Медь окисляется: Способы окисления меди — MEL Chemistry

Разное

Содержание

Медь | Электрод-Сервис

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко используется человеком.

Содержание

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак — свидетельство выплавки её из руд — найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Экспериментальные исследования С. А. Семёнова с сотрудниками показали, что, несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий.

В древности медь применялась также в виде сплава с оловом — бронзы — для изготовления оружия и т. п., бронзовый век пришел на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. На смену бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:

На Кипре уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение — Каргалы), в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае.

В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. Много меди шло на изготовление колоколов. Из бронзы были отлиты такие произведения литейного искусства, как Царь-пушка (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи) (752 г.).

С открытием электричества в XVIII—XIX вв. большие объёмы меди стали идти на производство проводов и других связанных с ним изделий. И хотя в XX в. провода часто стали делать из алюминия, медь не потеряла значения в электротехнике.

Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр.

У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр. ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник.

Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Славянское *mědь «медь» не имеет чёткой этимологии, возможно, исконное слово. В. И. Абаев предполагал происхождение слова от названия страны Мидия: *Мѣдь из ир. Мādа- через посредство греч. Μηδία

Алхимики именовали медь «венера» (Venus). В более древние времена встречается название «марс» (Mars).

Самородная медь

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10−3% (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10−7% и 10−7% (по массе) соответственно.

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS2, также известный как медный колчедан, халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3)2(OH)2, малахит Cu2CO3(OH)2. Иногда медь встречается в самородном виде, масса отдельных скоплений может достигать 400 тонн. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Забайкальском крае, Жезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии. Другие самые богатые месторождения меди находятся в Чили (Эскондида и Кольяуси) и США (Моренси).

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Кристаллы меди

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

Основная статья: Изотопы меди

Природная медь состоит из двух стабильных изотопов — 63Cu и 65Cu с распространённостью 69,1 и 30,9 атомных процентов соответственно. Известны более двух десятков нестабильных изотопов, самый долгоживущий из которых 67Cu с периодом полураспада 62 часа.

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз.

Пирометаллургический метод

Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS2. Халькопиритное сырье содержит 0,5-2,0 % Cu. После флотационного обогащения исходной руды концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400°:

Затем обожженный концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезём:

Образующийся силикат в виде шлака всплывает и его отделяют. Оставшийся на дне штейн — сплав сульфидов FeS и Cu2S — подвергают бессемеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа окисляется до оксида и с помощью кремнезема выводится из процесса в виде силиката. Сульфид меди частично окисляется до оксида и затем восстанавливается до металлической меди:

Получаемая черновая медь содержит 90,95 % металла и подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет высокую чистоту до 99,99 % и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также сплавов.

Гидрометаллургический метод

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

Электролизный метод

Электролиз раствора сульфата меди:

Возможные степени окисления

Диаграмма Пурбе для меди

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первая из них склонна к диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях (Cu2O, CuCl, CuI и т. п.) или комплексах (например, [Cu(NH3)2]+). Её соединения бесцветны. Более устойчива степень окисления +2, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B11H11)23−, полученных в 1994 году.

Простое вещество

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не вступает в реакцию с водой и разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Вступает в реакцию при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

С концентрированной горячей серной кислотой:

С безводной горячей серной кислотой:

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

С концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

С «царской водкой»:

С концентрированной горячей соляной кислотой:

C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии кислорода:

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

С бромоводородом:

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

Окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода и 200 °C и до оксида меди(II), при избытке кислорода и температурах порядка 400—500 °C:

Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

C оксидами неметаллов:

Медь реагирует с цианидом калия с образованием дицианокупрата(I) калия, щелочи и водорода:

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

Соединения меди(I)

Степени окисления +1 соответствует оксид Cu2O красно-оранжевого цвета. Соответствующий гидроксид CuOH (жёлтого цвета) быстро разлагается с образованием оксида. Гидроксид CuOH проявляет основные свойства.

Многие соединения меди +1 имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе Сu+ все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов.

Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко диспропорционируют:

В то же время медь(I) встречается в форме соединений, которые не растворяются в воде, либо в составе комплексов. Например, дихлорокупрат(I)-ион [CuCl2] устойчив. Его можно получить, добавляя концентрированную соляную кислоту к хлориду меди(I):

Свойства соединений меди (I) похожи на свойства соединений серебра (I). В частности, CuCl, CuBr и CuI нерастворимы. Также существует нестабильный сульфат меди(I).

Соединения меди(II)

Степень окисления II — наиболее стабильная степень окисления меди. Ей соответствует чёрный оксид CuO и голубой гидроксид Cu(OH)2, который при стоянии легко отщепляет воду и при этом чернеет:

Гидроксид меди (II) носит преимущественно основный характер и только в концентрированной щелочи частично растворяется с образованием синего гидроксокомплекса. Наибольшее значение имеет реакция гидроксида меди (II) с водным раствором аммиака, при которой образуется так называемый реактив Швейцера (растворитель целлюлозы):

Соли меди(II) образуются при растворении меди в кислотах-окислителях (азотной, концентрированной серной). Большинство солей в этой степени окисления имеют синюю или зелёную окраску.

