Мідь та її властивості. Властивості міді та її застосування. Одиниці виміру частки

Синоніми: Купрокупритом були названі тонкі суміші самородної міді та куприту (Вернадський, 1910). Вітнеіт-whitneyite (Гент, 1859) і дарвініт (Форбс, 1860) - миш'яковиста мідь, що утворює суміші з альгодонітом.

походження назви

Латинське найменування міді cuprum походить від назви острова Кіпр, звідки в давнину ввозили мідь. Походження російської назви неясно.

Англійська назва мінералу Мідь - Copper

• Хімічний склад
• Різновиди
• Форма знаходження у природі
• Фізичні властивості
• Хімічні властивості. Інші властивості
• Діагностичні ознаки. Супутники.
• Походження мінералу
• Місце народження
• Практичне застосування
• Купити

Формула

Хімічний склад

Містить іноді домішки Fe, Ag, Pb, Au, Hg, Bi, Sb, V, Ge 3 (срібляста мідь з 3-4% Ag, залізиста-2,5% Fe та золотиста-2-3% Au). Домішки спостерігаються частіше у первинній самородній міді; вторинна мідь зазвичай чистіша. Склад самородної міді із Шамлузького родовища (Вірменія): Cu – 97,20 –97,46%, Fe – 0,25%; у міді із родовищ Алтаю визначено 98,3% Cu та більше.

Кристалографічна характеристика

Сингонія.Кубічна.

Клас.Гексоктаедричний.

Кристалічна структура

Для кристалічної структури характерні гранецентровані грати; по кутах та в центрах граней елементарного куба розташовані атоми міді. Це формальний вираз того, що в структурі міді є щільна упаковка (так звана кубічна щільна упаковка) з атомів металу з радіусом 1,27 і відстанню між найближчими атомами 2,54 А при виконанні простору в 74,05%. Кожен атом Cu оточений 12 йому подібними (координаційне число 12), що розташовані навколо нього по вершинах так званого Архімедова кубооктаедра.

Основні форми:а (100), d (110), про (111), l (530), е (210), h (410).

Форма знаходження у природі

Зовнішність кристалів. Зовнішність кристалів кубічний, тетрагексаедричний, додекаедричний, рідше - октаедричний (можливо, псевдоморфози з куприту). Грані часто шорсткі, з поглибленнями або піднесеннями. Прості кристали рідкісні.

Двійники.Двійники зрощення (111) звичайні, іноді полісинтетичні, часто пластинчасті в напрямку двійники осі або подовжені паралельні діагоналі двійники площини. Зазвичай кристали (прості та двійники) нерівномірно розвинені: витягнуті, укорочені чи деформовані. Характерні дендритовидні форми, що являють собою одноманітні зрощення безлічі кристалів (одноподібно деформованих або правильних) по якомусь одному напрямку. Такі, наприклад, двійникові по (111) кристали, витягнуті по осі симетрії 2-го порядку і зрощені паралельно граням ромбічного додекаедра) або зрощення правильних двійникових кристалів, що розгалужуються по напрямку ребер і діагоналів октаедричних граней, а також осей 4-го порядку. У суцільних виділеннях самородної міді при травленні виявляються ознаки збірної кристалізації з розвитком великих зерен за рахунок дрібніших зональних зерен неправильної форми.

Агрегати.Спотворені кристали, в одиночних неправильних зернах, дендритоподібні зростки, ниткоподібні, дротяні, мохоподібні утворення, тонкі платівки, конкреції, порошкові скупчення та суцільні маси вагою до кількох сотень тонн.

Фізичні властивості

Оптичні

Колір у свіжому зламі світло-рожевий, що швидко переходить у мідно-червоний, потім у коричневий; часто з жовтою або строкатою втечею.

Чорта мідно-червона, блискуча.

Блиск металевий.

Прозорість. Непрозора. У найтонших платівках просвічує зеленим кольором.

Показники заломлення

Ng = , Nm = і Np =

Механічні

Твердість 2,5-3.

Щільність 8,4-8,9

Спайність не спостерігається.

Злам занозистий, гачкуватий.

Хімічні властивості

Легко розчиняється в розведеній HNO 3 і в царській горілці, H 2 SO 4 - при нагріванні, в НСl - важко. У водному розчині аміаку розчиняється, забарвлюючи їх у синій колір. У полірованих шліфах труїться всіма основними реактивами. Внутрішня будова легко виявляється за допомогою NH 4 OH + Н 2 O 2 або НСl+ CrO 3 (50% розчин).

Інші властивості

Дуже ковка та тягуча. Електропровідність дуже висока; Значно знижується від домішок.

Поведінка при нагріванні. Чиста мідьплавиться за 1083°. Теплопровідність дещо менша, ніж у срібла.

Штучне отримання мінералу.

Може бути легко отримана з розплавів або електролізу з розчинів солей міді.

Діагностичні ознаки

Подібні мінерали

Впізнається по червоному кольору свіжої поверхні, блискучій межі, середньої твердості та ковкості, зазвичай покрита зеленими, чорними, синіми нальотами окислених мінералів міді. Під мікроскопом у відбитому світлі легко визначається за кольором та відбивною здатністю.

Супутні мінерали.Медисте золото, халькозин, кальцит, діопсид, апатит, сфен, магнетит, малахіт, барит, кварц, халькопірит.

Походження та знаходження

Гідротермальний. Накопичується в розсипах. Як унікальні явища описано самородки масою до 450 т.

Самородна мідь утворюється у відновлювальних умовах за різних геологічних процесів; значна частина її виділяється із гідротермальних розчинів. У вигляді мікроскопічних виділень спостерігається в багатьох переважно основних вивержених породах, що зазнали впливу гідротермальних розчинів, наприклад, в серпентинізованих перидотитах, дунітах і серпентинітах. У цьому випадку виникнення самородної міді, можливо, пов'язане з розкладанням мідних сульфідів, що раніше утворилися, наприклад, кубаніту (Урал, Закавказзя). Аналогічне походження можна приписати самородній міді в амфіболітизованих основних породах Сірівського району Свердловської області. У Карабашському родовищі медистого золота Челябінської області самородна мідь спостерігається у жилоподібних тілах діопсидо-гранатових порід, що залягають серед серпентинітів; для самородної мідітут характерна асоціація з медистим золотом, халькозином, кальцитом, діопсидом, апатитом, сфеном, магнетитом та ін.
У деяких древніх вулканічних породах (мелафірах, діабазах та ін.), метаморфізованих під впливом парів, газів та гідротермальних розчинів, мідь виконує мигдалики, утворює цемент між мінералами зміненої лави, заповнює порожнечі та тріщини; супроводжується гідротермальними мінералами: анальцимом, ломонтитом, пренітом, датолітом, адуляром, хлоритом, епідотом, пумпеліїтом, кварцем, кальцитом. Найбільші родовища цього типу знаходяться на півострові Ківіно в районі Верхнього озера (штат Мічиган, США), де орденіння присвячене верхньопротерозойській товщі. Головна маса міді видобувається з мелафірів і конгломератів, але найбільші виділення міді (до 400 т і більше) зустрінуті в кальцитових жилах, що містять самородне срібло та домійкіт.

Зміна мінералу.

Найбільш звичайними продуктами зміни самородної міді є куприт, малахіт та азурит.

Місце народження

Виділення самородної міді спостерігалися в діабазах Нової Землі, в трапах Сибірської платформи, серед основних ефузійних порід в Італії, на Фарерських островах (Данія), у Новій Шотландії (Канада) та інших місцях. Представниками рідкісних типів гіпогенних родовищ самородної міді є цинково-марганцове родовище Франклін (штат Нью-Джерсі, США) та марганцеві родовища Лонгбан та Якобсберг (Швеція). Гіпогенними, мабуть, є виділення самородної міді вагою до декількох тонн з родовища Калмактас, що раніше розроблявся в Казахстані, представлені в музеях прекрасними зразками.
У зоні окислення, особливо у нижніх частинах, самородна мідь переважно є раннім продуктом зміни сульфідних мідних мінералів, переважно халькозина. Вона становить переважно виділення неправильної форми, рідше - кристали та дендритоподібні агрегати.
Найчастіше самородна мідь супроводжується халькозином, купритом, кальцитом, лимонітом. Спостерігається у ряді родовищ Казахстану (Джезказган, Беркара, Успенське та ін.), Рудного Алтаю (Білоусовське, Зиряновське, Чудак, Таловське та ін.), США (Бісбі та Кліфтон-Моренсі у штаті Арізона, Тінтік у штаті Юта та ін.) .
Частиною самородна мідь у зоні окиснення виникає шляхом відкладення з розчинів, що містять сульфат міді. Така, наприклад, самородна мідь, що утворює виділення в порожнинах серед агрегатів лимоніту, іноді в асоціації з купритом (Меднорудяне родовище Свердловської обл. та ін). Відомі псевдоморфози самородної міді, що утворилися в зоні окислення по халькозину, куприту, антлериту, халькантиту, азуриту, кальциту, арагоніту та іншим мінералам.
Особливо красиві зразки самородної міді (кристали та дендритоподібні зростки) походять з Тур'їнських копалень Свердловської області.
У деяких гірських виробленнях з мідь містять на залізних предметах виділяється так звана цементна мідь у вигляді плівок і скорин. Відомі також випадки утворення міді на залишках кріпильної деревини, що напівзгнили.
У підвищеній кількості самородна мідь спостерігається в деяких осадових породах (пісковиках, глинах, мергелях), що містять рослинні залишки, у вигляді виділень неправильної форми, іноді псевдоморфози по деревині або у вигляді конкрецій. Такі, наприклад, пермські медисті пісковики окремих районів Росії (Приуралля, Татарстан та ін.), пісковики Науката в Киргизстані крейдяні медисті пісковики Корокоро і Кобрицос у Болівії та ін.
З відновними процесами пов'язано також утворення самородної міді в деяких торфовищах, наприклад, у Свердловській області - по річці Левіху в басейні річки Тагіла та в Сисертському районі.
У вигляді галек і зерен самородна мідь зустрічається в Росії в деяких розсипах: на Уралі, по Єнісею, по річці Б. Сархой в Бурятія, по річці Чорох в Грузії, на островах Командор і в інших місцях. У штаті Коннектикут (США) самородна мідь виявлена ​​у льодовикових відкладах у вигляді виділень вагою до 75 кг. Дрібні, неправильні форми виділення самородної міді відзначені в самородному залозі метеорита Венгерово в асоціації з троїлітом.

