Мед (Cu)

Медта е химичен елемент, метал с атомен номер 29 и символ Cu в Периодичната система на елементите на Менделеев. Медта е пластичен метал с изключително добра електропроводимост и намира широко приложение като проводник на електричество, строителен материал и съставна част на множество сплави.


История

По византийско време металът бил известен под наименованието халкос. Медта е била много важен ресурс за римляни и византийци. Тя се свързвала с богинята Афродита и с планетата Венера в митологията и алхимията, което се дължало на сияещата красота, използването за направата на огледала в древни времена и връзката с Кипър (от англ. Cyprus, което звучи като лат. наименование на медта Cuprum), което било свещено за богинята. В алхимията символът на медта бил като символа на планетата Венера.

Медта е била известна на едни от най-древните цивилизации и има история на повече от 10 000 години. Медно украшение направено през 8700 г. пр. хр. е било открито в днешен северен Ирак. През 5000 г. пр. хр. има признаци за топенето на мед и получаването му чрез пречистване на CuCO3(OH)2 (малахит) или Cu3(CO3)2(OH)2 (азурит), докато най-ранните признаци за използването на злато датират от едва 4000 г. пр. хр. в сравнение с медта. Намерени са медни и бронзови артефакти в древните Шумерски градове, датиращи от около 3000 г. пр. хр., а също и Египетски артефакти от мед и от медни сплави със съдържание на калай от приблизително същата дата. В една от пирамидите е била намерена медна водопроводна система, която датира от преди 5000 години.

Египтяните открили, че като добавят малко количество калай към медта я правят по-лесна за отливане, поради което бронзовите сплави били открити в Египет по същото време, по което е бил открит металът. Използването на мед в древен Китай датира от около 2000 г. пр. хр. През 1200 г. пр. хр. вече се изработвали майсторски статуи и оръжия от бронз. Не можем да не обърнем внимание на факта, че тези дати са повлияни от различните войни и завоевателни походи, тъй като медта е лесна за претопяване и повторна употреба. В Европа Йотци леденият човек (?tzi the Iceman), мъж, чиято добре запазена от ледниците в Австро-италианските Алпи мумия датира от около 3200 г. пр. хр., е бил намерен с брадва направена от мед, която била 99,7% чиста. Количеството арсен (As-33) намерено в косата му предполага, че той се занимавал с топене на мед. Месингът, сплав на мед с цинк, е бил известен на византийците, но още преди тях широко употребяван и от римляните.

Използването на бронз било толкова широко разпространено в определен период от развитието на човешката цивилизация, че този период бил наименован Бронзовата Ера. В някои райони периодът между Неолита и Бронзовата Ера е наречен халколит и за него е характерна употребата на медни сечива с голяма чистота на медта наред с каменните сечива.


Произход на наименованието


Латинското наименование на метала произлиза от името на остров Кипър. Римляните получавали мед от богати рудници на този остров, като наричали метала & #230;s Cyprium ("метал от Кипър"). Изразът впоследствие постепенно бил изменен до cuprum.


Местонахождение в природата


В земната кора медта е един от малко розпространените метали. Среща се преди всичко във вид на съединения и много рядко като самородна мед.От медните руди по-важни са: сулфидни - халкопирит CuFeS2, халкозин Cu2S, борнит Cu5FeS4, оксидната - куприт Cu2O, карбонатната малахит CuCO3 [[2]], Cu(OH)2 и др. У нас има медни находища в Панагюрско, Бургаско и Врачанско.


Добив


Медните руди са с голямо значение за развитието на българската цветна металургия. Те имат ниско метално съдържание /около 0,5% до 2%/. Основните им находища се намират в Стара планина и Средногорието - Медет, Асарел, Панагюрски колонии, Елаците, мина”Радка”. По-малки количества медна руда се добиват в Бургаско - Росен, Върли бряг, Медни рид, Малко Търново; в мина”Плакалница” /Врачанско/ и в Чипровци. Основната част от медната руда и концентрат са в радиус от 20км около Пирдоп. В този ареал се добиват годишно около 15млн.т руди. В Медет, Асарел и Елаците годишно се произвеждат около 240000т меден концентрат. До 1991 г. в Челопеч се добиват около 150000т меден концентрат, но поради високото съдържание на арсен и ниското метално съдържание /3-4%/ флотационната фабрика е закрита. Най-големия преработвателен завод за мед в България е Кумерио Мед в Пирдоп.


Останалите обогатителни фабрики в страната са малки - общо около 30000т меден концентрат годишно се произвежда в тях. В България са изградени следните флотационни фабрики: Рудозем, Мадан, Лъки, Устрем, Маджарово, Гюешево /за олово и цинк/ и в Челопеч, Медет, Елаците, Асарел /за мед/.



Приложение


Както вече споменахме, медта е ковка и намира приложение в:

електропреносната и електроразпределителната мрежа;
водопроводната мрежа;
дръжките на вратите и други домашни предмети;
скулптурата и направата на статуи (статуята на Свободата съдържа 81,3 тона мед);
материалите за покрив, канавките, улеите и др.;
електромагнитите;
електричните машини, най-вече електрически двигатели и генератори;
парните двигатели;
електрически релета, ел. превключватели и автобусните врати;
улеите по покривите и канализацията;
електронни лампи, катодно-лъчеви тръби и магнетроните в микровълновите печки;
структури, които насочват свръхвисокочестотни радиовълни;
все повече навлиза в интегралните схеми, замествайки алуминия заради по-добрата си проводимост;
в сплав с никела, примерно купроникел и монел, се използва в корабостроенето поради високата издръжливост на корозия;
като съставна част на монетите, най-често във вид на купроникел;
направата на тигани за пържене;
предмети като ножове, лъжици, вилици съдържат мед;
използва се в болниците и по корпусите на корабите, а също и в климатиците, понеже бактериите не се развиват върху повърхности направени от мед;
меден сулфат (CuSO4) се използва в басейните и в градинарството (син камък) за защита от плесен и гъбички;
използва се в производството на компютри, като част от охлаждащите радиатори поради по-големия си капацитет за разсейване на топлина в сравнение с алуминия;
медта понякога се използва и за мултифункционалните ножчета на жените ескимоси;
американските пенита (1/100 от долара) са с 4,5%-ово съдържание на мед;
американските 5-центови монети са с 3,5%-ово съдържание на мед;
американските 10-центови монети са с 5,5%-ово съдържание на мед;
американските 25-центови монети са с 3,8%-ово съдържание на мед;


Физични свойства


Медта е метал с червеникав цвят, който има висока електро- и топлопроводимост (сред чистите метали само среброто при стайна температура има по-висока електропроводимост). Медта има такъв цвят, защото отразява червената и оранжевата светлина и поглъща други честоти от видимият спектър заради структурата си. Елементът е в контраст с оптическите характеристики на златото, среброто и алуминият.

Медта се намира в една и съща група със среброто и златото, оттук идват и сходните и& #768; характеристики с тези метали. Всичките имат висока електро- и топлопроводимост, и трите елемента имат свойството ковкост. Златото и медта са единствените метали, които имат цвят.

Медта не взаимосейства с водата, но в присъствие на въглероден диоксид и влага металът се покрива с мазен на пипане, синьо оцветен налеп наречен "медна патина'. Елементът има два стабилни изотопа 63Cu и 65Cu, наред с още около 24 радиоизотопа (радиоактивни изотопи, нестабилни). По голямата част от тези радиоизотопи имат кратък живот от порядъка на няколко минути, а понякога и по-малко от минута; най-дълго издържалият радиоизотоп на медта, 64Cu, е съществувал в продължение на 12:42 часа, като има два начина на разпад всеки един, от които води до различни продукти.

Медта има много на брой сплави – някои разширители на тръби са медно-калаена сплав, месингът е сплав от мед и цинк, бронзът също е сплав на мед и калай. Металът монел (създаден от Робърт Кругс Стенли през 1901, за международна компания за никел, използва се за направата на буталата на цилиндрите в двигателя) е медно-никелова сплав, наричан още купроникел. Освен за медно-калаени сплави думата “бронз” се използва и за наименование на всякакви медни сплави, примерно алуминиев бронз, силициев бронз и манганов бронз.

I Йонизационен потенциал — 745,5 kJ/mol
II Йонизационен потенциал — 1957,9 kJ/mol
III Йонизационен потенциал — 3555 kJ/mol
IV Йонизационен потенциал — 5536 kJ/mol


Химични свойства


Медта взаимодейства с кислорода при висока температура2Cu+O2->2CuO (меден оксид)

Нагрятата в открит пламък медна пластинка почернява, защото се получава черен CuO (меден оксид). При по-нататъшно нагряване пластинката отново почервенява-получава се Cu2O 800о 4CuO->2Cu2O+O2 (димеден оксид)

Също при висока температура медта взаимодейства с халогенните елементи, сярата и други неметали) Медта се намира след водорода в реда на относителната активност на металите и не може да го измести от съединенията му. Затова с киселини, които нямат окислителни свойства, тя взаимодейства само в присъствие на окислител: 2Cu+4HCL+O2->2CuCl2+2H2O

Медта взаимодейства с концентрираните азотна и сярна киселини, които са окислители.

