически чистой меди.
Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не принимают термической обработки, и их механические свойства и износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на структуру.
Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм 2 ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью.
Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а, следовательно, от структуры.
Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. 8.1 Латуни.
Латунями называют сплавы меди и цинка. Медь может растворять цинк в любом количестве. По химическому составу различают латуни простые и сложные, а по структуре - однофазные и двухфазные.
Простые латуни легируются одним компонентом: цинком.
Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более низким содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в пластичности, но превосходят их в электрои теплопроводности. Они поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным образом при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются не только в виде проката, но и в отливках.
Пластичность их ниже, чем у однофазных латуней, а прочность и износостойкость выше за счет влияния более твердых частиц второй фазы.
Прочность простых латуней 30-35 кгс/мм 2 при однофазной структуре и 40-45 кгс/мм 2 при двухфазной.
Прочность однофазной латуни может быть значительно повышена холодной пластической деформацией. Эти латуни имеют достаточную стойкость в атмосфере воды и пара (при условии снятия напряжений, создаваемых холодной деформацией). 8.2 Оловянные бронзы.
Однофазные и двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и сопротивлении коррозии (особенно в морской воде). Однофазные бронзы в катаном состоянии, особенно после значительной холодной пластической деформации, имеют повышенные прочностные и упругие свойства ( >= 40 кгс/мм 2 ). Для двухфазных бронз характерна более высокая износостойкость.
Важное преимущество двухфазных оловянистых бронз - высокие литейные свойства; они получают при литье наиболее низкий коэффициент усадки по сравнению с другими металлами, в том числе чугунами.
Оловянные бронзы применяют для литых деталей сложной формы.
Однако для арматуры котлов и подобных деталей они используются лишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянных бронз - их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенных давлениях пара они все больше заменяются алюминиевыми бронзами. Из-за высокой стоимости олова чаще используют бронзы, в которых часть олова заменена цинком (или свинцом). 8.3 Алюминиевые бронзы. Эти бронзы (однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и оловянные бронзы.
Однофазные бронзы в группе медных сплавов имеют наибольшую пластичность ( до 60%). Их используют для листов (в том числе небольшой толщины) и штамповки со значительной деформацией. После сильной холодной пластической деформации достигаются повышенные прочность и упругость.
Двухфазные бронзы подвергают горячей деформации или применяют в виде отливок. У алюминиевых бронз литейные свойства (жидкотекучесть) ниже, чем у оловянных; коэффициент усадки больше, но они не образуют пористости, что обеспечивает получение более плотных отливок.
Литейные свойства улучшаются введением в указанные бронзы небольших количеств фосфора.
Бронзы в отливках используют, в частности, для котельной арматуры сравнительно простой формы, но работающей при повышенных напряжениях. Кроме того, алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие прочностные свойства, чем латуни и оловянные бронзы. У сложных алюминиевых бронз, содержащих никель и железо, прочность составляет 55-60 кгс/мм 2 . Все алюминиевые бронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против коррозии в морской воде и во влажной тропической атмосфере.
Алюминиевые бронзы используют в судостроении, авиации, и т.д. В виде лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в частности для токоведущих пружин. 8.4 Кремнистые бронзы.
Применение кремнистых бронз ограниченное.
Используются однофазные бронзы как более пластичные. Они превосходят алюминиевые бронзы и латуни в прочности и стойкости в щелочных (в том числе сточных) средах. Эти бронзы применяют для арматуры и труб, работающих в указанных средах.
Кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате сильной холодной деформации приобретают повышенные прочность и упругость и в виде ленты или проволоки используются для различных упругих элементов. 8.5 Бериллиевые бронзы.
Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность ( до 120 кгс/мм 2 ) и коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах, аппаратах и приборах.
Указанные свойства бериллиевые бронзы после закалки и старения, т.к. растворимость бериллия в меди уменьшается с понижением температуры.
Выделение при старении частиц химического соединения CuBe повышает прочность и уменьшает концентрацию бериллия в растворе меди. 8.6 Сплавы меди с никелем.
Никель сильно повышает твердость меди. Сплав 50% С u и 50% Ni обладает наибольшей твердостью. Кроме высокой твердости, эти сплавы обладают пониженной электропроводностью, вследствие чего употребляются в электротехнике.
Хорошие механические свойства, высокая стойкость против коррозии во многих средах, ценные физические свойства в сочетании с простотой плавки, литья и обработки давлением обусловили широкое применение медных сплавов в многочисленных отраслях техники: в авиа-, авто-, судостроении, химической промышленности, станкостроении, электротехнике, приборостроении, в производстве паровой и водяной арматуры, посуды, художественных и других изделий.
Заключение. Медь является одним из металлов, известных с древнейших времён, и в настоящее время занимает второе место (после алюминия) по объёму промышленного производства. Медь применяется для изготовления кабелей, токопроводящих частей электрических установок, теплообменников. Она является основным компонентом латуней бронз, медно-никелевых и других сплавов, обладающих высокими антифрикционными свойствами, сочетающимися с хорошей коррозионной стойкостью на воздухе. Эти сплавы характеризуются, кроме того, хорошей электрической проводимостью. Медь - металл сравнительно мало активный. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой, селеном. А вот с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах.
Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют.
Чистая медь - тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубой. Эти же цвета, характерны и для многих соединений меди, как в твердом состоянии, так и в растворах. Медь широко используется в промышленности из-за: · высокой теплопpоводимости · высокой электpопpоводимости · ковкости · хороших литейных качеств · большого сопротивления на pазpыв · химической стойкости Физические и химические свойства меди зависят от степени ее чистоты.
Примеси меди в продуктах различных производств также влияют на свойства этих материалов.
Поэтому во многих производственных лабораториях проводится контроль содержания меди. Большое число публикаций посвящено определению меди в биологических объектах, особенно в крови, так как медь играет большую роль в биохимических процессах, протекающих в организме, и является индикатором некоторых заболеваний. При аналитическом контроле используют как классические химические методы, так и физические, требующие совершенной инструментальной техники и позволяющие с высокой чувствительностью определять медь в присутствии многих других элементов часто без разрушения образца.
оценка транспортных средств цена в Туле