Měď – vlastnosti, charakteristika |

Měď (chemická značka – Cu, z lat Měď, anglicky – Měď) je chemický prvek čtvrté periody, 11. skupina (v zastaralé krátkoperiodické verzi tabulky před rokem 1989 – sekundární podskupina první skupiny, IB) čtvrté periody periodické tabulky chemických prvků Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva [1].

Měď má atomové číslo 29 a je přechodným 3D prvkem. V přírodě se vyskytuje ve formě sloučenin a nugetů. Ve své čisté formě je plastický, má růžovou (červenou) barvu a rychle oxiduje v atmosféře a vytváří na povrchu žlutočervený oxidový film. Od starověku byla měď používána lidmi v její čisté formě a ve formě slitin. Je součástí živých organismů (biogenní prvek) [1].

Příběh

Měď je barva zlata, ale ne zlatá

• Latinský název pro měď Měď pochází z ostrova Kypr, kde Římané těžili měděnou rudu. Používal se i latinský název. Aes — přeloženo jako „moje“. Původ názvu měď v ruštině má několik verzí: 1) smida (název kovu, starogermánský jazyk) a kovář (kovář, kovář, anglický jazyk), 2) mέταλλον (důl/jáma, starověká řečtina) [2] .
• Měď byla díky svému přirozenému výskytu v nugetách a také měkkosti a kujnosti jedním z prvních materiálů zpracovaných člověkem k výrobě nástrojů. Později se měď získávala z rud tavením při relativně nízkých teplotách (1083 o C).
• Rané nálezy zbraní, štítů z mědi a bronzu (slitina mědi a cínu) pocházejí z 8.–6. století před naším letopočtem (objeveny na Altaji, Sibiři, Zakavkazsku, starověkém Řecku, Egyptě a Římě). Přemístění kamenných nástrojů bronzem znamenalo přechod do doby bronzové. Hojně se používala i mosaz (slitina mědi a zinku).
• Bronz a mosaz se používaly k výrobě luxusních předmětů, šperků a soch [3].

Prvek v periodické tabulce D. I. Mendělejeva. Struktura atomu

Schéma uspořádání 3d-orbitalů mědi(II) v oktaedrickém prostředí

Měď je ve skupině 11 čtvrtého období periodické tabulky Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva a je součástí podskupiny mědi (spolu se stříbrem a zlatem, mincovními kovy) [1].

Valenční elektrony v atomu mědi jsou elektrony 3d a 4s. Charakteristická geometrie mnohostěnů pro měď je lineární (+1), plochý čtverec (+1, +2), čtyřstěnný (+1, +2), tetragonálně pyramidální (+2), oktaedrický (+2). V oktaedrickém prostředí se prodlužují vazby s atomy v axiálních polohách v důsledku projevu Jahn-Tellerova jevu v atomu mědi(II) [4].

Přírodní měď obsahuje dva izotopy: ₂₉ 63 Cu (69.17 %) a izotop ₂₉ 65 Cu (30.83 %). K dnešnímu dni je známo více než 20 stabilních izotopů mědi s hmotností od 52 do 80 amu. e. m. (g/mol) a poločas od 75 ns do 61.83 h [1].

Být v přírodě

Průměrný obsah mědi v zemské kůře je 4,7 10-3 % hmotnosti. Většina mědi (asi 80 %) se nachází v zemské kůře v kombinaci se sírou; asi 15 % mědi je ve formě uhličitanů, oxidů a křemičitanů, které jsou produkty zvětrávání primárních sulfidických měděných rud. Měď tvoří asi 250 minerálů. Jsou známy: chalkopyrit (pyrity mědi) CuFeS2, covellit CuS, chalkocit (lesk mědi) Cu2S, bornit Cu5FeS4, měďnatý Cu2O, malachit CuCO3 Cu(OH)2, azurit CuCO3 2Cu(OH)2. Měď se nachází v mořské vodě 3·10-7 %, v říční vodě 1·10-7 %.

Průměrný obsah mědi v živých organismech je 2-10 % hmotnosti. Ve vlhkém klimatu jsou ionty mědi vyluhovány z kyselých půd, což má za následek nedostatek mědi a související choroby rostlin a zvířat. Ve stepích a pouštích nejsou ionty mědi příliš mobilní [4].

