Міністерство освіти і науки Російської Федерації
ГОУ ВПО Воронезький державний університет
Хімічний факультет
Кафедра матеріалознавства та індустрії наносистем
Курсова робота за фахом: «Хімія»
На тему: Одержання і властивості малахіту
Воронеж 2010
Глава 1. Літературний огляд
МІДЬ (лат. Cuprum), хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 29, атомна маса 63,546.
1.1 Загальна характеристика міді
Природна мідь складається з двох стабільних нуклідів
(63) Cu (69,09% по масі) і (65) Cu (30,91%). Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів нейтрального атома міді 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1. Утворює сполуки в ступенях окислення +2 (валентність II) і +1 (валентність I), дуже рідко проявляє ступені окислення +3 і +4.
У періодичній системі Менделєєва мідь розташована в четвертому періоді і входить до групи IВ, до якої належать такі шляхетні метали, як срібло (Ag) і золото (Au).
Радіус нейтрального атома міді 0,128 нм, радіус іона Cu + від 0,060 нм (координаційне число 2) до 0,091 нм (координаційне число 6), іона Cu 2 + - від 0,071 нм (координаційне число 2) до 0,087 нм (координаційне число 6). Енергії послідовної іонізації атома міді 7,726; 20,291; 36,8; 58,9 і 82,7 еВ. Спорідненість до електрону 1,8 еВ. Робота виходу електрона 4,36 еВ. За шкалою Полінга, електронегативність міді 1,9; мідь належить до числа перехідних металів. Стандартний електродний потенціал Cu / Cu 2 + 0,339 В. В ряду стандартних потенціалів мідь розташована правіше водню (H) і ні з води, ні з кислот водню не витісняє.
Проста речовина мідь - красивий рожево-червоний пластичний метал.
Назва: латинська назва міді походить від назви острова Кіпру (Cuprus), де в давнину добували мідну руду; однозначного пояснення походження цього слова в російській мові немає.
Промислове одержання міді - Складний багатоступінчастий процес. Здобуту руду дроблять, а для відділення порожньої породи використовують, як правило, флотаційний метод збагачення. Отриманий концентрат (містить 18-45% міді по масі) піддають випалу в печі з повітряним дуттям. У результаті випалу утворюється недогарок - тверда речовина, що містить, крім міді, також і домішки інших металів. Огарок плавлять у відбивних печах або електропечах. Після цієї плавки, крім шлаку, утвориться так званий штейн, в якому вміст міді становить до 40-50%. Далі штейн піддають конвертування - через розплавлений штейн продувають стиснене повітря, збагачене киснем. У штейн додають кварцовий флюс (пісок SiO 2). В процесі конвертації міститься в штейн як небажана домішка сульфід заліза FeS переходить в шлак і виділяється у вигляді сірчистого газу SO 2:
2FeS + 3O 2 + 2 = 2SiO 2FeSiO 3 + 2SO 2 ↑
Одночасно сульфід міді (I) Cu 2 S окислюється:
2Cu 2 S + 3О 2 = 2Cu 2 О + 2SO 2 ↑
Утворений на цій стадії Cu 2 О далі реагує з Cu 2 S:
2Cu 2 О + Cu 2 S = 6Cu ↓ + SО 2 ↑
В результаті виникає так звана чорнова мідь, в якій зміст самої міді становить уже 98,5-99,3% за масою. Далі чорнову мідь піддають рафінуванню. Рафінування на першій стадії - вогняна, воно полягає в тому, що чорнову мідь розплавляють і через розплав пропускають кисень. Домішки більш активних металів, які містяться в чорнової міді, активно реагують з киснем і переходять в оксидні шлаки. На заключній стадії мідь піддають електрохімічного рафінуванню в сірчанокисле розчині, при цьому чорнова мідь служить анодом, а очищена мідь виділяється на катоді. При такій очищення домішки менш активних металів, які були присутні в чорнової міді, випадають в осад у вигляді шламу, а домішки більш активних металів залишаються в електроліті. Чистота рафінованої (катодного) міді досягає 99,9% і більше.
У земній корі вміст міді складає близько 5.10 -3% по масі. Дуже рідко мідь зустрічається в самородному вигляді (найбільший самородок в 420 тонн знайдено в Північній Америці). З руд найбільш широко поширені сульфідні руди: халькопірит, або мідний колчедан, CuFeS 2 (30% міді), ковеллін CuS (64,4% міді), халькозін, або мідний блиск, Cu 2 S (79,8% міді), борної Cu 5 FeS 4 (52-65% міді). Існує також багато і оксидних руд міді, наприклад: Купрій Cu 2 O, (81,8% міді), малахіт CuCO 3 · Cu (OH) 2 (57,4% міді) та інші. Відомо 170 медьсодержащих мінералів, з яких 17 використовуються в промислових масштабах.
