«Загадочная медь» (стр. 4 )

А Б В

Рис. 14. Взаимодействие оксида меди(I) с соляной кислотой (1),

гидроксидом аммония (2) и гидроксидом натрия:

А) исходные образцы; Б) сразу после добавления реактивов;

В) через 20 мин от начала опыта.

Хорошо видно, что во всех трех случаях осадок растворился, а значит

оксид меди(I) взаимодействует со всеми добавленными веществами:

а) с HCl: Cu2Oт + 2HClр = 2CuCl т + H2Oж

Так как мы не выделили бесцветный твердый хлорид меди(I), можно предположить его растворение в избытке соляной кислоты:

СuClт + HClр = H[CuCl2]р

б) с раствором аммиака:

Cu2Oт + 4NH3.H2Oж = 2[Cu(NH3)2]OHр

Известно, что катионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:

2Cu+р → Cu2+р + Cu0т

Мы наблюдали за раствором гидрооксида диамминмеди(I). Выделение металлической меди отмечено не было. Окраска раствора постепенно становилась темно – синей, причем ее распространение начиналось от поверхности (рис. 15). Изменение окраски можно было объяснить быстрым окислением катионов меди(I) кислородом воздуха.

Рис. 15. Взаимодействие гидроксида диамминмеди(I) с

кислородом воздуха.

в) с раствором гидроксида натрия:

Cu2O т + 2NaOHр + H2Oж = 2Na[Cu(OH)2]р

2.4. Изучение амфотерных свойств оксида меди(II)

К свежеосажденному черному оксиду меди(II) добавляли соляную кислоту, раствор аммиака и очень крепкий раствор гидроксида натрия и перемешивали (рис. 16).

А Б

Рис. 16. Взаимодействие оксида меди(II) с соляной кислотой (1),

гидроксидом аммония (2) и гидроксидом натрия:

А) исходные образцы; Б) после добавления реактивов.

Наблюдалось полное растворение осадка в соляной кислоте и частичное в растворах аммиака и гидроксида натрия. Последнее можно объяснить большими исходными объемами осадков. Тем не менее, появление окраски над осадками свидетельствовало о протекании реакции. Опыты не удавалось повторить с «состарившимися» осадками оксида меди(II).

Уравнения реакций:

1.  Образование голубого раствора с соляной кислотой

CuOт + 2HClр = CuCl2ж + H2Oж

2.  Образование темно – синего раствора с раствором аммиака:

CuOт + 4NH3.H2Oж = [Cu(NH3)4](OH)2 р

3.  Образование синего раствора с гидроксидом натрия:

CuOт + 2NaOHр + H2O = Na2[Cu(OH)4]р

2.5. Изучение амфотерных свойств гидроксида меди(II)

К свежеосажденному голубому гидроксиду меди(II) добавляли соляную кислоту, раствор аммиака и очень крепкий раствор гидроксида натрия и перемешивали (рис. 17).

А Б

Рис. 17. Взаимодействие гидроксида меди(II) с соляной кислотой (1),

гидроксидом аммония (2) и гидроксидом натрия:

А) исходные образцы; Б) после добавления реактивов.

Как и в случае оксида наблюдали полное растворение осадка в соляной кислоте и в разной степени частичное - в растворах аммиака и гидроксида натрия, что также можно объяснить большими исходными объемами осадков. О протекании реакции с двумя последними веществами судили по растворению значительной части осадка и изменению цвета раствора.

Уравнения реакций:

1.  Образование голубого раствора с соляной кислотой

Cu(OH)2т + 2HClр = CuCl2ж + 2H2Oж

2. Образование темно – синего раствора с раствором аммака:

Cu(OH)2т + 4NH3.H2Oж = [Cu(NH3)4](OH)2 р + 4H2O

3. Образование синего раствора с гидроксидом натрия:

Cu(OH)2т + 2NaOHр = Na2[Cu(OH)4]р

Выводы

1.  Проведено сравнение свойств меди и ее соединений, взятых из учебной и научной литературы разного уровня сложности: для учащихся средней школы и для студентов химических институтов.

2.  Сформированы новые представления о свойствах меди: возможность взаимодействия меди с разбавленной серной и концентрированной соляной кислотами; растворение меди в водных растворах аммиака и хлорида железа(III); взаимодействие с бромоводородной кислотой. В условиях школьной лаборатории выбраны методики для проверки этих свойств и получены подтверждающие их экспериментальные данные.

3.  Найдены литературные данные об амфотерных свойствах оксидов меди(I) и меди(II), гидроксида меди(II), а также о возможности растворения этих соединений в водном растворе аммиака. Проведены опыты, подтверждающие эти свойства.

4.  На примере одной из тем школьного предмета химии показана сложность окружающего нас мира и доказана возможность при нашем желании развития представлений об окружающих предметах и явлениях.

