August 12 2020 18:22:18
Навигация
Последние статьи
· Фолиевая кислота - т...
· Глицин озон - Glycin...
· Шпора пяточная - деф...
· Речь Патриарха Алекс...
· Сельская - вареная к...
· 1918 - Декрет о своб...
· Работа в СССР — фото...
· ЗиС-3 76-мм дивизион...
· Хрущев и строительст...
· Канадский гамбит: Ка...
· Отзыв об «Отзовике» ...
· Японская рисованная ...
· Самолет пакистанских...
· Инструкция по выбору...
· Инструкция по выбору...
Иерархия статей
Статьи » Науки - все » Медь - химический элемент
Медь - химический элемент

МEДЬ

 

 

Введение

 

Медь (лат. Cuprum) - химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным - медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Р. Хр. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой - сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Cuprum. Особенно важна медь для электротехники.

 

По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

 

Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

 

Химические и физические свойства элемента, определяющие его миграцию

 

Медь - химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546. По геохимической классификации В.М. Гольдшмидта, медь относится к халькофильным элементам с высоким сродством к S,Se,Te, занимающим восходящие части на кривой атомных объемов; они сосредоточены в нижней мантии, образуют сульфиднооксидную оболочку. Халькофилы имеют ионы с 18-электронной оболочкой (также как Zn, Pb, Ag, Hg, Sb и др.)

 

Вернадским в первой половине 1930 г были проведены исследования изменения изотопного состава воды, входящего в состав разных минералов, и опыты по разделению изотопов под влиянием биогеохимических процессов, что и было подтверждено последующими тщательными исследованиями.

 

Как элемент нечетный состоит из двух нечетных изотопов 63 и 65 На долю изотопа Cu(63) приходится 69,09% , процентное содержание изотопа Cu(65) - 30,91%. В соединениях медь проявляет валентность +1 и +2, известны также немногочисленные соединения трехвалентной меди.

 

К валентности 1 относятся лишь глубинные соединения, первичные сульфиды и минерал куприт - Cu 42. Все остальные минералы, около сотни отвечают валентности два. Радиус одновалентной меди +0.96, этому отвечает и эк - 0,70.Величина атомного радиуса двухвалентной меди - 1,28; ионного радиуса 0,80.

 

Очень интересна величина потенциалов ионизации: для одного электрона - 7,69, для двух - 20,2. Обе цифры очень велики, особенно вторая, показывающая большую трудность отрыва наружных электронов. Одновалентная медь является равноквантовой и потому ведет к бесцветным солям и слабо окрашенным комплексам, тогда как разноквантовя двух валентная медь характеризуется окрашенностью солей в соединении с водой.

 

Медь - металл сравнительно мало активный. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой, селеном. А вот с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют.

 

Электроотрицательность атомов - способность при вступлении в соединения притягивать электроны. Электроотрицательность Cu 52+ - 984 кДЖ/моль, Cu 5+ 0-753 кДж/моль. Элементы с резко различной образуют ионную связь, а элементы с близкой - ковалентую. Сульфиды тяжелых металлов имеют промежуточную связь, с большей долей ковалентной связи (ЭО у S-1571, Cu-984,Pb-733). Медь является амфотерным элементом - образует в земной коре катионы и анионы. По расчетам Г.А.Голевой, в сильнокислых водах зоны окисления медных месторождений Cu находится в форме Cu 52+(14-30%), CuHSO 44 5+(1-25%), недиссоциированной молекулы Cu-SO 50 44 (70-90%).В щелочных хлоридно-гидрокарбонатных водах зоны восстановительных процессов Cu находится в формах CuCO 43 50 (15-40%), Cu(CO 43)2 52-(5-20%), Cu(OH) 5+(5-10%). B кислых хлоридных водах нефтегазоносных структур преобладает анион Cu(OH) 43 5-(45-65%), хотя имеются и катионные формы Cu 5+(20-46%), CuCL 5+ 0(20-35%).

 

Некоторые термические свойства меди.

 

Температура плавления - 1083 C; температура кипения - 2595 C; плотность - 8,98 г/см 53 0.

 

Среднее содержание меди в различных геосферах.

 

в земной коре составляет 5,5*10 5-3 (вес %)

литосфере континентальной 2*10 5-3

гранитной оболочки 3*10 5-3

в живом веществе 3,2*10 5-4

в морской воде 3*10 5-7

хондриты 1*10 5-2

ультраосновные 2*10 5-3 (дуниты и др.)