Fyzikální vlastnosti

Měď je tvrdý kov zlatavě růžové barvy (růžová při absenci oxidového filmu). Měď je poměrně snadno obrobitelná. Teplota tání 1083,4 o C, bod varu 2567 o C, hustota mědi 8,92 g/cm3 [6].

Chemické vlastnosti

Ve sloučeninách může měď vykazovat oxidační stavy +1 a +2.

Měď je chemicky neaktivní kov. Při zahřátí může reagovat s některými nekovy: kyslíkem, sírou, halogeny.

Při zahřátí měď reaguje s dostatečně silnými oxidačními činidly, jako je kyslík, za vzniku CuO, Cu₂O v závislosti na podmínkách [6]:

Měď reaguje se sírou za vzniku sulfidu měďnatého:

Video experiment interakce mědi a síry si můžete prohlédnout zde.

Měď reaguje s halogeny. V tomto případě se tvoří halogenidy mědi (II):

Všimněte si však:

Video experiment interakce mědi s chlórem si můžete prohlédnout zde.

Měď nereaguje s dusíkem, uhlíkem a křemíkem:

Měď nereaguje s vodíkem.

Měď reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu:

Měď také interaguje s komplexními látkami:

Měď neoxiduje na suchém vzduchu a při pokojové teplotě, ale ve vlhkém vzduchu se v přítomnosti oxidu uhelnatého (IV) pokryje zeleným povlakem hydroxykarbonátu měďnatého (II):

V napěťové řadě je měď vpravo od vodíku, a proto nemůže vytlačovat vodík z roztoků minerálních kyselin (zředěná kyselina sírová atd.).

Například měď nereaguje se zředěnou kyselinou sírovou:

Video experiment interakce mědi s kyselinou chlorovodíkovou si můžete prohlédnout zde.

V tomto případě měď reaguje při zahřívání s koncentrovanou kyselinou sírovou. Po zahřátí reakce pokračuje a tvoří oxid sírový (IV), síran měďnatý (II) a vodu:

Měď reaguje i za normálních podmínek s kyselinou dusičnou.

S koncentrovanou kyselinou dusičnou:

Se zředěnou kyselinou dusičnou:

Alkalické roztoky nemají na měď prakticky žádný vliv.

Měď vytlačuje kovy umístěné vpravo v napěťové řadě z roztoků jejich solí.

Například měď reaguje s dusičnanem rtuťnatým (II) za vzniku dusičnanu měďnatého (II) a rtuti:

Měď je oxidována oxidem dusíku (IV) a železitými solemi

Příjem

Existují tři hlavní způsoby získávání mědi [7]:

Pyrometalurgické – při vysokých teplotách, v důsledku čehož se roztavená hmota rozdělí na matnou slitinu a slitinu strusky.

Hydrometalurgický – základem této metody je výroba mědi pomocí určitých vodných roztoků. Minerály mědi se rozpustí ve zředěné kyselině sírové nebo čpavku a ze vzniklého roztoku se extrahuje měď.

Elektrolýza – působením elektrického proudu, oddělením kovu z roztoku síranu měďnatého obsahujícího volnou kyselinu sírovou.

přihláška

Použití mědi v průmyslu je spojeno s její vysokou tepelnou a elektrickou vodivostí a plasticitou. V elektrotechnice se používá až 50 % mědi, což je kov obsahující minimálně 99,99 % hlavní složky. Vysoká tepelná vodivost a antikorozní vlastnosti umožňují výrobu měděných dílů pro výměníky tepla, kryogenní instalace a vakuová zařízení. Asi 30 % mědi se používá ve formě slitin. Asi 10–12 % mědi se používá k přípravě barev, insekticidů, mikroživinových hnojiv, katalyzátorů oxidačních procesů, v lékařství, v kožedělném a kožešinovém průmyslu a při výrobě umělého hedvábí [5].

