Курсовая работа по химии. Медь (стр. 3 из 4)
Оба гидроксида меди обладают амфотерными свойствами. Например, гидроксид меди (II) хорошо растворим не только в кислотах, но и в концентрированных растворах щелочей:
, 
.Таким образом, гидроксид меди (II) может диссоциировать и как основание:
и как кислота. Этот тип диссоциации связан с присоединением меди гидроксильных групп воды: 
Сульфаты.
Наибольшее практическое значение имеет CuSO4*5H2O, называемый медным купоросом. Его готовят растворением меди в концентрированной серной кислоте. Поскольку медь относится к малоактивным металлам и расположена в ряду напряжений после водорода, водород при этом не выделяется:
.Медный купорос применяют при электролитическом получении меди, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, для получения других соединений меди.
Карбонаты.
Карбонаты для металлов подгруппы меди не характерны и в практике почти не применяются. Некоторое значение для получения меди имеет лишь основной карбонат меди, который встречается в природе.
Комплексообразование.
Характерное свойство двухзарядных ионов меди – их способность соединятся с молекулами аммиака с образованием комплексных ионов.
Качественные реакции на ионы меди.
Ион меди можно открыть, прилив к раствору ее соли раствор аммиака. Появление интенсивного сине-голубого окрашивания связано с образованием комплексного иона меди [Cu(NH3)4]2+:
Медь интенсивно окрашивает пламя в зеленый цвет.
Пример качественного анализа сплава меди.
| Исследуемый объект | Реагент, действие | Осадок | Раствор | Наблюдение | Выводы |
| Часть сплава | Нагревание с конц. HNO3 | Раствор 1 сразу приобрёл зелёную окраску, которая перешла в голубую после охлаждения | |||
| Раствор 1 | 25% NH3, Добавление 1-2 капли | Раствор стал синим | Это медный сплав | ||
| Часть сплава | HNO3, Сначала растворяют часть стружек в 10 каплях 6М HNO3, а затем добавляют 20-25 капель конц. HNO3, нагревают до полного растворения сплава | Раствор 2 может содержать Cu, Zn, Ni, Cd, Fe, Mn, Al, Pb, Sn, Sb | Осадок не выпал | ||
| Раствор 2, Ni2+ | Диметил-глиоксим | Раствор позеленел | Ni нет | ||
| Fe3+ | NH4CNS | Кристаллы окрасились в красный цвет, потом раствор позеленел и выпал чёрный осадок | Есть Fe3+ | ||
| Cd2+ | Дифенил-карбазид | Раствор стал красным | Есть Cd | ||
| Zn2+ | Дитизон | Фаза дитизона окрасилась в малиновый цвет | Есть Zn | ||
| Mn | NaBiO3 | Ничего не произошло | Mn нет | ||
| Al3+ | Ализарин | Раствор стал жёлто-коричневым | Al нет | ||
| Окси-хинолин | Выпал зелёно-жёлтый осадок | Al нет | |||
| Раствор 2 | HCl, H2SO4, добавление | Раствор 3 возможно содержит Sb, Sn | Осадок не выпал | Pb возможно нет | |
| Раствор 3 | H2O2 и NaOH | Осадок 1 может содержать Sb | Раствор 4 может содержать Sn | Выпал зелёно-серый осадок(образовался ос.2 и р-р 2) | |
| Осадок 1 | HNO3 | Раствор 5 | Осадок растворился | Sb нет | |
| Раствор 5 | NH3, NH4Cl, H2O2 | Осадок не выпал | |||
| Раствор 4 | NH4Cl | Осадок не выпал | Sn нет | ||
| Раствор 2 | I- | Выпал жёлтый осадок, который приобрёл красный оттенок | Есть Pb2+ |
Проведённый качественный анализ даёт основания считать, что в сплаве содержится медь, цинк, кадмий, железо, свинец. Таким образом этот сплав является латунью. [8]
6. Получение меди.
История получения меди.
