Химические свойства
Медь химически малоактивна и в чистом сухом воздухе не изменяется. Однако атмосфера, в которой мы живем, содержит водяные пары и углекислый газ, поэтому со временем медь покрывается зеленоватым налетом основного карбоната меди:
2Cu+O2+СО2+Н2О=Cu(ОН)2•CuСО3
При прокаливании на газовой горелке медь покрывается черным налетом оксида меди (II) CuO:
2Cu+O2=t 2CuO
Но если быстро опустить в воду раскаленный докрасна кусок меди, то на его поверхности образуется ярко-красная пленка Cu2O:
4Cu + O2 = 2Cu2O
Фтор, хлор, бром реагируют с медью, образуя соответствующие галогениды двухвалентной меди:
Cu + Сl2 = CuСl2
При взаимодействии иода с нагретым порошком меди получается иодид одновалентной меди:
2Cu + I2 =t 2CuI
Медь горит в парах серы:
Cu + S = CuS
В электрохимическом ряду напряжений металлов медь стоит правее водорода. Она не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой. Однако в кислотах — сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной) медь растворяется:
В присутствии окислителей, прежде всего кислорода, медь может реагировать с соляной кислотой и разбавленной серной кислотой, но водород при этом не выделяется:
2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O.
Cu + 2H2SO4(конц) =t CuSO4 + SO2 + 2H2O.
С азотной кислотой различных концентраций медь реагирует довольно активно:
3Cu + 8HNO3(30%) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Медь растворяется в водных растворах аммиака в присутствии кислорода:
2Cu + 8NH4OH + O2 = 2[Cu(NH3)4](OH)2 + 6H2O
Получение меди
Медь получают в основном из халькопиритного сырья, содержащего 0,5- 2,0% Cu. После флотационного обогащения исходной руды, 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 (соединение 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. Концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400 ºϹ:
2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
Затем обожжённый концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезем:
FeO + SiO2 = FeSiO3
Образующийся силикат в виде шлака всплывает и его отделяют. Оставшийся на дне штейн — сплав сульфидов FeS и Cu2S – подвергают бессмеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа FeS окисляется до оксида и с помощью кремнезема выводится из процесса в виде силиката FeSiO3.
Сульфид меди Cu2S частично окисляется до оксида Cu2O и затем восстанавливается до металлической меди:
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Получаемая черная медь, содержащая до 90,95% Cu, подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. На аноде черная медь растворяется: Cuº — 2е̅ = Cu2+ и на катоде снова выделяется: Cu2+ + 2е̅ = Cuº. В анодном осадке (шламе) собираются благородные металлы (серебро, золото, платина), а также халькогениды меди(Cu2S, Cu2Se, Cu2Te), которые используются для получения селена и теллура. Образующаяся на катоде «электролитическая» медь имеет высокую чистоту и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также монетных сплавов, бронз и латуней.