«Загадочная медь» (стр. 2 )

В избытке концентрированного раствора сильной щелочи гидроксид меди(II) растворим вследствие образования синих купритов (NaHCuO2 , NaCuO2 и т. п.). Однако последние весьма неустойчивы и при разбавлении раствора разлагаются с выделением Cu(OH)2 .

Применяется в качестве пигмента под названием "бремовой сини".

1.2.2.3. Соли меди (II)

Хлорид меди (II) CuCl2.2H2O. Образует темно-зеленые кристаллы, легко растворимые в воде. Очень концентрированные растворы хлорида меди (II) имеют зеленый цвет, разбавленные - сине-голубой, т. к. при этом происходит образование аквакомплексов [Cu(H2O)6]2+.

Растворяется в воде, аммиаке, пиридине, эфире, спирте. Известны кристаллогидраты CuCl2.nН2О (n=1, 2, 3, 4). Получают действием хлора на медь, реакцией оксида или гидроксида меди(II) с хлороводородной кислотой.

Бромид меди (II) CuBr2. Черные кристаллы. Растворяется в воде и спирте, пиридине, ацетоне. Известен кристаллогидрат CuBr2.2Н2О. Получают действием жидкого брома на медь, реакцией оксида или гидроксида меди (II) с бромоводородной кислотой.

Фторид меди (II) CuF2. Белые мелкие кристаллы. Растворяется в аммиаке, фтороводородной, хлороводородной и азотной кислотах, пиридине, этилацетате. Восстанавливается до меди водородом. Разлагается парами воды. Получают нагреванием меди с фтором.

Нитрат меди(II) Cu(NO3)2. В твердом виде представляет синие кристаллы Cu(NO3)2.H2O. При нагревании кристаллы нитрата меди(II) сначала теряют воду, а затем легко разлагаются с выделением кислорода и бурого диоксида азота, переходя в оксид меди(II). Получается при растворении меди в азотной кислоте.

Сульфат меди(II) CuSO4 В безводном состоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении воды синеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги в органических жидкостях. Водный раствор сульфата меди имеет характерный сине-голубой цвет. Эта окраска свойственна гидратированным ионам [Cu(H2O)4]2+ или [Cu(H2O)6]2+, поэтому такую же окраску имеют все разбавленные растворы солей меди(II), если только они не содержат каких-либо окрашенных анионов. Из водных растворов сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды, образуя прозрачные синие кристаллы медного купороса. Получают дегидратацией кристаллогидратов, обработкой меди концентрированной серной кислотой. Медный купорос применяется для электролитического покрытия металлов медью, для приготовления минеральных красок, а также в качестве исходного вещества при получении других соединений меди. В сельском хозяйстве разбавленный раствор медного купороса применяется для опрыскивания растений и протравливания зерна перед посевом, чтобы уничтожить споры вредных грибков. В природе встречается в виде минерала халькантита (CuSO4.5Н2О).

Гидроксокарбонат меди(II) (CuOH)2CO3. Встречается в природе в виде минерала малахита, имеющего красивый изумрудно-зеленый цвет. Искусственно получается действием Na2CO3 на растворы солей меди(II).

2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3 + 2Na2SO4 + CO2↑

Применяется для получения хлорида меди(II), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехнике.

Ацетат меди(II) Cu(CH3COO)2.H2O. Получается обработкой гидроксида или оксида меди (II) уксусной кислотой. Обычно представляет собой смесь основных солей различного состава и цвета (зеленого и сине-зеленого). Под названием ярь-медянка применяется для приготовления масляной краски.

Большинство солей двухвалентной меди растворимы в воде, а растворы часто имеют кислую реакцию. Со слабыми кислотами медь образует основные соли.

Летучие соединения меди окрашивают несветящееся пламя газовой горелки в сине-зелёный цвет.

В разбавленных растворах цвет солей двухвалентной меди с бесцветными анионами сине-голубой (цвет иона Cu2+) . Напротив, окраска твердых солей различна. В частности, наиболее практически важная из них – медный купорос (CuSO4 . 5Н2О) – имеет синий цвет.

Комплексообразование для двухвалентной меди весьма характерно. Это видно уже из того, что почти все соли Cu2+ выделяются из растворов в виде кристаллогидратов. С соответствующими солями щелочных металлов соли Cu2+ дают двойные соединения, содержащие медь в составе комплексных анионов (например, [CuCl4]2-).Однако большинство последних неустойчиво и в растворе распадается на составные части. Значительно устойчивее очень характерный для двухвалентной меди темно-синий комплексный катион [Cu(NH3)4] 2+, образующийся при прибавлении избытка аммиака к растворам Cu2+ по реакции, например:

CuSO4 + 4NH 3.H2О = [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O

В связи с интенсивной окраской этого комплекса, аммиаком можно пользоваться как реактивом на медь.

