Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 20:00, курсовая работа
Химиков давно интересовал вопрос – существует ли не основной, а простой карбонат меди СuСО3. В таблице растворимости солей на месте СuCO3 стоит прочерк, что означает одно из двух: либо это вещество полностью разлагается водой, либо его вовсе не существует. Действительно, в течение целого столетия никому не удавалось получить это вещество, и во всех учебниках писали, что карбонат меди не существует. Однако в 1959 это вещество было получено, хотя и при особых условиях: при 150° С в атмосфере углекислого газа под давлением 60–80.
Введение…………………………………………………………………......3
1.Литературная часть
1.1 Общая характеристика меди………………………………………......6
1.2 История открытия малахита…………………………………………...7
1.3 Происхождение малахита……………………………………………...8
1.4 Форма нахождения в природе…………………………………………9
1.5 Разновидности малахита…………………………………………........10
1.6 Физические свойства малахита…………………………………..........11
1.7 Химические свойства малахита……………………………………….11
1.8 Применение…………………………………………………………......12
2.Экспериментальная часть…………………………………………………14
Выводы……………………………………………………………………….17
Список литературы………………………………………………………......18
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное
Высшего профессионального
« Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова»
Кафедра «Общей ,неорганической и органической химии»
Курсовая работа
По дисциплине: неорганическая химия
Научный руководитель:
Оглавление:
Введение…………………………………………………………
1.Литературная часть
1.1 Общая характеристика меди………………………………………......6
1.2 История открытия малахита…………………………………………...7
1.3 Происхождение малахита……………………………………………...8
1.4 Форма нахождения в природе…………………………………………9
1.5 Разновидности малахита…………………………………………......
1.6 Физические свойства малахита………………………………….........
1.7 Химические свойства малахита……………………………………….11
1.8 Применение……………………………………………………
2.Экспериментальная часть…………………………………………………14
Выводы………………………………………………………………
Список литературы…………………………………
Введение
Малахит – является соединением меди, состав природного малахита несложен: это основной карбонат меди (СuОН)2СО3, или СuСО3·Сu(ОН)2. Это соединение термически неустойчиво и легко разлагается при нагревании, даже не очень сильном. Если нагреть малахит выше 200оС, он почернеет и превратится в черный порошок оксида меди, одновременно выделятся пары воды и углекислый газ:
(СuОН)2СО3=2CuO↓ + CO2↑ + H2O
Однако получить вновь малахит – очень трудная задача: это не могли сделать в течение многих десятилетий, даже после успешного синтеза алмаза. Непросто получить даже соединение того же состава, что и малахит. Если слить растворы сульфата меди и карбоната натрия, то получится рыхлый объемистый голубой осадок, очень похожий на гидроксид меди Сu(OH)2; одновременно выделится углекислый газ. Но примерно через неделю рыхлый голубой осадок сильно уплотнится и примет зеленый цвет. Повторение опыта с горячими растворами реагентов приведет к тому, что те же изменения с осадком произойдут уже через час.
Реакцию солей меди с карбонатами щелочных металлов изучали многие химики разных стран, однако результаты анализа полученных осадков у разных исследователей различались и иногда существенно. Если взять слишком много карбоната, осадок вообще не выпадет, а получится раствор красивого синего цвета, содержащий медь в виде комплексных анионов, например, [Cu(CO3)2]2–. Если карбоната взять меньше, выпадает объемистый желеобразный осадок светло-синего цвета, вспененный пузырьками углекислого газа. Дальнейшие превращения зависят от соотношения реагентов. При избытке СuSО4, даже небольшом, осадок со временем не изменяется. При избытке же карбоната натрия синий осадок через 4 дня резко (в 6 раз) уменьшается в объеме и превращается в кристаллы зеленого цвета, которые можно отфильтровать, высушить и растереть в тонкий порошок, который по составу близок к малахиту. Если увеличить концентрацию СuSO4 от 0,067 до 1,073 моль/л (при небольшом избытке Nа2СО3), то время перехода синего осадка в зеленые кристаллы уменьшается от 6 дней до 18 часов. Очевидно, в голубом студне со временем образуются зародыши кристаллической фазы, которые постепенно растут. А зеленые кристаллики намного ближе к малахиту, чем бесформенный студень.
Таким образом, чтобы получить осадок определенного состава, соответствующего малахиту, надо взять 10%-ный избыток Nа2СО3, высокую концентрацию реагентов (около 1 моль/л) и выдерживать синий осадок под раствором до его перехода в зеленые кристаллы. Кстати, смесь, получаемую добавлением соды к медному купоросу, издавна использовали против вредных насекомых в сельском хозяйстве под названием «бургундская смесь».
Известно, что растворимые соединения меди ядовиты. Основной карбонат меди нерастворим, но в желудке под действием соляной кислоты он легко переходит в растворимый хлорид:
(СuОН)2СО3 + 2HCl = 2CuCl2 + CO2 + H2O.
Опасен ли в таком случае малахит? Когда-то считалось очень опасным уколоться медной булавкой или шпилькой, кончик которой позеленел, что указывало на образование солей меди – главным образом основного карбоната под действием углекислого газа, кислорода и влаги воздуха. В действительности токсичность основного карбоната меди, в том числе и того, который в виде зеленой патины образуется на поверхности медных и бронзовых изделий, несколько преувеличена. Как показали специальные исследования, смертельная для половины испытуемых крыс доза основного карбоната меди составляет 1,35 г на 1 кг массы для самца и 1,5 г – для самок. Максимальная безопасная однократная доза составляет 0,67 г на 1 кг. Конечно, человек – не крыса, но и малахит – явно не цианистый калий. И трудно представить, чтобы кто-нибудь съел полстакана растертого в порошок малахита. То же можно сказать об основном ацетате меди (историческое название – ярь-медянка), который получается при обработке основного карбоната уксусной кислотой и используется, в частности, как пестицид. Значительно опаснее другой пестицид, известный под названием «парижская зелень», который представляет собой смесь основного ацетата меди с ее арсенатом Cu(AsO2)2.
Химиков давно интересовал вопрос – существует ли не основной, а простой карбонат меди СuСО3. В таблице растворимости солей на месте СuCO3 стоит прочерк, что означает одно из двух: либо это вещество полностью разлагается водой, либо его вовсе не существует. Действительно, в течение целого столетия никому не удавалось получить это вещество, и во всех учебниках писали, что карбонат меди не существует. Однако в 1959 это вещество было получено, хотя и при особых условиях: при 150° С в атмосфере углекислого газа под давлением 60–80
МЕДЬ (лат. Cuprum),
Cu (читается «купрум»), химический элемент
I группы периодической системы
Природная медь состоит из двух стабильных нуклидов 63Cu (69,09% по массе) и 65Cu (30,91%). Конфигурация двух внешних электронных слоев нейтрального атома меди 3s2p6d104s1. Образует соединения в степенях окисления +2 (валентность II) и +1 (валентность I), очень редко проявляет степени окисления +3 и +4.
В периодической системе
Менделеева медь расположена в четвертом
периоде и входит в группу IВ, к
которой относятся такие
Радиус нейтрального атома меди 0,128 нм, радиус иона Cu+ от 0,060 нм (координационное число 2) до 0,091 нм (координационное число 6), иона Cu2+ - от 0,071 нм (координационное число 2) до 0,087 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации атома меди 7,726; 20,291; 36,8; 58,9 и 82,7 эВ. Сродство к электрону 1,8 эВ. Работа выхода электрона 4,36 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность меди 1,9; медь принадлежит к числу переходных металлов. Стандартный электродный потенциал Cu/Cu2+ 0,339 В. В ряду стандартных потенциалов медь расположена правее водорода (H) и ни из воды, ни из кислот водорода не вытесняет.
Простое вещество медь - красивый розовато-красный пластичный металл.
Латинское название меди происходит от названия острова Кипра (Cuprus), где в древности добывали медную руду; однозначного объяснения происхождения этого слова в русском языке нет.
1.2. История открытия малахита
Малахит в предгорьях Урала был впервые открыт в 1635 г. и использовался для выплавки из него меди. В конце XVIII века на уральских медных рудниках стали попадаться крупные скопления сплошного густозеленого малахита. Первым прославился малахит Гумишевского рудника; Замечательные образцы этого камня хранятся во многих наших музеях. До сих пор в музее Горного института в Ленинграде находится великолепный монолит гумишевского малахита, весящий более 1,5 тонны.
Яркая красота уральского
камня произвела большое
Но в начале XIX века (1810-1814 годы) были открыты Меднорудянские залежи малахита, подобных которым человечество еще не знало. Здесь были какие-то особенные геологические условия, приведшие к одновременному скоплению больших количеств меди и больших количеств углекислоты. Исключительная мощность месторождения наводит на мысль, что малахит возник здесь не обычным путем переработки первичных медных руд холодными углекислыми водами поверхности. Можно предполагать, что горячие, поднимающиеся из глубины медоносные растворы внедрились по трещинам в сплошную массу известняков, растворяли и перерабатывали их, образуя среди них большие неправильные массы жилы малахита. Богатства этого месторождения были обнаружены не сразу. В первые годы добыча малахита из новооткрытого Меднорудянского месторождения была невелика. Лишь в двадцатых годах XIX столетия разработки рудника достигли основных залежей малахита и показали невиданный их масштаб. Уже не куски и кусочки нарядного камня, годные для брошей и табакерок, а громадные глыбы превосходного сплошного малахита извлекались из чудесного рудника, слава о котором быстро разнеслась по всему свету. Рудник выдавал ежегодно от 30 до 80 тонн первоклассного цветного камня. Вес наибольшей глыбы малахита, обнаруженной в недрах рудника, был путем расчета определен в 500 тонн.
Это месторождение по своему богатству, мощности, пригодности для изделий и для облицовки архитектурных украшений, а так же по красоте узоров и по чистоте окраски зеленых тонов является до сих пор единственным на всем земном шаре. Не приходится удивляться тому, что после такого открытия в истории нашего камня наступила на несколько десятков лет «малахитовая эпоха». Малахит стал излюбленным поделочным камнем. Но теперь кроме бесчисленных мелких предметов, ювелирных украшений и тому подобного, малахит начинает применяться в крупных изделиях и даже в зодчестве, прекрасные образцы которых стали теперь достоянием народа.
После многих лет непрерывной добычи малахита мощные месторождения Урала были, конечно, сильно истощены. Но говорить об их полной выработанности, конечно, не приходится. В недрах земли, может быть даже в районе знаменитых уральских месторождений, еще хранятся многие десятки тонн яркого зеленого камня.
В 1835 г. была обнаружена огромная глыба малахита массой 250 тонн, а в 1913 г. – массой более 100 тонн.
1.3 Происхождение малахита.
Малахит – экзогенный минерал, образующийся в зонах окисления скарновых и стратиформных медно-сульфидных месторождений.
Образуется он чаще всего там, где медные руды выходят на земную поверхность. Особенно крупные залежи малахита образуются там, где медная руда залегает среди известняков. (Тогда грунтовые воды, размывая залежи сульфидов меди и окисляя их, постепенно насыщаются сульфатными и медными ионами. Эти активные растворы, попадая затем в известняки, легко растворяют их. А карбонатные ионы частично переходят в тот же раствор.) Как только концентрация меди и углекислоты становится достаточной, в трещинах, пустотах и маленьких пещерах, возникающих при растворении, отлагается новый минерал меди, ее водный карбонат – медная зелень, в том числе ее благородная разновидность – малахит.
Обычно в каждой пустоте
сферолитов множество. Теснясь, сдавливая
друг друга, наползая один на другой, они
сливаются в прихотливые
1.4 Форма нахождения в природе
Кристаллы малахита встречаются довольно редко. В природе этот минерал обычен в виде натечных образований осадочного происхождения, подобных тем, которые образуются в карстовых и иных полостях: в виде почек, гроздей, плотных и землистых масс, корок, налетов и других выделений.
Происхождение гипергенное: в зоне окисления медных сульфидных месторождений; также в медистых песчанниках. Минералы-спутники – азурит, куприт, тенорит, лимонит, кальцит, хальцедон, хризоколла, церуссит и др. сульфиды меди. На поверхности устойчив, очень редко замещается азуритом и купритом. Часто образует псевдоморфозы по куприту, азуриту, халькопириту, пириту и др.
Министерством геологии СССР Разработан ОСТ41-117-76 «Малахит в сырье», по которому малахит разделяется на три сорта в зависимости от цвета и качества.
Во времена расцвета «малахитового производства» на Урале выделялись три основных сорта малахита: