Медь в химии: подготовка к ЕГЭ (формула, химические свойства, подробное описание и происхождение)

Jeremiah
13 Апр 2022, 10:37

История

Медь является одним из первых металлов, хорошо освоенных человеком благодаря доступности для добычи руды и низкой температуре плавления. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из древнейших медных изделий, а также шлак, свидетельство его выплавки из руд, были найдены в Турции, при раскопках городища Чатал-Гуюк. Медный век, когда изделия из меди получили широкое распространение, следует за каменным веком в мировой истории. Экспериментальные исследования С. А. Семенова и его сотрудников показали, что, несмотря на гладкость меди, медные орудия по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости резания, строгания.

В древности медь также применялась в виде сплава с оловом -бронзой- для изготовления оружия и т д., бронзовый век заменил медь. Сплав меди и олова (бронза) впервые был получен в 3000 г до н.э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей своей прочностью и хорошей ковкостью, что делало ее пригодной для изготовления охотничьих орудий и утвари, посуды, украшений. Все эти элементы находят при археологических раскопках. Бронзовый век в отношении инструментов был заменен железным веком.

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требовала предварительного обжига. Для этого смесь руды и древесного угля помещали в глиняный горшок, горшок ставили в небольшую яму и смесь поджигали. Выделившаяся окись углерода восстановила малахит до свободной меди:

2CO + (CuOH) 2CO3 → 2Cu + 3CO2 + H2O { displaystyle { mathsf {2CO + (CuOH) _ {2} CO_ {3} rightarrow 2Cu + 3CO_ {2} + H_ {2} O}}}

На Кипре уже в 3 тысячелетии до нашей эры были медные рудники и велась выплавка меди.

В XV-XVI веках коренные жители культуры Чонос (Эквадор) выплавляли медь с содержанием 99,5% и использовали ее в качестве валюты в виде топоров со стороной 2 см и толщиной 0,5 мм. Монета имела хождение по всему западному побережью Южной Америки, в том числе в государстве инков5 .

На территории России и соседних стран медные рудники появились за два тысячелетия до нашей эры. Их остатки находят на Урале (самое известное месторождение Каргалинское), в Закавказье, в Сибири, на Алтае, на территории Украины.

В XIII-XIV вв она доминировала в промышленной выплавке меди в Москве, в XV в. Был основан Кэннон-Ярд, где из бронзы отливали оружие разного калибра. Для изготовления колоколов использовалось много меди. В бронзе были отлиты такие произведения искусства, как Царь-пушка (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии (храм Тодай-дзи) была отлита статуя Великого Будды (752 г.).

С открытием электричества в 18-19 веках большие объемы меди стали использовать для производства проводов и других сопутствующих товаров. И хотя в ХХ в. провода часто изготавливались из алюминия, медь не утратила своего значения в электротехнике.

Состав и структура

Медь представляет собой соединение большого количества кристаллов серебра, кальция, золота, свинца, никеля. Металлы, входящие в состав меди, легко поддаются обработке и относительно пластичны.

Элементарная ячейка структурной решетки имеет кубическую форму. Каждая из ячеек представляет собой соединение из 4 атомов.

В процессе добычи руда насыщается большим количеством примесей. Они влияют на технические характеристики перелитого металла, его структуру. Общие примеси:

Кислород является примесью, содержание которой в составе может достигать 0,008%. Под воздействием высоких температур содержание кислорода быстро снижается.
Висмут – компонент, негативно влияющий на технические характеристики готового металла. Количество, допустимое в составе, составляет до 0,001%.
Марганец: практически не влияет на свойства меди.
Никель: снижает теплопроводность.
Мышьяк: не влияет на свойства перелитого металла. Мышьяк нейтрализует негативное воздействие висмута, кислорода и сурьмы в конечном материале.
Олово: улучшает теплопроводность.
Сурьма — снижает тепло- и электропроводность. Допустимое содержание в составе: до 0,05%.
Сера, селен – снижают показатель пластичности, если его количество в составе превышает 0,001%.
Цинк – практически не влияет на физико-химические свойства.
Фосфор является основным раскислителем. Улучшает механические свойства.

Процент примесей при производстве может уменьшаться или увеличиваться.

Фото 620
Медная шахта

Химическая формула меди

Химическое обозначение меди — Cu от латинского слова «cyprum». Этот химический элемент расположен в четвертом периоде I группы периодической таблицы Д. И. Менделеева и относится к элементам d-семейства. Металл. Относительная атомная масса меди составляет 63,546 а.е.м.

Структурная химическая формула меди

Электронная формула меди

Ядро атома меди содержит 29 протонов и 35 нейтронов (массовое число 64). В атоме меди имеется четыре энергетических уровня, на которых находится 29 электронов (рис. 2).

Структура атома меди

Рис. 2. Строение атома меди.

Электронная формула атома меди в основном состоянии выглядит следующим образом:

1с22с22п63с23п63д104с1.

Происхождение и нахождение

Гидротермальный. Он накапливается в растворах. Самородки весом до 450 тонн описываются как уникальное явление.

Самородная медь образуется в восстановительных условиях при различных геологических процессах; значительная часть выделяется из гидротермальных растворов. В виде микроскопических выделений он наблюдается во многих изверженных породах, преимущественно основных пород, подвергшихся воздействию гидротермальных растворов, например, в серпентинизированных перидотитах, дунитах, серпентинитах. В этом случае появление самородной меди, возможно, связано с разложением ранее образовавшихся сульфидов меди, например, кубанита (Урал, Закавказье). К аналогичному происхождению можно отнести самородную медь в амфиболизированных основных породах Серовского района Свердловской области. Карабашское медно-золотое месторождение Челябинской области.
В некоторых древних вулканических породах (мелафирах, диабазах и др.), метаморфизованных под действием паров, газов и гидротермальных растворов, медь заполняет миндалины, образует цемент между измененными лавовыми минералами, заполняет пустоты и трещины; сопровождаются гидротермальными минералами: анальцимом, ломонтитом, пренитом, даталитом, адуляром, хлоритом, эпидотом, пумпелитом, кварцем, кальцитом. Наиболее крупные месторождения этого типа обнаружены на полуострове Кивино в районе озера Верхнее (штат Мичиган, США), где оруденение приурочено к верхнепротерозойской толще. Основная масса меди добывается из мелафиров и конгломератов, но наиболее крупные выделения меди (до 400 т и более) встречаются в кальцитовых жилах, содержащих самородное серебро и домейкит.

Медь
Медный самородок

Запасы, добыча

Мировые объемы медной руды оцениваются в один миллиард тонн (разведаны) среда подтверждена. Ученые считают, что земная кора скрывает еще три миллиарда тонн медной руды.

Самородная медь

Страны на всех континентах имеют богатые запасы:

Америка — Чили, Канада, США.
Азия — Казахстан, Иран.
Африка — ЮАР, Замбия, Заир.

На Россию приходится 3% мировых запасов. Месторождения сосредоточены на Урале. Основной добытчик — концерн «Норильский никель».

Минерал добывают открытым или закрытым способом, в зависимости от глубины залегания.

Ежегодный мировой объем добычи полезных ископаемых составляет от 15 до 20 миллионов тонн.

Методы добычи

Медь добывают открытым и закрытым способами. Первый актуален, если руда имеет мощность до 500 метров. Для более глубоких месторождений строятся специальные подземные рудники. Чистую медь получают преимущественно пирометаллургическим, реже гидрометаллургическим способом.

Пирометаллургический метод условно делится на две стадии и использует в качестве сырья халькопирит (медный купорос). Первый этап – флотация или окислительный обжиг. Задачей этой технологии является обогащение медной руды, в которой повышена концентрация серы. При переработке удаляется сера до 1%, другие металлы, содержащиеся в руде, переходят в оксидные соединения.

Химические формулы процесса:

ZnS + 1,5O2 = ZnO + SO2 + Q: реакция протекает при температуре выше +800 градусов;
ZnS + 2O2 = ZnSO2 + Q — оптимальная температура колеблется в пределах +600/+700 градусов.

В дальнейшем обогащенная руда переплавляется в кубовых печах при температуре +14 500 градусов, превращаясь в сплав, состоящий из сульфидов железа и меди (штейн). Для повышения качества продувка конвертора осуществляется без подачи топлива. Содержание меди в таком сплаве составляет около 91%. Второй этап – рафинирование, после которого содержание меди увеличивается до 99,9%.

Гидрометаллургический метод основан на выщелачивании. Для этого руду дробят на мелкие кусочки и заливают растворителями:

NH4OH;
H2SO4;
Fe(SO4).

