3.Fizicheskie și proprietățile chimice.
1.Nahozhdenie în natură
Seawater conține aproximativ 1 · 10-8% cupru.
cupru nativ, clasa de elemente minerale native, Cu. Impurități Fe, Ag, Au. Cristale de cupru roșu, dendrite et al. Alocarea, masă solidă. Duritatea 2,5-3; Densitatea de 8.4-8.9 g / cm3. Hidrotermală și originea supergenă. Inclus în minereu de cupru.
In plus, mata este supus la conversie - prin mata topită este purjat cu aer comprimat îmbogățit cu oxigen. Mată este adăugat la fluxul de silice (nisip SiO2). In procesul de conversie mată este conținută într-o impuritate nedorită FeS sulfură de fier intră în zgură și eliberat ca SO2 dioxid de sulf:
2FeS + 3O2 + 2SiO2 = 2FeSiO3 + 2SO2
Simultan sulfură de cupru (I) Cu2S oxidat:
2Cu2S + 3O2 + 2SO2 = 2Cu2O
Formată în această etapă Cu2O reacționează cu Cu2S:
2Cu2O + Cu2S = 6CU + SO2
În etapa finală este supus cuprului rafinare electrochimică în soluție de acid sulfuric, cuprul brut servește ca anod, iar cuprul purificat este eliberat la catod. Când această purificare impuritățile sunt metalele mai puțin active prezente în cuprul brut a precipita ca nămol, și metalele de impurități sunt mai active în electrolit. Puritatea rafinat (catod) ajunge la 99,9%, cupru sau mai mult.
Proprietățile 3.Fizicheskie și chimice
Rețeaua cristalină a unui cupru metalic cubic cu fețe centrate, parametrul latice a = 0.36150 nm. Densitate 8,92 g / cm3, temperatură de topire de 1083,4 ° C, punctul de fierbere 2567 ° C Cuprul printre toate celălalt metal are una dintre cea mai mare conductivitate termică și o rezistivitate electrică foarte mică (la 20 ° C, o rezistivitate de 1,68 · 10-3 ohm · m).
Într-o atmosferă uscată, cuprul practic neschimbat. In aer umed, pe suprafața cuprului, în prezența dioxidului de carbon format compoziție a filmului verzui de Cu (OH) 2 · CuCO3. Deoarece în aer sunt întotdeauna urme de dioxid de sulf și hidrogen sulfurat, compoziția peliculei de suprafață pe cupru metalic sunt, de obicei compuși de cupru și sulf.
Un astfel de film care are loc în timp, pe produsele de cupru și aliajele sale, numit patină. Patina protejează metalul de distrugere în continuare. Pentru a crea obiecte artistice de pe „antichitate placa“ pe ele un strat de cupru, care este apoi patinate în mod specific.
Când este încălzit în aer, pierde luciul de cupru și în cele din urmă blackens datorită formării de pe suprafața stratului de oxid. Primul Cu2O de oxid se formează, apoi - oxidul de CuO.
Russet oxid (I) Cu2O cupru atunci când se dizolvă în forme de brom și de acid iodhidric, respectiv, de bromură de cupru (I) CuBr și iodură de cupru (I) CuI. Prin reacția Cu2O cu acid sulfuric diluat cu sulfat de cupru și cupru:
Cu2O + = H2SO4 Cu + CuSO4 + H2O
Atunci când sunt încălzite în aer sau oxigen este oxidat la Cu2O CuO, prin încălzire într-un curent de hidrogen - se reduce la metal liber.
oxid de cupru negru (II) CuO, ca Cu2O, c nu reacționează cu apa. Prin reacția cu acizii CuO sare de cupru formată (II):
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Când fuzionate cu alcali formate cuprat CuO, de exemplu:
CuO + 2NaOH = Na2CuO2 + H2O
Cu2O încălzire într-o atmosferă inertă conduce la reacția de disproporționare:
Astfel de agenți reducători cum ar fi hidrogen, metan, amoniac, oxid de carbon (II) și alte CuO este redus la cupru liber, de exemplu:
CuO + CO = Cu + CO2
Pe lângă oxizi de cupru Cu2O și CuO, obținut ca roșu închis oxid de cupru (III) Cu2O3, având proprietăți oxidante puternice.
Cupru reacționează cu halogeni, de exemplu, încălzirea clorul reacționează cu cupru pentru a forma o CuCl2 diclorura de culoare brun închis. Există, de asemenea, difluorură de cupru CuF2 și CuBr2 dibromură de cupru, dar nu diiodură de cupru. Și CuCl2, CuBr2 și ușor solubil în apă, în care ionii de cupru sunt hidratate și formează o soluție albastră.
După reacția cu CuCl2 pulbere de cupru metalic produs insolubil în apă clorură de cupru (I) CuCI incolor. Această sare este ușor solubilă în acid clorhidric concentrat, anioni complecși formați [CuCl2] -, [CuCl3] 2- și [SuCl4] 3, de exemplu prin procedeul:
CuCl + HCl = H [CuCl2]
Când alierea cu cupru obrazuetcya sulf Cu2S de sulfură insolubilă. Cupru sulfurat (II) CuS precipită, de exemplu, prin trecerea hidrogenului sulfurat printr-o soluție de sare de cupru (II)
H2S + CuSO4 = CuS + H2SO4
C cu hidrogen, azot, grafit, siliciu, cupru nu reacționează. In contact cu cuprul hidrogen devine fragil (așa-numita „boala de hidrogen“ de cupru), datorită dizolvării hidrogenului în metal.
În prezența de oxidanți, în special cupru oxigen poate reacționa cu acid clorhidric și acid sulfuric diluat, dar hidrogenul nu este eliberat:
2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2H2O.
Cu acid azotic de diferite concentrații de cupru reacționează destul de activ, formând astfel un azotat de cupru (II) și alocate diferiți oxizi de azot. De exemplu, cu 30% acid azotic reacția are loc de cupru, după cum urmează:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu (NO3) 2 + 2NO + 4H2O
Cu cupru acid sulfuric concentrat reacționează cu încălzire puternică:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Importanța practică este abilitatea de cupru pentru a reacționa cu soluții de săruri de fier (III), în care cuprul intră în soluție, și fier (III) este redus la fier (II):
2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2
Acest proces de decapare clorură de cupru, fier (III) este utilizat, în special, în anumite locuri pentru a îndepărta stratul împroșcare de cupru pe plastic, dacă este necesar.
Cupru Cu2 + ioni formează cu ușurință complecși cu amoniac, de exemplu, compoziția [Cu (NH3)] 2+. La trecerea prin soluțiile amoniacale de săruri de cupru acetilenei C2H2 precipitate din carbură (sau mai precis, acetiluri) cupru CuC2.
hidroxid de cupru Cu (OH) 2 se caracterizează printr-o predominanță a proprietăților de bază. Acesta reacționează cu acizii pentru a forma o sare și apă, de exemplu:
Cu (OH) 2 + 2HNO3 = Cu (NO3) 2 + 2H2O
Dar, Cu (OH) 2 reacționează cu soluții alcaline concentrate, în care formarea corespunzătoare sut cupratii, de exemplu:
Cu (OH) 2 + 2NaOH = Na2 [Cu (OH) 4]
Dacă o soluție amoniacal preparată prin dizolvarea Cu (OH) 2 sau sulfat bazic de cupru, amoniac, celuloza plasată, dizolvarea celulozei se observă și soluția formată amoniacal celuloză complexă.
Din această soluție poate fi fabricat fibrele amoniacal care sunt utilizate la fabricarea de lenjerie tricotate și diferite țesuturi.
De asemenea, cuprul se dizolvă ușor în acid sulfuric concentrat și acid azotic, sub încălzire:
Toți compușii volatili sunt pătate cupru flacără nonluminous unui arzător cu gaz de culoare albastru sau verde.
Deoarece cuprul are o conductivitate ridicată termică și electrică, ductilitate, turnabilitate bună, rezistență ridicată la rupere și rezistența la coroziune, este utilizat pe scară largă în industrie.
Cuprul este considerat a fi - primul metal pe care omul a învățat să proceseze și să folosească pentru propriile lor nevoi. S-au găsit în cursul superior al râului Tigris, de data cuprului din zecelea mileniu î.Hr.. Mai târziu, aliaje utilizate pe scară largă de cupru a identificat cultura materială a epocii bronzului (sfârșitul 4 - începutul primul mileniu î.Hr.) și mai târziu însoțit dezvoltarea civilizației în toate etapele. Cuprul și utilizat sale pentru fabricarea de veselă, ustensile, ornamente, o varietate de produse artistice. Mai ales de mare a fost partea de bronz.
Având în vedere că cererea principală de secol de cupru 20, datorită conductivității electrică ridicată. Mai mult de jumătate din cuprul produs este utilizat în ingineria electrică pentru fabricarea unei varietăți de fire, cabluri, piese conductoare ale echipamentului electric. Datorită conductivitatea termică ridicată a cuprului - materialul indispensabil al diferitelor schimbătoare de căldură și un aparat de refrigerare. Utilizate pe scară largă în galvanoplastie cupru - cuprare pentru obținerea de articole cu pereti subtiri, de formă complexă, pentru fabricarea unei plăci de imprimare etc.