Для одновалентной меди также свойственны амминокоплексы [Cu(NH3)2]+. Поэтому соединения Сu(I) в присутствии аммиака могут растворяться:

CuClт + 2NH3.H2Oж = [Cu(NH3)2]Clр

С помощью солей меди получают разноообразные по цвету минеральные краски: зелёные, синие, коричневые, фиолетовые и чёрные.

Все соли меди ядовиты. Например, смешанный ацетат-арсенит меди(II) - Cu(CH3COO)2•3Cu(AsO2)2 - применяется под названием "парижская зелень" для уничтожения вредителей растений.

В быту, чтобы избежать образования ядовитых медных солей, медную посуду покрывают изнутри слоем олова (лудят).

После анализа всей полученной информации, мы обнаружили, что наши представления о свойствах меди и ее соединений отличались от реальных. Эти различия приведены в таблице 1.

Таблица 1

Медь или ее соединение	Свойства
Наши представления	Новые знания
Cu	С соляной, бромоводородной кислотами и раствором серной кислоты не взаимодействует	Взаимодействие возможно
Cu	С водой и растворами щелочей не взаимодействует.	Взаимодействует с водой в присутствии аммиака
Cu	С растворами солей более активных металлов не взаимодействует	Взаимодействует с растворами некоторых солей
Cu2O	С водой не взаимодействует	Растворяется в воде в присутствии аммиака
Cu2O	Основный оксид	Амфотерный оксид
CuO	С водой не взаимодействует	Растворяется в воде в присутствии аммиака
CuO	Основный оксид	Амфотерный оксид
Cu(OH)2	Нерастворимое основание	Амфотерный гидроксид Растворяется в воде в присутствии аммиака

Для проверки новой информации о меди и ее соединениях в экспериментальной части работы были выполнены следующие опыты:

·  Растворение меди в растворе аммиака.

·  Взаимодействие меди с концентрированной соляной и

разбавленной серной кислотами.

·  Растворение меди в растворе хлорида железа(III.)

·  Взаимодействие меди с бромоводородной кислотой.

·  Изучение амфотерных свойств оксида меди(I). Растворение в соляной

кислоте, растворах аммиака и гидроксида аммония.

·  Изучение амфотерных свойств оксида меди(II). Растворение в соляной

кислоте, растворах аммиака и гидроксида аммония.

·  Изучение амфотерных свойств гидроксида меди(II). Растворение в

соляной кислоте, растворах аммиака и гидроксида аммония.

2. Экспериментальная часть

2.1. Получение реактивов

В опытах использовали свежеосажденную медь, оксид меди(I), оксид меди(II), гидроксид меди(II) и бромоводородную кислоту, которые получали непосредственно перед проведением опытов.

2.1.1. Получение свежеосажденной меди

В фарфоровую или стеклянную чашку наливали насыщенный раствор сульфата меди(II) и внесли гранулы цинка. Выделяющаяся медь осаждалась на цинке в виде рыхлой массы.

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

При перемешивании раствора осадок скапливался на дне чашки

(рис. 1). Осадок промывали, удаляли гранулы непрореагировавшего цинка; полученную медь, не высушивая, использовали для опытов.

Рис.1. Получение свежеосажденной меди

2.1.2. Получение оксида меди(I)

В пробирку наливали 5 мл десятипроцентного раствора сульфата меди (II) и затем немного больший объем гидроксида калия. К образовавшемуся голубому осадку гидроксида меди(II) добавляли избыток

глюкозы и перемешивали (рис 2, ярко – синий раствор). Смесь нагревали водой с температурой ~100 оС. Наблюдали образование желтого осадка меди(I), оранжевого цвета смеси осадков гидроксида и оксида меди(I). После завершения реакции в пробирке образовался красный осадок оксида меди(I) (рис. 2).

Рис. 2. Получение оксида меди(I).

2C6H12O6 + 2Cu(OH)2 → 2C6H12O7 + 2CuOH + H2O

2CuOH → Cu2O + H2O

2.1.3. Получение оксида меди(II)

Поместили в пробирку раствор гидроксида натрия и нагрели. К горячему раствору приливали раствор сульфата меди (II) до выпадения осадка. Полученную смесь нагревали. В результате получали осадок оксида меди(II) черного цвета.

CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2

t

Cu(OH)2 = CuO + H2O

2.1.4. Получение гидроксида меди(II)

В пробирку наливали 5 мл десятипроцентного раствора сульфата меди(II) и затем раствор гидроксида натрия до образования голубого студенистого осадка гидроксида меди(II).

CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2

2.1.5. Получение бромоводородной кислоты

А. Взаимодействием разбавленной серной кислоты с бромидами.

При действии на бромид калия раствором, полученным из трех объемов концентрированной серной кислоты (ρ = 1,84 г/см3) и одного объема воды [6, 7], выделялся бромоводород (рис. 3-1, 4-1):