основные 1*10 5-2 (базальты, габбро и др.)

средние 3,5*10 5-3 (диориты, андезиты)

кислые 2*10 5-3 (граниты, гранодиориты)

щелочные 5*10 5-4

 

Среднее содержание меди в осадочных породах.

 

глины - 4,5*10 5-3

сланцы - 4,5*10 5-3

песчаники - 0,1*10 5-3

карбонатные породы - 0,4*10 5-3

 

Среднее содержание меди в глубоководных осадках.

 

известковистые - 3*10 5-3

глинистые - 2,5*10 5-2

 

Вывод: содержание меди больше в основных породах, чем в кислых.

 

Минералы.

 

Медь входит более чем в 198 минералов, из которых для промышленности важны только 17,преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов, карбонатов, сульфатов. Главными рудными минералами являются халькопирит CuFeS 42 0, ковеллин CuS, борнит Cu 45 0FeS 44, 0 халькозин Cu 42 0S.

 

Окислы: тенорит, куприт

Карбонаты: малахит, азурит

Сульфаты: халькантит брошантит

Сульфиды: ковеллин, халькозин, халькопирит, борнит

 

Чистая медь - тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубой. Эти же цвета, характерны и для многих соединений меди, как в твердом состоянии, так и в растворах.

Понижение окраски при повышении валентности видно из следующих двух примеров:

 

CuCl - белый Cu 42 0O - красный

CuCl 42 0+H 42 0O - голубой CuO - черный

 

Карбонаты характеризуются синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем намечается интересный практический признак для поисков.

Практическое значение имеют: самородная медь, сульфиды, сульфосоли, и карбонаты (силикаты). С.С.Смирнов так характеризует парагенетические ряды меди: при окислении сульфид - куприт + лимонит (кирпичная медная руда) - мелаконит (смоляная медная руда) - малахит + хризоколла.

 

Геохимия меди.

 

Из приведенной характеристики ионов вытекает общий тип миграции меди: слабая миграция ионов w=1 и очень сильная - ионов w=2 с рядом довольно легко растворимых солей галоидов и аниона(So 44 0); равным образом осаждаемость благодаря активной поляризации ионами: (Co 43 0), (SiO 44 0), (PO 44 0), (AsO 44 0).

 

Типы распределения и концентрации меди весьма многочисленны и разнообразны. Мы можем выделить шесть главных типов, причем в основе будут лежать следующие геохимические положения:

1) легкое отщепление меди из магм с переходом в пневматолиты еще при дифференциации основных пород и даже может быть при ликвации ультраосновных;

2) при гидротермальном процессе главное осаждение меди в геофазых прцессов G-H, т.е. около 400-300 50 0;

3) в гипергенной обстановке фиксация меди преимущественно анионами (So 43 0),(SiO 43 0) при общей большой миграционной способности меди (особенно в виде легкорастворимого сульфата).

 

С.С. Смирнов характеризует миграцию так: "миграция меди тем более облегчается, чем выше в рудах отношение серы к меди, чем менее активна обстановка, чем менее влажен климат и чем более проницаема рудная масса".

 

Рассмотрим более подробно геохимическую миграцию элемента.

 

В гидротермах Cu мигрирует в форме различных комплексов Cu 5+ 0и Cu 52+ и концентрируется на геохимических барьерах в виде халькопирита и других сульфидов (меднопорфировые, медноколчеданные и др. месторождения).

В поверхностных водах обычно содержится n*10 5-6 0г/л Cu, что соответствует коэффициенту водной миграции 0,n. Большая часть Cu мигрирует с глинистыми частицами, которые энергично ее адсорбируют. Наиболее энергично мигрирует в сернокислых водах зоны окисления сульфидных руд где образуется легко растворимый CuSO 44 0. Содержание Cu в таких водах достигает n г/л, на участках месторождений возникают купоросные ручьи и озера. Однако такая миграция непродолжительна: при нейтрализации кислых вод на барьере Д1 осаждаются вторичные минералы Cu, она адсорбируется глинами, гидроксилами марганца, гумусом, кремнеземом. Так образуется повышенное содержание меди в почвах и континентальных отложениях ландшафтов на участках месторождений. Медь здесь активно вовлекается в биологический круговорот, появляются растения, обогащенные медью, крупные размеры приобретают моллюски и другие животные с голубой кровью. Многие растения и животные плохо переносят высокие концентрации меди и болеют.