5.  Освоены некоторые качественные реакции, применение которых возможно в условиях школьной лаборатории.

6.  Наглядные материалы, полученные при выполнении работы, переданы в кабинет химии для использования в учебном процессе.

Литература

[1]. Ахметов и неорганическая химия. М.: «Высшая школа»,

1998 – 639с.

[2]. Глинка химия. М.: «Химия», 1988 – 720с.

[3]. Некрасов общей химии: в 2-х т. М.: «Химия», 1973 - 656 с., 688 с.

[4]. Крешков аналитической химии. В 2т. М.: «Химия», 1970 – 424 с.

[5]. Лурье по аналитической химии. М.: «Химия», 1989 – 448 с.

[6]. , Беспалов проблемы методики

обучения химии в школе. М.: Изд-во «Первое сентября», 2007 – 222 с.

[7]. Беспалов результат или закономерность? //

«Химия в школе». 2002. № 4. С.68-72.

[8]. , Фельдман 8 класс, 9 класс. М.: «Просвещение», 2008.

[9]. Ковалевская 8, 9 классы. Основные понятия в таблицах и схемах. М.: «Издат. – школа», 1997 - 96 с.

Приложения

Приложение 1

Применение металлической меди

Применение в ювелирном деле.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь для изготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока из красной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой и пластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры и выгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока из меди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится и золотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом при производстве филигранных изделий.

Коэффициент линейного и объемного расширения меди при нагревании приблизительно такой же, как у горячих эмалей, в связи с чем при остывании эмаль хорошо держится на медном изделии, не трескается, не отскакивает. Благодаря этому мастера для производства эмалевых изделий предпочитают медь всем другим металлам.

Применение в агрономии.

Медь принадлежит к числу микроэлементов. Такое название получили Fe, Cu, Mn, Mo, B, Zn, Co в связи с тем, что малые количества их необходимы для нормальной жизнедеятельности растений. Микроэлементы повышают активность ферментов, способствуют синтезу сахара, крахмала, белков, нуклеиновых кислот, витаминов и ферментов. Микроэлементы вносят в почву вместе с микроудобрениями. Медь участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота. Удобрения, содержащие медь, способствуют росту растений на некоторых малоплодородных почвах, повышают их устойчивость против засухи, холода и некоторых заболеваний.

Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса CuSO4.5H2O. В большом количестве он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь необходима всему живому.

Использование меди в медицине

Человечество осознало важность меди как металла со времен бронзового века. В античные времена медь называли элементом Венеры - богини красоты и любви, женщины украшали свое тело изделиями из меди.

Еще Аристотель и Гелен знали о металлотерапии. Аристотель писал, что прикладывание меди на ушиб предупреждает синяк, медь лечит отечность и что при лечении язв кладут медные пластины.

В Древней Греции медь прикладывали для излечения глухоты и при воспалении миндалин. Во Франции лечили медью расстройство слуха.

Медные монеты использовали для лечения различных отклонений в здоровье.

В Советском Союзе врачами применялись медные диски при кожных болезнях в виде аппликаций, которые способствуют снижению температуры, снимают боль, действуют кровоостанавливающе, являются сильным бактерицидным средством, активизирует водный и минеральный обмен, улучшает сон, успокаивает центральную нервную систему, активизирует действие инсулина в крови, усиливает лейкоцитные функции.

Аппликация меди рассасывает доброкачественные опухоли, все воспалительные процессы в организме, излечивает радикулит, улучшает послеинфарктные состояния, гастроэнтерологические болезни.

Аппликация меди восстанавливает слух, снимает шум в ушах, улучшает послеоперационные состояния, лечит ревматоидный артрит.

Медь, прошедшая через кожу, дезинфицирует, связывает токсины, склеивает бактерии (агглютинация бактерий).

Медь благодаря своим целебным свойствам необходима человеку как в качестве лечебного средства наружного применения так и при приеме внутрь.

Медь играет важную роль в процессах биосинтеза гема и, соответственно, гемоглобина. Поэтому ее недостаток, так же как и железа, может привести к возникновению анемии. Медь входит в структуру цитохромоксодазы - терминального фермента дыхательной цепи митохондрий и, следовательно, необходима для процессов генерации энергии в клетке.

Медь не только совершенно необходима, чтобы помогать сердцу правильно функционировать. Она необходима для поддержания способности сердца перекачивать кровь, роста и восстановления соединительной ткани сердечной мышцы и сосудов. Медь также контролирует уровни холестерина, сахара и мочевой кислоты. Вдобавок она укрепляет кости, усиливает выработку красных и белых клеток крови, поддерживает иммунную функцию, способствует росту маленьких детей.