Медный купорос

Соединения меди(II) обладают слабыми окислительными свойствами, что используется в анализе (например, использование реактива Фелинга).

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди и медных сплавов при взаимодействии оксидной плёнки с углекислым газом воздуха в присутствии воды. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, используется как фунгицид.

Оксид меди (II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa2Cu3O7-δ), который является основой для получения сверхпроводников.

Соединения меди(III) и меди(IV)

Степени окисления III и IV являются малоустойчивыми степенями окисления и представлены только соединениями с кислородом, фтором или в виде комплексов.

Аналитическая химия меди

Возбуждённые атомы меди окрашивают пламя в голубовато-зелёный цвет

Медь можно обнаружить в растворе по зелёно-голубой окраске пламени бунзеновской горелки, при внесении в него платиновой проволочки, смоченной исследуемым раствором.

  • Традиционно количественное определение меди в слабокислых растворах проводилось с помощью пропускания через него сероводорода, при этом сульфид меди выпадает в далее взвешиваемый осадок.
  • В растворах, при отсутствии мешающих ионов, медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
  • Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими и спектральными методами.

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.

Теплообмен

Система охлаждения из меди на тепловых трубках в ноутбуке

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.

Сплавы

Сплавы на основе меди

Латунная игральная кость, рядом слиток меди и цинк

Статуэтка, отлитая из бронзы

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые, помимо олова и цинка, могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав пушечной бронзы, использовавшейся для изготовления артиллерийских орудий вплоть до XIX века, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на изготовление гильз артиллерийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой пластичности. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25—29 кгс/мм² у технически чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред (медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав (мельхиор) используются для чеканки разменной монеты. Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости. Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.

Сплавы, в которых медь значима

Повреждённая пожаром дюралевая деталь дирижабля Гинденбург (LZ 129)

Дюраль (дюралюминий) определяют как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).

Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa2Cu3O7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.

Другие сферы применения

Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.

Широко применяется медь в архитектуре. Кровли и фасады из тонкой листовой меди из-за автозатухания процесса коррозии медного листа служат безаварийно по 100—150 лет. В России использование медного листа для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006.

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм.

В январе 2008 года, впервые за всю историю, на Лондонской бирже металлов (London Metal Exchange) цены на медь превысили 8000 долларов США за тонну. В начале июля цены возросли до 8940 долларов за тонну, что стало абсолютным рекордом начиная с 1979 года — момента начала ведения торгов на ЛБМ. Цена достигла пика в почти 10,2 тыс. долл. в феврале 2011 г.

На 2011 год стоимость меди составляет около $8900 за тонну.

Продукты, богатые медью.

Метаболизм меди у человека. Поступление в энтероцит с помощью транспортёра CMT1, перенос с помощью ATOX1 в сеть транс-Гольджи, при росте концентрации — высвобождение с помощью АТФ-азы ATP7A в воротную вену. Поступление в гепатоцит, где ATP7B нагружает ионами меди белок церулоплазмин, а избыток выводит в желчь.

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.

Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. В крови всех головоногих и большинства брюхоногих моллюсков и членистоногих медь входит в состав гемоцианина в виде имидазольного комплекса иона меди, роль, аналогичная роли порфиринового комплекса железа в молекуле белка гемоглобина в крови позвоночных животных.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.

При недостатке меди в хондро- и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 1 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».

В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта.

Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.

Бактерицидность

Бактерицидные свойства меди и её сплавов были известны человеку давно. В 2008 году после длительных исследований Федеральное Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью (агентство подчёркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выраженно бактерицидное действие поверхностей из меди (и её сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/h2N1 (т. н. «свиной грипп»).

Органолептические свойства

Ионы меди придают излишку меди в воде отчётливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептического определения меди в воде составляет приблизительно 2—10 мг/л. Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде является природным механизмом защиты от приёма внутрь воды с излишним содержанием меди.

См. также: Список стран по выплавке меди

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т, a в 2004 году — около 14 млн т. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

Производство рафинированной меди в России в 2006 году составило 881,2 тыс. тонн, потребление — 591,4 тыс. тонн. Основными производителями меди в России являлись:

Компания

тыс. тонн

%

Норильский никель

425

45 %

Уралэлектромедь

351

37 %

Русская медная компания

166

18 %

 

К указанным производителям меди в России в 2009 году присоединился Холдинг «Металлоинвест», выкупивший права на разработку нового месторождения меди «Удоканское». Мировое производство меди в 2007 году составляло 15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т Лидерами производства были:

  1.  Чили (5,560 млн т в 2007 г. и 5,600 млн т в 2008 г.),
  2.  США (1,170/1,310),
  3.  Перу (1,190/1,220),
  4.  КНР (0,946/1,000),
  5.  Австралия (0,870/0,850),
  6.  Россия (0,740/0,750),
  7.  Индонезия (0,797/0,650),
  8.  Канада (0,589/0,590),
  9.  Замбия (0,520/0,560),
  10.  Казахстан (0,407/0,460),
  11.  Польша (0,452/0,430),
  12.  Мексика (0,347/0,270).

По объёму мирового производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

Разведанные мировые запасы меди на конец 2008 года составляют 1 млрд т, из них подтверждённые — 550 млн т. Причём, оценочно, считается, что глобальные мировые запасы на суше составляют 3 млрд т, а глубоководные ресурсы оцениваются в 700 млн т.

Современные способы добычи

Сейчас известно более 170 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно медные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская республика. Эскондида — самый большой в мире карьер, в котором добывают медную руду. Расположен в Чили.

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди.

Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700—800 °C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига.

После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20—40 % железа, 22—25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки — 1450 °C.

С целью окисления сульфидов и железа полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200—1300 °C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4—99,4 % меди, 0,01—0,04 % железа, 0,02—0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.

Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0—99,7 %. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95 %). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. Катоды выгружают через 5—12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

Влияние на экологию

При открытом способе добычи после её прекращения карьер становится источником токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире — Беркли Пит — образовалось в кратере медного рудника.

  • Индейцы культуры Чонос (Эквадор) ещё в XV—XVI веках выплавляли медь с содержанием 99,5 % и употребляли её в качестве монеты в виде топориков 2 см по сторонам и 0,5 мм толщиной. Данная монета ходила по всему западному побережью Южной Америки, в том числе и в государстве Инков.
  • В Японии медным трубопроводам для газа в зданиях присвоен статус «сейсмостойких».
  • Инструменты, изготовленные из меди и её сплавов, не создают искр, а потому применяются там, где существуют особые требования безопасности (огнеопасные, взрывоопасные производства).
  • В организме взрослого человека содержится до 80 мг меди.
  • Польские учёные установили, что в тех водоёмах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными размерами. В прудах или озёрах, где меди нет, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

 

Химический состав

Химические свойства


Возможные степени окисления

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первая из них склонна к
диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях (Cu2O, CuCl, CuI и т. п.) или
комплексах (например, [Cu(Nh4)2]+). Её соединения бесцветны. Более устойчива степень окисления +2,
которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со
степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B11h21)23−,
полученных в 1994 году.

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не
вступает в реакцию с водой и разбавленной соляной кислотой. Переводится враствор
кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется
концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами,
халькогенами, оксидами неметаллов. Вступает в реакцию при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

2Cu + h3O + CO2 + O2 à Cu2CO3(OH)2↓

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

Cu + h3SO1 àCuO + SO2 ↑ + h3O

С концентрированной горячей серной кислотой:

Cu + 2h3SO4 à CuSO4 + SO2 ↑ + 2h3O

  • В электротехнике
  • Теплообмен
  • Для производства труб
  • Сплавы
  • Сплавы на основе меди
  • Сплавы, в которых медь значима
  • Ювелирные сплавы
  • Соединения меди

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C:
0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других
кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою
очередь, также используются в обмотках электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых
трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую
проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость
почти на 10 %.

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных
теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известныерадиаторы
охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные
трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во
внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и
холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих
целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США,
Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р
52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того,
трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для
транспортировки жидкостей и пара.

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко
распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими
названиями для целого семейства материалов, в которые, помимо олова и цинка, могут входить никель,
висмут и другие металлы. Например, в состав пушечной бронзы, использовавшейся для изготовления
артиллерийских орудий вплоть до XIX века, входят все три основных металла — медь, олово, цинк;
рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на
изготовление гильз артиллерийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой
пластичности. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др.
(а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25—29 кгс/мм² у технически
чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют
механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость
определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов
(900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент
трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих
сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред
(медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента
трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и
износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно,
от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав
(мельхиор) используются для чеканки разменной монеты. Медноникелевые сплавы, в том числе и так
называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов
отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с
возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости. Медь
является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов
Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения
разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до
жидкостных ракетных двигателей.

Дюраль (дюралюминий) определяют как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к
деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим
воздействиям.

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa2Cu3O7-δ, который является основой
для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных
гальванических элементов и батарей.

Медь и ее сплавы окисление на воздухе





    Параболический закон роста окисной пленки, установленный впервые Тамманом на примере взаимодействия серебра с парами йода, наблюдали в опытах по окислению на воздухе и в кислороде меди и никеля (при I > 500° С), железа (при I > 700° С) и большого числа других металлов и сплавов при определенных температурах, В табл. 6 приведены параметры диффузии элементов в окислах. [c.59]







    Газовая коррозия меди и медных сплавов. Чистая высоких температурах, хотя стойкость ее к окислению выше, чем у железа. На рис. 175 показано увеличение скорости окисления медн в воздухе и кислороде с ростом температуры. [c.254]

    Из меди и ее сплавов с цинком (латуни) изготовляют холодильники газодувок и газовых компрессоров, уплотнения крышек и фланцевых соединений аппаратов высокого давления, блоки разделения газовых смесей и воздуха методом глубокого охлаждения и другое оборудование, не имеющее соприкосновения с аммиаком. Аммиак, взаимодействуя с медью и ее сплавами, образует сложные комплексные соединения. При этом полностью изменяются физические свойства металлов и может нарушиться герметичность оборудования. Кроме того, прн высоких температурах в газовой среде восстановительные газы (водород, окись углерода и углеводороды) вызывают хрупкость окисленной меди. [c.94]

    Сплавы циркония с оловом и медью подвергали окислению на воздухе в тех же условиях, что и сплавы циркония с ниобием и молибденом. Результаты приведены в табл. 4. [c.218]

    Основное различие применяемых методик заключается в способе выделения и предварительного восстановления сурьмы. Льюк 2 выделял мышьяк, сурьму и олово из свинцовых сплавов с помощью двуокиси марганца. После восстановления сульфатом гидразина и выделения двуокиси серы автор удалял мышьяк дистилляцией его в виде трихлорида. Затем в остатке титровали 5Ь , а олово переводили в двухвалентное и определяли, титруя иодом. Льюк з анализировал сплавы олова, восстанавливая до 5Ь двуокисью серы. Мак-Кей восстанавливал 5Ь ртутью в растворе соляной кислоты, мышьяк (V) при этом не восстанавливался. Образовавшуюся каломель отфильтровывали, фильтрат титровали, как обычно. При выполнении определения методом Мак-Кея присутствующая медь восстанавливается до Си , которая до титрования окисляется на воздухе. При этом часть 8Ь , по-видимому, подвергается индуцированному окислению воздухом, так как результаты оказываются пониженными. Употребляя серебряный редуктор и затем определяя Си и 5Ь путем потенциометрического титрования, можно избежать окисления воздухом, что, по-видимому, улучшает результаты. Сурьма часто выделяется в виде [c.473]

    При получении фенилхлорсиланов [355, 1717, 1719] применялись также сплавы кремния с медью (1 1), окисленные воздухом при температуре 150—300°. Фенилхлорсиланы получаются с выходом 20—30% вместо 3%, получаемых без катализатора в качестве главного продукта реакции образуется дифенилдихлорсилан. [c.84]

    Сплавы золота с медью носят название красного золота . Розовато-красный оттенок этого сплава зависит от содержания в золоте меди. Характерной особенностью гальванических золотомедных сплавов является то, что они (в отличие от литых и рекристаллизованных сплавов) почти не образуют твердых растворов, а получающийся осадок состоит в основном из тесно перемешанных кристалликов меди и золота [6]. Поэтому осадки Аи—Си со значительным содержанием меди тускнеют на воздухе из-за поверхностного окисления меди, неустойчивы к действию горячей азотной кислоты и т. д. [c.289]

    Для перевода таких сплавов в равновесное состояние требуется отжиг. Так, электролитический сплав золота с медью, тускнеющий на воздухе из-за окисления меди, образующей в нем самостоятельную фазу, в результате термообработки приобретает структуру твердого раствора и перестает окисляться на воздухе. [c.351]

    Данные по скорости окисления медных сплавов на воздухе при 800° сведены в табл. 4. В этой таблице скорости окисления сопоставлены со скоростью окисления чистой меди, сама же скорость окисления меди в этой таблице является меньшей величиной, чем в табл. 3. [c.714]

    Рис 109. Скорость окисления сплавов никеля с медью в воздухе при 800—1000° С [c.141]

    Для переработки бедных алюминием отработанных анодных сплавов, получаемых в последнее время, пригодны только кислотные методы. Применявшиеся раньше [3] щелочные методы разложения анодных сплавов (выщелачивание раствором едкого натра) дают удовлетворительное извлечение только в применении к сплавам, содержащим 25—30% алюминия. Разлагать сплав можно как выщелачиванием измельченного сплава серной или соляной кислотой, так и анодным растворением [3]. В раствор наряду с галлием и алюминием переходят также железо и частично (за счет окисления кислородом воздуха) медь. Так как железо осаждается купферроном, в этом случае применять для выделения галлия купферрон невыгодно, и перерабатывают растворы экстракционным путем, используя бутилацетат или трибутилфосфат. Если разложение велось серной кислотой, к раствору добавляется соответствующее количество хлорида натрия. Чтобы отделить железо, раствор перед экстракцией обрабатывают каким-либо восстановителем, например железной стружкой. Для реэкстракции галлия из органического слоя последний промывают водой. После экстракции следует очистка от примесей молибдена и олова осаждением сернистым натрием и, наконец, электролиз щелочного раствора галлата с целью получения металлического галлия. [c.257]

    В диапазоне температур 260—1025 °С пленка СПаО покрыта сверху пленкой СиО. При температурах свыше 400—500 °С закон окисления меняется с логарифмического на параболический. При температуре более 1025 °С на воздухе образуется только СиаО. Скорость окисления меди несколько выше, чем у железа, и значительно превышает скорость окисления никеля или термостойких Сг — Ы1-сплавов. В этом легко убедиться, взглянув на температуры [44], ниже которых потери на образование окалины на воздухе не превышают 2—4 г/(м -ч)  [c.202]

    Химическая стабильность. В большинстве случаев под химической стабильностью понимают устойчивость смазок к окислению кислородом воздуха, хотя в широком смысле — это отсутствие изменения свойств смазок при воздействии на них химических реагентов (кислот, щелочей, кислорода и т. п.). Окисление смазок приводит, как правило, к разупрочнению, ухудшению коллоидной стабильности, смазочной и защитной способности и других свойств (рис. 99), Стабильность к окислению важна для смазок, заправляемых в узлы трения 1—2 раза в течение 10—15 лет, работающих при высоких температурах, в тонких слоях и в контакте с цветными металлами. Медь, бронза, олово, свинец и некоторые другие металлы и сплавы ускоряют окисление смазок. [c.363]

    Окислением этанола воздухом можно получать ацетальдегид катализаторами, судя по литературным данным, служат сплавы Си—Ад,, медь, покрытая серебром, посеребренный асбест или А -сетки, причем из 8 кг этанола с 100 мл воздуха над нагретой Ag- eт-кой можно получить ацетальдегид с выходом до 93%. [c.204]

    Химические свойства. В сплавленном виде марганец вполне устойчив при обычных условиях, так как покрывается оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшего окисления. В мелкораздробленном виде он легко окисляется на воздухе. С алюминием, сурьмой, медью и некоторыми другими металлами образует ферромагнитные сплавы. [c.337]

    При нагреве металлических изделий в атмосфере воздуха они подвергаются окислению, а в стальных изделиях иногда происходит также и обезуглероживание их поверхности. Поэтому часто применяют нагрев в защитной среде в масле или расплавленных солях, в расплавленном свинце, а также в газовой защитной атмосфере. При относительно низких температурах, какие необходимы, например, для отпуска стали, применяют масляные или соляные печи-ванны, имеющие бак с внешним или с внутренним обогревом (с помощью погруженных в ванну трубчатых нагревательных элементов). Для нагрева стальных деталей под закалку применяют свинцовые тигельные печи-ванны. Такая печь похожа на тигельную, изображенную на рис. 88. Для создания в печи газовой защитной атмосферы в зависимости от рода нагреваемого металла применяют для стали — обезвоженные продукты неполного сжигания диссоциированного аммиака или естественного газа, древесно-угольный генераторный газ и другие газы для меди — водяной пар, для электротехнических и магнитных сплавов — водород, диссоциированный аммиак и т. д. [c.286]

    Испытания на жаростойкость проводились на воздухе при температуре 650°. Были испытаны сплавы циркония с сум.марным содержанием меди и никеля от 0,25 до 10 атомн.% ( u + Ni). Цилиндрические образцы (высота 10 мм и диаметр 5—6 мм) укладывали в прокаленные до постоянного веса кварцевые стаканчики и помещали в муфельную печь.-После выдержки (от 10 до 100 час.) образцы вынимали из печи, каждый стаканчик покрывали крышкой (во избежание потерь продуктов реакции от растрескивания окисных планок при быстром охлаждении образцов). Окончательно образцы в стаканчиках охлаждали в энсикаторе п после осмотра и взвешивания вновь ставили -на окисление в печь. Суммарное время окисления сплавов на воздухе при температуре 650° составило 2000 час. Степень окисления сплавов определяли по привесу и пересчитывали в граммах на квадратный метр поверхности (г/лг ). Полученные результаты по жаростойкости циркониевых сплавов приведены в табл. 1, пз которой видно, что совместное легирование циркония медью и никелем улучшает его жаростойкость. Вместе со сплавами испытывали, [c.159]

    Для экономичной регенерации растворителя и удовлетворительной работы установки обогрев экстрактной и рафинатной отпарных колонн должен проводиться при помощи замкнутой системы масляного обогрева, чтобы предотвратить нагрев тонкой граничной пленки фурфурола до температуры, превышающей 355°. При температуре всего фурфурола или потока его более 232 образуется кокс. Должны быть приняты меры, предотвращающие окисление масла и растворителя, особенно при очистке высокоароматического сырья. Применение окисленного фурфурола при очистке ароматических масел сопровождается образованием отложений полимерных веществ и кокса в трубопроводах и аппаратуре. Этот недостаток можно уменьшить созданием во всех емкостях для фурфурола подушки инертного газа, деаэрацией сырья, предотвращением подсоса воздуха на приеме насосов, проведением отпарки обескислороженным водяным паром и, возможно, добавкой антиокислителей к фурфуролу. Кроме того, при изменении уровня жидкости в отдельных аппаратах системы в них должен подаваться инертный газ применение меди илп медных сплавов недопустимо, так как этот металл катализирует разложение фурфурола. Предполагают, что хлористый натрий усиливает образование кокса в экстракционной аппаратуре поэтому целесообразно нефти, из которых вырабатывают масла, предварительно обессоливать. [c.250]

    Извлечение меди, селена и теллура из шламов основано на их окислении с переводом в водорастворимые соединения. Первоначально шламы перерабатывали с целью извлечения только золота и серебра сплавляли со свинцом и затем продували расплав воздухом. В результате получался так называемый металл Доре — сплав золота и серебра с небольшим количеством свинца и других металлов. [c.137]

    Очень часто металлы, не реагирующие с ракетными топливами, оказывают каталитическое действие на реакцию разложения или окисления этих топлив. Так, при хранении горючих на основе аминов нельзя допускать их контакта с медью или ее сплавами, поскольку ионы меди являются сильнейшими катализаторами процесса окисления аминов кислородом воздуха. Ионы многих тяжелых металлов катализируют процесс разложения перекиси водорода. [c.205]