 

Значительно слабее миграция Cu в ландшафтах влажного климата со слабокислыми водами. Медь здесь частично выщелачивается из почв. Известны болезни животных а растений, вызванные недостатком меди. Особенно бедны Cu пески и торфяники, где эффективны медные удобрения и подкормка животных. Медь энергично мигрирует и в пластовых водах, откуда она осаждается на восстановительном сероводородном барьере. Эти процессы особенно характерны для красноцветной формации, к которым приурочены месторождения и рудопроявления типа "медистых песчаников".

 

Основные типы генезиса наиболее крупных месторождений.

 

1) В ультраосновных породах и наритах вместе с пирротином и, следовательно, в ассоциации с никелем, кобальтом, частично с палладием. Обычно халькопирит является последним сульфидом в этом ряду кристаллизации и следовательно приурочен преимущественно или к эндоконтактовым или даже к экзоконтактовым зонам.

2) Выделение меди в пустотах мелафиров и вообще в основных эффузивах вместе с циолитами в начале геофазы H.

3) Выделение пирита вместе с халькопиритом из дериватов гранодиоритовой магмы и связанных с ними альбитофиров. Колчеданные линзы с цинком и золотом (например Урал).

4) Медно-жильный комплекс в связи с кислыми гранитами, с выделением меди в геофазах G-H, между комплексами Au-W-B и B-Zn-F. К этому типу относятся и взрывные месторождения меди в порфировых рудах и во вторичных кварцитах. В этом случае интересна связь с молибденом и бором. Окварцевание с выносом всех катионов, очевидно, перегретыми гидролизирующими водами и эманациями. Генетический тип представляет огромный интерес, но самый ход процесса остается не ясным. Большое промышленное значение, несмотря на низкое содержание (1-2%) Cu.

5) Контактный тип кислых и гранодиоритовых магм обычно во вторую фазукоктактового процесса накопления гранато-пироксенного скарна; медь обычно накапливается в геофазы G-H с молибденитом, пиритом, шеелитом, иногда гематитом среди магнитита более ранней кристаллизации. Этот тип в небольших количествах всегда присутствует в контактных магнетитах. Очень типичен для Средней Азии (Тянь-Шань).

6) Очень многочисленна и своеобразна осадочные скопления меди в песчаниках, сланцах, песках, битуминозных осадках. Весьма возможен в отдельных случаях биологический процесс образования (Мансфильд в Тюрингии, пермские песчаники в Приуралье). Геохимические изучен плохо. Интересна связь с молибденов, хромом, ванадий, обуславливающие особые рудные концентрации. Иногда наблюдаются корреляция между Cu и С; однако, далеко не всегда и, как показали исследования А.Д.Архангельского, наибольшие концентрации меди вызваны чисто химическими процессами.

 

Четыре типа колчеданных месторождений:

 

1. Месторождения Кипарского и Уральского типа отношение Pb: Zn: Cu - 1:10:50

2. Рудно-Алтайский - 1:3:1

3. Малый Кавказ - 1:5:10

4. Курака - 1:4:1

 

К зонам химического выветривания относятся медно-сульфидные месторождения.

 

 

PRETICH.ru

 

 

*****

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, авторизуйтесь для добавления комментария.
Реклама
Последние комментарии
Новости
Национализм - самое гн...
Где-то читал, что Соко...
[b]ya.os-vika:[/b] Ни...
[b]Морковкин:[/b] В...
[b]Vip-Tip:[/b] Доц...
Статьи
Тоже полезная статья -...
Хорошая статья - польз...
Американские самолеты ...
Нравятся мне такие дре...
Отзовик и по качеству ...
Фотогалерея
Lexa-SU не уподобляйте...
А еще были ништяк - бл...
Так это уже после разв...
А сейчас казаки - одна...
Сперва не понял... ока...
Отдельные страницы
Толян: — В результа...
Oskar: Вроде бы все ус...
У них другой менталите...
Oskar: Жулики, что тут...
[b]АЛАШ ОРДА:[/b] ...
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации.

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Google



Счетчики
Казахстанский компьютерный портал




Яндекс цитирования

Яндекс.Метрика

7,217,863 уникальных посетителей