Какие свойства веществ у меди
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
1. 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.
2. 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.
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.
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.
Наибольшим спросом на рынке вторичного сырья пользуется медь. Это цветной металл с пластичными свойствами. Он имеет золотисто-розовый цвет. Уникальные особенности элемента способствуют образованию оксидной пленки на поверхности изделий из чистой меди при контакте металла с воздухом. Медь добывается из минералов или медной руды путем пирометаллургии, электролиза или гидрометаллургии. В чистом виде данный металл практически не встречается. В наших пунктах приема проводится скупка меди по цене за кг от 340 рублей. Мы принимаем цветной лом на вторичную переработку, предоставляем услуги вывоза и бесплатную оценку, а также делаем наценки оптовым клиентам.
Стоимость медного металлолома
Наши цены на прием меди
| Вид меди | Цена за кг, руб |
|---|---|
| Лом меди блеск | 360-370 |
| Кусок меди | 350-360 |
| Медный микс | 335-345 |
| Лом меди жженка | 335-350 |
| Лом луженой меди, пережженные отходы | 315-320 |
Физические и химические свойства меди
В чистом виде металл очень мягкий и даже текучий. Однако добавление ряда элементов в сплавы создает оптимальные свойства меди, обеспечивающие широкие возможности применения. К основным физико-механическим особенностям этого металла относятся:
- высокий показатель электропроводимости;
- отличная теплопроводность;
- повышенная плотность, а также температуры плавления и кипения;
- устойчивость к коррозии;
- легко обрабатывается на производстве.
Медь не поддается коррозии, но легко окисляется. При взаимодействии с воздухом цвет металла изменяется на желто-красный, а тонкие листы при просвечивании отдают зелено-голубыми оттенками. Практически все физические свойства определяются составом сплава. При добавлении к меди олова, железа, сурьмы или фосфора, показатели тепло- и электропроводимости уменьшаются. Поскольку в чистом виде металл не используется, наиболее высокий процент содержания меди заметен в электротехнической продукции (силовых кабелях, проводке, электронике и так далее).
В химическом отношении медь является малоактивным металлом. При нормальных условиях элемент не подвергается окислению. Однако медные сплавы хорошо реагируют с серой, селеном и галогенами. Металл вступает в реакцию только с кислотами, обладающими окислительными свойствами. Медь обладает амфотерностью (образует в местах залегания руды катионы и анионы).
Применение меди
Уникальные свойства и эксплуатационные характеристики металла послужили причиной его использования практически во всех сферах деятельности человека. Основные области применения:
- Электротехника. Металл отличается низким показателем удельного сопротивления, поэтому активно используется для изготовления силовых кабелей, проводов, трансформаторов и проводников, применяющихся в электротехнике.
- Теплообмен. Благодаря эффективной теплопроводности, медь является одним из основных металлов, используемых для изготовления теплообменников и теплоотводного оборудования (радиаторов, кондиционеров, кулеров и так далее).
- Производство труб. Часто для создания инженерной сети, необходимы трубы с высокой устойчивостью к коррозии, давлению и химическим реакциям. Медь и ее сплавы становятся отличным решением для обустройства систем водоснабжения и отопления.
Медь также используется в медицине, автомобилестроении, сельском хозяйстве, бытовых условиях и многих других областях деятельности.
Виды медных сплавов
В качестве компонента медь активно применяется во многих металлических и неметаллических составах. Однако в качестве основного элемента данный металл применяется для создания следующих сплавов:
- Латунь. Легирующим компонентом выступает цинк или олово. Также в составе присутствуют марганец, никель, железо, свинец и прочие вещества. Обычно в латунных сплавах присутствует порядка 60-70% меди. Остальные 30-40% приходятся на легирующий металл и дополнительные элементы.
- Бронза. Разделяется на оловянную или безоловянную. Количество меди в сплаве обычно составляет примерно 80%, остальные 20% приходятся на легирующий элемент с разбросом дополнительных веществ в пределах 3%.
- Мельхиор. Сплав меди (до 60%) и никеля (около 40%). Существуют отдельные медно-никелевые сплавы, в которых Ni достигает 67% от общего объема сплава.
Существуют также двойные латуни и многокомпонентные составы, в которых присутствуют большое количество меди (например, томпак – до 97% меди). Однако такие металлы имеют ограниченные сферы применения.
Медь, как цветной лом
Металл скупается на вторичном рынке по высоким ценам. Спрос на медь постоянно растет. Основными источниками медного лома становятся:
- бытовая электропроводка;
- элементы бытовой техники;
- детали автомобилей;
- радиаторы отопления;
- старые трубы и прочее.
Однако не всегда владельцам удается отличить обычную медь от ее сплавов. Стоимость побочной продукции ниже. Чтобы узнать, как отличить медь, читайте подробную статью на нашем сайте по ссылке.
Интересные факты о свойствах меди
Медь и серебро — элементы побочной первой подгруппы (IБ). Имеют сходное электронное строение: валентные электроны $nd^9(n-1)s^2$, однако вследствие устойчивости $d^{10}$-состояния энергетическим более выгодным оказывается переход одного d-электрона на 5s-подуровень, поэтому валентные электроны имеют следующую конфигурацию: $nd^{10}(n-1)s^1$. В соединениях для серебра характерна степень окисления +1; для меди — +2 (возможно проявление степеней окисления +1 и +3).
Медь встречается в природе в основном в связанном виде–входит в состав минералов:
| Медь | Серебро | |
|---|---|---|
| Электронное строение | $4d^{10}3s^1$ | $5d^{10}4s^1$ |
| Характерные степени окисления | +2 (+1 и +3) | +1 |
| Нахождение в природе | Преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды; известны также самородная медь, карбонаты и оксиды | Встречается в виде самородков с примесями золота, ртути и сурьмы |
| Минералы |
|
|
| Физические свойства | ||
| цвет металла | красный | серебристый |
| фото |
|
|
| t плавления | $1083 ^circ C$ | $962^circ C$ |
| Описание металла | Хорошо проводит электрический ток–электропроводность меди в 1,7 раза выше, чем у алюминия, в 6 раз выше, чем у железа. | Сравнительно мягкий, ковкий, пластичный.Обладает высокой тепло- и электропроводностью, по значению электропроводности превосходит все металлы. |
| Защитная пленка | На воздухе медь покрывается плотной зелено-серой пленкой основного карбоната, которая защищает её от дальнейшего окисления. | На воздухе покрывается плотной темной пленкой сульфида серебра $4Ag + 2H_2S + O_2 = 2Ag_2S + 2H_2O$ |
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕДИ И СЕРЕБРА
И медь и серебро является довольно инертными металлами: только при нагревании реагируют с некоторыми неметаллами, например, кислородом, серой и галогенами. Не реагируют с водородом, азотом, углеродом и кремнием. В электрохимическом ряду напряжений металлов эти вещества расположены после водорода, поэтому не взаимодействует с растворами разбавленной соляной и серной кислот и щелочей, реагируют с разбавленной и концентрированной азотной кислотой, с концентрированной серной кислотой. Проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сероводородом и хлороводородом.
Характерной реакцией для серебра является его взаимодействие с цианидами с образованием дицианоаргентата (I) натрия:
$4Ag + 8NaCN + O_2 + 2H_2O = 4Na[Ag(CN)_2] + 4NaOH$
| Взаимодействие с: | Медь | Серебро |
|---|---|---|
| кислородом | $ 2Cu + O_2 = 2CuOtextrm{(черный)}$ | В сухом воздухе серебро практически не окисляется, |
| серой | $ Cu + S xrightarrow[]{t, ^circ C} CuS textrm{(черный)}$ | $ 2Ag + S = Ag_2S$ |
| галогенами | $Cu + Br2 = CuBr_2$ $2Cu + I2 = 2CuI$ Йодид меди (II) не существует! | $2Ag + Br_2xrightarrow[]{t, ^circ C} 2AgBr$ |
| водородом | $Cu + H_2ne$ | $Ag + H_2ne$ |
| водой | $Cu + H_2O ne$ | $Ag + H_2One$ |
| оксидами | $Cu + Ag_2O = 2Ag + CuO$ | $2Ag + 2HgO = 2Hg + Ag_2O$ |
| солями | $Cu + 2AgNO_3 =Cu(NO_3)_2 + 2Ag$ | $2Ag +Hg(NO_3)_2 = 2AgNO_3 + Hg$ |