Интересна история получения меди. Уже 5-6 тысяч лет до н.э. медная руда добывалась египетскими рабами в Нубии, на Синайском полуострове. Рудники, как пишет греческий историк Диодор Сицилийский (I век до н.э.), являлись собственностью фараонов. На каторжный труд в рудниках отправляли рабов и осужденных, зачастую вместе с семьями. В наиболее узкие штольни на обивку руды и ее вынос направляли детей. На поверхность руду доставляли в плетеных корзинках или кожаных мешках. Древнейшая медеплавильная печь найдена на Синайском полуострове. Она представляла яму, обнесенную круглой стеной толщиной в 1 метр. Печь имела внизу два поддувала. По составу шлака установили, что в этой печи выплавлялась медь. Изображение более совершенной печи было обнаружено на греческой вазе, которая датируется VI веком до н.э. Для улучшения литейных свойств меди греки добавляли в руду оловянный камень (двуокись олова) и получали оловянную бронзу.
Искусство получения меди и ее сплавов затем перешло к римлянам. Оловянную руду римляне доставали из Англии, которая в то время называлась Касситеридскими островами. Интересно отметить, что минерал – двуокись олова и по настоящее время называется касситеритом.
О методах получения меди в России дает представление небольшой, но обстоятельный труд М.В.Ломоносова “Основание металлургии” (1763 год), который сыграл исключительную роль в развитии металлургического производства. В этой же книги дано описание “сульфатизирующего обжига”. Он заключался в медленном окислении медной сульфидной руды до сульфата меди кислородом воздуха:
с последующим выщелачиванием соли водой с целью получения медного купороса.В книге даются указания, как использовать теплоту отходящих газов, как контролировать процесс плавки и даже как вентилировать шахты от пыли и газов, которые “для человеческого здоровья вредительны”. [1, с.76-77]
Получение меди методом электролиза.
Электролиз широко применяют для очистки (рафинирования) меди. Для очистки меди из черновой меди отливают аноды – толстые пластины. Их подвешивают в ванну, содержащую раствор медного купороса. В качестве катодов используют тонкие листы чистой меди, на которые во время электролиза осаждается чистая медь. На аноде происходит растворение меди. Ионы меди передвигаются к катоду, принимают от катода электроны и переходят в атомы:
. Чистая медь оседает на катоде.Примеси, входящие в состав черновой меди ведут себя по-разному. Более электроотрицательные элементы – цинк, железо, кадмий и другие растворяются на аноде. Но на катоде эти металлы не выделяются, так как электрохимическом ряду напряжений они находятся левее меди и имеют более отрицательные потенциалы. [1, с.70]
Металлотермический метод получения.
Пирометаллургический способ получения меди.
Поскольку содержание меди не превышает 1.5-2%, их подвергают обогащению, т.е. отделяют соединения меди от пустой породы, применяя флотационный метод. Для этого руду размалывают до тончайшего порошка и смешивают его с водой, добавив в неё предварительно флоторагенты – сложные органические вещества. Они покрывают мельчайшие крупинки соединений меди и сообщают им несмачиваемость. В воду добавляют ещё вещества, создающие пену. Затем через взвесь пропускают сильный поток воздуха. Поскольку частички (крупинки соединений меди) водой не смачиваются, они прилипают к пузырькам воздуха и всплывают наверх. Всё это происходит во флотационных аппаратах. Пену, которая содержит крупинки соединений меди, собирают, отфильтровывают, отжимают от воды и высушивают. Так получают концентрат, из которого выделяется медь. В зависимости от состава руды существует несколько методов её переработки.
Сульфидную руду сначала обжигают при свободном токе воздуха для удаления части серы:
. Этот обжиг проводят в механических печах, похожих на устройства для обжига серного колчедана. В последнее время начали применять обжиг в кипящем слое. Продукты обжига затем переплавляют совместно с флюсами в отражательной печи. При этом протекает множество химических процессов, например 
.Пустая порода, часть сульфидов и окислов железа переходит в шлак, а на дне печи скапливается штейн – расплав сульфида меди Cu2S и сульфида железа FeS. Штейн сливают из печи и перерабатывают в конвекторе, который по устройству похож на конвектор для переработки стали. Частичное удаление серы происходит за счет продувки воздуха через расплавленный штейн:
.Сульфид меди и закись меди дают металлическую черновую медь:
Она содержит около 95-98% меди. При последующей переплавке на поду отражательной печи содержание меди может быть повышено до 99,7%. Дальнейшая очистка меди проводится электролизом.
Более просто перерабатывают окисные руды меди, состоящие из закиси меди, окиси меди и карбонатов меди (Cu2O, CuO, CuCO3*Cu(OH)2). Эти руды обогащения прокаливают с коксом при высокой температуре:
. [1, с.74-75]