Оксид меди (II), свойства, получение, химические реакции

Cuo (ii)

Медь, нагреваясь на воздухе при температуре 400–500 °C, постепенно покрывается налётом чёрного цвета, который химики называют оксид двухвалентной меди, или CuO(II). Описанное явление представлено в следующем уравнении:

2 Cu О 2 → 2 CuO

Термин «двухвалентный» указывает на способность атома вступать в реакцию взаимодействия с другими элементами посредством двух химических связей.

Интересный факт! Медь, находясь в различных соединениях, может быть с разной валентностью и другим цветом. Например: оксиды меди имеют ярко-красную (Cu2O) и коричнево-чёрную (CuO) окраску. А гидроксиды меди приобретают жёлтый (CuOH) и синий (Cu(OH)2) цвета. Классический пример явления, когда количество переходит в качество.

Cu2O ещё иногда называют закись, оксид меди (I), а CuO — окись, оксид меди (II). Существует также оксид меди (III) — Cu2O3.

В геологии оксид двухвалентной (или бивалентной) меди принято называть тенорит, другое его название — мелаконит. Название тенорит произошло от фамилии выдающегося итальянского профессора ботаники Michele Tenore, (1780—1861). Мелаконит считается синонимом названия тенорит и переводится на русский язык, как медная чернь либо чёрная медная руда.

Акцентируем основные параметры названного минерала.

Взаимодействие с водой

По причине того, что медь находится в ряду электрохимического напряжения после водорода, она не вытесняет водород из воды. Но если присутствует кислород, водород может вытеснять молекулы металла, за счет чего и происходит окислительно-восстановительная реакция.

Краткая характеристика оксида меди (ii):

Оксид меди (II) – неорганическое вещество черного цвета.

Так как валентность меди меняется и равна одному, двум или трем, то оксид меди содержит соответственно два атома меди и один атом кислорода, один атом меди и один атом кислорода, два атома меди и три атома кислорода.

Оксид двухвалентной меди содержит соответственно один атом меди и один атом кислорода.

Химическая формула оксида меди (II) CuO.

Порошок. Не растворяется в воде.

Медь, химические свойства, получение

Оксид меди (ii), свойства, получение, химические реакции.

Оксид меди (II) – неорганическое вещество, имеет химическую формулу CuO.

Краткая характеристика оксида меди (II)

Физические свойства оксида меди (II)

Получение оксида меди (II)

Химические свойства оксида меди (II)

Химические реакции оксида меди (II)

Применение и использование оксида меди (II)

Отношение к галогенам и неметаллам

С галогенами медь реагирует довольно хорошо. В обычных условиях изменения не особо заметны, но на поверхности со временем образуется очень тонкий слой галогенидов. А при повышенных температурах реакция происходит очень быстро и бурно.

Cu реагирует с серой, в зависимости от температуры образуются следующие сульфиды: Сu2S, CuS.

Может образовывать йодиды (с йодом).

Отношение к кислороду

По отношению к кислороду металл проявляет слабую активность, но при длительном нахождении на воздухе покрывается очень тонкой, почти незаметной зеленоватой пленкой, которая и является оксидом меди.

В зависимости от температуры, при которой протекает реакция, купрум образует 2 оксида: CuO и Cu2O.

Получение оксида меди (ii):

Оксид меди (II) получается в результате следующих химических реакций:

1. окисления меди:

2Cu O2 → CaО.

2. термического разложения гидроксида меди (II), нитрата меди (II), карбоната меди (II):

Cu(OH)2 → CuО H2O (to);

2Cu(NO3)2 → 2CuО 4NO2 O2 (to);

CuCO3 → CuО CO2 (to).

3. нагревания малахита:

Cu2CO3(OH)2  → 2CuО CO2 H2O (to).

Применение и использование оксида меди (ii):

Оксид меди используется для производства стекла и эмалей для придания им соответствующей окраски (зеленой, синей, медно-рубиновой).

Реакции с кислотами

Из-за своего положения в электрохимическом ряду, не вытесняет водород из кислот, поэтому некоторые из них на нее не действуют. Но при достаточном доступе кислорода, растворяются в них, образуя соответствующие кислотам соли.

Реакции с оксидами неметаллов

Медь может реагировать не со всеми оксидами неметаллов, что зависит от неметалла, температуры и других условий протекания химической реакции.

Реакция cuo naoh

Образуется:

• путём прокаливания гидроксида меди (II) при температуре 200 °C: Cu(OH)2 = CuO H2O;
• при окислении металлической меди на воздухе при температуре 400–500 °C: 2Cu O2 = 2CuO;
• при высокотемпературной обработке малахита: (CuOH)₂CO₃ —> 2CuO CO₂ H₂O.

Восстанавливается до металлической меди —

• в реакции с водородом: CuO H2 = Cu H2O;
• с угарным газом (монооксид углерода): CuO CO = Cu CO2;
• с активным металлом: CuO Mg = Cu MgO.

Токсичен. По степени неблагоприятного воздействия на человеческий организм причисляется к веществам второго класса опасности. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, кожных покровов, дыхательных путей и желудочно-кишечной системы. При взаимодействии с ним обязательно использование таких средств защиты, как резиновые перчатки, респираторы, защитные очки, спецодежду.

Вещество взрывоопасно и легко воспламеняется.

Применяется в промышленности, как минеральная составляющая комбикормов, в пиротехнике, при получении катализаторов химических реакций, как красящий пигмент для стекла, эмалей, керамики.

Окислительные свойства оксида меди (II) наиболее часто применяются в лабораторных исследованиях, когда необходим элементарный анализ, связанный с изучением органических материалов на предмет наличия в них водорода и углерода.

Немаловажно, что CuO (II) достаточно широко распространён в природе, как минерал тенерит, другими словами — это природное соединение руды, из которого можно получить медь.

Латинское наименование Cuprum и соответствующий ему символ Cu происходит от названия острова Кипр. Именно оттуда, через Средиземное море вывозили этот ценный металл древние римляне и греки.

Медь входит в число семи наиболее распространённых в мире металлов и состоит на службе у человека с древних времён. Однако в первозданном, металлическом состоянии встречается довольно редко. Это мягкий, легко поддающийся обработке металл, отличающийся высокой плотностью, очень качественный проводник тока и тепла.

Химические соединения меди отличаются повышенной биологической активностью. В животных и растительных организмах они участвуют в процессах синтеза хлорофилла, поэтому считаются очень ценным компонентом в составе минеральных удобрений.

Необходима медь и в рационе человека. Недостаток её в организме может привести к различным заболеваниям крови.

С чем реагирует

Медь НЕ реагирует с водородом, углеродом, азотом, а так же кремнием.

Реагирует с кислотами и солями, оксидами, галогенами, кислородом и неметаллами, но не может реагировать со щелочами, так как находится в электрохимическом ряду после водорода. Так же не может реагировать с фтором, бромом, хлором.

Физические свойства и характеристика

Медь в чистом виде – это довольно ковкий, тягучий, вязкий металл, имеющий красновато-коричневый цвет.

Его твердость достигается путем добавления в состав различных примесей. Она имеет высокую электропроводность и теплопроводность, но примеси, которые зачастую добавляют в сплав, ухудшают эти показатели.

Преимуществом данного металла является устойчивость к коррозии. Температура плавления равна 1085 градусов по Цельсию, а температура кипения – 2562 градуса. Плотность равна 8900 кг/м3. Удельный вес равен 8930 кг/м3.

Медь в чистом виде является диамагнетиком, то есть магнитными свойствами не обладает. Магнититься могут только ее сплавы, где концентрация непосредственно самой меди не более 50%.

Физические свойства оксида меди (ii):

* Примечание:

— нет данных.

Химическая формула: cuo

Молекула его состоит из атома Cu с молекулярной массой 64 а. е. м. и атома O, молекулярная масса 16 а. е. м., где а. е. м. — атомная единица массы, она же дальтон, 1 а. е. м. = 1,660 540 2(10) × 10−27 кг = 1,660 540 2(10) × 10–24 г. Соответственно молекулярная масса соединения равняется: 64 16 = 80 а. е. м.

Кристаллическая решётка: моноклинная сингония. Что обозначает такой тип осей симметрии кристалла, когда две оси пересекаются под косым углом и имеют различную длину, а третья ось расположена по отношению к ним под углом 90°.

Плотность – 6,51 г/см3. Для сопоставления, плотность чистого золота равна 19,32 г/см³, а плотность поваренной соли составляет 2,16 г /см 3.

Плавится при температуре 1447 °C, под давлением кислорода.

Разлагается при накаливании до 1100 °C и преобразуется в оксид меди (I):

4CuO = 2Cu2O O 2.

С водой не реагирует и не растворяется в ней.

Зато вступает в реакцию с водным раствором аммиака, с образованием гидроксида тетраамминмеди (II): CuO 4NH3 H2O = [Cu (NH3)4](OH) 2.

В кислотной среде образует сульфат и воду: CuO H2SO4 = CuSO4 H2O.

Реагируя со щёлочью, создаёт купрат: CuO 2 NaOH → Na2CuO2 H2O.

Химические свойства меди

Одновалетной

Ион Cu крайне неустойчив, особенно в водных растворах. Примерами одновалентной меди могут служить:

• оксид (I) – Cu2O,
• сульфид (I) – С

Двухвалентной

Это наиболее характерная степень окисления для меди. Так же более устойчивая и распространенная, например:

Трехвалентной

Наиболее редкая и нестабильная степень окисления этого металла, которая является исключением, например:

• оксид (III) – Cu2O3,
• купрат (III).

Химические свойства оксида меди (ii). химические реакции оксида меди (ii):

Оксид меди (II) относится к основным оксидам.

Химические свойства оксида меди (II) аналогичны свойствам основных оксидов других металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция оксида меди (II)с водородом:

CuО H2 → Cu H2О (t  = 300 oC).

В результате реакции образуется медь и вода.

2. реакция оксида меди (II) с углеродом:

CuО С → Cu СО (t  = 1200 oC).

В результате реакции образуется медь и оксид углерода.

3. реакция оксида меди (II)с серой:

CuО 2S → Cu S2О (t  = 150-200 oC).

Реакция протекает в вакууме. В результате реакции образуется медь и оксид серы.

4. реакция оксида меди (II)с алюминием:

3CuО 2Al → 3Cu Al2О3 (t  = 1000-1100 oC).

В результате реакции образуется медь и оксид алюминия.

5. реакция оксида меди (II)с медью:

CuО Cu → Cu2О (t  = 1000-1200 oC).

В результате реакции образуется оксид меди (I).

6. реакция оксида меди (II)с оксидом лития:

CuО Li2О → Li2CuО2 (t  = 800-1000 oC, О2).

Реакция протекает в токе кислорода. В результате реакции образуется купрат лития.

7. реакция оксида меди (II)с оксидом натрия:

CuО Na2О → Na2CuО2 (t  = 800-1000 oC, О2).

Реакция протекает в токе кислорода. В результате реакции образуется купрат натрия.

8. реакция оксида меди (II)с оксидом углерода:

CuО СО → Cu СО2.

В результате реакции образуется медь и оксид углерода (углекислый газ).

9. реакция оксида меди (II)с оксидом железа:

CuО Fe2O3 → CuFe2О4 (to).

В результате реакции образуется соль – феррит меди. Реакция протекает при прокаливании реакционной смеси.

10. реакция оксида меди (II)с плавиковой кислотой:

CuO 2HF → CuF2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – фторид меди и вода.

11. реакция оксида меди (II)с азотной кислотой:

CuO 2HNO3 → 2Cu(NO3)2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – нитрат меди и вода.

Аналогично проходят реакции оксида меди (II)и с другими кислотами.  

12. реакция оксида меди (II)с бромистым водородом (бромоводородом):

CuO 2HBr → CuBr2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – бромид меди и вода.

13. реакция оксида меди (II)с йодоводородом:

CuO 2HI → CuI2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – йодид меди и вода.

14. реакция оксида меди (II)с гидроксидом натрия:

CuO 2NaOH → Na2CuO2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – купрат натрия и вода.

15. реакция оксида меди (II)с гидроксидом калия:

CuO 2KOH → K2CuO2 H2O.

В результате химической реакции получается соль – купрат калия и вода.

16. реакция оксида меди (II)с гидроксидом натрия и водой:

CuO 2NaOH H2O → Na2[Cu2(OН)]2 (t  = 100 oC).

Гидрокосид натрия растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 20-30 %. Реакция протекает при киппении. В результате химической реакции получается тетрагидроксокупрат натрия.

17. реакция оксида меди (II)с надпероксидом калия:

2CuO 2KO2 → 2KCuO2 О2 (t  = 400-500 oC).

В результате химической реакции получается соль – купрат (III) калия и кислород.

18. реакция оксида меди (II)с пероксидом калия:

2CuO 2K2O2 → 2KCuO2 (t  = 700 oC).

В результате химической реакции получается соль – купрат (III) калия.

19. реакция оксида меди (II)с пероксидом натрия:

2CuO 2Na2O2 → 2NaCuO2 (t  = 700 oC).

В результате химической реакции получается соль – купрат (III) натрия.

20. реакция оксида меди (II)с аммиаком:

3CuO 2NH3 → N2 3Cu 3H2O (t  = 500-550 oC).

Аммиак пропускают через нагретый оксид меди (II). В результате химической реакции получается азот, медь и вода.

6CuO 4NH3 → 2Cu3N N2  6H2O (t  = 250-300 oC).

В результате химической реакции получается нитрид меди, азот и вода.

21. реакция оксида меди (II) и йодида алюминия:

6CuO 4AlI3 →  6CuI 2Al2O3  3I2 (t  = 230 oC).

В результате химической реакции получаются соль – йодид меди, оксид алюминия и йод.

Заключение

Медь – распространенное вещество, которое незаменимо во многих отраслях, так как является очень гибким и плавким. Имеет высокие показатели, во многом сравнимые с железом, что позволяет изготавливать из нее многие незаменимые детали в производстве и механике.