De o mare importanță sunt aliaje de cupru - alama (zinc vrac aditiv, Zn), bronz (aliaje cu diferite elemente, în principal metale - staniu, aluminiu, beriliu, plumb, cadmiu și alții, în afară de zinc și nichel) și aliaje de cupru-nichel inclusiv argint nichel și argint nichel. În funcție de tipul (compoziție) aliaje sunt utilizate în diverse domenii tehnice ca structurale, antidiktsionnye materiale rezistente la coroziune, precum și materiale cu o conductivitate electrică și termică predeterminată așa-numitele aliaje de monede (cupru-aluminiu și cupru-nichel) este utilizat pentru baterea monede - „cupru“ și „argint“; dar cuprul este un membru și monede de argint curent și monedă de aur.
Cuprul este numărul de reacții, iar partea activator al enzimelor cu conținut de cupru, în special oxidaze care catalizează reacțiile de oxidare biologică. O plastocyanin proteină conținând cupru este implicat în procesul de fotosinteză. O altă proteină hemocianină conținând cupru, îndeplinește rolul de hemoglobină în unele nevertebrate. Deoarece cuprul este toxic pentru organismul animal este legat. O parte semnificativă este parte a proteinei ceruloplasminei produsa in ficat, circulant cupru destavlyayuschego sange si sinteza la site-uri de alte proteine cu conținut de cupru.
Ceruloplasmina posedă, de asemenea, activitatea catalitică și participă în reacțiile de oxidare. Cuprul este necesar pentru diferite funcții ale corpului - respirație, sânge (absorbția fierului și stimulează sinteza hemoglobinei) carbohidrați de schimb și substanțe minerale.
Boala deficit de cupru provoacă atât plante și animale și oameni. Cu mâncare persoană primește zilnic 0,5-6 mg de cupru.
In corpul animalului cu hrană și apă potabilă, cuprul este absorbit în intestinul subțire și este depozitat în ficat. In concentratie de cupru de ficat de bovine de 30-50 de ori mai mare decât în sânge.
absorbția de cupru este de asemenea probabil să depindă de metalotioneină de proteine. Proprietățile chimice care cuprul joacă un rol important în metabolismul, ei pronunțată într-o măsură mai mare decât alte elemente urme. Acest lucru se datorează faptului că ionii de cupru în comparație cu alți ioni metalici interacționează activ cu proteine pentru a forma complecși stabili (chelat). Cuprul este un catalizator extrem de eficient. Mai mult decât atât, cuprul este transformată cu ușurință dintr-o stare de valență la alta, atât ca donor și acceptor de electroni.
Aproape toată cantitatea de cupru din organism animal este compus din proteine. Există doar o singură porfirină de cupru - un luminos turacin pigment roșu, disponibil numai în aripi de păsări africane Turaco.
Participarea cuprului în procesele metabolice ale organismului este asociat în principal cu enzimele care conțin cupru funcționale de încărcare. Enzimele care conțin cupru joacă un rol de reglementare în procesele redox și respirația tisulară (citocromoxidază), ceea ce este important nu numai eritrocite, ci și pentru sistem limfoid macrophage celulă. Unele celule dismutaza fagocitare conține cupru și zinc, mangan, fier. Aceste enzime joacă un rol-cheie în activitatea bactericidă a fagocitelor.
Destul de bine înțeles de cupru ceruloplasmina care conține proteine, este în cantități considerabile în ficat. Ceruloplasmina cupru ca un depozit implicat în sinteza plasmei din sânge proteic transferinpolilisină care conține fier. Acesta din urmă poate oferi celulele măduvei osoase sale de fier, care sunt produse ale hemoglobinei și a celulelor roșii din sânge.
Cea mai importantă funcție de cupru - participarea la procesele de hematopoieza - eritropoieza.
Cuprul este o componentă a unui număr de alte metaloenzime, inclusiv polifenoloxidază, aminoxidază, dofamingidroksilazu, lizil oxidaza.
De exemplu, este necesară oxidaza lizil pentru conversia resturilor de lizină în colagen și elastina din allizin.
Cu o lipsă de cupru la pui nota anemie hipocromă, deformarea oaselor și a țesuturilor depigmentare.
La ovine, reducerea marca de calitate lână. Cuprul este eliminat din organism în principal în compoziția de bilă.
În istoria omenirii și sunt utilizate de cupru și până în ziua de azi. Acesta joacă un rol important în viața umană.