В результате получается раствор, в котором выделяется медь и другие металлы. Формулы процесса:

CuO+H2SO4>CuSO4+H2O – сернокислотное выщелачивание;
CuSO4+2Fe2SO4>4FeSO4+2CuSO+S — использование железного купороса;
Cu2S + 2 Fe2(SO4)3>2 СuSO4 + 4 FeSO4 + S — выщелачивание сульфатом железа.

Полученный раствор подвергают дальнейшей обработке для извлечения металла. Например, можно использовать метод науглероживания: CuSO4 + Fe>FeSO4 + Cu. Здесь в состав добавляют кусочки железа, заменяющие медный компонент в сернокислых солях.

Характеристика и особенности

Медь выглядит как металл розового золота, который на воздухе покрывается желтовато-красным оксидным слоем. Подобно золоту, цезию и осмию, он имеет индивидуальную окраску. Есть и другие характеристики металла:

Обладает высокой степенью электропроводности (уступает только серебру), особенно при использовании в чистом виде. Смесь других металлов или любого вещества в составе снижает его проводимость.
Металл прочен и долговечен, поэтому широко применяется в производстве труб и кровельных материалов.
Привлекательный цвет и блеск меди позволили использовать ее для изготовления тарелок, различных декоративных изделий, предметов и предметов интерьера.
Важной характеристикой меди является процесс окисления. Взаимодействуя с влажной средой, металл приобретает уникальное покрытие. Благодаря слою патины металл защищен от коррозии и различных повреждений. Это свойство меди часто используют художники и скульпторы. Искусственно подвергая металл воздействию влаги, получается необычный цвет изделия. Примером может служить Статуя Свободы в США. С годами начала образовываться патина и памятник приобрел зеленый оттенок. Теперь американцы называют свой символ «Зеленая леди».
Отличается высокой энергоэффективностью. Хорошая теплопроводность металла позволяет значительно экономить электроэнергию. Если система отопления оснащена изолированными медными трубами, теплопотери значительно снижаются. Наоборот, в холодильных системах за счет металла поддерживается установленная температура.
Это незаменимый микроэлемент, который вмешивается во многие процессы человеческого организма: кроветворение, метаболизм сахара и холестерина, способствует усвоению железа, улучшает работу сердечно-сосудистой системы и головного мозга.

Многие продукты богаты этим металлом. Суточная доза, необходимая для нормального функционирования организма, составляет от 1,5 до 3 мг в сутки. Следует учитывать, что недостаточное количество негативно влияет на организм человека.

Физические характеристики

Свой характерный цвет медь приобретает в результате взаимодействия с кислородом и образования тонкой оксидной пленки. Более тонкие пластины кажутся сине-зелеными, если смотреть на них в свете. Наиболее выраженные физические свойства меди:

высокая электро- и теплопроводность (уступает только серебру),
мягкость,
пластик,
легко растягивается и обрабатывается,
устойчивость к коррозии.

Из других характеристик меди стоит отметить хорошую невосприимчивость к внешним природным факторам (температура, ультрафиолет, химическое воздействие) и приятный внешний вид (возможность поглаживания). В случаях, когда необходимо использовать более твердый материал, применяют соответственно латунь и бронзу, сплавы меди с цинком и оловом. Изделия из меди имеют высокую плотность и могут быть смотаны в проволоку, прут или лист любой толщины.

Медь не всегда медь.

Химические свойства

В условиях низкой влажности медь почти не проявляет особых химических свойств. Однако при контакте с водой и углекислым газом быстро вступает в окислительную реакцию, на его поверхности образуется пленка, предохраняющая от разрушения. Также окисление происходит при нагревании до 375 градусов.

Металл вступает в активную реакцию с неметаллами группы галогенов, селеном и серой. Вместе с последним, например, загорается. Медь с валентностью I и II участвует в создании комплексных соединений (двойных солей и аммиачных смесей), обладающих высокой стойкостью и используемых во многих областях промышленности.

Соединения

Дуб мерилендский

В соединениях медь встречается в двух степенях окисления: менее стабильной Cu+ и гораздо более стабильной Cu2+, которая дает голубые и сине-зеленые соли. В необычных условиях могут быть получены соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последний встречается в солях купбороранового аниона Cu(B11H11)23-, полученных в 1994 г.

Карбонат меди (II) имеет зеленый цвет, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Медный купорос (II) при гидратации дает голубые кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, применяется как фунгицид. Существует также неустойчивый сульфат меди (I) и два устойчивых оксида меди: оксид меди (I) Cu2O и оксид меди (II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия-бария-меди (YBa2Cu3O7-δ), который является основой для производства сверхпроводников. Хлорид меди (I) — бесцветные кристаллы (масса белого порошка) плотностью 4,11 г/см³. Стабильный в сухом состоянии. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая зеленовато-голубую окраску.

Возможные степени окисления

Диаграмма Пурбе для меди

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первый из них склонен к диспропорционированию и стабилен только в нерастворимых соединениях (Cu2O, CuCl, CuI и др.) или комплексах (например, Cu(NH3)2+). Его соединения бесцветны. Степень окисления +2 более стабильна, дает синие и сине-зеленые соли. В необычных условиях и комплексах могут быть получены соединения со степенью окисления +3, +4 и даже +5. Последний встречается в солях купбороранового аниона Cu(B11H11)23–, полученных в 1994 г.

Простое вещество

Не меняется на воздухе в отсутствие влаги и углекислого газа. Слабый восстановитель, не реагирует с водой и разбавленной соляной кислотой. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, царской водкой, кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

Во влажном воздухе медь окисляется и образует основной карбонат меди (II) (внешний слой патины):

2Cu + H2O + CO2 + O2 ⟶ (CuOH) 2CO3 ↓ { displaystyle { mathsf {2Cu + H_ {2} O + CO_ {2} + O_ {2} longrightarrow (CuOH) _ {2} CO_ {3 }Стрелка вниз }}}

Реагирует с холодной концентрированной серной кислотой:

Cu + H2SO4 ⟶ CuO + SO2 ↑ + H2O { displaystyle { mathsf {Cu + H_ {2} SO_ {4} longrightarrow CuO + SO_ {2} uparrow + H_ {2} O}}}

С горячей концентрированной серной кислотой:

Cu + 2H2SO4 ⟶ CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O { displaystyle { mathsf {Cu + 2H_ {2} SO_ {4} longrightarrow CuSO_ {4} + SO_ {2} uparrow + 2H_ {2} O}}}

С горячей безводной серной кислотой:

2Cu + 2H2SO4 → 200oC Cu2SO4↓ + SO2↑ +2H2O { displaystyle { mathsf {2Cu + 2H_ {2} SO_ {4} { xrightarrow {200 ^ {o} C}} Cu_ {2} SO_ {4 }стрелка вниз +SO_{2}стрелка вверх +2H_{2}O}}}

С разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

2Cu + 2H2SO4 + O2 → t∘ 2CuSO4 + 2H2O { displaystyle { mathsf {2Cu + 2H_ {2} SO_ {4} + O_ {2} { xrightarrow {t ^ { circ}}} 2CuSO_ {4} +2Н{2}О}}}

С концентрированной азотной кислотой:

Cu + 4HNO3 ⟶ Cu (NO3) 2 + 2NO2 ↑ + 2H2O { displaystyle { mathsf {Cu + 4HNO_ {3} longrightarrow Cu (NO_ {3}) _ {2} + 2NO_ {2} uparrow + 2H_ {2}О}}}

С разбавленной азотной кислотой:

3Cu + 8HNO3 ⟶ 3Cu (NO3) 2 + 2NO ↑ + 4H2O { displaystyle { mathsf {3Cu + 8HNO_ {3} longrightarrow 3Cu (NO_ {3}) _ {2} + 2NO uparrow + 4H_ {2} ЛИБО}}}

С «царской водкой»:

3Cu + 2HNO3 + 6HCl⟶ 3CuCl2 + 2NO ↑ + 4H2O { displaystyle { mathsf {3Cu + 2HNO_ {3} + 6HCl longrightarrow 3CuCl_ {2} + 2NO uparrow + 4H_ {2} O}}}

С концентрированной горячей соляной кислотой:

2Cu + 4HCl⟶ 2H CuCl2 + H2↑ { displaystyle { mathsf {2Cu + 4HCl longrightarrow 2H CuCl_ {2} + H_ {2} uparrow }}}

С разбавленной соляной кислотой в присутствии кислорода:

2Cu + 4HCl + O2 ⟶ 2CuCl2 + 2H2O { displaystyle { mathsf {2Cu + 4HCl + O_ {2} longrightarrow 2CuCl_ {2} + 2H_ {2} O}}}

Разбавленной соляной кислотой в присутствии перекиси водорода:

Cu + 2HCl + H2O2 ⟶ CuCl2 + 2H2O { displaystyle { mathsf {Cu + 2HCl + H_ {2} O_ {2} {} longrightarrow CuCl_ {2} + 2H_ {2} O}}} ${ displaystyle { mathsf {Cu + 2HCl + H_ {2} O_ {2} {} longrightarrow CuCl_ {2} + 2H_ {2} O}}}$

С газообразным хлористым водородом при 500–600 °C:

2Cu + 4HCl + O2 → 500−600oC 2CuCl2 + 2H2O { displaystyle { mathsf {2Cu + 4HCl + O_ {2} { xrightarrow {500-600 ^ {o} C}} 2CuCl_ {2} + 2H_ { 2}О}}}

С бромистым водородом:

2Cu + 4HBr⟶ 2H CuBr2 + H2↑ { displaystyle { mathsf {2Cu + 4HBr longrightarrow 2H CuBr_ {2} + H_ {2} uparrow }}}

Медь также реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

2Cu + 4CH3COOH + O2⟶ Cu2 (H2O) 2 (CH3COO) 4 { displaystyle { mathsf {2Cu + 4CH_ {3} COOH + O_ {2} longrightarrow Cu_ {2} (H_ {2} O)_{2}(CH_{3}COO)_{4}}}}

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония с образованием аммиака:

Cu → NH3⋅H2O, O2 [Cu (NH3) 2] OH⇄ [Cu (NH3) 4] (OH) 2 { displaystyle { mathsf {Cu { xrightarrow {NH_ {3} cdot H_ {2} O ,O_{2}}} [Cu(NH_{3})_{2}]OHстрелки вправо/влево [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}}}}

Он окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода при температуре 200°С и до оксида меди(II) при избытке кислорода при температурах порядка 400-500°С:

4Cu+O2 →200oC 2Cu2O{displaystyle {mathsf {4Cu+O_{2} {xrightarrow {200^{o}C}} 2Cu_{2}O}}}
2Cu+O2 →400−500oC 2CuO{displaystyle {mathsf{2Cu+O_{2} {xrightarrow {400-500^{o}C}} 2CuO}}}

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

Cu + Cl2 ⟶ CuCl2 { displaystyle { mathsf {Cu + Cl_ {2} longrightarrow CuCl_ {2}}}}
Cu + Br2 ⟶ CuBr2 { displaystyle { mathsf {Cu + Br_ {2} longrightarrow CuBr_ {2}}}}
Cu + S → CS2 CuS { displaystyle { mathsf {Cu + S { xrightarrow {CS_ {2}}} CuS}}}

С йодом (йодида меди (II) не существует):

2Cu + I2⟶ 2CuI { displaystyle { mathsf {2Cu + I_ {2} longrightarrow 2CuI}}}

При 300-400 °С реагирует с серой и селеном:

2Cu+S →300−400oC Cu2S{displaystyle {mathsf {2Cu+S {xrightarrow {300-400^{o}C}}Cu_{2}S}}}
2Cu+Se → 300−400oC Cu2Se { displaystyle { mathsf {2Cu + Se { xrightarrow {300-400 ^ {o} C}} Cu_ {2} Se}}}

С оксидами неметаллов:

4Cu + SO2 → 600−800oC Cu2S + 2CuO { displaystyle { mathsf {4Cu + SO_ {2} { xrightarrow {600-800 ^ {o} C}} Cu_ {2} S + 2CuO}}}
2Cu+2NO →500−600oC 2CuO+N2↑{displaystyle {mathsf {2Cu+2NO {xrightarrow {500-600^{o}C}} 2CuO+N_{2}uparrow }}}
4Cu + 2NO2 → 500−600oC 4CuO + N2↑ { displaystyle { mathsf {4Cu + 2NO_ {2} { xrightarrow {500-600 ^ {o} C}} 4CuO + N_ {2} uparrow }}}
Cu + 2N2O4 → 80 ° C, CH3-COO-CH2-CH3 Cu (NO3) 2 + 2NO↑ { displaystyle { mathsf {Cu + 2N_ {2} O_ {4} { xrightarrow {80 ^ {o} C, CH_{3}-COO-CH_{2}-CH_{3}}} Cu(NO_{3})_{2}+2NOстрелка вверх }}}

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

6Cu + 12HCl + KClO3⟶ 6H CuCl2 + KCl + 3H2O { displaystyle { mathsf {6Cu + 12HCl + KClO_ {3} longrightarrow 6H CuCl_ {2} + KCl + 3H_ {2} O}}}

С хлоридом железа (III):

Cu + 2FeCl3 ⟶ CuCl2 + 2FeCl2 { displaystyle { mathsf {Cu + 2FeCl3 {} longrightarrow CuCl_ {2} + 2FeCl2{}}}}

Вытесняет менее активные металлы из их солей:

Cu + 2AgNO3 ⟶ Ag + Cu (NO3) 2 { displaystyle { mathsf {Cu + 2AgNO3 {} longrightarrow Ag + Cu (NO3 {}) 2{}}}}

Аналитическая химия меди

Возбужденные атомы меди придают пламени голубовато-зеленый цвет.

Медь в растворе можно обнаружить по голубовато-зеленой окраске пламени горелки Бунзена, если в нее вставить смоченную исследуемым раствором платиновую проволоку.

Традиционно количественное определение меди в слабокислых растворах проводят пропусканием через них сероводорода, при этом сероводород выпадает в виде более тяжелого осадка.
В растворах при отсутствии мешающих ионов медь можно определять комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими и спектральными методами.

Прочие свойства

Очень податливый и пластичный. Электропроводность очень высокая; значительно снижается за счет примесей.

Медный самородок

Поведение при нагреве. Чистая медь плавится при 1083°. Теплопроводность несколько ниже, чем у серебра.

Переработка

Переработка меди

Как и алюминий, медь на 100 % пригодна для вторичной переработки без потери качества как в сыром виде, так и в виде промышленного продукта. По объему медь является третьим наиболее перерабатываемым металлом после железа и алюминия. Подсчитано, что 80% когда-либо добытой меди используется в настоящее время. Согласно отчету Группы ресурсов Организации Объединенных Наций о запасах металлов в обществе, мировое предложение используемой меди на душу населения составляет от 35 до 55 кг. Больше всего их в более развитых странах (140-300 кг на душу населения), чем в менее развитых странах (30-40 кг на душу населения). Проще говоря, процесс рафинирования меди аналогичен процессу извлечения меди, но требует меньше шагов. Медный лом высокой чистоты плавится в печи, затем восстанавливается и разливается в детали и формы)

Богатство основного цвета и разнообразие оттенков

До недавнего времени технологические возможности не позволяли сразу получить медь нужного цвета, и крыши домов покрывали классическим ярко-желтым металлом. Со временем, по мере образования ржавчины на металлической поверхности, крыша приобрела более темный оттенок. Другие химические процессы, происходящие на меди, активно взаимодействующей с окружающей средой, привели к образованию на ее поверхности слоя патины, имевшего малахитово-зеленый цвет.

Патина, наряду с цветом потолков, надежно защищает их от коррозии. Медные кровли, покрытые такой пленкой, могут служить десятилетиями, не теряя своих эксплуатационных характеристик.

Сегодня с помощью фото в каталогах специализированных магазинов можно сразу выбрать, какой цвет медных листов использовать для покрытия кровли своего дома. Возможности современных технологий позволяют сразу получать медь классического, оксидированного или патинированного типа.

Теперь медь разных цветов покрывает не только крыши домов, но и часть их фасада. Стоит отметить, что это не только красиво, но и выгодно в финансовом плане. Медные листы, которыми отделан фасад дома, не требуют особого ухода и не тускнеют со временем, надежно защищают строительные конструкции от негативного воздействия перепадов температуры и повышенной влажности.

Окись и сульфат меди, которые активно используются в современной промышленности, также имеют интересные цвета. Окись меди, кристаллы которой имеют черный цвет, используется для придания различных оттенков (синего, зеленого) стеклам, краскам и лакам. Сульфат меди не используется в качестве красителя, но имеет красивый бирюзово-голубой цвет.

Бронзовые слитки

Цвета медных сплавов

Медные сплавы, самые известные из которых бронза и латунь, имеют цвета, близкие к основному металлу.

Бронза — это сплав меди, основным легирующим элементом которого является олово. Цвет этого сплава может варьироваться от слегка золотистого до медно-красного. Бронза, благодаря красивому цвету и простоте обработки, активно используется для изготовления художественных форм и элементов декора, а также для производства изделий практического значения.
Латунь – это сплав меди и цинка. Изделия из латуни имеют красивый золотистый цвет. Помимо красивого цвета, этот сплав обладает исключительной коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью и высокой прочностью, что позволяет использовать его для производства сантехники, деталей различного оборудования, а также изделий любого другого назначения.

Латунные стержни

Особенности популярных медных сплавов

Сплав М1 выпускается по ГОСТ 859-2014, это высокопластичный и легко поддающийся механической обработке металл, имеет самое высокое содержание меди (99,9%). В качестве дополнительных элементов используются цинк, никель, фосфор, железо, мышьяк, кислород, олово, висмут (суммарно не более 0,1%). Удельное электрическое сопротивление 0,018 мкОм. Сплав бывает двух видов: твердый (М1т) и мягкий (М1м), они отличаются прочностью и пределом упругости. Многослойный металл востребован в автомобильной и авиационной промышленности, при создании токопроводов, криогенной техники, проводов и стержней.

Сплав М2 имеет более низкий коэффициент меди в составе (99,7 %). Остальные 0,3% составляют никель, железо, сурьма, кислород, олово, свинец, сера, мышьяк. Этот сорт пластичен и устойчив к окислению, обладает отличной обрабатываемостью под давлением и используется для изготовления сплавов на основе меди и деталей холодильного оборудования.

Сплав М3 – это техническая медь, он содержит наименьший процент металла среди представленных (99,5%). В качестве компонентов сплава используются те же элементы, что и в М2, только в большей пропорции (до 0,5%), что делает этот сплав наиболее доступным. Он идеально подходит для металлопродукции, реализуемой прокатом, а также литейных сплавов.

Отличие от других элементов

Чистая медь

Химически чистый металл характеризуется тремя характеристиками: индивидуальным цветом (с которым медь встречается в быту), пластичностью и устойчивостью к коррозии. Это последнее свойство формируется за счет образования тонкой оксидной пленки. Это покрытие придает розоватому цвету меди глубокий красный оттенок, а также делает металл химически инертным в неагрессивной среде.

Для выявления меди используется спектральный анализ, для которого требуется специальный дорогостоящий прибор – анализатор металлов, а для самостоятельного анализа потребуется набор определенных методик:

Визуальное отличие медного лома от других цветных металлов. При естественном освещении чистый элемент Cu имеет красновато-розовый цвет. Искусственное освещение меняет цвет меди, он ближе к зеленовато-желтому оттенку.
Удаление поверхностной оксидной пленки. Для этого надпилите верхний слой.

Сложнее будет отличить чистый элемент от медных сплавов – латуни и бронзы, а также плакированного медью алюминия. Латунь содержит медь и цинк, содержание которых колеблется от 4 до 45%. При высоком проценте примесей отличить его от чистого металла не составит труда, так как цвет латуни будет светлее.

С увеличением количества цинка в сплаве происходит изменение цвета с красного на желтый. Поэтому латунь с высоким содержанием меди с содержанием примесей 10% визуально можно спутать с чистой медью. Однако есть три варианта, по которым можно провести различие:

Сплав меди и цинка

Определение звука. При ударе о металл мягкая медь будет издавать глухой звук, а латунь – звонкий. Этот метод эффективно работает для крупных изделий, таких как трубы.
По складке. Его можно легко согнуть, а более твердая латунь менее податлива.
По весу. Плотность Cu 9 г/куб см. Это выше, чем у цинка (7.1). Латунь характеризуется средним значением 8,6 г/см3.

Медь можно определить и по металлической стружке: медь спиралевидная, латунь прямая, игольчатая. Можно использовать такие химические вещества, как соляная кислота. Медь не будет реагировать в растворе, и в результате реакции поверхность латуни покроется белым налетом, называемым хлоридом цинка.

Сферы применения

Наибольшее конечное использование меди в качестве вещества — строительная промышленность. Материалы на основе меди широко используются в строительной отрасли.

Применение меди: