Медь какой металл

Медь какой металл — Справочник металлиста

Металлическая медь издавна используется человечеством в самых разных областях жизни. Двадцать девятый элемент из периодической таблицы Д. И.

Менделеева , находящийся между никелем и цинком, обладает интересными характеристиками и свойствами. Этот элемент обозначается символом Cu.

Это один из немногих металлов с характерной окраской, отличной от серебристого и серого цветов.

О том, какое великое значение имел этот химический элемент в истории человечества и планеты, можно догадаться уже по названиям исторических эпох. После каменного века наступил медный, а за ним — бронзовый, также имеющий прямое отношение к этому элементу.

Медь является одним из семи металлов, которые стали известны человечеству еще в древности. Если верить историческим данным, знакомство древних людей с этим металлом произошло примерно девять тысяч лет назад.

Древнейшие изделия из этого материала были обнаружены на территории современной Турции. Археологические раскопки, проведенные на месте крупного поселения времен неолита под названием Чаталхеюк, позволили отыскать небольшие медные шарики-бусины, а также медные пластины, которыми древние люди украшали свой наряд.

Получение меди из руды было относительно доступно. Поэтому несмотря на свою высокую температуру плавления, этот металл в числе первых был быстро и широко освоен человечеством.

Способы добычи

В природных условиях этот химический элемент существует в двух формах:

Любопытным фактом является следующее: медные самородки в природе попадаются гораздо более часто, чем золотые, серебряные и железные.

Природные соединения меди — это:

• оксиды;
• углекислые и сернистые комплексы;
• гидрокарбонаты;
• сульфидные руды.

Рудами, имеющими наибольшее распространение, являются медный блеск и медный колчедан. Меди в этих рудах содержится всего один-два процента. Первичная медь добывается двумя основными способами:

• гидрометаллургическим;
• пирометаллургическим.

Доля первого способа составляет десять процентов. Оставшиеся девяносто относятся ко второму методу.

Пирометаллический способ включает в себя комплекс процессов. Сначала медные руды обогащаются и обжигаются. Затем сырье плавится на штейн, после чего продувается в конвертере.

Таким образом получается черновая медь. Превращение ее в чистую осуществляется путем рафинирования — сначала огневого, затем электролитического. Это последняя стадия.

По ее окончании чистота полученного металла составляет практически сто процентов.

Процесс получения меди гидрометаллургическим способом делится на два этапа.

1. Вначале сырье выщелачивается при помощи слабого раствора серной кислоты.
2. На заключительном этапе металл выделяется непосредственно из упомянутого в первом пункте раствора.

Данный метод используется при переработке только бедных руд, так как, в отличие от предыдущего способа, при его проведении невозможно попутно извлечь драгоценные металлы. Именно поэтому приходящийся на этот способ процент так невелик по сравнению с другим методом.

Немного о названии

Химический элемент Cuprum, обозначаемый символом Cu, получил свое название в честь небезызвестного острова Кипр. Именно там в далеком третьем веке до нашей эры были обнаружены крупные месторождения медной руды. Местными мастерами, трудившимися на этих рудниках, производилась выплавка данного металла.

Физические свойства металла

Пожалуй, невозможно понять, что такое металлическая медь, не разобравшись в ее свойствах, основных характеристиках и особенностях.

При контакте с воздухом этот металл становится желтовато-розового цвета. Этот неповторимый золотисто-розовый оттенок обусловливается возникновением на поверхности металла оксидной пленки. Если эту пленку удалить, медь приобретет выразительный розовый цвет с характерным ярким металлическим блеском.

Удивительный факт: тончайшие медные пластинки на просвет имеют вовсе не розовый, а зеленовато-голубой или, иначе говоря, морской цвет.

В форме простого вещества медь обладает следующими характеристиками:

• удивительной пластичностью;
• достаточной мягкостью;
• тягучестью.

Чистая медь без наличия каких-либо примесей превосходно поддается обработке — ее с легкостью можно прокатить в пруток или лист либо вытянуть в проволоку, толщина которой будет доведена до тысячных долей миллиметра. Добавление примесей в этот металл повышает его твердость.

Помимо упомянутых физических характеристик, этот химический элемент обладает высокой электропроводностью. Эта особенность главным образом определила применение металлической меди.

Среди основных свойств этого металла стоит отметить его высокую теплопроводность. По показателям электропроводности и теплопроводности медь является одним из лидеров среди металлов. Более высокими показателями по этим параметрам обладает только один металл — серебро.

Нельзя не принимать во внимание тот факт, что показатели электро- и теплопроводности меди относятся к разряду базовых свойств. Они сохраняются на высоком уровне лишь пока металл находится в чистом виде. Уменьшить эти показатели возможно добавлением примесей:

• мышьяка;
• железа;
• олова;
• фосфора;
• сурьмы.

Каждая из этих примесей в сочетании с медью оказывает на нее определенное влияние, в результате которого значения тепло- и электропроводности заметно понижаются.

