Инструкция

Оксид меди (I) - Cu2O. В природе его можно встретить в виде минерала куприта. Также известны такие его названия, как закись меди, гемиоксид меди и оксид димеди. Оксид меди (I) относится к группе оксидов.

Химические свойства

Cu2O не реагирует с водой. Оксид меди (I) диссоциирует в минимальной степени:
Cu2O+H2O=2Cu(+)+2OH(-).

Cu2O можно перевести в раствор следующими путями:
- Окисление:
Cu2O+6HNO3=2Cu(NO3)2+3H2O+2NO2;
2Cu2O+8HCl+O2=4CuCl2+4H2O.
- Реакция с концентрированной соляной кислотой:
Сu2O+4HCl=2H+H2O.
- Реакция между оксидом меди (I) и концентрированной щелочью:
Cu2O+2OH(-)+H2O=2(-).
- Реакция с концентрированными растворами солей аммония:
Cu2O+2NH4(+)=2(+).
- Реакция с концентрированным гидратом аммиака:
Cu2O+4(NH3*H2O)=2OH+3H2O.

Cu2O в водном растворе может осуществлять следующие реакции:
- Окисление кислородом до Cu(OH)2:
2Cu2O+4H2O+O2=4Cu(OH)2.
- В реакции с разбавленными галогенводородными кислотами (вместо HHal можно поставить Cl, I, Br) образуется галогениды меди:
Cu2O+2HHal=2CuHal+H2O.
- Реакция с разбавленной серной кислотой является диспропорционированием. То есть оксид меди (I) является и окислителем и восстановителем одновременно:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O.
- Реакция восстановления до Cu гидросульфитом натрия, или любыми другими типичными восстановителями:
2Cu2O+2NaHSO3=4Cu+Na2SO4+H2SO4.

Реакции с азидоводородом:
- Реакция при охлаждении 10-15оС:
Сu2O+5HN3=2Cu(N3)2+H2O+NH3+N2.
- Реакция при температуре 20-25оС:
Сu2O+2HN3=2CuN3+H2O.

Реакции при нагревании:
- Разложение при 1800оС:
2Cu2O=4Cu+O2.
- Реакция с серой:
2Cu2O+3S=2Cu2S+SO2 (температура более 600оС);
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 (температура 1200-1300оС).
- В токе водорода при нагревании оксид углерода реагирует с :
Cu2O+H2=2Cu+H2O (температура выше 250оС);
Cu2O+CO=2Cu+CO2 (температура 250-300оС);
3Cu2O+2Al=6Cu+2Al2O3 (температура 1000оС)

Оксид меди (II) - CuO. Также известно название окись меди. В обычных школах (не специализирующихся на ) именно его изучают. Это основной оксид, двухвалентный. В природе оксид меди (II) встречается в виде минерала мелаконита или его еще называют теноритом.

Химические свойства

- Оксид меди (II) разлагается при нагревании до 1100оС:
2CuO=2Cu+O2.
- Окись меди реагирует с кислотами:
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O;
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O - медного купороса.
- При реакции с гидроксидами образуются купраты:
CuO+2NaOH=Na2CuO2+H2O.
- Реакции оксида меди (II) с углем, монооксидом углерода, и водородом являются реакциями восстановления:
2CuO+C=2Cu+CO2.
CuO+H2=Cu+H2O

Оксид меди (III) - Cu2O3 - окисел металла меди. Является сильным окислителем.

Химические свойства

- Оксид меди (III) не растворяется в воде.
- Разложение происходит при воздействии температуры:
2Cu2O3=4CuO+O2 (температура 400оС).
- В ходе реакции оксида меди (III) с хлороводородом происходит выделение хлора;
- При реакциях образуются красные тетрагидроксокупраты (III) (нестойкие).
Две последние реакции довольно сложные, их использование встречается только в профилирующих учреждениях.

Аммиак - одно из важнейших соединений азота.
Азот, входящий в состав белков и нуклеиновых кислот, является одним из компонентов, составляющих основу жизни. Поэтому очень важно было научиться синтезировать химические соединения с азотом. Сначала использовали электричество, но этот способ оказался очень дорогим. Более простым способом явилась химическая реакция соединения азота, находящегося в воздухе, с водородом в химическое соединение - аммиак !

Получение аммиака

Получение аммиака в промышленности связано с прямым его синтезом из простых веществ. Как уже отмечалось, источником азота служит воздух, а водород получают из воды.

