Медь в промышленности. В настоящее время медь добывают из руд. Последние, в зависимости от характера входящих в их состав соединений, подразделяют на оксидные и сульфидные.
Сульфидные руды имеют наибольшее значение, поскольку из них выплавляется 80% всей добываемой меди. Важнейшими минералами, входящими в состав медных руд, являются: халькозин или медный блеск - Cu2S; халькопирит или медный колчедан - CuFeS2; малахит - (CuOH)2CO3.Медные руды, как правило, содержат большое количество пустой породы, так что непосредственное получение из них меди экономически невыгодно.
Поэтому в металлургии меди особенно важную роль играет обогащение (обычно флотационный метод), позволяющее использовать руды с небольшим содержанием меди. Выплавка меди их её сульфидных руд или концентратов представляет собою сложный пpо-цесс. Обычно он слагается из следующих операций: обжиг плавка конвертирование огневое рафинирование электролитическое рафинирование В ходе обжига большая часть сульфидов пpимесных элементов превращается в оксиды.
Так, главная примесь большинства медных руд, пирит - FeS2 - превращается в Fe2O3. Газы, отходящие при обжиге, содержат SO2 и используются для получения серной кислоты. Получающиеся в ходе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Основной же продукт плавки - жидкий штейн (Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных спутников (Au, Ag, Te и др.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом.
При этом пpимеси железа, цинка, кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. Медь же разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании. Чистая медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко пpокатываемый в тонкие листы.
Она очень хорошо проводит тепло и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образующаяся на её поверхности тончайшая плёнка оксидов придает меди более тёмный цвет и также служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налётом гидpоксокаpбоната меди - (CuOH)2CO3. При нагревании на воздухе в интервале температур 200-375oC медь окисляется до черного оксида меди(II) CuO. При более высоких температурах на её поверхности образуется двухслойная окалина: поверхностный слой представляет собой оксид меди(II), а внутренний - красный оксид меди(I) - Cu2O. Медь широко используется в промышленности из-за : высокой теплопроводимости высокой электропроводимости ковкости хороших литейных качеств большого сопротивления на разрыв химической стойкости Около 40% меди идёт на изготовление различных электрических проводов и кабелей.
Широкое применение в машиностроительной промышленности и электротехнике нашли различные сплавы меди с другими веществами.
Наиболее важные из них являются латуни (сплав меди с цинком), медноникеливые сплавы и бронзы. Все медные сплавы обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии. В химическом отношении медь — малоактивный металл. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной температуре. Например, с влажным хлором она образует хлорид - CuCl2. При нагревании медь взаимодействует и с серой, образуя сульфид - Cu2S. Находясь в ряду напряжения после водорода, медь не вытесняет его из кислот.
Поэтому соляная и разбавленная серная кислоты на медь не действуют. Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей: 2Cu + 4HCl + O2 —> 2CuCl2 + 2H2O Летучие соединения меди окрашивают несветящееся пламя газовой горелки в сине-зелёный цвет. Соединения меди(I) в общем менее устойчивы, чем соединения меди(II), оксид Cu2O3 и его производные весьма нестойки.
В паре с металлической медью Cu2O применяется в купоросных выпрямителях переменного тока. Оксид меди(II) (окись меди) - CuO - черное вещество, встречающееся в природе (например в виде минерала тенеpита). Его легко можно получит прокаливанием гидpоксокаpбоната меди(II) (CuOH)2CO3 или нитрата меди(II) - Cu(NO3)2. При нагревании с различными органическими веществами CuO окисляет их, превращая углерод в диоксид углерода, а водород – в воду и восстанавливаясь при этом в металлическую медь. Этой реакцией пользуются при элементарном анализе органических веществ для определения содержания в них углерода и водорода.
Гидроксокарбонат меди(II) - (CuOH)2CO3 - встречается в природе в виде минерала малахита, имеющего красивый изумрудно-зелёный цвет, применяется для получения хлорида меди(II), для приготовления синих и зелёных минеральных красок, а также в пиротехнике.
Сульфат меди(II) - CuSO4 - в безводном состоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Смешанный ацетат-арсенит меди(II) - Cu(CH3COO)2•Cu3(AsO3)2 - применяется под названием "парижская зелень" для уничтожения вредителей растений. Из солей меди вырабатывают большое количество минеральных красок, разнообразных по цвету: зелёных, синих, коричневых, фиолетовых и черных. Все соли меди ядовиты, поэтому медную посуду лудят – покрывают внутри слоем олова, чтобы предотвратить возможность образования медных солей.
Хаpактеpное свойство двухзарядных ионов меди – их способность соединяться с молекулами аммиака с образованием комплексных ионов. Медь принадлежит к числу микроэлементов. Такое название получили Fe, Cu, Mn, Mo, B, Zn, Co в связи с тем, что малые количества их необходимы для нормальной жизнедеятельности растений.