Физические и химические свойства меди

Физические свойства

Металлы подгруппы меди, как и щелочные металлы, имеют по одному свободному

электрону на один ион-атом металла. Казалось бы, эти металлы не должны

особенно сильно отличатся от щелочных. Но они, в отличие от щелочных

металлов, обладают довольно высокими температурами плавления. Большое

различие в температурах плавления между металлами этих подгрупп объясняется

тем, что между ион-атомами металлов подгруппы меди почти нет “зазоров” и они

расположены более близко. Вследствие этого количество свободных электронов в

единице объема, электронная плотность, у них больше. Следовательно, и

прочность химической связи у них больше. Поэтому металлы подгруппы меди

плавятся и кипят при более высоких температурах.

Металлы подгруппы меди обладают, по сравнению с щелочными металлами, обладают

большей твердостью. Объясняется это увеличением электронной плотностью и

отсутствием “зазоров” между ион-атомами.

Необходимо отметить, что твердость и прочность металлов зависят от

правильности расположения ион-атомов в кристаллической решетке. В металлах, с

которыми мы практически сталкиваемся, имеются различного рода нарушения

правильного расположения ион-атомов, например пустоты в узлах кристаллической

решетки. К тому же металл состоит из мелких кристалликов (кристаллитов),

между которыми связь ослаблена. В Академии Наук СССР была получена медь без

нарушения в кристаллической решетке. Для этого очень чистую медь возгоняли

при высокой температуре в глубоком вакууме на глубокую подложку. Медь

получалась в виде небольших ниточек – “усов”. Как оказалось такая медь в сто

раз прочнее, чем обычная.

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.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0, 36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра, удельная проводимость при 20 °C 55, 5-58 МСм/м). Имеет два стабильных изотопа — ⁶³Cu и ⁶⁵Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, ⁶⁴Cu, имеет период полураспада 12, 7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

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

Химические свойства

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не реагирует с водой, разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II):

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

С концентрированной горячей серной кислотой:

С безводной серной кислотой при 200 °C:

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

Реагирует с концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

С царской водкой:

C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии кислорода:

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

С бромоводородом:

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

Окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода и 200 °C и до оксида меди(II), при избытке кислорода и температурах порядка 400—500 °C:

Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

C оксидами неметаллов:

Медь реагирует с цианидом калия с образованием дицианокупрата(I) калия, щелочи и водорода:

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

Цвет меди и её соединений

Чистая медь обладает и другой интересной особенностью. Красный цвет

обусловлен следами растворенного в ней кислорода. Оказалось, что медь,

многократно возогнанная в вакууме (при отсутствии кислорода), имеет

желтоватый цвет. Медь в полированном состоянии обладает сильным блеском.

При повышении валентности понижается окраска меди, например CuCl – белый, Cu

₂O – красный, CuCl + H₂O – голубой, CuO – черный. Карбонаты

характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем

обусловлен интересный практический признак для поисков.

Электропроводимость

Медь обладает наибольшей (после серебра) электропроводимостью, чем и

обусловлено её применение в электронике.

Медь кристаллизируется по типу централизованного куба (рис 1).

Рисунок 1. Кристаллическая решетка меди.

123Следующая ⇒

Поделиться: