Povijest otkrića bakra. Kada je prvi put korišten bakar? Tko je i kada prvi put nabavio bakar
Bakar je jedan od prvih metala koje je čovjek opširno ovladao zbog svoje relativno dostupne za dobivanje iz rude i niskog tališta. U davna vremena koristio se uglavnom u obliku slitine s kositrom - bronca za izradu oružja itd. prvi bakar dobiven je na području moderne Turske od strane stanovnika naselja Chatal-Hyuyuk. Zlato Čovječanstvo se sa zlatom susrelo već u 5. tisućljeću pr. neolitika zbog svoje rasprostranjenosti u izvornom stanju. Prema arheolozima, početak sustavnog rudarenja položen je na Bliskom istoku, odakle je zlatni nakit isporučivan, posebno u Egipat. Upravo je u Egiptu u grobnici kraljice Zer i jedne od kraljica Pu-abi Ura u sumerskoj civilizaciji pronađen prvi zlatni nakit koji datira iz 3. tisućljeća pr. u Rusiji se smatra početkom iskopavanja zlata 21. svibnja (1. lipnja) 1745., kada je Erofej Markov, koji je pronašao zlato na Uralu, prvi put objavio svoje otkriće u Uredu Glavnog odbora tvornica u Jekaterinburgu. , aluminij je dobio danski fizičar Hans Oersted 1825. godine djelovanjem kalijevog amalgama na aluminijev klorid, nakon čega je uslijedila destilacija žive. Široko se koristi kao strukturni materijal. Glavne prednosti aluminija u ovoj kvaliteti su lakoća, duktilnost za štancanje, otpornost na koroziju (na zraku, aluminij je trenutno prekriven jakim Al2O3 filmom, koji sprječava njegovu daljnju oksidaciju), visoka toplinska vodljivost, netoksičnost njegovih spojeva. Konkretno, ova su svojstva učinila aluminij iznimno popularnim u proizvodnji posuđa, aluminijske folije u prehrambenoj industriji i za pakiranje. Željezo Željezo je jedan od najčešće korištenih metala, čini čak 95% svjetske metalurške proizvodnje. Željezo je glavni sastojak čelika i lijevanog željeza - najvažnijih konstrukcijskih materijala. Željezo može biti dio legura na bazi drugih metala - na primjer, nikla. Magnetski željezov oksid (magnetit) važan je materijal u proizvodnji dugotrajnih računalnih memorijskih uređaja: tvrdih diskova, disketa itd. ultrafini prah magnetita koristi se u mnogim crno-bijelim laserskim pisačima pomiješan s polimernim granulama kao toner. Ovdje se istovremeno koristi crna boja magnetita i njegova sposobnost prianjanja na magnetizirani prijenosni valjak. Jedinstvena feromagnetska svojstva niza legura na bazi željeza doprinose njihovoj širokoj upotrebi u elektrotehnici za magnetske krugove transformatora i elektromotora. Željezni (III) klorid (željezni klorid) koristi se u radioamaterskoj praksi za jetkanje tiskanih pločica. Željezni sulfat (željezni sulfat) pomiješan s bakrenim sulfatom koristi se za suzbijanje štetnih gljivica u vrtlarstvu i građevinarstvu. Željezo se koristi kao anoda u željezo-nikal baterijama, željezo-zrak baterijama. Vodene otopine klorida dvovalentnog i feri željeza, kao i njegovih sulfata, koriste se kao koagulansi u procesima pročišćavanja prirodnih i otpadnih voda i obrade vode industrijskih poduzeća.
Bakar je element pobočne podskupine prve skupine, četvrte periode periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 29. Označava se simbolom Cu (lat. Cuprum). Jednostavna tvar bakar (CAS broj: 7440-50-8) je duktilni prijelazni metal zlatno ružičaste boje (ružičast u nedostatku oksidnog filma). Čovjek ga je široko koristio od davnina.
Povijest i porijeklo imena
Bakar je jedan od prvih metala koje je čovjek opširno ovladao zbog svoje relativno dostupne za dobivanje iz rude i niskog tališta. U staro doba koristio se uglavnom u obliku slitine s kositrom - bronca za izradu oružja i sl. (vidi brončano doba).
Latinski naziv za bakar Cuprum (antički Aes cuprium, Aes cyprium) dolazi od imena otoka Cipra, gdje je već u III tisućljeću pr. e. postojali su rudnici bakra i talio se bakar.
Strabon bakar naziva chalkos, prema imenu grada Chalkis na Eubeji. Od ove su riječi potekli mnogi starogrčki nazivi bakrenih i brončanih predmeta, kovačkih zanata, kovačkih proizvoda i odljevaka. Drugi latinski naziv za bakar je Aes (sanskrt, ayas, gotski aiz, njemački erz, engleski ore) znači ruda ili rudnik. Zagovornici indogermanske teorije o podrijetlu europskih jezika rusku riječ bakar (poljski miedz, češki med) izvode iz staronjemačkog smida (metal) i Schmied (kovač, engleski Smith). Naravno, odnos korijena u ovom slučaju je nesumnjiv, međutim, obje ove riječi potječu iz grčkog. moje, moje neovisno jedno o drugom. Iz ove riječi proizašli su srodni nazivi - medalja, medaljon (francuski medaille). Riječi bakar i bakar nalaze se u najstarijim ruskim književnim spomenicima. Alkemičari su bakar zvali Venera. U starija vremena nalazi se ime Mars.
Fizička svojstva
Bakar je duktilni metal zlatno-ružičaste boje, koji se na zraku brzo prekriva oksidnim filmom, što mu daje karakterističnu intenzivnu žućkasto-crvenu nijansu. Tanki filmovi bakra na svjetlu imaju zelenkasto-plavu boju.
Bakar tvori kubičnu rešetku s centrom na plohi, prostorna skupina F m3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.
Bakar ima visoku toplinsku i električnu vodljivost (drugi je po električnoj vodljivosti nakon srebra).
Ima dva stabilna izotopa - 63 Cu i 65 Cu, te nekoliko radioaktivnih izotopa. Najdugovječniji od njih, 64 Cu, ima poluživot od 12,7 sati i dvije varijante raspada s različitim produktima.
Postoji niz bakrenih legura: mjed - s cinkom, bronca - s kositrom i drugim elementima, kupronikal - s niklom, babiti - s olovom i drugi.
Kemijska svojstva
Ne mijenja se u zraku bez vlage i ugljičnog dioksida. Slabo je redukcijsko sredstvo, ne reagira s vodom, razrijeđenom solnom kiselinom. Prebacuje se u otopinu s neoksidirajućim kiselinama ili amonijak hidratom u prisutnosti kisika, kalijevog cijanida. Oksidira se koncentriranom sumpornom i dušičnom kiselinom, aqua regia, kisikom, halogenima, halkogenima, oksidima nemetala. Zagrijavanjem reagira s halogenovodikom.
Suvremene metode rudarenja
90% primarnog bakra dobiva se pirometalurškom metodom, 10% - hidrometalurškom metodom. Hidrometalurška metoda je proizvodnja bakra ispiranjem slabom otopinom sumporne kiseline i zatim izdvajanjem metalnog bakra iz otopine. Pirometalurška metoda sastoji se od nekoliko faza: obogaćivanje, prženje, taljenje do mat, puhanje u konvertoru, rafinacija.
Za obogaćivanje bakrenih ruda koristi se metoda flotacije (koja se temelji na korištenju različite močivosti čestica koje sadrže bakar i otpadnih stijena), što omogućuje dobivanje koncentrata bakra koji sadrži od 10 do 35% bakra.
Bakrene rude i koncentrati s visokim sadržajem sumpora podvrgavaju se oksidativnom prženju. U procesu zagrijavanja koncentrata ili rude na 700-800 °C u prisutnosti atmosferskog kisika dolazi do oksidacije sulfida, a sadržaj sumpora smanjuje se gotovo za polovicu od prvobitnog. Peču se samo loši koncentrati (s udjelom bakra od 8 do 25%), dok se bogati koncentrati (od 25 do 35% bakra) tale bez pečenja.
Nakon prženja, ruda i koncentrat bakra se tale u mat, koji je legura koja sadrži sulfide bakra i željeza. Mat sadrži od 30 do 50% bakra, 20-40% željeza, 22-25% sumpora, osim toga, mat sadrži nečistoće nikla, cinka, olova, zlata, srebra. Najčešće se taljenje provodi u plameno reverberacijskim pećima. Temperatura u zoni taljenja je 1450 °C.
Radi oksidacije sulfida i željeza, dobiveni bakreni kamen podvrgava se propuhivanju komprimiranim zrakom u horizontalnim pretvaračima s bočnim mlazom. Nastali oksidi se pretvaraju u trosku. Temperatura u pretvaraču je 1200-1300 °C. Zanimljivo je da se toplina u pretvaraču oslobađa zbog odvijanja kemijskih reakcija, bez dovoda goriva. Tako se u konverteru dobiva blister bakar koji sadrži 98,4 - 99,4% bakra, 0,01 - 0,04% željeza, 0,02 - 0,1% sumpora i malu količinu nikla, kositra, antimona, srebra, zlata. Taj se bakar sipa u lonac i ulijeva u čelične kalupe ili na stroj za lijevanje.
Nadalje, radi uklanjanja štetnih nečistoća, blister bakar se rafinira (pročišćava se vatrom, a zatim elektrolitičkom rafinacijom). Bit vatrenog pročišćavanja blister bakra je oksidacija nečistoća, njihovo uklanjanje plinovima i pretvaranje u trosku. Nakon vatrene rafinacije dobiva se bakar čistoće 99,0 - 99,7%. Ulijeva se u kalupe i dobivaju ingoti za daljnje taljenje legura (bronce i mjedi) ili ingoti za elektrolitičko rafiniranje.
Provodi se elektrolitička rafinacija kako bi se dobio čisti bakar (99,95%). Elektroliza se provodi u kupkama, gdje je anoda izrađena od vatreno rafiniranog bakra, a katoda od tankih listova čistog bakra. Elektrolit je vodena otopina. Prolaskom istosmjerne struje anoda se otapa, bakar prelazi u otopinu i, očišćen od nečistoća, taloži se na katodama. Nečistoće se talože na dno kupelji u obliku troske, koja se obrađuje za izdvajanje vrijednih metala. Katode se istovaruju za 5-12 dana, kada njihova masa dosegne 60 do 90 kg. Temeljito se operu, a zatim tope u električnim pećima.
Povijesni podaci o bakru, kemijskim i fizikalnim svojstvima; primjenu u medicini i u narodnom gospodarstvu. Bakar je prvi metal koji je čovjek prvi upotrijebio nekoliko tisućljeća prije Krista; meki metal, element grupe 11.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku
Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.
1. Povijesni podaci o bakru
2. Fizikalna svojstva bakra. Primjena u medicini iu narodnom gospodarstvu
3. Kemijska svojstva bakra
Bibliografija
1. Povijesni podaci o bakru
Bakar je prvi metal koji je čovjek prvi upotrijebio u antici, nekoliko tisućljeća pr. Prvi bakreni alati izrađivani su od samorodnog bakra, što je dosta uobičajeno. Najveći grumen bakra pronađen je u Sjedinjenim Državama, imao je masu od 420 tona.
Ali s obzirom na to da je bakar mekan metal, bakar u antici nije mogao istisnuti kameno oruđe. Tek kada je čovjek naučio taliti bakar i izumio broncu (legura bakra i kositra), metal je zamijenio kamen. Široka uporaba bakra započela je u 4. tisućljeću pr. e.
BAKAR - element 11. skupine periodnog sustava, gustoće 8,9 g cm -3, jedan od prvih metala koje je čovjek upoznao. Vjeruje se da se bakar počeo koristiti oko 5000 godina pr. Bakar se rijetko nalazi u prirodi kao metal. Od grumena bakra, možda uz pomoć kamenih sjekira, napravljeno je prvo metalno oruđe. Indijanci koji su živjeli na njegovim obalama Jezera. Gornja (Sjeverna Amerika), gdje postoji vrlo čisti samorodni bakar, metode njegove hladne obrade bile su poznate prije Kolumbova vremena.
Oko 3500. pr na Bliskom istoku su naučili izdvajati bakar iz ruda, dobivao se redukcijom ugljenom. U starom Egiptu također su bili rudnici bakra. Poznato je da su blokovi za poznatu Keopsovu piramidu obrađeni bakrenim alatom.
Do 3000. pr u Indiji, Mezopotamiji i Grčkoj dodan je kositar za pretapanje tvrđe bronce u bakar. Otkriće bronce moglo se dogoditi slučajno, ali njezine prednosti u odnosu na čisti bakar brzo su dovele ovu leguru u prvi plan. Tako je počelo brončano doba.
Asirci, Egipćani, Hindusi i drugi narodi antike imali su brončane proizvode. Međutim, drevni majstori naučili su lijevati čvrste brončane statue ne prije 5. stoljeća prije Krista. PRIJE KRISTA. Oko 290. pr Chares je u čast boga sunca Heliosa stvorio Kolosa s Rodosa. Bio je visok 32 m i stajao je iznad ulaza u unutarnju luku drevne luke otoka Rodosa u istočnom Egeju. Ogromnu brončanu statuu uništio je potres 223. godine.
Preci drevnih Slavena, koji su živjeli u slivu Dona iu regiji Dnjepra, koristili su bakar za izradu oružja, nakita i predmeta za kućanstvo. Ruska riječ "bakar", prema nekim istraživačima, dolazi od riječi "mida", koja je među drevnim plemenima koja su nastanjivala istočnu Europu značila metal općenito.
Simbol Cu dolazi od latinskog aes cyproum (kasnije Cuprum), budući da su se rudnici bakra starih Rimljana nalazili na Cipru (Cipar).
Relativni sadržaj bakra u zemljinoj kori je 6,8×10 -3%. Samorodni bakar je vrlo rijedak. Obično je element u obliku sulfida, oksida ili karbonata. Najvažnije rude bakra su kalkopirit CuFeS 2 , koji prema procjenama čini oko 50% svih ležišta ovog elementa, bakreni luster (halkozit) Cu 2 S, kuprit Cu 2 O i malahit Cu 2 CO 3 (OH ) 2 . Velika nalazišta bakrenih ruda pronađena su u raznim dijelovima Sjeverne i Južne Amerike, u Africi i na području naše zemlje. U 18-19 stoljeća. u blizini Onjega jezera kopao se samorodni bakar koji se slao u kovnicu u St. Otkriće komercijalnih nalazišta bakra na Uralu i u Sibiru povezano je s imenom Nikite Demidova. On je bio taj koji je dekretom Petra I. 1704. godine počeo kovati bakreni novac.
2. Fizikalna svojstva bakra. Primjena u medicini i pučkoj x oko Ekonomija
Bakar je teški ružičasto-crveni metal, mekan i savitljiv, talište mu je 1083°C, odličan je vodič električne struje i topline, električna vodljivost bakra je 1,7 puta veća od aluminija, a 6 puta veća od željeza .
Bakar je duktilni, ružičasto-crveni metal s metalnim sjajem; tanki slojevi bakra imaju zelenkasto-plavu boju kada su prozirni. Kristalizira u kubičnoj rešetki s metalnim tipom kemijske veze. Ima visoku toplinsku i električnu vodljivost, odmah iza srebra u pogledu električne vodljivosti. Talište 1083°C, vrelište 2567°C, gustoća 8,92 g/cm 3 .
Na zraku je bakar prekriven gustim zeleno-sivim filmom bazičnog karbonata koji ga štiti od daljnje oksidacije.
U svakodnevnom životu stalno imamo posla s bakrom i njegovim legurama: upalimo računalo ili stolnu svjetiljku - struja teče kroz bakrene žice, koristimo metalni novac, koji je, žuti i bijeli, izrađen od bakrenih legura. . Neke su kuće ukrašene brončanim predmetima, posuđe je izrađeno od bakra. U međuvremenu, bakar je daleko od najčešćeg elementa u prirodi: sadržaj bakra u zemljinoj kori je 0,01%, što mu omogućuje da zauzme samo 23. mjesto među svim elementima.
Glavna upotreba metala je kao vodič električne struje. Osim toga, bakar se koristi u legurama za kovanice, zbog čega se često naziva "metal za kovanice". Također se nalazi u tradicionalnoj bronci (legure bakra sa 7-10% kositra) i mesingu (legure bakra i cinka) i specijalnim legurama kao što je monel (legura nikla i bakra). Alati za obradu metala od bakrenih legura ne iskre i mogu se koristiti u eksplozivnim radionicama. Za izradu puhačkih instrumenata i zvona koriste se legure na bazi bakra.
Ljekovita svojstva bakra poznata su jako dugo. Drevni su vjerovali da je ljekovito djelovanje bakra povezano s njegovim analgetskim, antipiretskim, antibakterijskim i protuupalnim svojstvima. Još su Avicena i Galen opisali bakar kao lijek, a Aristotel je, ukazujući na opće jačajuće djelovanje bakra na tijelo, najradije zaspao s bakrenom kuglom u ruci. Kraljica Kleopatra nosila je najtanje bakrene narukvice, preferirajući ih od zlata i srebra, dobro poznavajući medicinu i alkemiju. U bakrenom oklopu drevni ratnici manje su se umarali, a rane su im se manje gnojile i brže zacjeljivale. Sposobnost bakra da pozitivno utječe na “mušku snagu” primijećena je i naširoko korištena u antičkom svijetu.
Nomadski narodi su u svakodnevnom životu koristili bakreno posuđe koje ih je štitilo od zaraznih bolesti, a Cigani su za istu svrhu nosili bakreni obruč na glavi. Povijesna činjenica: epidemija kolere i kuge zaobišla je ljude koji su radili s bakrom ili živjeli u blizini rudnika bakra. Nije slučajno da su ranije kvake na bolničkim vratima bile izrađene od bakra kako bi se spriječio prijenos infekcije sa zaraznih bolesnika na zdrave osobe.
Vrlo važno područje primjene bakra je proizvodnja bakrenih legura. S mnogim metalima bakar stvara takozvane čvrste otopine, koje su slične običnim otopinama po tome što su u njima atomi jedne komponente (metala) ravnomjerno raspoređeni među atomima druge (slika 34). Većina bakrenih legura su čvrste otopine.
Legura bakra poznata od davnina - bronca - sadrži 4-30% kositra (obično 8-10%). Zanimljivo je da bronca u svojoj tvrdoći nadmašuje odvojeno uzeti čisti bakar i kositar. Bronca je taljivija od bakra. Brončani proizvodi majstora starog Egipta, Grčke i Kine preživjeli su do danas. U srednjem vijeku oruđe i mnogi drugi proizvodi lijevani su od bronce. Čuveni Car top i Car zvono u moskovskom Kremlju također su izliveni od legure bakra i kositra.
3. Kemijska svojstva bakra
U obliku jednostavne tvari bakar ima karakterističnu crvenkastu boju. Bakar je mekan i duktilan. Što se tiče električne i toplinske vodljivosti, bakar je odmah iza srebra. Metalni bakar, poput srebra, ima antibakterijska svojstva.
Bakar je stabilan na čistom, suhom zraku na sobnoj temperaturi, ali stvara okside na crvenoj vrućini. Također reagira sa sumporom i halogenima. U atmosferi koja sadrži sumporne spojeve, bakar je prekriven zelenim slojem bazičnog sulfata. U elektrokemijskom nizu napona, bakar se nalazi desno od vodika, tako da praktički ne stupa u interakciju s neoksidirajućim kiselinama. Metal se otapa u vrućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini, kao iu razrijeđenoj i koncentriranoj dušičnoj kiselini. Osim toga, bakar se može otopiti djelovanjem vodenih otopina cijanida ili amonijaka:
2Cu + 8NH 3 ÍH 2 O + O 2 \u003d 2 (OH) 2 + 6H 2 O
Prema položaju bakra u periodnom sustavu, njegovo jedino stabilno oksidacijsko stanje trebalo bi biti (+I), ali nije. Bakar je sposoban poprimiti viša oksidacijska stanja, a najstabilnije je, osobito u vodenim otopinama, oksidacijsko stanje (+ II). Moguće je da je bakar(III) uključen u biokemijske reakcije prijenosa elektrona. Ovo stanje oksidacije je rijetko i vrlo se lako smanjuje djelovanjem čak i slabih redukcijskih sredstava. Poznato je nekoliko spojeva bakra(+IV).
Kad se metal zagrijava na zraku ili u kisiku, nastaju bakreni oksidi: žuti ili crveni Cu 2 O i crni CuO. Povećanje temperature potiče stvaranje pretežno bakrova (I) oksida Cu 2 O. U laboratoriju se ovaj oksid prikladno dobiva redukcijom alkalne otopine bakrove (II) soli s glukozom, hidrazinom ili hidroksilaminom:
2CuSO 4 + 2NH 2 OH + 4NaOH \u003d Cu 2 O + N 2 + 2Na 2 SO 4 + 5H 2 O
Ova reakcija je osnova Fehlingovog osjetljivog testa za šećere i druge redukcijske tvari. Ispitivanoj tvari dodaje se otopina soli bakra(II) u alkalnoj otopini. Ako je tvar redukcijsko sredstvo, pojavljuje se karakterističan crveni talog.
Budući da je Cu + kation nestabilan u vodenoj otopini, pod djelovanjem kiselina na Cu 2 O dolazi do dismutacije ili stvaranja kompleksa:
Cu 2 O + H 2 SO 4 \u003d Cu + CuSO 4 + H 2 O
Cu 2 O + 4HCl = 2 H + H 2 O
Oksid Cu 2 O primjetno stupa u interakciju s alkalijama. Ovo stvara kompleks:
Cu 2 O + 2NaOH + H 2 O 2Na
Za dobivanje bakrovog(II) oksida CuO najbolje je koristiti razgradnju nitrata ili bazičnog bakrovog(II) karbonata:
2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2
(CuOH) 2 CO 3 \u003d 2CuO + CO 2 + H 2 O
Bakreni oksidi su netopljivi u vodi i ne reagiraju s njom. Jedini bakrov hidroksid Cu(OH) 2 obično se dobiva dodavanjem lužine u vodenu otopinu bakrove(II) soli. Blijedoplavi talog bakrova (II) hidroksida, koji pokazuje amfoterna svojstva (sposobnost kemijskih spojeva da pokažu bazična ili kisela svojstva), može se otopiti ne samo u kiselinama, već iu koncentriranim alkalijama. U tom slučaju nastaju tamnoplave otopine koje sadrže čestice tipa 2-. Bakrov(II) hidroksid se otapa i u otopini amonijaka:
Cu (OH) 2 + 4NH 3. H 2 O \u003d (OH) 2 + 4H 2 O
Bakrov(II) hidroksid je toplinski nestabilan i zagrijavanjem se raspada:
Cu(OH) 2 \u003d CuO + H 2 O
Postoje podaci o postojanju tamnocrvenog oksida Cu 2 O 3 , koji nastaje djelovanjem K 2 S 2 O 8 na Cu(OH) 2 . Jak je oksidans, zagrijavanjem do 400°C raspada se na CuO i O2.
Veliko zanimanje za kemiju bakrenih oksida u posljednja dva desetljeća povezano je s proizvodnjom visokotemperaturnih supravodiča, od kojih je najpoznatiji YBa 2 Cu 3 O 7 . Godine 1987. pokazalo se da je ovaj spoj supravodič na temperaturi tekućeg dušika. Glavni problemi koji sprječavaju njegovu široku praktičnu primjenu leže u području obrade materijala. Sada najviše obećava proizvodnja tankih filmova.
Mnogi od bakrenih halkogenida su nestehiometrijski spojevi. Bakar(I) sulfid Cu 2 S nastaje jakim zagrijavanjem bakra u parama sumpora ili u okolini sumporovodika. Propuštanjem sumporovodika kroz vodene otopine koje sadrže katione Cu 2+ oslobađa se koloidni talog sastava CuS. Međutim, CuS nije jednostavan spoj bakra(II). Sadrži S 2 skupinu i bolje se opisuje formulom Cu I 2 Cu II (S 2)S. Bakreni selenidi i teluridi pokazuju metalna svojstva, dok su CuSe 2 , CuTe 2 , CuS i CuS 2 supravodiči na niskim temperaturama.
Kad se bakar zagrijava s halogenima, mogu se sintetizirati bezvodni difluorid, diklorid i dibromid. Otopine bakrovih(II) halogenida prikladnije se dobivaju reakcijom metala, njegovog oksida, hidroksida ili karbonata s odgovarajućom halogenovodičnom kiselinom. Kristalni hidrati uvijek se izoliraju iz vodenih otopina.
Pokušaji dobivanja bakrovog (II) jodida dovode do stvaranja bakrovog (I) jodida CuI:
2Cu 2+ + 4I - = 2CuI + I 2
U tom slučaju otopina i talog postaju smeđi zbog prisutnosti joda. Nastali jod može se ukloniti djelovanjem tiosulfatnog iona:
I 2 + 2SO 3 S 2- \u003d 2I - + S 4 O 6 2-
Međutim, kada se doda višak tiosulfatnog iona, bakrov (I) jodid se otapa:
CuI + 2SO 3 S 2- \u003d 3- + I -
Slično, pokušaji pripreme bakrovog(II) cijanida dovode do stvaranja CuCN. S druge strane, nije moguće dobiti bakar(I) sol s elektronegativnim fluorom. Tri druga bakrova(I) halogenida, koji su bijeli netopljivi spojevi, talože se iz vodenih otopina tijekom redukcije bakrovih(II) halogenida.
U vodenim otopinama bezbojni bakrov(I) ion vrlo je nestabilan i neproporcionalan
2Cu I Cu II + Cu(p)
Možda je razlog tome veličina atoma. Cu II ion manji je od Cu I i, s dvostruko većim nabojem, mnogo jače međudjeluje s vodom (topline hidratacije su ~2100 odnosno ~580 kJ mol -1 ). Razlika je značajna jer premašuje drugu energiju ionizacije za bakar. To čini Cu II ion stabilnijim u vodenoj otopini (i ionskim čvrstim tvarima) od Cu I, unatoč njegovoj stabilnoj d 10 konfiguraciji. Međutim, Cu I se može stabilizirati u spojevima s vrlo niskom topljivošću ili putem kompleksiranja. Kompleksi se lako stvaraju u vodenoj otopini nakon interakcije Cu 2 O s odgovarajućim ligandima. U vodenim otopinama, bakrovi(I) kloro- i amin kompleksi se polagano oksidiraju pomoću atmosferskog kisika u odgovarajuće bakrove(II) spojeve.
S druge strane, bakrov(II) kation prilično je stabilan u vodenoj otopini. Soli bakra(II) uglavnom su topljive u vodi. Plava boja njihovih otopina povezana je s nastankom iona 2+. Često kristaliziraju kao hidrati. Vodene otopine su slabo hidrolizirane i iz njih se često talože bazične soli. Glavni karbonat se nalazi u prirodi - to je mineral malahit, glavni sulfati i kloridi nastaju tijekom atmosferske korozije bakra, a glavni acetat (verdigris) se koristi kao pigment.
Yar-verdigris je poznat još od vremena Plinija Starijeg (23.-79. godine). U ruskim ljekarnama počeli su ga primati početkom 17. stoljeća. Ovisno o načinu dobivanja, može biti zelena ili plava. Oslikala je zidove kraljevskih odaja u Kolomenskome u Moskvi.
Najpoznatija jednostavna sol - bakrov (II) sulfat pentahidrat CuSO 4 Í5H 2 O - često se naziva bakrov sulfat. Riječ vitriol, očito, dolazi od latinskog Cipri Rosa - ciparska ruža. U Rusiji se bakreni sulfat zvao plavi, ciparski, zatim turski. Činjenicu da vitriol sadrži bakar prvi je utvrdio 1644. Van Helmont. Godine 1848. R. Glauber prvi je dobio bakreni sulfat iz bakra i sumporne kiseline. Bakar sulfat ima široku primjenu u elektrolitičkim procesima, obradi vode i zaštiti bilja. Polazni je materijal za mnoge druge spojeve bakra.
Tetraamini se lako stvaraju dodavanjem amonijaka u vodene otopine bakra(II) dok se početni talog potpuno ne otopi. Tamnoplave otopine bakrenih tetraamina otapaju celulozu, koja se može ponovno istaložiti zakiseljavanjem, što se koristi u jednom od procesa dobivanja viskoze. Dodatak etanola u otopinu uzrokuje taloženje SO 4 ÍH 2 O. Rekristalizacijom tetraamina iz koncentrirane otopine amonijaka nastaju ljubičasto-plavi pentaamini, međutim, peta molekula NH 3 se lako gubi. Heksaamini se mogu dobiti samo u tekućem amonijaku, a skladište se u atmosferi amonijaka.
Bakar(II) tvori kvadratni planarni kompleks s makrocikličkim ligandom ftalocijaninom. Njegovi se derivati koriste za proizvodnju niza plavih do zelenih pigmenata koji su stabilni do 500°C i naširoko se koriste u tintama, bojama, plastici, pa čak i obojenim cementima.
Bibliografija
1. Azimov A. Kratka povijest kemije. Sankt Peterburg, Amfora, 2002
2. Vanyukov A.V., Utkin M.I. Složena prerada sirovina bakra i nikla. Čeljabinsk, 1988
3. Talionička proizvodnja bakra - razvoj i perspektive. Alma-Ata, 1978
4. Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Knjiga iz kemije za domaću lektiru. M., Kemija, 1994
5. Kemija i život (Salter Chemistry). 1. dio. Pojmovi kemije. M.: Izdavačka kuća Ruskog kemijskog tehničkog sveučilišta im. D.I.Mendelejeva, 1997
Slični dokumenti
Fizikalna i kemijska svojstva bakra - prvog metala koji su ljudi prvi počeli koristiti u antici, nekoliko tisućljeća pr. Vrijednost bakra za ljudski organizam. Opseg njegove primjene, uporaba u tradicionalnoj medicini.
prezentacija, dodano 19.05.2014
Bakar je mekan i duktilan. Što se tiče električne i toplinske vodljivosti, bakar je odmah iza srebra. Metalni bakar, poput srebra, ima antibakterijska svojstva. Malahit je spoj bakra, sastav prirodnog malahita je glavni bakreni karbonat
seminarski rad, dodan 24.05.2005
Bakar je kemijski element I. skupine periodnog sustava Mendeljejeva. Opće karakteristike bakra. Fizička i kemijska svojstva. Nalaz u prirodi. Dobivanje, primjena, biološka uloga. Upotreba bakrenih spojeva.
sažetak, dodan 24.03.2007
karakteristike elementa bakra. Vitalni metal. Glavni element elektrotehnike. Jedan od najstarijih i najpopularnijih. Karakteristike čvrstoće, fluidnosti, električnog otpora. Predmeti od bakra i njegovih legura s drugim elementima.
članak, dodan 06/12/2008
Bakar, srebro i zlato isto su doba civilizacije. Bakar: prvi metal koji je kod pračovjeka zamijenio kamen u primitivnom oruđu. Rasprostranjenost bakra u prirodi, glavna područja njegove primjene. Legura bakra i kositra - bronca i njena glavna svojstva.
prezentacija, dodano 03.04.2010
Fizikalna i kemijska svojstva bakra: toplinska i električna vodljivost, atomski radijus, oksidacijska stanja. Sadržaj metala u zemljinoj kori i njegova primjena u industriji. Izotopi i kemijska aktivnost bakra. Biološki značaj bakra u organizmu.
prezentacija, dodano 12.11.2014
Povijest i svojstva kositra. Podrijetlo imena titana, njegove alotropske modifikacije, kemijska i fizikalna svojstva. Glavne karakteristike koje omogućuju korištenje ovog metala. Primjena titana i njegovih legura u industriji.
sažetak, dodan 27.05.2014
Povijest otkrića bakra i srebra. Primjena bakra u industriji: elektrotehnici, strojogradnji, građevinarstvu, kemijskoj opremi, prometu novca i nakitu. Osnovna kemijska svojstva i fizikalna svojstva metala.
prezentacija, dodano 25.03.2013
Položaj bakra u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev. rasprostranjenost u prirodi. Fizička i kemijska svojstva. Kompleksni spojevi bakra. Primjena bakra u elektrotehničkoj, metalurškoj i kemijskoj industriji, u sustavima za izmjenu topline.
sažetak, dodan 11.08.2014
Atomska, fizikalna i kemijska svojstva elemenata podskupine bakra i njihovih spojeva. Sadržaj elemenata podskupine bakra u zemljinoj kori. Korištenje piro- i hidrometalurških procesa za proizvodnju bakra. Svojstva spojeva bakra, srebra i zlata.
Metodološki razvoj lekcije na temu: "Proizvodnja bakra"
Završio nastavnik najviše kvalifikacijske kategorije Kemerovskog strukovnog tehničkog učilišta
Tyunina Nadezhda Yakovlevna
1 .Povijest nastanka bakra.
Bakar - jedan od prvih metala koje je čovjek široko ovladao zbog relativne dostupnosti za dobivanjerudei nisko talište. U davna vremena koristio se uglavnom u obliku legure s kositrom -broncaza proizvodnju oružja itd. (vidibrončano doba).
Latinski naziv za bakar Cuprum (antički Aes cuprium, Aes cyprium) dolazi od imena otokaCipar, gdje je već u III tisućljeću pr. e. postojali su rudnici bakra i talio se bakar.
NaStrabonbakar se naziva khalkos, od imena grada ChalkisnaEubeja. Od ove riječi proizašli su mnogi starogrčki nazivi za bakar ibroncapredmeti, kovački zanat, kovački proizvodi i odljevci. Drugi latinski naziv za bakar je Aes (sanskrt, ayas, gotski aiz, njemački erz, engleski ore) znači ruda ili rudnik. Zagovornici indogermanske teorije o podrijetlu europskih jezika rusku riječ bakar (poljski miedz, češki med) smatraju povezanom sa staronjemačkim smida (metal) i Schmied (kovač, engleski Smith). Od ove riječi proizašli su srodni nazivi - medalja, medaljon. Riječi bakar i bakar nalaze se u najstarijim ruskim književnim spomenicima. Alkemičari su bakar zvali "Venera" (Venera). U starija vremena nalazi se naziv "Mars" (Mars).
Bakar se u prirodi nalazi u spojevima iu samorodnom obliku.
Od industrijske važnosti su kalkopirit CuFeS2, poznat i kao bakreni pirit, halkocit Cu2S i bornit Cu5FeS4. Uz njih se nalaze i drugi minerali bakra: kovelit CuS, kuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3)2(OH)2, malahit Cu2CO3(OH)2
Bakreni sulfidi nastaju uglavnom u srednjotemperaturnim hidrotermalnim žilama. Također, naslage bakra često se nalaze u sedimentnim stijenama - bakrenim pješčenjacima i škriljevcima. Najveći dio bakrene rude iskopava se otvorenim kopom. Sadržaj bakra u rudi kreće se od 0,4 do 1,0%.
2. Fizička svojstva
Bakar je duktilni metal zlatno-ružičaste boje, koji se na zraku brzo prekriva oksidnim filmom, što mu daje karakterističnu intenzivnu žućkasto-crvenu nijansu. Tanki filmovi bakra na svjetlu imaju zelenkasto-plavu boju.
Zajedno s, i , bakar je jedan od četiri metala koji imaju jasnu boju koja se razlikuje od sive ili srebrne u drugim metalima. Ova nijansa boje objašnjava se prisutnošću elektroničkih prijelaza između ispunjene treće i poluprazne četvrte atomske orbitale: energetska razlika između njih odgovara valnoj duljini narančaste svjetlosti. Isti mehanizam odgovoran je za karakterističnu boju zlata.
bakreni oblici, F m3m, a= 0,36150 nm, Z = 4.
Bakar ima visoku i (na drugom je mjestu po električnoj vodljivosti među metalima nakon ). Električna vodljivost na 20 °C: 55,5-58/m . Bakar ima relativno velik : 0,4%/°C iu širokom temperaturnom području slabo ovisi o temperaturi.
Postoji serija bakra: - s, - s i drugi elementi- s , - s olovom i dr.
BAKRENI KRISTALI
3. Dobivanje bakra
Bakar se dobiva iz bakrenih ruda i minerala. Glavne metode za dobivanje bakra su, i.
Pirometalurška metoda sastoji se u dobivanju bakra iz sulfidnih ruda (npr ):
Hidrometalurška metoda sastoji se u otapanju minerala bakra u razrijeđenoj sumpornoj kiselini ili u otopini; iz dobivenih otopina bakar se istiskuje metalnim željezom:
Mort:
Samorodni bakar
4. Bakreni priključak
Oksidacijsko stanje II je najstabilnije oksidacijsko stanje bakra. Odgovara crnom oksidu CuO i plavom hidroksidu Cu(OH) 2 , koji stojeći lako odvaja vodu i pritom pocrni:
Bakrov (II) hidroksid pretežno je bazičan i samo se djelomično otapa u koncentriranoj lužini stvarajući plavi hidrokso kompleks. Od najveće važnosti je reakcija bakrova (II) hidroksida s, oko čega nastaje tzv. (otapalo):
Bakrene(II) soli nastaju otapanjem bakra u oksidirajućim kiselinama (nitratna, koncentrirana sumporna). Većina soli u ovom oksidacijskom stanju je plave ili zelene boje.