Різних руд міді багато, а от багатих родовищ на земній кулі мало, до того ж мідні руди добувають вже багато сотень років, так що деякі родовища повністю вичерпані. Часто джерелом міді служать поліметалічні руди, в яких, крім міді, присутні залізо (Fe), цинк (Zn), свинець (Pb), та інші метали. Як домішки мідні руди зазвичай містять розсіяні елементи (кадмій, селен, телур, галій, германій та інші), а також срібло, а іноді й золото. Для промислових розробок використовують руди, в яких вміст міді становить трохи більше 1% за масою, а то і менше. У морській воді міститься приблизно 1.10 -8% міді.
Малахіт, що є одним із з'єднань міді, одне з найкрасивіших мінералів. За висловом А.Є. Ферсмана, це «камінь яскравою, соковитою, життєрадісною і разом з тим шовковисто-ніжної зелені». Назву цей мінерал отримав від грецького mala до h (маляхе) - мальва, забарвлення листя якої схожа на колір малахіту.
Забарвлення малахіту дуже багата відтінками від світло-зеленого, майже блакитного, до темного, густо-зеленого тону з характерним чорнуватим відливом. Дуже вибаглива візерунчаста розмальовування малахіту: стрічкова, струістая, променисто-звезчатая, конценріческі-кругова.
У моїй роботі мова піде саме про цей чудовий мінералі, який по праву може вважатися російською, так як тільки в нашій країні були відкриті ті величезні родовища, які прославили його на весь світ.
1.2 Історія відкриття і застосування малахіту
Малахіт в передгір'ях Уралу був вперше відкритий в 1635 р. і використовувався для виплавки з нього міді. Наприкінці XVIII століття на уральських мідних рудниках почали траплятися великі скупчення суцільного густозеленого малахіту. Першим прославився малахіт Гумішевского рудника; Чудові зразки цього каменю зберігаються в багатьох наших музеях. До цих пір в музеї Гірничого інституту в Ленінграді знаходиться чудовий моноліт гумішевского малахіту, що важить більше 1,5 тонни.
Яскрава краса уральського каменю справила велике враження. Малахіт швидко завоював симпатії загальні, став модним каменем, зрівнявшись в ціні з дорогими самоцвітами. Поряд з кращими дорогоцінними каменями він вживався на дрібні вироби - намиста, брошки, сережки, вставки для кілець. У великому ході були також малахітові табакерки.
Але на початку XIX століття (1810-1814 роки) були відкриті Меднорудянскіе поклади малахіту, подібних яким людство ще не знало. Тут були якісь особливі геологічні умови, що призвели до одночасного скупчення великих кількостей міді і великих кількостей вуглекислоти. Виняткова потужність родовища наводить на думку, що малахіт виник тут не звичайним шляхом переробки первинних мідних руд холодними вуглекислими водами поверхні. Можна припускати, що гарячі, що піднімаються з глибини медоносні розчини проникали по тріщинах в суцільну масу вапняків, розчиняли і переробляли їх, утворюючи серед них великі неправильні маси жили малахіту. Багатства цього родовища були виявлені не відразу. У перші роки видобуток малахіту з нововідкритого Меднорудянского родовища була невелика. Лише в двадцятих роках XIX століття розробки рудника досягли основних покладів малахіту та показали небачений їх масштаб. Вже не шматки і шматочки ошатного каменю, придатні для брошок і табакерок, а величезні брили чудового суцільного малахіту витягали з чудесного рудника, слава про який швидко рознеслася по всьому світу. Рудник видавав щорічно від 30 до 80 тонн першокласного кольорового каменю. Вага найбільшої брили малахіту, виявленої в надрах рудника, був шляхом розрахунку визначено в 500 тонн.
Це родовище за своїм багатством, потужності, придатності для виробів і для облицювання архітектурних прикрас, а так само за красою візерунків і за чистотою забарвлення зелених тонів є досі єдиним на всій земній кулі. Не доводиться дивуватися тому, що після такого відкриття в історії нашого каменю наступила на кілька десятків років «малахітова епоха». Малахіт став улюбленим виробним каменем. Але тепер окрім незліченних дрібних предметів, ювелірних прикрас і тому подібного, малахіт починає застосовуватися у великих виробах і навіть в архітектурі, прекрасні зразки яких стали тепер надбанням народу.
Після багатьох років безперервної видобутку малахіту потужні родовища Уралу були, звичайно, сильно виснажені. Але говорити про їхню повну виробленості, звичайно, не доводиться. У надрах землі, може бути навіть в районі знаменитих уральських родовищ, ще зберігаються багато десятків тонн яскравого зеленого каменя.
У 1835 р. була виявлена величезна брила малахіту масою 250 тонн, а в 1913 р. - масою понад 100 тонн.
З маленьких шматків малахіту виготовлялися чудові фарби.
Цей красивий ювелірно-камінь з епохи неоліту аж до античного часу служив для людини, насамперед мідною рудою, а також фарбою і хімічною добавкою в скло.
Вироби з малахіту різноманітні за своїми формами і призначенням. Монументальні вази прикрашали інтер'єри палаців, освітлені торшерами з каменю. У парадних кімнатах палаців стояли столи, інкрустовані зеленим каменем. Дрібні вироби начебто шкатулок, скриньок, чорнильних приладів, табакерок стали предметами побуту більш широких верств суспільства. Строгі форми малахітових виробів чудово поєднуються з колірним багатством каменю і його малюнком.
Металурги в епоху бронзового століття, коли малахіт був основним джерелом чистої міді, просто виплавляли її з нього. Мідь, що отримується з нього, була набагато важливіше самого виробного каменю.
Цей мінерал здавна привертав увагу людей. Стародавні греки прикрашали малахітом ошатні будівлі і зали. У Стародавньому Єгипті з малахіту, що добувається на Синайському півострові, виготовляли камеї, амулети і прикраси.
Активно застосовували малахіт в косметичних цілях: в Стародавньому Єгипті його порошок наносили на верхні повіки, захищаючи таким чином рогівку ока від нещадного африканського сонця. Лише за часів Стародавнього Риму каменерізи оцінили його як чудовий камінь, повною мірою відкривши у ньому соковитість природних рослинних фарб і чарівність ніжного візерунка.
З малахіту стали виготовляти амулети, друку, вставки, а також деталі інтер'єрів. У практичних цілях малахіт використовується до цих пір. Він є супутником, а значить пошуковою ознакою мідних руд, що залягають близько до землі.
1.3 Походження
Малахіт - екзогенний мінерал, утворюється в зонах окислення скарнових і стратіформних мідно-сульфідних родовищ.
Утворюється він найчастіше там, де мідні руди виходять на земну поверхню. Особливо великі поклади малахіту утворюються там, де мідна руда залягає серед вапняків. (Тоді грунтові води, розмиваючи поклади сульфідів міді і окислюючи їх, поступово насичуються сульфатними і мідними іонами. Ці активні розчини, потрапляючи потім у вапняки, легко розчиняють їх. А карбонатні іони частково переходять в той же розчин.) Як тільки концентрація міді і вуглекислоти стає достатньою, в тріщинах, пустотах і маленьких печерах, що виникають при розчиненні, відкладається новий мінерал міді, її водний карбонат - мідна зелень, у тому числі її благородна різновид - малахіт.
Зазвичай в кожній порожнечі сферолітов безліч. Тиснучись, здавлюючи один одного, наповзаючи один на інший, вони зливаються в примхливі гроздевідние і ниркоподібні зростки. Мідні розчини, що живлять зростаючі нирки, містять міді то трохи більше, то трохи менше. Часом між шарами малахіту кристалізуються інші, вторинні мінерали, і кожен з знову наростаючих шарів стає те темніше, то світліше. Волокна в таких нирках часто і не видно, набагато помітніше їх концентрично-зональний будова.
1.4 Поширення
Родина кращого в світі виробної малахіту - Урал. Відомі родовища малахіту на Уралі - Меднорудянское і Гумішевское - практично вироблені. Відкриті великі родовища в Африці (Колвезі в Заїрі), в Південній Австралії і в США, однак за кольором і красу візерунків малахіт зарубіжних родовищ не може зрівнятися з уральським. У зв'язку з цим малахіт з Уралу вважається найціннішим на світовому ринку.
Там цей зелений самоцвіт теж виникає поблизу покладів мідної руди. Але буває, що малахіт виглядає бляклим зеленим порошком. Порошковатая малахіт покриває і самородки міді спершу легким нальотом, потім тонкою «сорочкою», а потім і зовсім заміщає їх.
Також був відкритий рудник «Покровка-2» в Рудному Алтаї.
Відомі появи малахіту в Казахстані (Чокпак). Також дрібні прояви малахіт відомі в Угорщині, Чилі, ПАР, Зімбабве, Намібії (Цумеб).
1.5 Форма знаходження в природі
Кристали малахіту зустрічаються досить рідко. У природі цей мінерал звичайний у вигляді натічних утворень осадового походження, подібних тим, які утворюються в карстових і інших порожнинах: у вигляді нирок, грон, щільних і землистих мас, корок, нальотів і інших виділень.
Походження гіпергенних: у зоні окислення сульфідних мідних родовищ; також у мідистих песчанника. Мінерали-супутники - азурит, Купрій, тенор, лимоніт, кальцит, хальцедон, хрізоколла, церусит та ін сульфіди міді. На поверхні стійкий, дуже рідко заміщається азуриту і купрітом. Часто утворює псевдоморфози по купріту, азуриту, халькопірітом, піриту та ін
1.6 Різновиди
Міністерством геології СРСР Розроблено ОСТ41-117-76 «Малахіт в сировині», за яким малахіт поділяється на три сорт в залежності від кольору і якості.
За часів розквіту «малахітового виробництва» на Уралі виділялися три основні сорти малахіту:
«Бірюзовий» - блакитнуватий з малюнком «кудрявістим» або «карельської берези», найбільш цінний, добре полірується; саме він йшов на облицювання виробів;
зелений, глибокого корпусного тони;
темно-зелений, чорно-зелений «оксамитовий», «атласний», «плисовий», що має в зламі шовковистий блиск і гірше поліруються.
Зараз розрізняють тільки «бірюзовий» і «плисовий» сорти малахіту.
Плисовий малахіт утворюється в тріщинах або наростає на уламки кременистих порід. Агрегати його складаються з щільно прилеглих один до одного променистих конусоподібних пучків.
Забарвлення темно-зелена густа (до чорно-зеленою). Малюнок простий, переважно волокнисто смужчатий і обумовлений наявністю тонких смуг з різною інтенсивністю забарвлення.
Бірюзовий відрізняється великою різноманітністю малюнків і колірних варіацій. Стрічковий бірюзовий малахіт з волокнисто-полосчата або прямолінійно-полосчата малюнком утворюється в порожнинах неправильної форми, наростаючи на дрібноузорчатим малахіт або утворюючи зовнішні зони в сталактити. Малюнок каменю утворений чергуються хвилями та смугами, що повторюють обриси «підкладки».
Бірюзовий малахіт з концентрично-полосчатим структурою зустрічається в натічних формах - нирках, кірках, трубчастих виділеннях, сталактити. Малюнок бірюзового малахіту дуже складний, химерний і неповторний. В одних випадках спостерігаються великі одиночні нирки з концентрично-зональних будовою, в інших випадках численні дрібні нирки, зливаючись, утворюють дрібноузорчатим агрегати.
Також виділяють такий вид як азурмалахіт, який представляє собою взаємне проростання малахіту та азуриту.
1.7 Штучні аналоги
Строго кажучи, штучним каменем називається будь-яка речовина неприродного походження, яка за своїми властивостями, структурі і зовнішньому вигляду нагадує камінь натуральний. Але нас цікавить декоративна область застосування штучного каменю. У цьому випадку годиться наступне визначення: штучний камінь - повноцінна імітація натурального природного каменя і виробів з нього із застосуванням сучасних штучних і синтетичних матеріалів за спеціальними технологіями. Предмети, виготовлені з високоякісного штучного каменю, як зовні (поєднання кольорів, фактури і текстури, блиск), так і на дотик.
Ще в Росії в XVIII столітті Петро I активно цікавився способами імітації багатьох оздоблювальних каменів, у тому числі і малахіту, для прикраси будинків, вулиць і площ своєї нової столиці. Також виготовлялися елементи меблів зі вставками зі штучного малахіту.
У Росії малахіт видобувають в невеликих кількостях, в основному отримують його штучним шляхом.
Неодноразово робилися спроби синтезувати малахіт, і Н.М. Салову при консультації Д.П. Григор'єва в 1936-1937 рр.. вдалося отримати камінь, правда, не володіє декоративними якостями. Багаторічні роботи по отриманню малахіту в лабораторії ЛДУ, що проводилися під керівництвом Т.Г. Петрова, порівняно недавно завершилися успіхом і зараз освоєно виробництво ювелірного малахіту в промислових умовах. Вироби з нього були показані на Міжнародному геологічному конгресі в Москві в 1984р.
1.8 Хімічний склад. Кристалічна структура
Малахіт - один з головних мінералів міді, містить 57,4% чистого металу. Крім міді, в його склад входять кисень, вуглець і вода.
По складу малахіт являє собою водну вуглекислу сіль міді - Cu (OH) 2 · CuCO 3. Окису міді в малахіт міститься до 72%, тому він використовувався як мідна руда. Малахіт кристалізується в моноклінної сингонії, призматичному вигляді симетрії. Забарвлення малахіту пояснюється присутністю іона міді. У результаті взаємодії мідно-сульфатних розчинів з карбонатними або вуглекислими водами утворюється малахіт. Натічні форми малахіту виникають у карстових печерах і порожнинах рудоносних вапняків, куди фільтруються води з бікарбонатом міді.
Великі ниркоподібні і гроздевідние освіти, іноді сталактити, характеризуються концентрично-зональних будовою. Власне кристали малахіту - це дуже тонкі голочки. Вони-то і утворюють суцільні кулі - сфероліти. Грона таких сферолітов зростаються в малахітові нирки.
У перетині натічні освіти малахіту часто мають радіально-променисті, смугасті й концентричні текстурні візерунки.
«Шовковистість» малахіту, яка надихала майстрів-каменярів на створення чудових прикрас і шедеврів російської мозаїки, обумовлена будовою мінералу з сферолітов. Кожен сфероліт складається з найтонших кристалічних волокон, що розходяться в різних напрямках по радіусах від одного центру. У перетині сферолітов можна бачити концентричні візерунки, якими і складається мереживний малюнок малахіту. Іноді сфероліт складається з окремих, не зрощених між собою голочок і нагадує їжака.
1.9 Застосування
Малахіт відноситься до мінералів, в яких з'єдналися користь від практичного використання та природна краса.
Цінний виробний декоративний камінь. Найбільш ефектний щільний малахіт зональної структури, при поліровці дає красивий малюнок. Мідна зелень - важливий пошуковий ознака на родовищах міді.
Краса і міцність каменю зробили його одним з найважливіших матеріалів в мистецтві. З малахіту виготовлялися брошки. Виключно красиві стільниці, особливо мозаїчні. У колекції виробів з каменю Ермітажу одне з перших місць належить предметів з малахіту - близько 200 ваз, стільниць, торшерів і інших творів каменерізного мистецтва.
В Ермітажі декоративні вази, чаші, торшери і канделябри з малахіту та іншого кольорового каменю розміщені в Галереї стародавнього живопису, в залі італійської школи, на майданчику Радянської сходи, в фельдмаршальським і Георгіївському залах. Найбільш художньо цінні побутові речі з малахіту виставлені в Малахітовій залі. В його оздобленні широко використаний малахіт. Уздовж довгих сторін залу встановлено 8 малахітових колон, розташованих попарно, вздовж коротких сторін - 8 пілястрів з капітелями на білих мармурових постаментах. Під величезними дзеркалами у дерев'яних позолочених рамах вправлені великі малахітові каміни. У центрі паркетного статі, звідки розходяться дерев'яні промені, варто малахітова ваза на триніжку із золоченої бронзи з крилатими жіночими фігурами і козячими ногами. Уздовж стін та вікон стоять вкриті малахітової мозаїкою столи, торшери і вази. У чотирьох вітринах виставлені різноманітні вироби з малахіту - настільні прикраси, прес-пап'є, письмові прилади, шкатулки та коробочки для паперів і ін
Крім чаш, ваз, канделябрів і побутових виробів в Ермітажі зберігається пам'ятник мистецтва минулого століття - «Малахітовий храм», виконаний у вигляді античного храму-ротонди. У ньому малахіт застосований в обробці колон.
В даний час вироби з малахіту - намиста, брошки, персні, кулони - цінуються нарівні з напівдорогоцінним камінням і користуються великим попитом.
Глава 2. Властивості матеріалів та методика експерименту
2.1 Фізичні та хімічні властивості міді та її сполук
Кристалічна решітка металевої міді кубічна гранецентрованої, параметр гратки а = 0,36150 нм. Щільність 8,92 г / см 3, температура плавлення 1083,4 ° C, температура кипіння 2567 ° C. Мідь серед всіх інших металів має одну з найвищих теплопровідності і одним з найнижчих електричних опорів (при 20 ° C питомий опір 1,68 · 10 -3 Ом · м).
У сухий атмосфері мідь практично не змінюється. У вологому повітрі на поверхні міді в присутності вуглекислого газу утворюється зеленувата плівка складу Cu (OH) 2 · CuCO 3. Так як у повітрі завжди є сліди сірчистого газу і сірководню, то в складі поверхневої плівки на металевій міді зазвичай є й сірчані з'єднання міді. Така плівка, яка виникає з плином часу на виробах із міді та її сплавів, називається патиною. Патина оберігає метал від подальшого руйнування. Для створення на художніх предметах «нальоту старовини» на них наносять шар міді, який потім спеціально патинують.
При нагріванні на повітрі мідь тьмяніє і врешті-решт чорніє через утворення на поверхні оксидного шару. Спочатку утворюється оксид Cu 2 O, потім - оксид CuO.
Червоно-коричневий оксид міді (I) Cu 2 O при розчиненні в бромо-і іодоводородной кислотах утворює, відповідно, бромід міді (I) CuBr і йодид міді (I) CuI. При взаємодії Cu 2 O з розбавленою сірчаною кислотою виникають мідь і сульфат міді:
Cu 2 O + H 2 SO 4 = Cu ↓ + CuSO 4 + H 2 O
При нагріванні на повітрі або в кисні Cu 2 O окислюється до CuO, при нагріванні в струмі водню - відновлюється до вільного металу.
Чорний оксид міді (II) CuO, як і Cu 2 O, c водою не реагує. При взаємодії CuO з кислотами утворюються солі міді (II):
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
При сплавці з лугами CuO утворюються купрата, наприклад:
CuO + 2NaOH = Na 2 CuO 2 + H 2 O
Нагрівання Cu 2 O в інертній атмосфері призводить до реакції диспропорціонування:
Cu 2 O = CuO + Cu ↓
Такі відновлювачі, як водень, метан, аміак, оксид вуглецю (II) та інші відновлюють CuO до вільної міді, наприклад:
CuO + СО = Cu ↓ + СО 2 ↑
Крім оксидів міді Cu 2 O і CuO, отримано також темно-червоний оксид міді (III) Cu 2 O 3, що володіє сильними окисними властивостями.
Мідь реагує з галогенами, наприклад, при нагріванні хлор реагує з міддю з утворенням темно-коричневого дихлорида CuCl 2. Існують також діфторід міді CuF 2 і дибромід міді CuBr 2, але дііодіда міді немає. І CuCl 2, і CuBr 2 добре розчиняються у воді, при цьому іони міді гідратіруются і утворюють блакитні розчини.
При реакції CuCl 2 з порошком металевої міді утворюється безбарвний нерозчинний у воді хлорид міді (I) CuCl. Ця сіль легко розчиняється у концентрованій соляній кислоті, причому утворюються комплексні аніони [CuCl 2] -, [CuCl 3] 2 - і [СuCl 4] 3 -, наприклад за рахунок процесу:
CuCl + НCl = H [CuCl 2]
При сплаві міді з сірої образуетcя нерозчинний у воді сульфід Cu 2 S. Сульфід міді (II) CuS випадає в осад, наприклад, при пропущенні сірководню через розчин солі міді (II):
H 2 S + CuSO 4 = CuS + H 2 SO 4
C воднем, азотом, графітом, кремнієм мідь не реагує. При контакті з воднем мідь стає крихкою (так звана «воднева хвороба» міді) через розчинення водню в цьому металі.
У присутності окислювачів, перш за все кисню, мідь може реагувати з соляною кислотою і розведеної сірчаної кислотою, але водень при цьому не виділяється:
2Cu + 4HCl + O 2 = 2CuCl 2 + 2H 2 O
З азотною кислотою різних концентрацій мідь реагує досить активно, при цьому утворюється нітрат міді (II) і виділяються різні оксиди азоту. Наприклад, з 30%-й азотною кислотою реакція міді протікає так:
3 Cu + 8 HNO 3 = 3 Cu (NO 3) 2 + 2 NO ↑ + 4 H 2 O
З концентрованої сірчаної кислотою мідь реагує при сильному нагріванні:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 ↑ + 2H 2 O
Практичне значення має здатність міді реагувати з розчинами солей заліза (III), причому мідь переходить в розчин, а залізо (III) відновлюється до заліза (II):
2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2
Цей процес травлення міді хлоридом заліза (III) використовують, зокрема, при необхідності видалити в певних місцях шар напилений на пластмасу міді.
Іони міді Cu 2 + легко утворюють комплекси з аміаком, наприклад, складу [Cu (NH 3)] 2 +. При пропущенні через аміачні розчини солей міді ацетилену З 2 Н 2 в осад випадає карбід (точніше, ацетіленід) міді CuC 2.