3H 2 + N 2 → 2NH 3 + Q

Реакция синтеза аммиака обратима, поэтому важно подобрать условия, при которых выход аммиака в химической реакции будет наибольшим. Для этого реакцию проводят при высоком давлении (от 15 до 100 МПа). В ходе реакции объёмы газов (водорода и азота) уменьшаются в 2 раза, поэтому высокое давление позволяет увеличить количество образующегося аммиака. Катализатором в такой реакции может служить губчатое железо. При этом интересно то, что губчатое железо действует как катализатор только при температуре выше 500 0 C. Но увеличение температуры способствует распаду молекулы аммиака на водород и азот. Для избежания распада молекул, как только смесь газов проходит через губчатое железо, образовавшийся аммиак сразу охлаждают! Кроме того при сильном охлаждении аммиак превращается в жидкость.

Получение аммиака в лабораторных условиях производят из смеси твёрдого хлорида аммония (NH 4 Cl) и гашенной извести. При нагревании интенсивно выделяется аммиак.

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O

Свойства аммиака

Аммиак при обычных условиях - газ с резким и неприятным запахом. Аммиак ядовит! При 20 0 C в воде растворяется 700 л аммиака. Полученный раствор называют аммиачной водой . Из-за такой растворимости аммиак нельзя собирать и хранить над водой.

Аммиак - активный восстановитель. Такое свойство у него за счёт атомов азота, имеющих степень окисления "-3". Восстановительные свойства азота наблюдаются при горении аммиака на воздухе. Так как для азота наиболее устойчивая степень окисления - 0, то в результате этой реакции выделяется свободный азот.

Если в реакции горения использовать катализаторы (платину Pt и оксид хрома Cr 2 O 3), то получают оксид азота.

4NH 3 + 5 O 2 → 4NO + 6H 2 O

Аммиак может восстанавливать металлы из их оксидов. Так реакцию с оксидом меди используют для получения азота.

2NH 3 + 3CuO → 3Cu + N 2 + 3H 2 O

Реакция гидроксида меди с аммиаком

Аммиак обладает свойствами оснований и щелочей . При растворении его в воде образуется ион аммония и гидроксид-ион. При этом соединения NH 4 OH - не существует! Поэтому формулу аммиачной воды лучше записать, как формулу аммиака!

Основные свойства аммиака проявляются также и в реакциях с кислотами.

NH 3 + HCl → NH 4 Cl (нашатырь)

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3 (аммиачная селитра)

Аммиак реагирует с органическими веществами. Например, искусственные аминокислоты получают с помощью реакции аммиака и A-хлорзамещёнными карбоновыми кислотами. Выделяющийся в результате реакции хлороводород (газ HCl) связывают с избытком аммиака, в результате которого образуется нашатырь (или хлорид аммония NH 4 Cl).

Многие комплексные соединения содержат в качестве лиганда аммиак . Аммиачный раствор оксида серебра, который используется для обнаружения альдегидов, представляет собой комплексное соединение - гидроксиддиаммин серебра.

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O →2OH

Соли аммония

Соли аммония - твёрдые кристаллические вещества, не имеющие окраски. Почти все они растворяются в воде, и им характерны все те же свойства, которые имеют известные нам соли металлов. Они взаимодействуют со щелочами, при этом выделяется аммиак.

NH 4 Cl + KOH → KCl + NH 3 + H 2 O

При этом, если дополнительно воспользоваться индикаторной бумагой, то эту реакцию можно использовать - как качественную реакцию на соли аммония . Соли аммония взаимодействуют с другими солями и кислотами. Например,

(NH 4) 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2NH 4 Cl

(NH 4) 2 CO 3 + 2HCl 2 → 2NH 4 Cl + CO 2 + H 2 O

Соли аммония неустойчивы к нагреванию. Некоторые из них, например хлорид аммония (или нашатырь), - возгоняются (испаряются при нагревании), другие, например нитрит аммония, - разлагаются

NH 4 Cl → NH 3 + HCl

NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O

Последняя химическая реакция - разложение нитрита аммония - используется в химических лабораториях для получения чистого азота.

Аммиак - это слабое основание, поэтому соли, образованные аммиаком в водном растворе подвергаются гидролизу. В растворах этих солей имеется большое количество ионов гидроксония, поэтому реакция солей аммония - кислая!

NH 4 + + H 2 O → NH 3 + H 3 O +

Применение аммиака и его солей основано на специфических свойствах. Аммиак служит сырьём для производства азотосодержащих веществ, а также в составе солей широко применяется в качестве минеральных удобрений . Водный раствор аммиака можно купить в аптеках под названием нашатырный спирт .

Cuprum (Cu) относится к числу малоактивных металлов. Для него характерно образование химических соединений со степенями окисления +1 и +2. Так, например, два окисла, представляющих собой соединение из двух элементов Cu и кислорода O: со степенью окисления +1 — закись меди Cu2O и степенью окисления +2 — окись меди CuO. Несмотря на то, что состоят они из одинаковых химических элементов, но каждый из них имеет свои особые характеристики. На холоде металл очень слабо взаимодействует с кислородом воздуха, покрываясь пленкой, представляющей собой оксид меди, который препятствует дельнейшему окислению cuprum. При нагревании это простое вещество с порядковым номером 29 в таблице Менделеева полностью окисляется. При этом образуется также оксид меди (II): 2Cu + O2 → 2CuO.

Закись представляет собой коричневато-красное твердое вещество с молярной массой 143,1 г/моль. Соединение имеет температуру плавления 1235°С, температуру кипения 1800°С. Оно не растворяется в воде, но растворяется в кислотах. Разводится оксид меди (I) в (концентрированном), при этом образуется бесцветный комплекс +, который легко окисляется на воздухе до аммиачного комплекса сине-фиолетового цвета 2+, растворяющегося в соляной кислоте с образованием CuCl2. В истории полупроводниковой физики Cu2O является одним из наиболее изученных материалов.

Оксид меди (I), известный также как гемиоксид, обладает основными свойствами. Он может быть получен окислением металла: 4Cu + O2 → 2 Cu2O. Примеси, такие как вода и кислоты, влияют на скорость этого процесса, а также дальнейшее окисление до двухвалентного оксида. Закись меди может растворяться в при этом образуется чистый металл и соль: H2SO4 + Cu2O → Cu + CuSO4 + H2O. По аналогичной схеме происходит взаимодействие окисла со степенью +1 с другими кислородосодержащими кислотами. При взаимодействии гемиоксида с галогенсодержащими кислотами образуются соли одновалентного металла: 2HCl + Cu2O → 2CuCl + H2O.

Встречается оксид меди (I) в природе в виде красной руды (это устаревшее название, наряду с таким как рубиновая Cu), называемой минералом «Куприт». На его образование требуется длительное время. Он может быть получен искусственно при высоких температурах или под высоким давлением кислорода. Гемиоксид обычно используется как фунгицид, как пигмент, как противообрастающее средство в подводной или морской краске, и применяется также в качестве катализатора.

Однако воздействие этого вещества с химической формулой Cu2O на организм может быть опасным. При вдыхании вызывает одышку, кашель, а также изъязвление и перфорацию дыхательных путей. При попадании внутрь раздражает желудочно-кишечный тракт, что сопровождается рвотой, болью и диареей.

H2 + CuO → Cu + H2O;

CO + CuO → Cu + CO2.

Используется оксид меди (II) в керамике (как пигмент) для получения глазури (синей, зеленой и красной, а иногда и розовой, серой или черной). Он также применяется в качестве пищевой добавки у животных с целью уменьшения дефицита cuprum в организме. Это абразивный материал, который необходим для полировки оптического оборудования. Он используется для производства сухих батарей, для получения других солей Cu. Соединение CuO также применяется при сварке медных сплавов.

Воздействие химического соединения CuO также может быть опасным для организма человека. При вдыхании вызывает раздражение легких. Оксид меди (II) может вызвать лихорадку металлических паров (MFF). Окись Cu провоцирует изменение цвета кожи, могут появиться проблемы со зрением. При попадании в организм, как и гемиоксид, приводит к отравлению, которое сопровождается симптомами в виде рвоты и болевых ощущений.

В коническую колбу 250 мл налейте на 2/3 объема воды. Растворите в ней примерно 0.5 гр соли меди (II) - сульфата, ацетата или хлорида. Образуется голубой раствор. Небольшими порциями добавляйте к раствору концентрированный аммиак. Сначала будет образовываться голубой осадок гидроксида меди Cu(OH)2, который растворится в избытке аммиака с образованием синего аммиачного комплекса меди (II):

CuSO4 + 2NH3 +2H2O = Cu(OH)2 + (NH4)2SO4

Cu(OH)2 + 4NH3 = (OH)2

После полного растворения осадка прилейте к раствору еще немного аммиака. Теперь добавьте в колбу кусочки зачищенной медной проволоки или стружки, чтобы она полностью покрыла дно колбы. После этого добавьте немного воды так, чтобы свободный объем в колбе был 20-30 мл и герметично закройте ее пробкой. Если под рукой нет колбы, то вполне подойдет и обыкновенная бутылка из бесцветного стекла.

Оставим колбу стоять в укромном месте, перемешивая ее содержимое по несколько раз в день (следите, чтобы при этом не открылась пробка). Постепенно синий раствор станет бледнеть и со временем обесцветится. Скорость этого процесса зависит от условий (температуры, количества соли меди, взятой для эксперимента, частоты перемешивания и др.). В нашем случае для полного обесцвечивания раствора понадобилось 2-3 недели.

Химизм этого процесса довольно прост. При взаимодействии меди с аммиачным комплексом Cu(II) образуется бесцветный аммиачный комплекс одновалентной меди. В результате этого синяя окраска раствора исчезает:

(OH)2 + Cu = 2(OH)

Теперь сам опыт. Поставьте колбу на белый фон, а рядом с ней - пустой стакан (или банку). Зрители наблюдают закрытую колбу с бесцветным раствором. Предложите всем желающим убедиться, что в стакане ничего нет. Теперь откройте колбу и медленно перелейте раствор в стакан. От контакта с воздухом бесцветная жидкость станет слегка синей. Если содержимое стакана перемешать или продуть через него воздух с помощью пипетки, окраска раствора будет усиливаться, пока раствор не станет интенсивно синим. Впрочем, жидкость станет синей и без посторонней помощи, просто этот процесс будет длиться дольше, поскольку для диффузии кислорода в раствор нужно время.

Аммиачный комплекс одновалентной меди легко окисляется кислородом воздуха до синего аммиачного комплекса двухвалентной меди:

4(OH) + 2H2O + O2 + 8NH3 = 4(OH)2

Источник www.chemistry-chemists.com

Представляющих каждый из них, очень много, но лидирующее положение, несомненно, занимают оксиды. У одного химического элемента может быть сразу несколько разных бинарных соединений с кислородом. Такое свойство имеет и медь. У нее существует три оксида. Давайте рассмотрим их детальнее.

Оксид меди (I)

Его формула - Cu 2 O. В некоторых источниках данное соединение могут называть гемиоксидом меди, оксидом димеди или закисью меди.

Свойства

Является кристаллическим веществом, имеющим коричнево-красный цвет. Этот оксид не растворяется в воде и этиловом спирте. Может плавиться, не разлагаясь, при температуре чуть больше 1240 о С. Данное вещество не взаимодействует с водой, но может переводиться в раствор, если участниками реакции с ним будут концентрированные хлоровородная кислота, щелочь, азотная кислота, гидрат аммиака, соли аммония, серная кислота.

Получение оксида меди (I)

Его можно получить, нагрев металлическую медь, или в такой среде, где кислород имеет малую концентрацию, а также в токе некоторых оксидов азота и вместе с оксидом меди (II). Кроме того, он может стать продуктом реакции термического разложения последнего. Оксид меди (I) получится и в том случае, если нагреть сульфид меди (I) в токе кислорода. Есть и другие, более сложные способы его получения (например, восстановление одного из гидроксидов меди, ионный обмен любой соли одновалентной меди с щелочью и т.п.), но их практикуют только в лабораториях.

Применение

Нужен в качестве пигмента, когда окрашивают керамику, стекло; компонента красок, которые защищают подводную часть судна от обрастания. Используется также как фунгицид. Без него не обходятся и меднозакисные вентили.

Оксид меди (II)

Его формула - CuO. Во многих источниках может встречаться под названием окиси меди.

Свойства

Это высший оксид меди. Вещество имеет вид черных кристаллов, которые почти не растворяются в воде. Взаимодействует с кислотой и при этой реакции образует соответствующую соль двухвалентной меди, а также воду. При его сплавлении с щелочью продукты реакции представлены купратами. Разложение оксида меди (II) происходит при температуре около 1100 о С. Аммиак, монооксид углерода, водород и уголь способны извлекать из этого соединения металлическую медь.

Получение

Его можно получить при нагревании металлической меди в воздушной среде при одном условии - температура нагревания должна быть ниже 1100 о С. Также оксид меди (II) может получиться, если нагреть карбонат, нитрат, двухвалентный гидроксид меди.

Применение

С помощью данного оксида окрашивают в зеленый или синий цвет эмаль и стекло, а также производят медно-рубиновую разновидность последнего. В лаборатории этим оксидом обнаруживают восстановительные свойства веществ.

Оксид меди (III)

Его формула - Cu 2 O 3 . Имеет традиционное название, которое звучит, наверное, немного необычно - окисел медь.

Свойства

Имеет вид красных кристаллов, не растворяющихся в воде. Разложение этого вещества происходит при температуре 400 о С, продукты данной реакции - оксид меди (II) и кислород.

Получение

Его можно получить, окисляя двухвалентный гидроксид меди с помощью пероксидисульфата калия. Необходимое условие реакции - щелочная среда, в которой она должна происходить.

Применение

Данное вещество само по себе не используется. В науке и промышленности более широкое распространение находят продукты его разложения - оксид меди (II) и кислород.

Заключение

Вот и все оксиды меди. Их несколько из-за того, что медь имеет переменную валентность. Существуют и другие элементы, у которых есть по несколько оксидов, но о них поговорим в другой раз.