Spojevi bakra(II) imaju slaba oksidacijska svojstva, što se koristi u analizi (npr. korištenje Fehlingovog reagensa).
Ima zelenu boju, što je razlog za ozelenjavanje elemenata zgrada, spomenika i proizvoda od bakra i bakrenih legura kada oksidni film u interakciji sa zrakom u prisustvu vode. kada se hidratizira daje plavi CuSO 4 ∙5H 2 O, koristi se kao .
Bakrov (II) oksid koristi se za proizvodnju bakrenog oksida (YBa 2 Cu 3 O 7-δ ), što je osnova za dobivanje .
bakreni vitriol
5. Metode rudarenja
Ovaj se metal češće javlja u prirodi u svom izvornom obliku nego i. Legura bakra i kositra () prvi put je dobivena 3000. pr. e. na Bliskom istoku. Bronca je privlačila ljude svojom snagom i dobrom savitljivošću, što ju je činilo pogodnom za izradu alata i alata za lov, posuđa i nakita. Svi ovi predmeti pronađeni su u arheološkim iskopinama.
U početku se bakar vadio iz rude, a ne iz, jer nije zahtijevao prethodno prženje. Da bi se to učinilo, mješavina rude je stavljena u zemljanu posudu, posuda je stavljena u malu jamu i smjesa je zapaljena. Oslobođeni je reducirao malahit u slobodni bakar:
Na području Rusije i susjednih zemalja rudnici bakra pojavili su se dva tisućljeća prije Krista. e. Njihovi ostaci nalaze se na Uralu (najpoznatije nalazište), u Zakavkazju, u Ukrajini, u Sibiru, na Altaju.
U XIII-XIV stoljeću. ovladao industrijskim taljenjem bakra. u Moskvi u 15. stoljeću. osnovan je, gdje su se od bronce lijevale puške raznih kalibara.
Sada je poznato više od 170 minerala koji sadrže bakar, ali samo 14-15 od njih su od industrijske važnosti. To su halkopirit (aka bakreni pirit), malahit, a nalazi se i samorodni bakar. U bakrenim rudama često se kao nečistoće nalaze molibden, nikal, olovo, kobalt, rjeđe - zlato, srebro. Obično se bakrene rude obogaćuju u tvornicama prije slanja u talionice bakra. Kazahstan, SAD, Čile, Kanada, afričke zemlje - Zair, Zambija, Južna Afrika bogate su bakrom.
Najveći svjetski kamenolom u kojem se vadi ruda bakra. Smješten u .
6. Informacijska podrška izobrazbi
Glavni izvori:
Solntsev, Yu.P. Znanost o materijalima [Tekst]: udžbenik za institucionalnu okolinu stručna slika. / Yu.P. Solntsev, S.A. Vologzhanina. - Moskva: Informacijski centar "Akademija", 2009. - 496s. – [Preporuka FGU “FIRO”].
Stukanov, V.A. Znanost o materijalima [Tekst]: udžbenik za stručno obrazovanje u institucionalnom okruženju. / V.A. Stukanov. - M.: Forum, 2011. - 368s. – [Preporuka FGU “FIRO”].
Dodatni izvori:
Kuzmin B.A. Tehnologija metala i konstrukcijskih materijala [Tekst]: udžbenik za visoke strojarske škole. - M. Inženjering, 2008 -251 str.
Znanost o materijalima [Elektronički izvor]: Part 1. - Izhevsk: Research Center "Regular and Chaotic Dynamics", 2006. - 1 CD-ROM, 12 cm.
Moryakov, O.S. Znanost o materijalima (u tehničkim specijalnostima) [Tekst]: udžbenik za sliku. inst. prosj. prof. slika. / O.S. Moryakov. - Moskva: Izdavački centar "Akademija", 2010. - 240 str. – [Preporuka FGU “FIRO”]
Nikiforov, V.M. Tehnologija metala i drugih konstrukcijskih materijala [Tekst]:udžbenik za učenike tehničke škole, liceji, stud. sveučilišta, inženjeri i tehničari svih tehničkih specijalnosti. – V.M. Nikiforov. - 10. izdanje, - St. Petersburg: Politehnika, 2010. - 382 str.
Kompleks goriva i energije u regijama Sibirskog saveznog okruga [Elektronički izvor]: statistička zbirka / Rosstat, Teritorij. orgulje Feder. državne službe. statistika za Irkut. regija - Irkutsk: Irkutskstat, 2006. - 1 CD-ROM, 12 cm.
Internet resursi
Sveruski institut za znanstvene i tehničke informacije Ruske akademije znanosti (VINITI RAN) [Elektronički izvor]. – Način pristupa: http://www2. vinost. hr, besplatno. -Titula s ekrana
Portal regulatorne i tehničke dokumentacijehttp // www . pntdoc . hr
Tehnička literatura[Elektronički izvor]. - Način pristupa:http // www . tehnologija . hr , besplatno. - Zagl. s ekrana
Elektronički knjižnični sustav "KnigaFond"http://www.knigafund.ru/, pretplata. -Titula s ekrana
Elektronički knjižnični sustav izdavačke kuće "Lan"[Elektronička građa] . - Način pristupa:http://lanbook.com/ebs.php, pretplata. -Titula s ekrana
Sustav elektroničke knjižniceIGlib [ Elektronički izvor] . - Način pristupa:http://www.iqlib.ru/, pretplata. -Titula s ekrana