    Сплавление компонентов контактной массы и окисление сплава воздухом. Контактную массу с окисью меди в качестве катализатора можно приготовить окислением сплава кремния с медью воздухом при 150—300°. При этом сплав распадается в порошок, вследствие чего отпадает операция дробления. Окисление можно проводить непосредственно в контактной печи пропусканием воздуха при повышенной температуре. [c.70]

    Опыт показывает, что эффективность капиллярных колонок с полярными неподвижными фазами, как правило, ниже, чем колонок с неполярными фазами, особенно когда колонка сделана из меди или сплава на ее основе. В этом случае для повышения эффективности предлагается предварительное окисление внутренней поверхности колонки кислородом воздуха.[c.104]

    Прямой плавке обычно (но не обязательно) предшествует окислительный обжиг при 700—800° для окисления остатков меди, свинца, селена и теллура. Обожженный шлам плавят с добавкой флюсов (кремнезема, соды и др.) при 1100—1200°, причем медь, свинец, мышьяк и сурьма шлакуются. Под шлаком находится слой матта, состоящего, главным образом, из селенистых и теллуристых соединений меди и серебра. Наконец, внизу скапливается сплав серебра и золота. После удаления шлака матт разлагают продувкой воздуха, причем селен и теллур окисляются, а серебро из матта переходит в металл. [c.451]

    Для переработки бедных алюминием анодных сплавов, получаемых в последнее время, пригодны только кислотные методы. Применявшиеся раньше [ 11 ] щелочные методы разложения отработанных анодных сплавов (выщелачивание раствором едкого натра) дают удовлетворительное извлечение только в применении к сплавам, содержащим 25—30% алюминия. Разложение сплава можно производить как путем выщелачивания измельченного сплава серной или соляной кислотой, так и путем анодного растворения [И]. При этом в раствор наряду с галлием и алюминием переходит также железо и частично (за счет окисления кислородом воздуха) медь. Так как железо осаждается купферроном, в этом случае применять для выделения галлия купферрон невыгодно, и переработку растворов ведут экстракционным путем. [c.154]

    Исследование коррозионных свойств оплавов в воде при 350° и 170 атм в течение 2250 час. показало, что в течение указаниого времени большинство исследованных сплавов имело удовлетворительную коррозионную стойкость, лучшие сплавы (№ 5, 13, 24) могут служить основой для коррозион ностойких оплавов на основе циркония. Наибольшей стойкостью в воде обладают сплавы разреза с преимущественным содержанием ниобия, в двух других разрезах ( u Nb = 4 1, 1 1) малолегированные оплавы (0,5—1,5%) оказались коррозионностойкими, увеличива-иие содержания добавок в сплавах ухудшает их стойкость в воде высоких параметров. В таблице приведены также данные исследования окисления сплавов на воздухе при 650° в течение 24 час. Испытания показали, что за истекшее время сплавы покрылись белой блестящей пленкой, плотно прилегающей к металлической основе, причем наиболее стойкими против окисления на воздухе оказались сплавы, богатые медью. [c.175]

    Свойства. Твердый, довольно хрупкий металл. Структура типа меди (а= 3,839 А), /пл 2443°С. При прокаливании на воздухе >700°С образует летучий 1гОз, так что при окислительном обжиге масса иридия и его сплавов уменьшается. Очень устойчив к действию минеральных кислот, царской водки и анодному окислению. При более высоких температурах реагирует с хлором, особенно в присутствии хлоридов щелочных металлов, с образованием более или менее растворимых комплексов—[Ir U] и [Ir UF . [c.1835]

    Кампетти [80] наблюдал излучение положительньш ионов при соединении меди с кислородом или хлором и, определяя их подвижность, пришел к выводу, что эти ионы были образованы вероятно окисью меди. Клеменсивиц [243] указывает, что он наблюдал подобное явление при восстановлении окисленной меди в атмосфере водорода, Ребуль[332] предполагает, что аналогичные результаты получаются при окислении амальгамированного алюминия, натрия и кальция влажным воздухом, при действии сероводорода на серебро и щелочные металлы, и при действии двуокиси углерода на щелочь. Томсон [451, 452] наблюдал излучение электронов при введении водорода в сплав натрия и кальция. Хотя количество электронов было весьма значительным по сравнению с происходившим химическим действием, Томсон утверждает, что натрий, помещенный в атмосферу водорода, реагирует подобно платине и палладию, т. е. с увеличением излучения электронов. Считается, что водород вызывает изменение энергии, сопровождающееся выделением электрона, а также изменением контактного потенциала. [c.249]

    Штейн представляет собой сплав uaS и FeS при продувании воздуха через расплавленный штейн (бессемеровании) сначала окисляется железо и удаляется в виде шлака, а затем уже следует окисление серы, связанной с медью. — Прим. ред. [c.407]

    Свойства. Германий очень хрупкий, серовато-белый блестящий металл. Он кристаллизуется в кубической системе. Твердость составляет около 6,5, удельный вес (при 20°) 5,35, точка плавления 958°. На воздухе компактный германий не изменяется. При температуре выше красного каления он соединяется с кислородом. С водородом он непосредственно не соединяется и не обладает по отношению к нему также особой растворяющей способностью. Напротив, при нагревании он легко сплавляется с платиной, золотом, серебром, медью и другими металлами. Эвтектический сплав Ge-Au (с 24 ат. % Ge) обнаруживает заметно низкую для сплавов золота точку плавления (359°). В соляной кислоте германий нерастворим, точно так же в разбавленной серной кислоте напротив, он растворяется с выделением SO2 в горячей концентрированной серной кислоте. Умеренно концентрированная азотная кислота переводит его в гидрат двуокиси, так же как олово. С разбавленным раствором едкого кали он не взаимодействует, однако очень легко подвергается воздействию щелочного раствора перекиси водорода. Его также легко можно перевести в раствор анодным окислением (Jirsa, 1952), при этом он переходит непосредственно в четырехвалентное состояние. В щелочных растворах образуются германаты, в кислых растворах — соли германия(1У). [c.564]

    Термическая стойкость и стойкость метилсиликоновых жидкостей к окислению изучалась очень подробно [135]. Установлено, что на воздухе до 175° заметных изменений не происходит при 200° начинается окисление, которое проявляется в изменении вязкости и выделении формальдегида и муравьиной кислоты. Повышение вязкости при окислении приписывается конденсации силоксановых молекул, от которых под действием кислорода отш епляются метильные радикалы. При температуре выше 200° стойкость к окислению у метилсиликоновых масел сильно уменьшается, что ограничивает их применение в окислительной а мосфере. Медь, свинец и селен ингибируют окисление при 200°, о чем можно судить по меньшему выделению образующихся при этом формальде-. гида и муравьиной кислоты мед1> и селен препятствуют также изменению вязкости. Теллур, наоборот, ускоряет при этих температурах окислительный процесс. Остальные исследованные металлы и сплавы (дюралюминий, кадмий, серебро, сталь, олово, цинк) заметно не влияют на стойкость к оккслению. Весовые потери в присутствии теллура, меди, свинца и селена при 225° очень высоки среди продуктов реакции были идентифицированы циклические молекулы Dg и D4. Эти металлы, по-видимому, катализируют термическую деполимеризацию высокие потери из-за испарения в присутствии свинца объясняют взаимодействием окиси свинца с силоксанами. При испытании термостойкости метилсиликоновых масел в инертной атмосфере установлено, что заметная температурная деполимеризация наступает уже при 250°. [c.332]

    Получение и использование. Цинк широко расиространен в природе, но в свободном виде не встречается. Наиболее распространенным его минералом является цинковая обманка (сфалерит) — ZnS. Он входит в состав многих сульфидных комплексных руд. Получают цинк пирометаллургическим способом, основанным на восстановлении углем окисленной или обожженной руды в ретортах без доступа воздуха с отгоном паров цинка и последующим рафинированием. До 40% мирового производства цинка расходуется на защиту железа и стали от коррозии (оцинкованное железо и т, п.). Цинковая пыль используется как сильнейший восстановитель. Огромно число сплавов цинка, из которых самый древний — латунь (сплав цинка с медью). Сульфид цинка — прекрасный люминофор, приобретает способность светиться под действием коротковолнового излучения или электронного пучка. Соединения цинка мало ядовиты, однако хранить пищевые продукты в оцинкованной посуде не рекомендуется. Оксид цинка в виде пыли при вдыхании вызывает литейную лихорадку, выражающуюся в ознобе, головной боли, тошноте, кашле. Предельно допустимые нормы оксида цинка в воздухе— 0,005 мг/л. Содержание цинка в организмах растений и животных довольно высокое > 0,001%. Он необходим для нормальной физиологической деятельности. Суточная потребность человека в цинке 15 мг. Его действие связано с гормонами и некоторыми ферментами, например, с помощью которых происходит перенос СОг в крови. [c.310]

    Верма и Бхучар [50] определяли медь восстановлением ее тартратного комплекса глюкозой до образования нерастворимой СигО к последней добавляли избыток стандартного раствора иода, который определяли обратным титрованием арсенитом. В качестве комплексанта, способствующего окислению СигО, использовали оксалат. Авторы приняли меры предосторожности, исключающие возможность окисления СиаО воздухом. Преимущество этого метода заключается в том, что он свободен от мешающего влияния ванадия (V). Для определения меди в сплавах Руней и Прат [51] отделяли медь осаждением ее в виде диэтилдитиокарбаматного комплекса из раствора ЭДТА, [c.394]