Практичне застосування

Важлива складова частина деяких мідних руд, іноді головний мідний мінерал таких руд.

Застосовується в електротехніці, приладобудуванні; широко застосовуються різні сплави з міддю (бронза, латунь, мельхіор).

Фізичні методи дослідження

Диференціальний термічний аналіз

Головні лінії на рентгенограмах:

Старовинні методи.Під паяльною трубкою плавиться. При температурі білого жару поступово окислюється, забарвлюючи полум'я в зелений колір.

Render(( blockId: "R-A-248885-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-248885-7", async: true)); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s.type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async=true; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(this, this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Кристаллооптичні властивості у тонких препаратах (шліфах)

У полірованих шліфах у відбитому світлі рожева. Відбивна здатність (в %): для зелених променів – 61, для помаранчевих – 83, для червоних – 89. Ізотропна. Показники заломлення (за Кундтом) у призмах для червоного світла – 0,45, для білого – 0,65, для блакитного – 0,95; у відбивному світлі (по Друде) для Na-світла 0,641, для червоного - 0,580. Коефіцієнт поглинання для Na-світла – 4,09, для червоного світла – 5,24.

Мідь. Сомородок

Металева мідь здавна використовується людством у різних областях життя. Двадцять дев'ятий елемент з періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, що знаходиться між нікелем і цинком, має цікаві характеристики та властивості. Цей елемент є символом Cu. Це один з небагатьох металів з характерним забарвленням, відмінним від сріблястого та сірого кольорів.

Історія появи міді

Про те, яке велике значення мав цей хімічний елемент історії людства і планети, можна здогадатися вже за назвами історичних епох. Після кам'яного віку настав мідний, а за ним - бронзовий, що також має пряме відношення до цього елемента.

Мідь є одним із семи металів, які стали відомі людству ще в давнину. Якщо вірити історичним даним, знайомство давніх людей із цим металом відбулося приблизно дев'ять тисяч років тому.

Найдавніші вироби з цього матеріалу знайшли на території сучасної Туреччини. Археологічні розкопки, проведені дома великого поселення часів неоліту під назвою Чаталхеюк, дозволили відшукати невеликі мідні кульки-бусини, і навіть мідні пластини, якими древні люди прикрашали своє вбрання.

Знайдені дрібниці були датовані стиком восьмого та сьомого тисячоліть до нашої ери. Крім самих виробів, на місці розкопок був виявлений шлак, що говорить про виплавки металу з руди.

Отримання міді із руди було відносно доступним. Тому незважаючи на свою високу температуру плавлення, цей метал серед перших був швидко і широко освоєний людством.

Способи видобутку

У природних умовах цей хімічний елемент існує у двох формах:

• з'єднання;
• самородки.

Цікавим фактом є таке: мідні самородки в природі трапляються набагато частіше, ніж золоті, срібні та залізні.

Природні сполуки міді – це:

• оксиди;
• вуглекислі та сірчисті комплекси;
• гідрокарбонати;
• сульфідні руди.

Рудами, що мають найбільше поширенняє мідний блиск і мідний колчедан. Міді у цих рудах міститься лише один-два відсотки. Первинна мідь видобувається двома основними способами:

• гідрометалургійним;
• пірометалургійним.

Частка першого способу становить десять відсотків. Решта дев'яносто відносяться до другого методу.

Пірометалевий спосіб включає комплекс процесів. Спочатку мідні руди збагачуються та обпалюються. Потім сировина плавиться на штейн, після чого продувається у конвертері. Таким чином виходить чорнова мідь. Перетворення її на чисту здійснюється шляхом рафінування - спочатку вогневого, потім електролітичного. Це остання стадія. Після її закінчення чистота отриманого металу становить майже сто відсотків.

Процес отримання міді гідрометалургійним способом поділяється на два етапи.

1. Спочатку сировина вилуговується за допомогою слабкого розчину сірчаної кислоти.
2. На заключному етапі метал виділяється безпосередньо зі згаданого у першому пункті розчину.

Даний метод використовується при переробці лише бідних руд, так як, на відміну від попереднього способу, при його проведенні неможливо попутно витягти дорогоцінні метали. Саме тому відсоток, що припадає на цей спосіб, такий невеликий у порівнянні з іншим методом.

Трохи про назву

Хімічний елемент Cuprum, що позначається символом Cu, отримав свою назву на честь відомого острова Кіпр. Саме там у далекому третьому столітті до нашої ери було виявлено великі родовища мідної руди. Місцевими майстрами, що працювали на цих копальнях, проводилася виплавка даного металу.

Мабуть, неможливо зрозуміти, що таке металева мідь, не розібравшись у її властивостях, основних характеристиках та особливостях.

При контакті з повітрям цей метал стає жовтувато-рожевого кольору. Цей неповторний золотисто-рожевий відтінок обумовлюється появою на поверхні металу оксидної плівки. Якщо цю плівку видалити, мідь набуде виразного рожевого кольору з характерним яскравим металевим блиском.

Дивовижний факт: найтонші мідні платівки на просвіт мають зовсім не рожевий, а зеленувато-блакитний або морський колір.

У формі простої речовини мідь має такі характеристики:

• дивовижною пластичністю;
• достатньою м'якістю;
• тягучістю.

Чиста мідь без наявності будь-яких домішок чудово піддається обробці - її легко можна прокотити в пруток або лист або витягнути в дріт, товщина якої буде доведена до тисячних часток міліметра. Додавання домішок у цей метал підвищує його твердість.

Крім згаданих фізичних характеристик, цей хімічний елемент має високу електропровідність. Ця особливість переважно визначила застосування металевої міді.

Серед основних властивостей металу варто відзначити його високу теплопровідність. За показниками електропровідності та теплопровідності мідь є одним із лідерів серед металів. Більш високими показниками за цими параметрами має лише один метал – срібло.

Не можна не брати до уваги той факт, що показники електро- та теплопровідності міді відносяться до розряду базових властивостей. Вони зберігаються високому рівні лише доки метал перебуває у чистому вигляді. Зменшити ці показники можна додаванням домішок:

• миш'яку;
• заліза;
• олова;
• фосфору;
• сурми.

Кожна з цих домішок у поєднанні з міддю має на неї певний вплив, в результаті якого значення тепло- та електропровідності помітно знижуються.

Крім того, металева мідь характеризується неймовірною міцністю, високою температурою плавлення, а також високою температурою кипіння. Дані справді вражають. Температура плавлення міді перевищує тисячу градусів Цельсія! А температура кипіння становить 2570 градусів за Цельсієм.

Цей метал належить до групи металів-діамагнетиків. Це означає, що його намагнічування, як і в інших металів, відбувається не за напрямом зовнішнього магнітного поля, а проти нього.

Ще однією важливою характеристикою можна назвати чудову стійкість цього металу до корозії. У разі високої вологості окиснення заліза, наприклад, відбувається у кілька разів швидше, ніж окиснення міді.

Хімічні властивості елемента

Цей елемент є малоактивним. При контакті із сухим повітрям у звичайних умовах мідь не починає окислюватися. Вологе повітря, навпаки, запускає окислювальний процес, у якому утворюється мідний карбонат (II), що є верхнім шаром патини. Майже моментально цей елемент реагує з такими речовинами, як:

• сірка;
• селен;
• галогени.

Кислоти, що не мають окисних властивостей, не здатні впливати на мідь. Крім того, вона ніяк не реагує при контакті з такими хімічними елементами, як:

• азот;
• вуглець;
• водень.

Окрім уже зазначених хімічних властивостей, для міді характерна амфотерність. Це означає, що у земної корі вона здатна утворити катіони та аніони. Сполуки цього металу можуть виявляти як кислотні властивості, і основні - це залежить від конкретних умов.

Області та особливості застосування

У давнину металева мідь використовувалася виготовлення найрізноманітніших речей. Вміле застосування цього матеріалу дозволило давнім людям придбати:

• дорогим посудом;
• прикрасами;
• інструментами, що мають тонке лезо.

Сплави міді

Говорячи про застосування міді, не можна не згадати її значення в отриманні різних сплавів, в основу яких лягає саме цей метал . До таких металів відносяться:

• бронза;
• латунь.

Два ці різновиди є основними видами мідних металів. Перший бронзовий метал був створений на Сході ще за три тисячоліття до нашої ери. Бронза по праву може вважатися одним із найбільших досягнень металургів давнини. По суті, бронза – це поєднання міді з іншими елементами. Найчастіше у ролі другого компонента виступає олово. Але незалежно від того, які елементи входять до металу, основним компонентом завжди є мідь. Формула латуні містить головним чином мідь та цинк, але можливі доповнення до них у вигляді інших хімічних елементів.

Окрім бронзи та латуні, цей хімічний елемент бере участь у створенні сплавів з іншими металами, серед яких алюміній, золото, нікель, олово, срібло, титан, цинк. Мідні сплави з неметалами, такими як кисень, сірка та фосфор, використовуються набагато рідше.

Галузі промисловості

Цінні властивості мідних сплавівта чистої речовини сприяли їх використанню в таких галузях, як:

• електротехніка;
• електромашинобудування;
• приладобудування;
• радіоелектроніки.

Але, зрозуміло, це ще не всі галузі застосування цього металу. Він є високоекологічним матеріалом. Саме тому він використовується для будівництва будинків. Наприклад, покрівельне покриття, виконане з металевої міді, завдяки своїй високій корозійній стійкості має термін служби більше сотні років, не вимагаючи при цьому особливого догляду та фарбування.

Ще одна область використання цього металу – ювелірна галузь. В основному він застосовується у формі сплавів із золотом. Вироби із мідно-золотого сплаву характеризуються підвищеною міцністю, високою стійкістю. Такі вироби протягом тривалого часу не деформуються та не стираються.

З'єднання металевої міді вирізняються високою біологічною активністю. У світі флори цей метал має важливе значення, оскільки бере участь у синтезі хлорофілу. Участь даного елемента в цьому процесі дозволяє виявити його серед компонентів мінеральних добрив для рослин.

Роль в організмі людини

Нестача цього елемента в людському організмі може негативно вплинути на склад крові, а саме погіршити його. Поповнити дефіцит цієї речовини можна за допомогою спеціально підібраного живлення. Мідь міститься в багатьох продуктах харчування, тому скласти корисний раціон до душі не важко. Наприклад, одним із продуктів, у складі яких є цей елемент, є звичайне молоко.

Але складаючи насичене цим елементом меню, слід забувати у тому, що надлишок його сполук може призвести до отруєння організму. Тому, насичуючи організм цією корисною речовиною, дуже важливо не перестаратися. І стосується це не лише кількості споживаних продуктів.

Наприклад, харчове отруєння може спричинити використання мідного посуду. Приготування їжі в такому посуді не рекомендується і навіть забороняється. Пов'язано це з тим, що в процесі кип'ятіння в їжу надходить значна кількість цього елемента, що може призвести до отруєння.

У забороні на мідний посуд є одне застереження. Використання такого посуду не становить небезпеки в тому випадку, якщо його внутрішня поверхня має олов'яне покриття. Тільки при виконанні цієї умови використання мідних каструльок не несе загрози харчового отруєння.

Крім всіх перелічених галузей застосування, поширення цього елемента не оминуло і медицину. У сфері лікування та підтримання здоров'явін застосовується як в'яжуча речовина та антисептик. Цей хімічний елемент входить до складу крапель для очей, які використовуються для лікування такого захворювання, як кон'юнктивіт. Крім того, мідь є важливим компонентом різних розчинів від опіків.

Мідь - елемент побічної підгрупи першої групи, четвертого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 29. Позначається символом Cu (лат. Cuprum). Проста речовина мідь (CAS-номер: 7440-50-8) – це пластичний перехідний метал золотисто-рожевого кольору (рожевого кольору за відсутності оксидної плівки). З давніх-давен широко застосовується людиною.

Історія та походження назви

Мідь - один з перших металів, широко освоєних людиною через порівняльну доступність для отримання з руди та малої температури плавлення. У давнину застосовувалася в основному у вигляді сплаву з оловом - бронзи для виготовлення зброї тощо (див. бронзовий вік).
Латинська назва міді Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) походить від назви острова Кіпр, де вже в III тисячолітті до н. е. існували мідні рудники та вироблялася виплавка міді.
У Страбона мідь називається Халкос, від назви міста Халкіди на Евбеї. Від цього слова походять багато давньогрецьких назв мідних та бронзових предметів, ковальського ремесла, ковальських виробів та лиття. Друга латинська назва міді Aes (санскр, ayas, готська aiz, герм. erz, англ. ore) означає руда або копальня. Прихильники індогерманської теорії походження європейських мов виробляють російське слово мідь (польськ. miedz, чеш. med) від давньонімецького smida (метал) та Schmied (коваль, англ. Smith). Звичайно, спорідненість коренів у даному випадку безсумнівна, однак, обидва ці слова виготовлені від грец. копальня, спис незалежно один від одного. Від цього слова походять і споріднені назви – медаль, медальйон (франц. medaille). Слова мідь і мідний зустрічаються у найдавніших російських літературних пам'ятниках. Алхіміки називали мідь Венера (Venus). У давніші часи зустрічається назва Марс (Mars).

Фізичні властивості

Мідь - золотисто-рожевий пластичний метал, на повітрі швидко покривається оксидною плівкою, яка надає їй характерного інтенсивного жовтувато-червоного відтінку. Тонкі плівки міді на просвіт мають зеленувато-блакитний колір.
Мідь утворює кубічні гранецентровані грати, просторова група F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.
Мідь має високу тепло- та електропровідність (займає друге місце по електропровідності після срібла).
Має два стабільні ізотопи - 63 Cu і 65 Cu, і кілька радіоактивних ізотопів. Найбільш довгоживучий з них, 64 Cu, має період напіврозпаду 12,7 год і два варіанти розпаду з різними продуктами.
Існує ряд сплавів міді: латуні – з цинком, бронзи – з оловом та іншими елементами, мельхіор – з нікелем, бабіти – зі свинцем та інші.

Хімічні властивості

Не змінюється на повітрі без вологи і діоксиду вуглецю. Є слабким відновником, що не реагує з водою, розведеною соляною кислотою. Переводиться в розчин кислотами-неокислювачами або гідратом аміаку у присутності кисню, ціанідом калію. Окислюється концентрованими сірчаною та азотною кислотами, «царською горілкою», киснем, галогенами, халькогенами, оксидами неметалів. Реагує під час нагрівання з галогеноводородами.

Сучасні способи видобутку

90% первинної міді отримують пірометалургійним способом, 10% - гідрометалургійним. Гідрометалургійний спосіб - це отримання міді шляхом її вилуговування слабким розчином сірчаної кислоти та подальшого виділення металевої міді з розчину. Пірометаллургічний спосіб складається з кількох етапів: збагачення, випалу, плавки на штейн, продування в конвертері, рафінування.
Для збагачення мідних руд використовується метод флотації (заснований на використанні різної змочуваності часток, що містять мідь, і порожньої породи), який дозволяє отримувати мідний концентрат, що містить від 10 до 35 % міді.
Мідні руди та концентрати з великим вмістом сірки зазнають окисного випалу. У процесі нагрівання концентрату або руди до 700-800 ° C у присутності кисню повітря, сульфіди окислюються і вміст сірки знижується майже вдвічі від початкового. Обпалюють лише бідні (з вмістом міді від 8 до 25%) концентрати, а багаті (від 25 до 35% міді) плавлять без випалу.
Після випалу руда і мідний концентрат піддаються плавці на штейн, що є сплавом, що містить сульфіди міді і заліза. Штейн містить від 30 до 50% міді, 20-40% заліза, 22-25% сірки, крім того, штейн містить домішки нікелю, цинку, свинцю, золота, срібла. Найчастіше плавка виробляється в полум'яних відбивних печах. Температура у зоні плавки 1450 °C.
З метою окислення сульфідів та заліза, отриманий мідний штейн піддають продмуванню стисненим повітрям у горизонтальних конвертерах з бічним дуванням. Окисли, що утворюються, переводять у шлак. Температура у конвертері становить 1200-1300 °C. Цікаво, що тепло в конвертері виділяється рахунок протікання хімічних реакцій, без подачі палива. Таким чином, у конвертері отримують чорнову мідь, що містить 98,4 - 99,4% міді, 0,01 - 0,04% заліза, 0,02 - 0,1% сірки та невелику кількість нікелю, олова, сурми, срібла, золото. Цю мідь зливають у ківш і розливають у сталеві виливниці або на розливу.
Далі, для видалення шкідливих домішок, чорнову мідь рафінують (проводять вогневе, а потім електролітичне рафінування). Сутність вогневого рафінування чорнової міді полягає в окисленні домішок, видаленні їх з газами та переведенні в шлак. Після вогневого рафінування одержують мідь чистотою 99,0 – 99,7 %. Її розливають у виливниці та отримують чушки для подальшої виплавки сплавів (бронзи та латуні) або зливки для електролітичного рафінування.
Електролітичне рафінування проводять для одержання чистої міді (99,95%). Електроліз проводять у ваннах, де анод – з міді вогневого рафінування, а катод – з тонких листів чистої міді. Електроліт служить водний розчин. При пропусканні постійного струму анод розчиняється, мідь перетворюється на розчин, і, очищена від домішок, осаджується на катодах. Домішки осідають на дно ванни у вигляді шлаку, що йде на переробку з метою отримання цінних металів. Катоди вивантажують через 5-12 днів, коли їхня маса досягне від 60 до 90 кг. Їх ретельно промивають, а потім переплавляють у електропечах.

Стародавні греки називали цей елемент халкосом, латинською вона називається cuprum (Сu) або aes, а середньовічні алхіміки називали цей хімічний елемент не інакше як Марс або Венера. Людство давно познайомилося з міддю за рахунок того, що в природних умовах її можна було зустріти у вигляді самородків, що мають дуже значні розміри.

Легка відновлюваність карбонатів і оксидів даного елемента сприяла тому, що саме його, на думку багатьох дослідників, наші давні предки навчилися відновлювати з руди раніше за решту металів.

Спочатку мідні породи просто нагрівали на відкритому вогні, а потім різко охолоджували. Це призводило до їх розтріскування, що дозволяло виконувати відновлення металу.

Освоївши таку нехитру технологію, людина почала поступово розвивати її. Люди навчилися вдувати за допомогою хутр і труб в багаття повітря, потім додумалися встановлювати навколо вогню стіни. Зрештою, було сконструйовано і першу шахтну піч.

Численні археологічні розкопки дозволили встановити унікальний факт – найпростіші мідні вироби існували вже у 10 тисячолітті до нашої ери! А більш активно мідь почала добуватись і використовуватись через 8–10 тисяч років. Саме з того часу людство застосовує цей унікальний за багатьма показниками (щільність, питома вага, магнітні характеристики тощо) хімічний елемент для своїх потреб.

У наші дні мідні самородки зустрічаються дуже рідко.Мідь видобувають із різних , серед яких можна виділити такі:

• борнить (у ньому купрума буває до 65%);
• мідний блиск (він же халькозин) із вмістом міді до 80%;
• мідний колчедан (інакше кажучи – халькоперит), що містить близько 30 % хімічного елемента, що цікавить нас;
• ковелін (у ньому Cu буває до 64%).

Також купрум видобувають з малахіту, куприту, інших оксидних руд і ще майже з 20 мінералів, що містять її в різних кількостях.

2

У простому вигляді описуваний елемент є металом рожево-червоного відтінку, що характеризується високими пластичними можливостями. Природний купрум включає два нукліди зі стабільною структурою.

Радіус позитивно зарядженого іона міді має такі значення:

• при координаційному показнику 6 – до 0,091 нм;
• за показника 2 – до 0,060 нм.

А нейтральний атом елемента характеризується радіусом 0,128 нм і спорідненістю з електроном 1,8 еВ. При послідовній іонізації атом має величини від 7726 до 827 ев.

Купрум є перехідним металом, тому він має змінні ступені окислення та малий показник електронегативності (1,9 одиниць за шкалою Полінга). (Коефіцієнт) дорівнює 394 Вт/(м*К) при температурному інтервалі від 20 до 100 °С. Електропровідність міді (питомий показник) становить максимум 58 мінімум 55,5 МСм/м. Більш високою величиною характеризується лише срібло, електропровідність інших металів, зокрема і алюмінію, нижче.

Мідь не може витісняти водень з кислот і води, так як у стандартному потенційному ряду вона стоїть правіше водню. Описуваний метал характеризується гранецентрованими кубічними гратами з величиною 0,36150 нм. Кипить мідь при температурі 2657 градусів, плавиться при температурі трохи більше 1083 градусів, а її щільність дорівнює 8,92 г/кубічний сантиметр (для порівняння – щільність алюмінію дорівнює 2,7).

Інші механічні властивості міді та важливі фізичні показники:

• тиск при 1628 ° С - 1 мм рт. ст.;
• термічна величина розширення (лінійного) – 0,00000017 од.;
• при розтягуванні досягається межа міцності рівну 22 кгс/мм2;
• твердість міді – 35 кгс/мм2 (шкала Брінелля);
• питома вага – 8,94 г/см3;
• модуль пружності – 132 000 Мн/м2;
• подовження (відносне) - 60%.

Магнітні властивості міді певною мірою унікальні. Елемент повністю діамагнітний, показник його магнітної атомної сприйнятливості становить лише 0,00000527 од. Магнітні характеристики міді (втім, як і всі її фізичні параметри – вага, щільність тощо) зумовлюють потрібність елемента для виготовлення електротехнічних виробів. Приблизно такі ж характеристики є й у алюмінію, тому вони з описуваним металом становлять "солодку парочку", що використовується для провідникових деталей, дротів, кабелів.

Багато механічні показники міді змінити практично нереально (ті ж магнітні властивості, наприклад), а ось межу міцності розглянутого елемента можна покращити за допомогою виконання наклепу. У разі він підвищиться приблизно удвічі (до 420–450 МН/м2).

3

Купрум у системі Менделєєва включений у групу благородних металів (IB), він у четвертому періоді, має 29 порядковий номер, має схильність до комплексообразованию. Хімічні характеристики міді не менш важливі, ніж її магнітні, механічні та фізичні показники, чи то її вага, щільність чи інша величина. Тому ми говоритимемо про них докладно.

Хімічна активність купруму мала. Мідь за умов сухої атмосфери змінюється незначно (можна навіть сказати, що майже змінюється). А ось при підвищенні вологості та наявності у навколишньому середовищі вуглекислого газу на її поверхні зазвичай формується плівка зеленого відтінку. У ній присутні CuCO3 і Cu(OH)2, а також різні сірчисті мідні сполуки. Останні утворюються через те, що в повітрі практично завжди є деяка кількість сірководню та сірчистого газу. Зазначену зелену плівку називають патиною. Вона захищає від руйнування металу.

Якщо мідь нагріти повітря, почнуться процеси окислення її поверхні. При температурах від 375 до 1100 градусів у результаті окиснення утворюється двошарова окалина, а за нормальної температури до 375 градусів – оксид міді. При звичайній температурі зазвичай спостерігається з'єднання Cu з вологим хлором (підсумок такої реакції - поява хлориду).

З іншими елементами групи галогенів мідь також взаємодіє досить легко. У парах сірки вона спалахує, високий рівень спорідненості вона має і до селену. Зате з вуглецем, азотом та воднем Сu не з'єднується навіть за підвищених температур. При контакті оксиду міді із сірчаною кислотою (розведеною) виходить сульфат та чиста мідь, з йодоводородною та бромоїдоводневою кислотою – йодид та бромід міді відповідно.

Якщо ж оксид з'єднати з тим чи іншим лугом, результатом хімічної реакції стане поява купрату. А ось найвідоміші відновники (оксид вуглецю, аміак, метан та інші) здатні відновити купрум до вільного стану.

Практичний інтерес представляє здатність цього металу вступати в реакцію із солями заліза (у вигляді розчину). У цьому випадку фіксується відновлення заліза та перехід Cu у розчин. Ця реакція застосовується для зняття з декоративних виробів напиленого шару міді.

В одно- та двовалентних формах мідь здатна створювати комплексні з'єднання з високим показником стійкості. До таких сполук відносять аміачні суміші (вони становлять інтерес для промислових підприємств) та подвійні солі.

4

Головна сфера застосування алюмінію та міді відома, мабуть, усім. З них роблять різноманітні кабелі, у тому числі й силові. Сприяє цьому малий опір алюмінію та купруму, їх особливі магнітні можливості. В обмотках електричних приводів та в трансформаторах (силових) широко використовуються мідні дроти, які характеризуються унікальною чистотою міді, що є вихідною сировиною для їхнього випуску. Якщо в таку чисту сировину додати лише 0,02 відсотка алюмінію, електропровідність виробу зменшиться відсотків 8–10.

Су, що має високу щільність і міцність, а також мала вага, чудово піддається механічній обробці. Це дозволяє виробляти відмінні мідні труби, які демонструють свої високі експлуатаційні характеристики у системах подачі газу, опалення, води. У багатьох європейських державах саме мідні труби використовуються в переважній більшості випадків для облаштування внутрішніх інженерних мереж житлових та адміністративних будівель.

Ми багато сказали про електропровідність алюмінію та міді. Не забудемо і про відмінну теплопровідність останньої. Дана характеристика дає можливість використовувати мідь у таких конструкціях:

• у теплових трубках;
• у кулерах персональних комп'ютерів;
• в опалювальних системах та системах охолодження повітря;
• у теплообмінниках та багатьох інших пристроях, що відводять тепло.

Щільність і невелика вага мідних матеріалів та сплавів зумовили їхнє широке застосування в архітектурі.

5

Зрозуміло, що щільність міді, її вага та всілякі хімічні та магнітні показники, за великим рахунком, мало цікавлять звичайну людину. А ось цілющі властивості міді хочуть дізнатися багато.

Стародавні індійці застосовували мідь для лікування органів зору та різних недуг шкірних покривів. Стародавні греки виліковували мідними пластинками виразки, сильну набряклість, синці та забиття, а також і більш серйозні хвороби (запалення мигдаликів, вроджену та набуту глухоту). А на сході мідний червоний порошок, розчинений у воді, застосовувався для відновлення зламаних кісток ніг та рук.

Лікувальні властивості міді добре відомі і росіянам. Наші пращури виліковували за допомогою цього унікального металу холеру, епілепсію, поліартрити та радикуліти. В даний час для лікування зазвичай використовуються мідні платівки, що накладаються на спеціальні точки на тілі людини. Цілющі властивості міді за такої терапії виявляються в наступному:

• захисний потенціал організму людини зростає;
• інфекційні хвороби не страшні тим, хто лікується міддю;
• спостерігається зниження больових відчуттів та зняття запальних явищ.