Galerie

Starověká měděná čepel
Středověký náprstek ze slitiny mědi
Římská bronzová mince Geta zobrazující chrám Petra se sochou Tyche (26 mm, 13.41 g)

Poznámky

1. ↑ 1,01,11,21,3Drozdov A. A., Zlomanov V. P., Mazo G. N., Spiridonov F. M. Anorganická chemie / ed. Yu. D. Treťjaková. — M. Academy, 2007. — 400 s. — ISBN 5-7695-2533-9.
2. ↑ měď, měď, měď(29)(nespecifikováno) . chem.msu.ru. Datum přístupu: 28. srpna 2023.
3. ↑Trifonov D. N., Trifonov V. D. Jak byly objeveny chemické prvky: Průvodce pro studenty. — M. Education, 1980. — 224 s.
4. ↑Kukushkin N. Chemie koordinačních sloučenin. — M.: Vyšší škola, 1985.
5. ↑ 5,05,1 Měď(nespecifikováno) . Velká ruská encyklopedie. Datum přístupu: 26. listopadu 2024.
6. ↑ 6,06,1Achmetov N.S. Obecná a anorganická chemie. — Vyšší škola M., 2001. — 743 s.
7. ↑Produkce mědi(nespecifikováno) . MANUFACTURERS.RU (8. února 2022). Datum přístupu: 26. listopadu 2024.

Odkaz

Tento článek má stav „připraveno“. To sice nevypovídá o kvalitě článku, ale hlavní téma už dostatečně pokryl. Pokud chcete článek vylepšit, klidně jej upravte!

Měď je tažný zlatorůžový kov s charakteristickým kovovým leskem. V periodickém systému D.I Mendělejeva je tento chemický prvek označen jako Cu (Cuprum) a nachází se pod pořadovým číslem 29 ve skupině I (vedlejší podskupina), ve 4. období.

Latinský název Cuprum pochází z názvu ostrova Kypr. Je známo, že na Kypru již ve 3. století před naším letopočtem byly měděné doly a místní řemeslníci tavili měď. Můžete si koupit měď od společnosti “MĚĎ”.

Podle historiků zná společnost měď asi devět tisíc let. Nejstarší měděné výrobky byly nalezeny během archeologických vykopávek v oblasti moderního Turecka. Archeologové objevili malé měděné korálky a destičky používané ke zdobení oděvů. Nálezy pocházejí z přelomu 8. – 7. tisíciletí před naším letopočtem. V dávných dobách se měď používala k výrobě šperků, drahého nádobí a různých nástrojů s tenkými čepelemi.

Velkým počinem dávných metalurgů lze nazvat výrobu slitiny na měděném základu – bronzu.

Základní vlastnosti mědi

1. Fyzikální vlastnosti.

Na vzduchu získává měď jasný žlutočervený odstín v důsledku tvorby oxidového filmu. Tenké destičky mají při zkoumání skrz ně zelenomodrou barvu. Ve své čisté formě je měď docela měkká, tvárná a snadno válcovaná a tažená. Nečistoty mohou zvýšit jeho tvrdost.

Vysoká elektrická vodivost mědi lze nazvat hlavní vlastností, která určuje její převládající použití. Měď má také velmi vysokou tepelnou vodivost. Nečistoty jako železo, fosfor, cín, antimon a arsen ovlivňují základní vlastnosti a snižují elektrickou a tepelnou vodivost. Podle těchto ukazatelů je měď na druhém místě za stříbrem.

Měď má vysoké hustoty, teploty tání a teploty varu. Důležitou vlastností je také dobrá odolnost proti korozi. Železo například při vysoké vlhkosti mnohem rychleji oxiduje.

Měď je vhodná pro zpracování: je válcována do měděných plechů a měděných tyčí a tažena do měděného drátu o tloušťce tisíciny milimetru. Tento kov je diamagnetický, to znamená, že je magnetizován proti směru vnějšího magnetického pole.

2. Chemické vlastnosti.

Měď je relativně málo aktivní kov. Za normálních podmínek na suchém vzduchu k jeho oxidaci nedochází. Snadno reaguje s halogeny, selenem a sírou. Kyseliny bez oxidačních vlastností nemají na měď žádný vliv. Nedochází k žádným chemickým reakcím s vodíkem, uhlíkem a dusíkem. Ve vlhkém vzduchu dochází k oxidaci za vzniku uhličitanu měďnatého (II), vrchní vrstvy platiny.
Měď je amfoterní, což znamená, že tvoří kationty a anionty v zemské kůře. V závislosti na podmínkách vykazují sloučeniny mědi kyselé nebo zásadité vlastnosti.

Způsoby získávání mědi

V přírodě se měď vyskytuje ve sloučeninách a ve formě nugetů. Sloučeniny jsou reprezentovány oxidy, hydrogenuhličitany, komplexy síry a oxidu uhličitého a také sulfidové rudy. Nejběžnější rudy jsou pyrit měďnatý a měděný lesk. Obsah mědi v nich je 1-2%. 90 % primární mědi se těží pyrometalurgickou metodou a 10 % hydrometalurgickou metodou.

1. Pyrometalurgická metoda zahrnuje následující procesy: obohacování a pražení, tavení na kamínek, čištění v konvertoru, elektrolytická rafinace.
Měděné rudy se obohacují flotací a oxidativním pražením. Podstata flotační metody je následující: částice mědi suspendované ve vodném prostředí ulpívají na povrchu vzduchových bublin a stoupají k povrchu. Metoda umožňuje získat měděný práškový koncentrát, který obsahuje 10-35% mědi.

Měděné rudy a koncentráty s významným obsahem síry podléhají oxidačnímu pražení. Při zahřívání v přítomnosti kyslíku se sulfidy oxidují a množství síry se sníží téměř na polovinu. Chudé koncentráty obsahující 8-25 % mědi se praží. Bohaté koncentráty obsahující 25–35 % mědi se taví bez nutnosti pražení.

Dalším stupněm pyrometalurgické metody výroby mědi je tavení kamínku. Pokud se jako surovina používá kusová měděná ruda s velkým množstvím síry, pak se tavba provádí v šachtových pecích. A pro práškový flotační koncentrát se používají reverberační pece. K tání dochází při teplotě 1450 °C.

U horizontálních konvertorů s bočním foukáním se měděný kamínek fouká stlačeným vzduchem, aby došlo k oxidaci sulfidů a železa. Následně se výsledné oxidy přemění na strusku a síra na oxid. Konvertor produkuje bublinkovou měď, která obsahuje 98,4-99,4 % mědi, železo, síru a také malá množství niklu, cínu, stříbra a zlata.

Blistrová měď je vystavena ohni a následně elektrolytické rafinaci. Nečistoty jsou odstraněny plyny a přeměněny na strusku. V důsledku zušlechťování ohněm vzniká měď s čistotou až 99,5 %. A po elektrolytické rafinaci je čistota 99,95 %.

2. Hydrometalurgická metoda zahrnuje vyluhování mědi slabým roztokem kyseliny sírové a následné oddělení kovové mědi přímo z roztoku. Tato metoda se používá pro zpracování nekvalitních rud a neumožňuje s tím spojenou těžbu drahých kovů spolu s mědí.

Aplikace mědi

Pro své cenné vlastnosti se měď a slitiny mědi používají v elektrotechnickém a elektrotechnickém průmyslu, v radioelektronice a výrobě přístrojů. Existují slitiny mědi s kovy, jako je zinek, cín, hliník, nikl, titan, stříbro a zlato. Méně používané jsou slitiny s nekovy: fosfor, síra, kyslík. Existují dvě skupiny slitin mědi: mosaz (slitiny se zinkem) a bronz (slitiny s dalšími prvky).

Měď je vysoce ekologická, což umožňuje její použití při výstavbě obytných budov. Například měděná střecha díky svým antikorozním vlastnostem vydrží i více než sto let bez speciální péče nebo nátěru.

Měď ve slitinách se zlatem se používá ve šperkařství. Tato slitina zvyšuje pevnost výrobku, zvyšuje odolnost proti deformaci a oděru.

Sloučeniny mědi se vyznačují vysokou biologickou aktivitou. V rostlinách se měď podílí na syntéze chlorofylu. Proto je to vidět na složení minerálních hnojiv. Nedostatek mědi v lidském těle může způsobit zhoršení složení krve. Nachází se v mnoha potravinářských výrobcích. Tento kov se nachází například v mléce. Je však důležité si uvědomit, že nadbytek sloučenin mědi může způsobit otravu. To je důvod, proč byste neměli vařit jídlo v měděném nádobí. Během varu se může do potravin vyluhovat velké množství mědi. Pokud je nádobí uvnitř pokryté vrstvou plechu, pak otrava nehrozí.

V lékařství se měď používá jako antiseptikum a adstringens. Je složkou očních kapek na zánět spojivek a roztoků na popáleniny.