Гідроксид міді Cu (OH) 2 характеризується переважанням основних властивостей. Він реагує з кислотами з утворенням солі і води, наприклад:
З u (OH) 2 + 2HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O
Але Сu (OH) 2 реагує і з концентрованими розчинами лугів, при цьому утворюються відповідні купрата, наприклад:
З u (OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Cu (OH) 4]
Якщо в мідноаміачні розчин, отриманий розчиненням Сu (OH) 2 або основного сульфату міді в аміаку, помістити целюлозу, то спостерігається розчинення целюлози і утворюється розчин мідноаміачного комплексу целюлози.
2.2 Основний карбонат міді і його фізико-хімічні властивості
Сu CO
(OH)
- Дігідроксід-карбонат ДіМеД
Іноді зустрічається у вигляді зелених, Моноклінна, голчастих, здебільшого зрощених кристалів, але найчастіше у вигляді щільної або волокнистої зеленої маси. При слабкому нагріванні розкладається без плавлення. При нагріванні понад 200 ˚ C він чорніє і перетворюється в чорний порошок оксиду міді, одночасно виділяються пари води і вуглекислий газ. При осадженні з розчину має змінний склад (1-2) CuCO ∙ Cu (OH)
(Мінерал малахіт). Не розчиняється в холодній воді, розкладається киплячою водою, кислотами; реагує з ціанідом калію, солями амонію. Перекладається в середню сіль дією CO
під надлишковим тиском.
Хімічні властивості:
Cu
З O
(OH)
Cu
]
+ CO
+ 2OH
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
2.3 Синтез малахіту
1) Розрахунок вихідних мас речовин
CuSO ∙ 5H 2 O + 4NaHCO
= CuCO
∙ Cu (OH)
↓ + Na
SO
+ 3CO
↑ + 11H
O m (CuSO
∙ 5H 2 O) = 5,5 г
M (CuSO
ν (CuSO
ν (NaHCO
M (NaHCO
m (NaHCO
ν (CuCO
M (CuCO
m (теор) (CuCO
2) Опис роботи
Прилади:
Фарфоровий ступка з товкачиком - 1,
термічний склянку - 250 мл,
штатив,
скляна паличка - 2,
воронка Бюхнера - 1,
колба Бунзана - 1,
фільтрувальний папір,
пробірка,
пальник.
Хід роботи.
У порцеляновій ступці змішали 5,5 р. тонко стертою сухої солі CuSO 4 · 5H 2 O з гідрокарбонатом натрію 3,696 р.
У склянці нагріли до кипіння 100 мл. води. Суміш висипали невеликими порціями в киплячу воду, швидко перемішуючи. При цьому спостерігається спінювання. Наступну порцію суміші вносили після припинення спінювання. Вміст склянки кип'ятили 10-15 хв для видалення з розчину СО2. У результаті реакції утворюється гідроксокарбонат міді:
2CuSO ∙ 5H 2 O + 4NaHCO
= CuCO
∙ Cu (OH)
↓ + Na
SO
+ 3CO
↑ + 11H
O
Осідання дали відстоятися, потім промивали декантацією гарячою водою, відмиваючи від іона SO ; Після кожного промивання брали пробу на повноту промивання: для цього в пробірку наливали невелику кількість даного розчину і доливали кілька крапель хлориду барію. Спочатку в пробірці спостерігалося утворення білого осаду (BaSO
), Але після семи послідовних декантації осад перестав утворюватися.
Залишившись розчин ми поставили в сушильну шафу і висушували протягом п'яти днів при температурі 60 ˚ C.
Глава 3. Результати експерименту та їх обговорення
3.1 Хімічні докази освіти малахіту
Для доказу того, що ми отримали саме основний карбонат міді ми провели реакцію розкладання і реакцію з HCl.
У термостійку пробірку помістили невелику кількість отриманої солі і закрили її пробкою з газовідвідною трубкою. Другий кінець трубки ми помістили в пробірку з розчином Ca (OH)
При взаємодії з розбавленою соляною кислотою миттєво відбувається виділення газу (CO
3.2 Практичний вихід продукту
Виходячи з кількості вихідних речовин, по даній реакції ми повинні були отримати основою карбонат міді масою 2,442 р. Але в ході даного експерименту ми отримали сіль масою 2,11 г. Вихід продукту склав 84,405%.
3.3 Цікаві факти
Міфи, легенди, повір'я, фольклор
Як каменю здатного зберігати маленьких дітей від всіляких напастей, з давніх часів деякі використовують малахіт. А ось за дивним уральським повір'ями, малахіт - «радісний камінь», він приносить удачу і щастя, особливо добрим людям.
Найвідоміші оповіді про уральському малахіт, обгризені темою «Малахітова шкатулка», написав в 1939 році Павло Бажов. Однак оповіді та перекази про малахіт існували задовго до цього.
Існує одна стара легенда про чудодійні властивості малахіту. Вона говорить, що жили на світі мати й син. Одного разу мати захворіла, і лікар сказав, що врятувати її можна, тільки приклавши до її грудей непрозорий зелений камінь з гарними візерунками. Камінь цей добували в горах далеко на півночі, і син не встигав з'їздити за ним, так як матері швидко ставало гірше. Приїжджий людина сказала, що в двох днях шляху звідси хан будує новий палац і там багато красивого зеленого каменю, яким обробляють парадний вхід.
Син поскакав за каменем. Доскакав до місця, він дочекався, поки майстри підуть, і забрав плитку завбільшки з дві долоні, поклав за пазуху і попрямував назад до свого коня. Це було страшне діло - вкрасти у хана. Він знав, що якщо попросити камінь для хворої матері, то його кинуть у в'язницю, оскільки хан своїм майном ні з ким не ділився.
Раптом стражник зауважив злодія, який пригнув в сідло і помчав у гори. За ним організували погоню. Втікач не встигав дістатися до печер і вголос промовив: «Що ж робити?» Раптом він почув, що йому хтось відповідає. З ним говорив його кінь. «Поклади камінь мені на спину і вприся в нього руками, тоді він зробить нас невидимими», - відповів кінь. Так вони і зробили. Стражники проскакали мимо, не помітивши їх. Син привіз камінь матері. Зелений камінь прив'язали до грудей хворий, і хвороба стала швидко йти.
Легенди та перекази приписували малахіту дві властивості, якими не володіли інші мінерали. «Перше: малахіт міг зробити людину невидимою. Друге: камінь допомагав розуміти мову тварин. Для цього треба було випити з малахітової чаші або притиснути камінь до тіла так, щоб його омив піт.
Малахіт пов'язаний із сузір'ям Козерога, і вважається, що він добрий талісман, передусім для народжених під цим знаком. Малахіт посилить дух Козерога, підніме настрій і принесе здоров'я і успіх у справи.
Але він добрий не лише до них. Міфи, легенди, оповіді і перекази стверджують, що малахіт здатний допомагати всім людям, правда, в певних ситуаціях. Він пробуджує духовні і творчі сили людини, і носити його корисно тим, хто має відношення до творчості, точніше до творчої праці.
Список використаної літератури
Горєлов А.А. Екологія. - М.: Изд-во Юрайт, 2001. - 128 с.
Здорик Т.Б. Камінь, що породжує метал. М.: Изд-во Просвещение, 1984. - 21, 136 с.
Лебединський В.І. У дивовижному світі каменю. - М.: Кругосвет, 1985. - 198 с.
Путолова Л.С. Самоцвіти і кольорові камені. - М.: Изд-во Недра, 1991. - 113, 115 - 116 с.
Ферсман А.Є. Розповіді про самоцвітах. - М.: изд-во Детгиз, 1952. - 74-76 с.
Корнілов Н.І., Солодова Ю.П. Ювелірні камені. - М.: Изд-во Світ, 1982 .- 84,181 с.
Подчайнова В.М., Симонова Л.М. Аналітична хімія міді. - М.: Изд-во Наука, 1990. - 7,8-12 с.
Аксьонова М., Храмов Г., Володін В. Камені світу. - М.: Аванта +, 2001 - 76,159 с.
Здорик Т.Б., Матіас В.В., Тимофєєв І.М. Мінерали і гірські породи СРСР. - М.: Изд-во Думка, 1970. - 136 с.
Лідин Р.А., Молочко В.А., Андреєва. Хімічні властивості неорганічних речовин. - М.: Изд-во Хімія, 1997. - 289 с.
Вікторов С. Ласкавий шовк каменя / / Природа. - 1990. - № 4. - 136 с.
Самоцвіти / / Куликов Б.Ф., Буканов В.В. Словник каменів-самоцвітів. - Ленінград: Надра, 1989. - 62 с.
Під ред. Третьякова Ю.Д. Неорганічна хімія: в 3 т. - М.: Видавничий центр Академія, 2007. - Т.3.
Ремі Г. Курс неорганічної хімії: в 2 т. - М.: Изд-во іноземної літератури, 1963. - Т. 2.