Cu+2HNO3->2CuO+H2O+2NO2 (процесът с концентрираната азотна киселина е окислително редукционен) CuO+2HNO3->Cu(NO3)2+H2O (процесът с разредена азотна киселина НЕ протича, защотото Cu има по-слаби редукционни своиства от H)


--------------------------------------------------------------------------------

Cu+4HNO3->Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 (сумарното уравнение на горните два етапа)

Под действие на влага и въглероден диоксид, медта се покрива със зелен слой от основен меден карбонат

3. СЪЕДИНЕНИЯ НА МЕДТА

• Меден оксид CuO. Той е черно кристално вещество, практически неразтворимо във вода. От въглерода и от водорода медния оксид се редуцира до мед.

CuO + H2& #8594; Cu + H2O
Медният оксид взаимодейства с киселини. Той има основен характер.

CuO + H2SO4& #8594; CuSO4 + H2O
Употребява се при производството на цветни стъкла. При загряване над 800°С се разлага, при което се получава червеният димеден оксид Cu2O.

t& #186;
4CuO & #8594; 2Cu2O + O2
Разтворимостта на CuO в амоняк се дължи на образуването на комплекс:

CuO + 4NH3 + H2O & #8594; [ Cu(NH3 )4 ](OH)2
• Меден дихидроксид Cu(OH)2. Получава се от меден сулфат и натриева основа:

CuSO4 + 2NaOH & #8594; Cu(OH)2& #8595; + Na2SO4
Той е бледосиня пихтиеста утайка, която се разтваря в киселини.

Cu(OH)2 + H2SO4 & #8594; CuSO4 + 2H2O
Медният дихидроксид взаимодейства и с концентрирани алкални основи, но по-трудно, отколкото с киселините.

Cu(OH)2 + 2KOH & #8594; K2[Cu(OH)4] хидроксомед (II)
Получените комплекси са стабилни само в концентрирани алкални разтвори поради слабо изразените киселинни свойства на Cu(OH)2. Следователно медният дихидроксид притежава амфотерен характер с по-силно изразени основни свойства.

Медният дихидроксид е нетрайно съединение. При загряване той се разлага, като образува черен меден оксид.
t& #186;
Cu(OH)2 & #8594; CuO + H2O
Медният дихидроксид се разтваря в амоняк, при което се получава разтвор с яркосин цвят (Швайцеров реактив). Използва се за доказване на някои органични вещества и при преработка на целулоза.

• Меден сулфат (CuSO4.5H2O). В практиката медния сулфат се нарича син камък. Това е твърдо кристално вещество със син цвят, който се дължи на хидратираните медни йони. Много добре се разтваря във вода. В резултат на хидролизата водният разтвор на CuSO4 има киселинен характер (сол на слаба основа и сина киселина). Взаимодейства с основи при което се получава меден дихидроксид

CuSO4 + 2NaOH & #8594; Cu(OH)2& #8595; + Na2SO4
Cu& #178; + SO4& #178; + 2Na + 2OH & #8594; Cu(OH)2 & #8595; + 2Na + SO4 & #178;
Реакцията се използва за откриване на Cu& #178; .
Синият камък се употребява в селското стопанство. Под формата на бордолезов разтвор (разтвор с масова част на CuSO4 1%, смесен с варно мляко до неутрална реакция) се използва срещу маните и другите плесенни и гъбични заболяванияпо лозите и зеленчуците.

Значението на медния сулфат за националното стопанство налага той да бъде получаван в промишлени количества. Това става, като на медни отпадъци се действа със сярна киселина при вдухване на загрят с водна пара въздух.
Безводният меден сулфат е бяло кристално вещество и се употребява за откриване на вода в спирт, авиационен бензин и други органични течности. Водните му разтвори са синьо оцветении имат кисе характер, дължащ се на хидролиза.
Познати са всички халогениди на Cu (II). Устойчивостта им намалява от F & #8594; I, дори CuI2 се разлага още при стайна температура до CuI:
2CuSO4 + 4 KI & #8594; 2CuI + I2 + 2K2SO4

Познати са и по-низши кристалохидрати на CuSO4, които се получават при последователно дехидратиране:
90°C 100°C 250°C 650°C

CuSO4.5H2O & #8594; CuSO4.3H2O & #8594; CuSO4.H2O & #8594;CuSO4& #8594;Cu + SO2 + O2
• димеден оксид Cu2O. Той е червено, неразтворимо във вода вещество. В природата се среща като червена медна руда – куприт. Cu2O се получава при загряване на меден оксид до 899 °С. Димедният оксид се използва като пигмент в бои за боядисване на кораби. Поради отровното му действие морски животни не се полепват по дъната им. Cu2O е най-трайното и приложимо съединение на едновалентната мед.

Всички медни съединения са отровни. Като противоотрова се използва прясно мляко или яйчен белтък.

ДОПЪЛНЕНИЯ

1) В много страни по света има промишлени инсталации за промишлено получаване на мед. Бактерии, които се хранят със серни съединения на медта, окисляват неразтворимите във вода медни сулфиди и ги превръщат в разтворими съединения, от чиито разтворимедта се извлича много лесно. 2) Слабите органични киселини, които се съдържат в храната, в присъствие на атмосферния кислород реагират с медта и образуват отровни съединения. Ето защо медните съдове се калайдисват. 3) Медта катализира химичните процеси в клетките на живия организъм. При нарушаване обмяната на медта, в организма настъпва израждане на черния дроб и нарушаване на някои мозъчни центрове (Уилсънова болест). 4) Преди много години лозарите от френския град Бордо напръскали лозята с разтвор на син камък и гасена вар Ca(OH)2, за да запазят гроздето от крадци. Случило се нещо неочаквано – лозите се спасили от заболяването „мана”. „Разтворът на Бордо” – бордолезовият разтвор станал известен на цяла Франция и на целия свят. 5) От всички живи организми най-много мед се съдържа в кръвта на мекотелите (охлюви, миди, октоподи и др.) 6) Думата „бронз” произлиза от името на италианското пристанище Бриндизи, което се славело с изделията от бронз. Под понятието бронзи вече се разбират сплави на медта с различни метали. Cu(OH)2.CuCO3, наречен патина или благородна ръжда. Благодарение на нея много стари медни предмети са запазени и до днес. МЕДТА Е СЛАБОАКТИВЕН МЕТАЛ. В химичните съединения се явява с първа валентност (купросъединения) и втора валентност(куприсъединения).

Химични свойства. Медта е слаб редуктор. Проявява по-слаба химична активност от елементите от IA група. • взаимодействие с прости вещества

Медта взаимодейства с кислорода и с другите неметали при загряване.
При внасяне на медна пластинка в пламъка на спиртна лампа тя почернява поради образуването на черен меден оксид (CuO).
500 & #186;С
2Cu + O2 & #8594; 2CuO
меден оксид
При по-нататъшно нагряване пластинката отново почервенява получава се Cu2O.
800 & #186;С
4CuO & #8594; 2Cu2O + O2
димеден
оксид
Ако в цилиндър, пълен с хлор, на дъното на който има пясък, се внесе снопче нажежени медни, се наблюдава получаването на капки от стопен жълто-зелен меден ди хлорид. Процесът протича с отделяне на светлина и топлина:

Cu + Cl2& #8594; CuCl2
С металите медта образува сплави с важно практическо значение. Почти от половината произвеждана мед се използва за медни сплави.
Директното взаимодействие между Cu и S, Se и Te води до получаването на Cu2S, Cu2Se, Cu2Te.
С елементите от V A група медта образува устойчиви съединения (Cu3N, Cu3P, Cu3As).
• взаимодействие с химични съединения Медта се намира след водорода в реда на относителна активност на металите и не може да го измести от съединенията му. Затова с разредени киселини, които нямат окислителни свойства тя взаимодейства само в присъствие на окислител:

2Cu + 4HCl + O2 & #8594; 2CuCl2 + 2H2O
Медта взаимодейства с концентрираните азотна и сярна киселини, които са окислители.

2Cu + 2HNO3 & #8594; CuO + H2O + 2NO2
CuO + 2HNO3 & #8594; Cu(NO3)2 + H2O

Cu + 4HNO3 & #8594; Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
Чистата мед не реагира с вода.
Медта взаимодейства с разтвори на соли на химични елементи, които стоят след нея в реда на относителна активност на металите, например с разтвори на сребърни соли.

Оставени продължително време на въздействието на влажен въздух, медните предмети се покриват със синьо-зелен слой. Влажният въздух в присъствие на CO2 предизвиква образуването на основен меден карбонат Cu(OH)2.CuCO3, наречен медна патина. Тя плътно прилепва към метала и го предпазва от по нататъшно разрушаване. Ето защо много предмети от древността са се запазили и до днес.
МЕДТА Е СЛАБОАКТИВЕН МЕТАЛ.


Добави коментар

Трябва да сте регистриран потребител, за да коментирате материалите.

Коментари

Няма добавени коментари.