§ 1. Structura electronică. Gradul de oxidare.
Cupru - (. Lat Cuprum) element al primului grup al patrulea grup perioadă de tranziție a sistemului periodic al elementelor chimice Mendeleev având un număr atomic 29. Simbolul Notată Cu.
Structura electronică a unui atom: 1s 2s 2 2 2 2p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 1. Ca și atomii metalelor alcaline sunt atomi de cupru în stratul exterior al unui electron, dar în contrast cu atomii de metal alcalin, stratul e penultimul cuprinde optsprezece electroni. Cupru - membru penultimul al primului deceniu al d-elemente. De aceea, cuprul se observă o așa-numită „eșec electron“ - configurația stratului exterior de electroni 3d 10 4s 1 stabil decât 3d 9 4s 2.
Raza atomică, nm
Raza Ion de E +. nm
Potențialul de electrod standard al procesului
Comparând cupru cu metal grup principal din aceeași perioadă - de potasiu, se poate observa că raza atomului și ionul de cupru este de aproape două ori mai mică decât atomul, respectiv, și ioni de potasiu. Acest lucru duce la semnificativ mai mare densitate, temperatură de topire ridicată, deoarece mai mici atomii sunt aranjate într-o rețea cristalină mai strâns, prin forța de atracție dintre ele sunt mari.
rază mică explică valori și mai ridicate de energie de ionizare cupru decât potasiu. Acest lucru duce la diferențe mari în proprietățile chimice ale acestor metale și o perioadă de un grup. Cupru - metale inactiv în seria electrochimică în valoare după hidrogen, spre deosebire de potasiu - unul dintre metalele activi. În același timp, vosmnedtsatielektronny strat exterior rezistent la alte elemente nu sunt încă pe deplin stabilizat, și este capabil de o pierdere parțială a electronilor. Astfel, cuprul, împreună cu cationii sarcina unu și formele încărcate dublu, care sunt cele mai comune pentru ea. După cum bine cunoscuți compuși în starea de oxidare +3 sau anioni în compoziție în compușii complecși.
§ 2. Fiind în natură. Câmp.
Metale subgrupă de cupru au o activitate chimică scăzută, astfel încât acestea sunt situate parțial sub formă de compuși chimici, și parțial în formă liberă, în special aur.
Cuprul îndepărtată epocă geologică, evident, a fost doar sub formă de compuși cu sulf - calcopirita (sau) și chalcocite. Motivul este că cuprul are o afinitate relativ mare chimic la sulf din sulfurile prezente - cele mai comune minerale de cupru. La temperaturi ridicate, de exemplu, în domenii de activitate vulcanică, sub efectul conversiei oxigenului in exces sa produs sulfurilor de cupru la oxizi, de exemplu:
La temperaturi mai mici de 1000 0 C a condus la formarea de oxid de cupru, care se găsește în cantități mici în natură:
.
Native (metal) cupru aparent a apărut în natură sub încălzire puternică a minereurilor sulfuroase parțial oxidate. Se poate imagina că după cutremure, minerale de cupru oxidate mari vulcanice au fost îngropate sub un strat gros de rocă și încălzit de căldura terestră. Aceasta a fost însoțită de reacția oxizilor cu sulfurile:
.
Procese similare au loc în topirea cuprului în mori de oțel. Astfel de „topitoare“ naturale mirosit cantități uriașe de cupru: cea mai mare dintre pepite gasit cântărit 420 tone Aparent, într-o mai mică măsură interacțiunea dintre oxizi ai unor metale din sulfurile și acum este, de exemplu, în zona unora dintre Insulele Kurile ..
Unele alte minerale de cupru au fost obținute din minereuri oxidice. De exemplu, sub influența umidității și a dioxidului de carbon de hidratare a avut loc formarea oxidului de cupru și carbonați bazici:
.
În laborator, noi nu observăm aceste procese, deoarece acestea sunt lente. În „laboratorul“ perioadelor naturale de câteva mii de ani, destul de nesemnificativ. Mai târziu, sub influența presiunii rocilor suprapuși și unele de încălzire a avut loc etanșarea carbonat de cupru bazic, și sa transformat în minerale uimitoare - malachit. Mai ales frumos malachit lustruit. El este colorat de la verde deschis la verde închis. Tranzițiile culori de lux și de a crea o imagine fantastică pe suprafața de piatră.
compuși insolubili Daylight de sulfură de cupru în soluție poate fi realizată prin interacțiunea soluțiilor de sulfat de fier (III):
.
Soluțiile de sulfat feros așa cum este specificat mai sus, se obțin în natură sub acțiunea apei saturate cu oxigen, la pirita. Aceste procese sunt lente în natură și în prezent. [1, s.8-10]
Cuprul este mai mare de 198 de minerale, din care doar 17 la industrie sunt importante pentru producerea de cupru sunt cele mai importante calcopirita (aka - calcopirita) CuFeS2. chalcocite (chalcocite) Cu2S. covalita CuS. bornit (pestriț minereu de cupru) Cu5FeS4. Uneori există și cupru nativ. Distribuția cuprului în crusta -4.7 × 10 3% în greutate (15 octombrie-octombrie 16 tone). [3]
Compușii de cupru sunt inegal distribuite în scoarța terestră, ceea ce se explică prin diferențele în condițiile geologice existente în diferite părți ale globului. Cele mai bogate depozite de cupru sunt în (centura Katanga) Congo. Materialele colectate de arheologii din cele mai vechi depozite datează de mii de ani înainte de Hristos. producția de cupru antic pe teritoriul țării noastre se găsesc în Caucaz, pe coasta lacului Balkhash, în numeroase puncte din Siberia.
La începutul acestui secol principalele depozite, care au fost dezvoltate au fost: în Urali de Nord - Fabrica Teologice aproape de Nizhny Tagil - planta Vyisky, și în Caucaz - și plante Kalakentsky Kedabek.
depozit de cupru cunoscut în prezent pe versantul estic al Urali, Asia Centrală, Caucaz, etc.
O cantitate mare de cupru și alte minerale situate pe fundul oceanului, care este acoperit de așa-numitele nodulii - grupuri de pietre rotunjite de formă neregulată. Acestea conțin o medie de 0,5% cupru. Oamenii de știință estimează rezervele de acest minereu valoros și original este de 5 miliarde. Tone. [1, s.16-18]