| кислотами | $ Cu + HCl ne$ | С кислотами не взаимодействует, однако при высокой температуре: $2Ag + 2HCl = 2AgCl + H_2uparrow$ |
| $H_2SO_{4textrm{(разб.)}}$ | $Cu + H_2SO_4 ne$ | $Ag+ H_2SO_4 ne$ |
| $H_2SO_{4textrm{(конц.)}}$ | $Cu + 2H_2SO_{4textrm{(конц.)}}=$ $hspace{10pt}= CuSO_4 + underline{SO_2uparrow} + 2H_2O$ | $2Ag + 2H_2SO_{4textrm{(конц.)}}=$ $hspace{10pt}= Ag_2SO_4 + underline{SO_2uparrow} + 2H_2O$ |
| $HNO_{3textrm{(разб.)}}$ | $ 3Cu + 8HNO_{3textrm{(разб.)}}=$ $hspace{10pt}=3Cu(NO_3)_2 + 2underline{NOuparrow} + 4H2O$ | $ 3Ag + 4HNO_{3textrm{(разб.)}}=$ $hspace{10pt}=3AgNO_3 +underline{NOuparrow} + 2H_2O$ |
| $HNO_{3textrm{(конц.)}}$ | $Cu + 4HNO_{3textrm{(конц.)}}=$ $hspace{10pt}=Cu(NO_3)_2 + 2underline{NO_2uparrow} + 2H_2O$ | $ Ag +2HNO_{3textrm{(конц.)}}=$ $hspace{10pt}= AgNO_{3textrm{(конц.)}} + underline{NO_2uparrow} + H_2O$ |
Приблизительно III тысячелетие до нашей эры считается переходным от камня как основного промышленного вещества к бронзе. Период перестройки принято считать медным веком. Ведь именно это соединение на тот период времени было самым главным в строительстве, в изготовлении предметов быта, посуды и прочих процессах.
На сегодняшний день медь своей актуальности не потеряла и по-прежнему считается очень важным металлом, часто используемым в разных нуждах. Медь — это тело или вещество? Какими свойствами она обладает и для чего нужна? Попробуем разобраться далее.
Общая характеристика элемента медь
Как химический элемент, медь имеет свое местоположение в периодической системе. Оно следующее.
- Четвертый большой период, первый ряд.
- Первая группа, побочная подгруппа.
- Порядковый номер 29.
- Атомный вес — 63,546.
- Электронная конфигурация внешнего слоя выражается формулой 3d104s1.
Элемент имеет два стабильных природных изотопа с массовыми числами 63 и 65. Латинское название элемента cuprum, что объясняет его химический символ Cu. В формулах читается как «купрум», русское наименование — медь.
Медь — это тело или вещество?
Чтобы ответить на данный вопрос, следует для начала определиться с понятиями «вещество» и «тело». Они изучаются еще на школьных ступенях, так как являются основополагающими. С точки зрения науки химии и физики, веществом считаются все материалы, из которых изготавливаются те или иные предметы. То есть примерами веществ могут служить все химические соединения как органической, так и неорганической природы.
Тело — это сам предмет, который состоит как раз из какого-то вещества. Они могут быть искусственно сконструированы человеком, либо же иметь природное происхождение. Примеры тел: гвозди, окна, пластинки, стол, шкаф, цветочный горшок и прочее.
Чтобы различить эти два понятия, приведем несколько сравнительных примеров.
- Сахар — вещество, леденец на палочке — тело.
- Железо — вещество, гвоздь — тело.
- Окно — тело, стекло — вещество.
Очевидно из этих рассуждений, что на вопрос: «Медь — это тело или вещество?» — ответ однозначен. Это вещество. Вот если речь пойдет о медной пластинке или медном колечке, тогда, безусловно, следует говорить о них как о теле.
С точки зрения химии, медь — это вещество, относящееся к категории металлов. Оно обладает рядом очень ценных свойств, которые лежат в основе широкого использования данного соединения.
Простое вещество медь — это цветной металл
Как мы уже обозначили, медь — металл. Однако не все представители этой группы веществ одинаковы по своим характеристикам. Существуют мягкие и твердые, белые и желтые, красные металлы и прочее. Медь же относится к цветным мягким металлам.
Электронное строение ее атома позволяет точно определить, медь — это металл или неметалл. Ведь на внешнем уровне у нее всего один электрон, это значит, что его она способна легко отдавать, проявляя типичные металлические восстановительные свойства. Следовательно, в том, что она должна относиться к категории именно металлов, сомнений быть не может. Об этом же говорят и физические свойства ее простого вещества.
Физические свойства
Медь — это вещество или тело? Полностью убедиться в правильности ответа можно лишь рассмотрев ее физические свойства. Если мы говорим о данном элементе как о простом веществе, то для него характерен следующий набор свойств.
- Металл красного цвета.
- Мягкий и очень ковкий.
- Отличный теплопроводник и электропроводник.
- Не тугоплавкий, температура плавления составляет 1084,5 0С.
- Плотность составляет 8,9 г/см3.
- В природе встречается в основном в самородном виде.
Таким образом, получается, что медь — это вещество, причем известное с самой древности. На основе нее издревле создаются многие архитектурные сооружения, изготовляется посуда и предметы быта.
Химические свойства
С точки зрения химической активности, медь — это тело или вещество, обладающее низкой способностью к взаимодействию. Существует две основные степени окисления этого элемента, которые он проявляет в соединениях. Это:
- +1;
- +2.
Очень редко можно встретить вещества, в которых данные значения заменяются на +3.
Итак, медь может взаимодействовать с:
- воздухом;
- углекислым газом;
- соляной кислотой и некоторыми другими соединениями только при очень высоких температурах.
Все это объясняется тем, что на поверхности металла формируется защитная оксидная пленка. Именно она предохраняет его от дальнейшего окисления и придает стабильность и малоактивность.
Из простых веществ медь способна взаимодействовать с:
- галогенами;
- селеном;
- цианидами;
- серой.
Часто формирует комплексные соединения либо двойные соли. Практически все сложные соединения данного элемента, кроме оксидов — ядовитые вещества. Те молекулы, которые образует одновалентная медь, легко окисляются до двувалентных представителей.
Области применения
Медь — это смесь или чистое вещество, которое в любом из этих состояний находит широкое применение в промышленности и быту. Можно обозначить несколько основных отраслей использования соединений меди и чистого металла.
- Кожевенная промышленность, в которой используются некоторые соли.
- Производство меха и шелка.
- Изготовление удобрений, средств защиты растений от вредителей (медный купорос).
- Сплавы меди находят широкое применение в автомобилестроении.
- Судостроение, авиаконструкции.
- Электротехника, в которой медь используется, благодаря хорошей антикоррозионной устойчивости и высокой электро- и теплопроводности.
- Различное приборостроение.
- Изготовление посуды и бытовых предметов хозяйственного значения.
Очевидно, что несмотря на долгие сотни лет, рассматриваемый металл только укрепил свои позиции и доказал состоятельность и незаменимость в применении.
Сплавы меди и их свойства
Существует много сплавов на основе меди. Она сама отличается высокими техническими характеристиками, так как легко поддается ковке и прокатке, является легкой и достаточно прочной. Однако при добавлении определенных компонентов свойства значительно улучшаются.
В данном случае следует задать вопрос: «Медь — это вещество или физическое тело, когда речь идет о ее сплавах?» Ответ будет такой: это вещество. Все равно она является именно им до тех пор, пока из сплава не будет изготовлено какое-либо физическое тело, то есть определенный продукт.
Какие сплавы меди бывают?
- Практически равное сочетание меди и цинка в одном составе принято называть латунью. Этот сплав отличается высокой прочностью и устойчивостью к химическим воздействиям.
- Оловянистая бронза — сочетание меди и олова.
- Мельхиор — никель и медь в соотношении 20/80 из 100. Используется для изготовления украшений.
- Константан — сочетание никеля, меди и добавка марганца.
Биологическое значение
Не столь важно, медь — это вещество или тело. Значимо другое. Какую роль играет медь в жизни живых организмов? Оказывается, весьма немаловажную. Так, ионы рассматриваемого металла выполняют следующие функции.
- Участвуют в преобразовании ионов железа в гемоглобин.
- Являются активными участниками процессов роста и размножения.
- Позволяют усваиваться аминокислоте тирозину, следовательно влияют на проявление цвета волос, кожи.
Если организм недополучает данный элемент в нужном количестве, то могут возникать неприятные заболевания. Например, анемия, облысение, болезненная худоба и прочее.