Помимо всего прочего, металлическая медь характеризуется невероятной прочностью, высокой температурой плавления, а также высокой температурой кипения. Данные действительно впечатляют. Температура плавления меди превышает одну тысячу градусов Цельсия! А температура кипения составляет 2570 градусов Цельсия.

Еще одной немаловажной характеристикой можно назвать отличную устойчивость этого металла к коррозии. В условиях высокой влажности окисление железа, например, происходит в несколько раз быстрее, чем окисление меди.

Химические свойства элемента

Данный элемент является малоактивным. При контакте с сухим воздухом в обычных условиях медь не начинает окисляться.

Влажный воздух, напротив, запускает окислительный процесс, при котором образуется медный карбонат (II), являющийся верхним слоем патины.

Практически моментально этот элемент реагирует с такими веществами, как:

Кроме уже отмеченных химических свойств, для меди характерна амфотерность. Это значит, что в земной коре она способна образовать катионы и анионы. Соединения этого металла могут проявлять как кислотные свойства, так и основные — это напрямую зависит от конкретных условий.

Области и особенности применения

В древние времена металлическая медь использовалась для изготовления самых разных вещей. Умелое применение этого материала позволило древним людям обзавестись:

• дорогой посудой;
• украшениями;
• инструментами, имеющими тонкое лезвие.

Сплавы меди

Говоря о применении меди, нельзя не упомянуть о ее значении в получении различных сплавов, в основу которых ложится именно этот металл. К таким сплавам относятся:

Две эти разновидности явяются основными видами медных сплавов. Первый бронзовый сплав был создан на Востоке еще за три тысячелетия до нашей эры. Бронза по праву может считаться одним из величайших достижений металлургов древности.

По сути, бронза — это соединение меди с прочими элементами. В большинстве случаев в роли второго компонента выступает олово. Но вне зависимости от того, какие элементы входят в сплав, основным компонентом всегда является медь.

Формула латуни содержит главным образом медь и цинк, но возможны и дополнения к ним в виде других химических элементов.

Помимо бронзы и латуни, этот химический элемент участвует в создании сплавов с другими металлами, среди которых алюминий, золото, никель, олово, серебро, титан, цинк. Медные сплавы с неметаллами, такими как кислород, сера и фосфор, используются гораздо реже.

Отрасли промышленности

Ценные свойства медных сплавов и чистого вещества способствовали их использованию в таких отраслях, как:

• электротехника;
• электромашиностроение;
• приборостроение;
• радиоэлектроника.

Но, разумеется, это еще не все области применения этого металла. Он является высокоэкологичным материалом. Именно поэтому он используется при строительстве домов.

Например, кровельное покрытие, выполненное из металлической меди, благодаря своей высочайшей коррозийной устойчивости обладает сроком службы более сотни лет, не требуя при этом особого ухода и покраски.

Еще одна область использования этого металла — ювелирная отрасль. В основном он применяется в форме сплавов с золотом. Изделия из медно-золотого сплава характеризуются повышенной прочностью, высокой стойкостью. Такие изделия на протяжении долгого времени не деформируются и не истираются.

Соединения металлической меди выделяются высокой биологической активностью. В мире флоры этот металл имеет важное значение, так как он участвует в синтезе хлорофилла. Участие данного элемента в этом процессе позволяет обнаружить его в числе компонентов минеральных удобрений для растений.

Металлическая медь: описание химического элемента, свойства и сферы применения

Металлическая медь издавна используется человечеством в самых разных областях жизни. Двадцать девятый элемент из периодической таблицы Д. И. Менделеева , находящийся между никелем и цинком, обладает интересными характеристиками и свойствами. Этот элемент обозначается символом Cu. Это один из немногих металлов с характерной окраской, отличной от серебристого и серого цветов.

О том, какое великое значение имел этот химический элемент в истории человечества и планеты, можно догадаться уже по названиям исторических эпох. После каменного века наступил медный, а за ним — бронзовый, также имеющий прямое отношение к этому элементу.

Медь является одним из семи металлов, которые стали известны человечеству еще в древности. Если верить историческим данным, знакомство древних людей с этим металлом произошло примерно девять тысяч лет назад.

Древнейшие изделия из этого материала были обнаружены на территории современной Турции. Археологические раскопки, проведенные на месте крупного поселения времен неолита под названием Чаталхеюк, позволили отыскать небольшие медные шарики-бусины, а также медные пластины, которыми древние люди украшали свой наряд.

Получение меди из руды было относительно доступно. Поэтому несмотря на свою высокую температуру плавления, этот металл в числе первых был быстро и широко освоен человечеством.

Роль в организме человека

Нехватка этого элемента в человеческом организме может оказать негативное влияние на состав крови, а именно ухудшить его.

Восполнить дефицит этого вещества можно при помощи специально подобранного питания. Медь содержится во многих продуктах питания, поэтому составить полезный рацион по душе не составит труда.

Для примера, одним из продуктов, в составе которых имеется этот элемент, является обычное молоко.

Но составляя насыщенное этим элементом меню, не следует забывать о том, что переизбыток его соединений может привести к отравлению организма. Поэтому, насыщая организм этим полезным веществом, очень важно не переусердствовать. И касается это не только количества потребляемых продуктов.

К примеру, пищевое отравление может вызвать использование медной посуды. Приготовление пищи в такой посуде крайне не рекомендуется и даже воспрещается. Связано это с тем, что в процессе кипячения в пищу поступает значительное количество этого элемента, что может привести к отравлению.

В запрете на медную посуду есть одна оговорка. Использование такой посуды не представляет опасности в том случае, если ее внутренняя поверхность имеет оловянное покрытие. Только при выполнении этого условия использование медных кастрюлек не несет угрозы пищевого отравления.

В сфере лечения и поддержания здоровья он применяется в качестве вяжущего вещества и антисептика.

Этот химический элемент входит в состав капель для глаз, которые используются при лечении такого заболевания, как конъюнктивит. Кроме того, медь является немаловажным компонентом различных растворов от ожогов.

Медь — свойства, характеристики свойства

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.

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. 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.

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.

Медь как металл и сырье в строительстве: ее особенности и нюансы обработки

В большей части промышленных отраслей используется такой металл, как медь. Благодаря высокой электропроводности без этого материала не обходится ни одна область электротехники.

Из нее образуются проводники, обладающими отличными эксплуатационными особенностями. Помимо этих особенностей медь обладает пластичностью и тугоплавкостью, устойчивостью к коррозии и агрессивным средам.

И сегодня мы рассмотрим металл со всех сторон: укажем цену за 1 кг лома меди, поведаем о ее использовании и производстве.

Медь представляет собой химический элемент, носящийся к первой группы периодической системы имени Менделеева. Этот пластичный металл имеет золотисто – розовый цвет и является одним из трех металлов с ярко выраженным окрашиванием. С давних времен активно используется человеком во многих областях промышленности.

Главной особенностью металла является его высокая электро- и теплопроводность. Если сравнивать с другими металлами, то проведение электрического тока через медь выше в 1,7 раз, чем у алюминия, и почти в 6 раз выше, чем у железа.

Медь имеет ряд отличительных особенностей перед остальными металлами:

1. Пластичность. Медь представляет собой мягкий и пластичный металл. Если брать во внимание медную проволоку, она легко гнется, принимает любые положения и при этом не деформируется. Сам же металл достаточно немного надавить, чтобы проверить эту особенность.
2. Устойчивость к коррозии. Этот фоточувствительный материал отличается высокой устойчивостью к возникновению коррозии. Если медь на длительный срок оставить во влажной среде, на ее поверхности начнет появляться зеленая пленка, которая и защищает металл от негативного влияния влаги.
3. Реакция на повышение температуры. Отличить медь от других металлов можно путем ее нагревания. В процессе медь начнет терять свой цвет, а затем становиться темнее. В результате при нагреве металла он достигнет черного цвета.

Благодаря таким особенностям можно отличить данный материал от латуни, олова, бронзы и других металлов.

ниже расскажет вам про полезные свойства меди:

Преимуществами данного металла являются:

• Высокий показатель теплопроводности;
• Устойчивость к влиянию коррозии;
• Достаточно высокая прочность;
• Высокая пластичность, которая сохраняется до температуры -269 градусов;
• Хорошая электропроводность;
• Возможность легирования с различными добавочными компонентами.

Про характеристики, физические и химические свойства вещества-металла меди и ее сплавов читайте ниже.

Свойства и характеристики

Медь, как малоактивный металл, не вступает во взаимодействие с водой, солями, щелочами, а также со слабой серной кислотой, но при этом подвержена растворению в концентрированной серной и азотной кислоте.

Физические свойства метала:

• Температура плавления меди составляет 1084°C;
• Температура кипения меди составляет 2560°C;
• Плотность 8890 кг/м³;
• Электрическая проводимость 58 МОм/м;
• Теплопроводность 390 м*К.

Механические свойства:

• Предел прочности на разрыв при деформированном состоянии составляет 350-450 МПа, при отожженном – 220-250 МПа;
• Относительное сужение в деформированном состоянии 40-60%, в отожженном – 70-80%;
• Относительное удлинение в деформированном состоянии составляет 5-6 δ ψ%, в отожженном – 45-50 δ ψ%;
• Твердость составляет в деформированном состоянии 90-110 НВ, в отожженном – 35-55 НВ.

При температуре ниже 0°С этот материал обладает более высокой прочностью и пластичностью, чем при +20°С.

Структура и состав

Медь, имеющая высокий коэффициент электропроводности, отличается наименьшим содержанием примесей. Доля их в составе может приравниваться 0,1%. С целью увеличения прочности меди в нее добавляют различные примеси: сурьма, цинк, олово, никель и прочее. В зависимости от ее состава и степени содержания чистой меди различают несколько ее марок.

Структурный тип меди может включать в себя также кристаллы серебра, никеля, кальция, алюминий, золота и других компонентов. Все они отличаются сравнительной мягкостью и пластичностью. Частичка самой меди имеет кубическую форму, атому которой расположены на вершинах F –ячейки. Каждая ячейка состоит из 4 атомов.

О том, где брать медь, смотрите в этом видеоролике:

В природных условиях данный металл содержится в самородной меди и сульфидных рудах. Широкое распространение при производстве меди получили руды под названием «медный блеск» и «медный колчедан», которые содержат до 2% необходимого компонента.

Большую часть (до 90%) первичного металла меди получают благодаря пирометаллургическому способу, который включает в себя массу этапов: процесс обогащения, обжиг, плавка, обработка в конвертере и рафинирование. Оставшаяся часть получается гидрометаллургическим способом, который заключается в ее выщелачивании разведенной серной кислоты.

Медь активно используется в следующих областях:

• Электротехническая промышленность, которая заключается, в первую очередь, в производстве электропроводов. Для этих целей медь должна быть максимально чистой, без посторонних примесей.
• Изготовление филигранных изделий. Медная проволока в отожженном состоянии отличается высокой пластичностью и прочностью. Именно поэтому, она активно используется при производстве различных шнуров, орнаментов и прочих конструкций.
• Переплавка катодной меди в проволоку. Самые разнообразные медные изделия переплавляются в слитки, которые идеально подходят для дальнейшей прокатки.

Медь активно используется в самых различных сферах промышленности. Она может входить в состав не только проволоки, но и оружия и даже бижутерии. Ее свойства и широкая сфера применения благоприятно повлияли на ее популярность.

ниже расскажет о том, как медь может изменить свои свойства:

МЕДЬ

Авторы: Г. В. Зимина

МЕДЬ (лат. Cuprum), $ce{Cu}$, хи­мич. эле­мент I груп­пы ко­рот­кой фор­мы (11-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; ат. н. 29, ат. м. 63,546; от­но­сит­ся к пе­реход­ным ме­тал­лам. В при­ро­де два ста­биль­ных изо­то­па: $ce{63Cu}$ (69,17%) и $ce{65Cu}$ (30,83%); ис­кус­ст­вен­но по­лу­че­ны ра­дио­изо­то­пы с мас­со­вы­ми чис­ла­ми 52–80.

С древ­но­сти до на­ча­ла ши­ро­ко­го ис­поль­зо­ва­ния же­ле­за М. и её спла­вы иг­ра­ли важ­ную роль в раз­ви­тии ма­те­ри­аль­ной куль­ту­ры че­ло­ве­че­ст­ва (см. Мед­ный век, Брон­зо­вый век). Ран­не­му зна­ком­ству че­ло­ве­ка с М.

спо­соб­ст­во­ва­ло то, что этот ме­талл встре­ча­ет­ся в при­ро­де в сво­бод­ном со­стоя­нии в ви­де са­мо­род­ков, ино­гда зна­чит. раз­ме­ров (см. Медь са­мо­род­ная), ко­то­рые име­ют боль­шее рас­про­стра­не­ние в при­ро­де по срав­не­нию с са­мо­род­ка­ми др. ме­тал­лов (в т. ч. зо­ло­та).

Кро­ме то­го, бла­го­да­ря спо­соб­но­сти лег­ко вос­ста­нав­ли­вать­ся из ок­си­дов и кар­бо­на­тов, М. бы­ла, ве­ро­ят­но, пер­вым ме­тал­лом, ко­то­рый че­ло­век нау­чил­ся вос­ста­нав­ли­вать из ки­сло­род­ных со­еди­не­ний, со­дер­жа­щих­ся в ру­дах.

По-ви­ди­мо­му, в раз­ных рай­онах ми­ра ис­то­ри­че­ски име­ли ме­сто два пу­ти ос­вое­ния М.: в од­них слу­ча­ях че­ло­век впер­вые зна­ко­мил­ся с са­мо­род­ной М., в дру­гих – по­лу­чал М. плав­кой окис­лен­ных руд. Оцен­ки пе­рио­да на­ча­ла ис­поль­зо­ва­ния М.

силь­но раз­ли­ча­ют­ся: по по­след­ним дан­ным – на Ближ­нем Вос­то­ке, на тер­ри­то­рии Ана­то­лии в нач. 7-го тыс. до н. э. ис­поль­зо­ва­лась ме­тал­лур­гич. М. Лат. на­зва­ние М. про­изош­ло от на­зва­ния о. Кипр, где уже в 3 в. до н. э. су­ще­ст­во­ва­ли мед­ные руд­ни­ки, с ко­то­рых рим­ля­не вы­во­зи­ли ру­ду.

Распространённость в природе

Сред­нее со­дер­жа­ние М. в зем­ной ко­ре 4,7·10–3% по мас­се. По­дав­ляю­щая часть М. (ок. 80%) при­сут­ст­ву­ет в зем­ной ко­ре в ви­де со­еди­не­ний с се­рой; ок. 15% М. на­хо­дит­ся в ви­де ки­сло­род­со­дер­жа­щих со­еди­не­ний (кар­бо­на­тов, ок­си­дов, си­ли­ка­тов и т. п.

), яв­ляю­щих­ся про­дукта­ми вы­вет­ри­ва­ния пер­вич­ных суль­фид­ных мед­ных руд. М. об­ра­зу­ет бо­лее 250 ми­не­ра­лов (см. Мед­ные ру­ды); важ­ней­ши­ми пром.

ми­не­ра­ла­ми яв­ля­ют­ся халь­ко­пи­рит (мед­ный кол­че­дан) $ce{CuFeS2}$, ко­вел­лин $ce{CuS}$, халь­ко­зин (мед­ный блеск) $ce{Cu2S}$, бор­нит $ce{Cu5FeS4}$, ку­прит $ce{Cu2O}$, ма­ла­хит $ce{CuCO3·Cu(OH)2}$, азу­рит $ce{CuCO3·2Cu(OH)2}$. Со­дер­жа­ние М.

в мор­ской во­де 3·10–7%, в реч­ной – 1·10–7%. Ио­ны М., пе­ре­но­си­мые мор­ски­ми и океа­нич. во­да­ми, сор­би­ру­ют­ся дон­ны­ми от­ло­же­ния­ми, со­дер­жа­ние М. в ко­то­рых дос­ти­га­ет 5,7·10–3% по мас­се.

, а так­же свя­зан­ные с ним бо­лез­ни рас­те­ний и жи­вот­ных. В сте­пях и пус­ты­нях (с ха­рак­тер­ны­ми для них сла­бо­ще­лоч­ны­ми поч­ва­ми) ио­ны М. ма­ло­под­виж­ны; на уча­ст­ках ме­сто­ро­ж­де­ний М.

на­блю­да­ет­ся её из­бы­ток в поч­вах и рас­те­ни­ях, при­во­дя­щий к бо­лез­ням до­маш­них жи­вот­ных.

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма М.

$3d{10}4s1$; в со­еди­не­ни­ях про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния +1 и +2 (наи­бо­лее ти­пич­на), ред­ко +3; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 1,9; энер­гии ио­ни­за­ции $ce{Cu0→Cu+→Cu2+→Cu3+}$ со­от­вет­ст­вен­но рав­ны 745,5, 1957,9 и 3555,0 кДж/моль; атом­ный ра­ди­ус 135 пм (эм­пи­ри­че­ский). Ион­ные ра­диу­сы в пм (в скоб­ках ука­за­ны ко­ор­ди­нац. чис­ла): $ce{Cu+}$ 74 (4); 91 (6); $ce{Cu2+}$ 71 (4); 87 (6); $ce{Cu3+}$ 68 (6).

В ком­пакт­ном ви­де М. – ков­кий и пла­стич­ный ме­талл ро­зо­ва­то-крас­но­го цве­та с ха­рак­тер­ным ме­тал­лич. бле­ском, при про­све­чи­ва­нии в тон­ких сло­ях – зеле­но­ва­то-го­лу­бо­го цве­та. Кри­стал­лич. ре­шёт­ка гра­не­цен­три­ро­ван­ная ку­би­че­ская; $t_{пл}$ 1084,62 °C; $t_{кип}$ 2567 °C, плот­ность 8920 кг/м3 (20 °С).

Наи­бо­лее важ­ные ис­поль­зуе­мые свой­ст­ва М.: вы­со­кая те­п­ло­про­вод­ность – 400 Вт/(м·К), ма­лое удель­ное элек­трич. со­про­тив­ле­ние – 1,7·10–8 Ом·м (при 20 °С). Тем­пе­ра­тур­ный ко­эф. ли­ней­но­го рас­ши­ре­ния 16,5·10–6 К–1. М. диа­маг­нит­на, удель­ная маг­нит­ная вос­при­им­чи­вость –0,086·10–9 м3/кг.

Твёр­дость по Бри­нел­лю 450–1100 МПа, пре­дел проч­но­сти при рас­тя­же­нии ок. 200 МПа, от­но­си­тель­ное уд­ли­не­ние 60%, мо­дуль уп­ру­го­сти 110–130 ГПа. Не­боль­шие при­ме­си $ce{Bi :и: Pb}$ вы­зы­ва­ют крас­но­лом­кость М.; $ce{S}$ и ки­сло­ро­да – хлад­но­лом­кость; при­ме­си $ce{P, As, Al, Fe}$ умень­ша­ют элек­трич. про­во­ди­мость М.

; рас­тво­рён­ный в М. во­до­род су­ще­ст­вен­но ухуд­ша­ет её ме­ха­нич. свой­ст­ва.

М. хи­ми­че­ски ма­ло­ак­тив­на. Ком­пакт­ный ме­талл при темп-рах ни­же 185 °С с су­хим воз­ду­хом и ки­сло­ро­дом не взаи­мо­дей­ст­ву­ет; в при­сут­ст­вии па­ров во­ды, $ce{CO2: и: SO2}$ на по­верх­но­сти М. об­ра­зу­ет­ся зе­ле­но­ва­тый на­лёт (па­ти­на) ос­нов­ных со­лей – кар­бо­на­тов $ce{CuCO3·Cu(OH)2}$ и суль­фа­тов $ce{CuSO4·3Cu(OH)2}$. При на­гре­ва­нии М.

на воз­ду­хе идёт по­верх­ност­ное окис­ле­ние: при темп-ре ни­же 375 °С об­ра­зу­ет­ся $ce{CuO}$, в ин­тер­ва­ле 375–1100 °С – двух­слой­ная ока­ли­на (в по­верх­но­ст­ном слое на­хо­дит­ся $ce{CuO}$, во внут­рен­нем – $ce{Cu2O}$; см. Ме­ди ок­си­ды). В при­сут­ст­вии вла­ги хлор взаи­мо­дей­ст­ву­ет с М.

уже при ком­нат­ной темп-ре, об­ра­зуя ди­хло­рид $ce{CuCl2}$, хо­ро­шо рас­тво­ри­мый в во­де. М. взаи­мо­дей­ст­ву­ет с др. га­ло­ге­на­ми (об­ра­зуя га­ло­ге­ни­ды $ce{CuHal2: и: CuHal,: где: Hal – F, Cl, Br, I}$), с се­рой и с се­ле­ном, го­рит в па­рах се­ры. С во­до­ро­дом, азо­том и уг­ле­ро­дом М. не реа­ги­ру­ет да­же при вы­со­ких темп-рах.

Рас­тво­ри­мость во­до­ро­да в твёр­дой М. не­зна­чи­тель­на (0,06 мг в 100 г М. при 400 °С). При про­пус­ка­нии $ce{NH3}$ над рас­ка­лён­ной М. об­ра­зу­ет­ся $ce{CuN3}$. При вы­со­кой темп-ре М. под­вер­га­ет­ся воз­дей­ст­вию ок­си­дов азо­та: $ce{NO, N2O}$ (с об­ра­зо­ва­ни­ем $ce{Cu2O}$) и $ce{NO2}$ (с об­ра­зо­ва­ни­ем $ce{CuO}$).

вы­тес­ня­ет­ся из со­лей бо­лее элек­тро­от­ри­ца­тель­ны­ми эле­мен­та­ми (в пром-сти ис­поль­зу­ют же­ле­зо) и не рас­тво­ря­ет­ся в не­окис­ляю­щих ки­сло­тах. В азот­ной ки­сло­те М. рас­тво­ря­ет­ся, об­ра­зуя $ce{Cu(NO3)2}$ и ок­си­ды азо­та, в го­ря­чей кон­цен­трир. $ce{H2SO4}$ – c об­ра­зо­ва­ни­ем $ce{CuSO4: и :SO2}$.

Со­ли $ce{Cu(I)}$ бес­цвет­ны, прак­ти­че­ски нерас­тво­ри­мы в во­де, лег­ко окис­ля­ют­ся, склон­ны к дис­про­пор­цио­ни­ро­ва­нию $ce{2Cu+→ Cu2+ + Cu0}$. Со­ли $ce{Cu(II)}$ хо­ро­шо рас­тво­ря­ют­ся в во­де, в раз­бав­лен­ных ки­сло­тах пол­но­стью дис­со­ции­ро­ваны. Гид­ра­ти­ро­ван­ные ио­ны $ce{Cu2+}$ ок­ра­ше­ны в го­лу­бой цвет.

Со­ли $ce{Cu(I): и: Cu(II)}$ с ря­дом мо­ле­кул и ио­нов об­ра­зу­ют мно­го­числ. ус­той­чи­вые ком­плекс­ные со­еди­не­ния, напр. $ce{(NH4)[CuBr3],K3[Cu(CN)4], K2[CuCl4]}$. Пу­тём об­ра­зо­ва­ния ком­плекс­ных со­еди­не­ний мож­но пе­ре­вес­ти в рас­твор мн. не­рас­тво­ри­мые со­ли $ce{Cu}$. М. вхо­дит в со­став разл. медь­ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний.

Биологическая роль

М. – не­об­хо­ди­мый для под­дер­жа­ния жиз­ни рас­те­ний и жи­вот­ных мик­ро­эле­мент. В био­хи­мич. про­цес­сах М. уча­ст­ву­ет в ка­че­ст­ве ак­ти­ва­то­ра или в со­ста­ве медь­со­дер­жа­щих бел­ков (напр., це­ру­ло­плаз­мин) и фер­мен­тов (напр., ци­то­хро­мок­си­да­за). Ко­ли­че­ст­во М. в рас­те­ни­ях – ок.

10–4–5·10–2% (на су­хое ве­ще­ст­во), за­ви­сит от ви­да рас­те­ния и со­дер­жа­ния М. в поч­ве. Очень бо­га­ты М. не­ко­то­рые бес­по­зво­ноч­ные (напр., мол­лю­ски – 0,15–0,26% М.

; у боль­шин­ст­ва из них ки­сло­род пе­ре­носит­ся не ге­мо­гло­би­ном, а бо­лее эф­фек­тив­ны­ми в сре­дах с по­ни­жен­ным со­дер­жа­ни­ем ки­сло­ро­да медь­со­дер­жа­щи­ми бел­ка­ми – ге­мо­циа­ни­на­ми). В ор­га­низ­ме взрос­ло­го че­ло­ве­ка со­дер­жит­ся ок. 100 мг М. (наи­боль­шая кон­цен­тра­ция в пе­че­ни – ок.

5 мг на 100 г су­хой мас­сы). Су­точ­ная по­треб­ность со­став­ля­ет 3–5 мг. Ио­ны М. уча­ст­ву­ют во мно­гих фи­зио­ло­гич. про­цес­сах – сти­му­ли­ру­ют кро­ве­твор­ную функ­цию ко­ст­но­го моз­га, влия­ют на об­мен уг­ле­во­дов, ми­не­раль­ных ве­ществ. При де­фи­ци­те М.

в ор­га­низ­ме раз­ви­ва­ет­ся ане­мия, на­ру­ша­ет­ся об­ра­зо­ва­ние кос­тей и со­еди­ни­тель­ной тка­ни; из­бы­точ­ное на­ко­п­ле­ние М. вы­зы­ва­ет на­ру­ше­ния функ­ций пе­че­ни, ды­ха­тель­ных пу­тей, по­чеч­ную не­дос­та­точ­ность и др.

Все со­ли М. ток­сич­ны; раз­дра­жа­ют сли­зи­стые обо­лоч­ки, по­ра­жа­ют же­лу­доч­но-ки­шеч­ный тракт, вы­зы­ва­ют тош­но­ту, рво­ту, за­бо­ле­ва­ния пе­че­ни. При вды­ха­нии пы­ли М. раз­ви­ва­ет­ся хро­ни­че­ское от­рав­ле­ние.

Получение

Большую часть ме­тал­лич. М. по­лу­ча­ют из суль­фид­ных руд, ко­то­рые, как пра­ви­ло, со­дер­жат 0,5–1,2% М. Раз­мо­ло­тую ру­ду под­вер­га­ют фло­та­ци­он­но­му обо­га­ще­нию; по­лу­чен­ный кон­цен­трат со­дер­жит до 15% М. Осн. ме­то­дом из­вле­че­ния М.

из кон­цен­тра­тов явля­ет­ся пи­ро­ме­тал­лур­ги­че­ский, в ко­то­ром по­сле обо­га­ще­ния кон­цен­трат под­вер­га­ют окис­лит. об­жи­гу при 1400 °С: $ce{2CuFeS2 + O2= Cu2S + 2FeS + SO2; 2FeS + 3O2=2FeO + 2SO2}$.

При об­жи­ге уда­ля­ют из­бы­точ­ное ко­ли­че­ст­во $ce{S}$ в фор­ме га­зов, со­дер­жа­щих 5–8% $ce{SO2}$ и ис­поль­зуе­мых для про­из-ва $ce{H2SO4}$. Об­жиг про­во­дят в пе­чах в ки­пя­щем слое с при­ме­не­ни­ем ду­тья, обо­га­щён­но­го $ce{O2}$ (24–26% $ce{O2}$), без за­трат уг­ле­ро­ди­сто­го то­п­ли­ва.

Ос­тав­ший­ся на дне штейн (сплав $ce{Cu2S, FeS}$ и суль­фи­дов др. ме­тал­лов, обо­га­щён­ный $ce{Cu2S}$) под­вер­га­ют ки­сло­род­ной плав­ке в кон­вер­те­ре; при этом ос­тав­ший­ся суль­фид же­ле­за $ce{FeS}$ окис­ля­ет­ся до ок­си­да и в ре­зуль­та­те до­бав­ле­ния крем­не­зё­ма вы­во­дит­ся из про­цес­са в ви­де $ce{FeSiO3}$.

Суль­фид ме­ди $ce{Cu2S}$ час­тич­но окис­ля­ет­ся до ок­си­да $ce{Cu2O}$. В кон­вер­те­ре (без ду­тья) про­ис­хо­дит взаи­мо­дей­ст­вие $ce{Cu2O :и: Cu2S}$, ос­тав­ших­ся в рас­пла­ве: $ce{2Cu2O + Cu2S= 6Cu + SO2}$. По­лу­чае­мая «чер­но­вая» М. со­дер­жит 90–95% осн.

ком­по­нен­та и под­ле­жит даль­ней­шей очи­ст­ке ме­то­дом ог­не­во­го ра­фи­ни­ро­ва­ния пу­тём окис­ле­ния при­ме­сей разл. ме­тал­лов. Из по­лу­чае­мой «крас­ной» М. (95–98% осн. ком­по­нен­та) от­ли­ва­ют ано­ды, ис­поль­зуе­мые для элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ния М.

В ка­че­ст­ве элек­тро­ли­та ис­поль­зу­ют вод­ный рас­твор мед­но­го ку­по­ро­са $ce{CuSO4}$; ка­то­дом слу­жат тон­кие лис­ты из чис­той М. В про­цес­се элек­тро­ли­за вы­со­ко­чис­тая «элек­тро­ли­ти­че­ская» М. (99,99%) оса­ж­да­ет­ся на ка­то­дах, при­ме­си со­би­ра­ют­ся в ви­де анод­но­го шла­ма, ко­то­рый со­дер­жит цен­ные при­ме­си – ме­тал­лич. $ce{Ag, Au, Pt}$, а так­же зна­чит. ко­ли­че­ст­ва халь­ко­ге­ни­дов ме­ди ($ce{Cu2S, Cu2Se, Cu2Te}$), под­ле­жа­щих пром. пе­ре­ра­бот­ке.

На­ря­ду с пи­ро­ме­тал­лур­гич. ме­то­дом по­лу­че­ния М., боль­шое зна­че­ние име­ют гид­ро­ме­тал­лур­гич.

ме­то­ды (осо­бен­но для бед­ных окис­лен­ных и са­мо­род­ных руд), ос­но­ван­ные на из­би­ра­тель­ном рас­тво­ре­нии медь­со­дер­жа­ще­го сы­рья в раз­бав­лен­ных рас­тво­рах $ce{H2SO4}$ или $ce{NH3}$ с по­сле­дую­щим вы­де­ле­ни­ем М. из рас­тво­ра (элек­тро­ли­тич.

спо­со­бом или оса­ж­де­ни­ем же­ле­зом). Боль­шое зна­че­ние име­ет пе­ре­ра­бот­ка вто­рич­но­го сы­рья, из ко­то­ро­го в ря­де стран по­лу­ча­ют бо­лее 30% про­из­во­ди­мой ме­ди.

Ми­ро­вое про­из-во М. ок. 8 млн. т/год.

Применение

Ис­поль­зо­ва­ние М. в пром-сти свя­за­но в пер­вую оче­редь с её вы­со­ки­ми те­п­ло- и элек­тро­про­вод­но­стью, пла­стич­но­стью. До 50% М. при­ме­ня­ет­ся в элек­тро­тех­ни­ке (из­го­тов­ле­ние про­во­дов, ка­бе­лей, шин, кон­так­тов и др. то­ко­про­во­дя­щих час­тей элек­трич. ус­та­но­вок).

Все при­ме­си по­ни­жа­ют элек­тро­про­вод­ность М., по­это­му в элек­тро­тех­ни­ке ис­поль­зу­ют ме­талл, со­дер­жа­щий не ме­нее 99,99% осн. ком­по­нен­та. Вы­со­кие те­п­ло­про­вод­ность и ан­ти­кор­ро­зи­он­ные свой­ст­ва по­зво­ля­ют из­го­тав­ли­вать из М.

де­та­ли те­п­ло­об­мен­ни­ков, крио­ген­ных ус­та­но­вок, ва­ку­ум­ных ап­па­ра­тов и др. Бо­лее 30% М. при­ме­ня­ют в ви­де спла­вов, важ­ней­шие из ко­то­рых – брон­зы, ла­ту­ни, мель­хи­ор. В ви­де фоль­ги М. при­ме­ня­ют в ра­дио­элек­тро­ни­ке. Ок. 10–12% М. (гл. обр.

и её спла­вы ис­поль­зу­ют­ся для из­го­тов­ле­ния мо­нет, ук­ра­ше­ний, ут­ва­ри, ко­ва­ных, ли­тых и др. ху­дож. из­де­лий.

Медь

Самородная медь размером около 4 см

Медь — минерал из класса самородных элементов. В природном минерале обнаруживаются Fe, Ag, Au, As и другие элементы в виде примеси или образующие с Cu твёрдые растворы.

Простое вещество медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). Один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления.

Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура меди

Кубическая сингония, гексаоктаэдрический вид симметрии m3m, кристаллическая структура — кубическая гранецентрированная решётка. Модель представляет собой куб из восьми атомов в углах и шести атомов , расположенных в центре граней (6 граней). Каждый атом данной кристаллической решетки имеет координационное число 12.

Самородная медь встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, нитевидных и проволочных агрегатов, а также кристаллов, сложных двойников, скелетных кристаллов и дендритов.

Поверхность часто покрыта плёнками «медной зелени» (малахит), «медной сини» (азурит), фосфатов меди и других продуктов её вторичного изменения.

СВОЙСТВА

Кристаллы самородной меди, Верхнее озеро, округ Кинави, Мичиган, США. Размер 12 х 8,5 см

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов.

Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света.

Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

Запасы и добыча

Образец меди, 13,6 см. Полуостров Кинави, Мичиган, США

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10−3% (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10−7% и 10−7% (по массе) соответственно. Большая часть медной руды добывается открытым способом. меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.
Медь получают из медных руд и минералов.

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Небольшой самородок меди

Обычно самородная медь образуется в зоне окисления некоторых медносульфидных месторождений в ассоциации с кальцитом, самородным серебром, купритом, малахитом, азуритом, брошантитом и другими минералами. Массы отдельных скоплений самородной меди достигают 400 тонн.

Крупные промышленные месторождения самородной меди вместе с другими медьсодержащими минералами формируются при воздействии на вулканические породы (диабазы, мелафиры) гидротермальных растворов, вулканических паров и газов, обогащенных летучими соединениями меди (например, месторождение озера Верхнее, США).

Самородная медь встречается также в осадочных породах, преимущественно в медистых песчаниках и сланцах.

Наиболее известные месторождения самородной меди — Туринские рудники (Урал), Джезказганское (Казахстан), в США (на полуострове Кивино, в штатах Аризона и Юта).