    Действуя на синие раствэры солей окиси меди сернистою, фосфористою кислотою и тому подобны йи низшими степенями окисления, можно получить бесцветные растворы солей закиси меди. Особенно ясно и легко совершается это при помощи серноватистонатровой соли Na S O , которая при этом окисляется. Закись меди может быть получена не только чрез раскисление окиси меди, но также непосредственно из самой металлической меди, потому что это последняя, окисляясь при накаливании на воздухе, дает сперва заквсь меди. Так ее и приготовляют в большом виде, нагревая медные листы, свернутые в спираль, в отражательной печи. При этом требуется наблюдать,- чтобы воздух не был в большом избытке и чтобы образующийся слой красной закиси меди не начал переходить в черную окись меди. Если, затем, окисленный лист меди разгибать, то хрупкая закись меди отлетает от мягкого металла. Полученная таким образом закись легко плавится. Окись меди, при прокаливании с порошкообразною медью (а такой порошок меди получают многими способами, напр., погружая в раствор медной соли цинк, или прокаливая окись меди в водороде), дает легкоплавкую закись меди Си — СиО = Си О. Природная и искусственная закись меди имеет уд. вес 5,6. Она в воде нерастворима, на воздухе (безводная) не изменяется, при прокаливании же поглощает кислород, образуя СиО. При действии кислот закись образует раствор соли окиси и металлическую медь, напр. Си О — — №SO = u + uSO -f- №0. Однако крепкая соляная кислота, растворяя закись меди, не выделяет металлической меди, что происходит вследствие того, что образующаяся u l растворима в крепкой соляной кислоте. Закись меди растворяется также и в растворе аммиака, и тогда, без доступа воздуха, получается бесцветный раствор, синеющий на воздухе и поглощающий кислород, от превращения закиси в окись. Посиневший [раствор] может быть обратно переведен в бесцветный, от погружения медной пластинки, потому что металлическая медь раскисляет окись, находящуюся в аммиачном растворе, в закись. Закись меди, сплавленная со стеклом и солями, образующими стеклообразные сплавы, окрашивает их в красный цвет, и такое стекло употребляется для украшений. Этим можно пользоваться для открытия меди посредством паяльной трубки нагревая взятое медное соединение с бурою в пламени паяльной трубки, в восстановительном пламени получают красное стекло, а в окислительном пламени — зеленое от перехода закиси в окись. [c.635]


Медь скорость окисления — Справочник химика 21





    Газовая коррозия меди и медных сплавов. Чистая высоких температурах, хотя стойкость ее к окислению выше, чем у железа. На рис. 175 показано увеличение скорости окисления медн в воздухе и кислороде с ростом температуры. [c.254]

    Каталитическое действие ионов меди на скорость окисления иодида калия пероксидом водорода в кислой среде. [c.74]








    Реакции глубокого окисления органических веществ катализируются переходными металлами и их окислами. Наиболее активны металлы платиновой группы и окислы железа, меди, хрома и других металлов. Отличительной особенностью процессов термокаталитической очистки яв ляется отсутствие системности в свойствах катализаторов и окисляемых веществ, поэтому можно рассматривать лишь некоторые их харак-те]шые тенденции. В частности, к наиболее трудно окисляемым органическим примесям относятся предельные углеводороды, при этом увеличение молекулярной массы этих веществ позволяет проводить процесс окисления при более низких температурах так, скорость окисления бутана на оксидных катализаторах в 10 раз выше, чем скорость окисления метана [11]. Значительно легче окисляются непредельные и ароматические углеводороды, например в присутствии двуокиси марганца пропилен при 300 °С окисляется в 10 раз, а пропан — почти в 10 раз медленнее, чем ацетилен [12]. При окислении кислородсодержащих органических веществ легче других соединений окисляются спирты, затем следуют альдегиды, кетоны, эфиры, кислоты [13-16]. [c.10]






    В некоторых работах отмечалось уменьшение активности катализатора без выпадения в осадок. При окислении циклогексана в присутствии стеарата меди скорость окисления быстро падает в ходе реакции введение [55] свежего катализатора вновь сильно ускоряет реакцию (рис. 139). [c.227]

    Поскольку концентрация активного комплекса составляет лишь малую долю от концентрации исходных веществ, даже ничтожное количество катализатора часто меняет кинетические свойства системы. Например, для заметного изменения скорости окисления сернистокислого натрия в водном растворе достаточно Ю- г-экв катализатора (сернокислой меди) на 1 л раствора. [c.272]

    Примеси в СОз сернистого газа й сероводорода увеличивают скорость окисления никеля. Имеются сведении об охрупчивании меди при температуре выше 600 С. Прн высоких температурах молибден, ниобий и некоторые другие металлы энергично взаимодействуют с углекислым газом. Скорость коррозии углеродистых сталей в воде, насыщенной СОа. резко увеличивается.[c.847]

    Даймонд с сотрудниками исследовали каталитическое действие нафтенатов меди, железа и свинца на окисление масла в тонком слое при 250°. Авторы нашли, что присутствие всего 0,1 мг меди на 1 кг масло введенной в виде нафтената, значительно повышает скорость окисления. Это влияние возрастает с повышением концентрации меди. При концентрации меди 100 мг кг достигается максимальное ускорение реакции (в 5,81 раза), а затем скорость начинает падать. [c.288]

    На той же установке Норд измерял и скорость окисления ионов одновалентной меди кислородом, а реакция, согласно Норду , имеет практически первый порядок по кислороду (см. также раздел Х-3), и значение константы скорости в типичных условиях опытов составляло около 1 сек . Принимая условие ( 1,44) незначительного протекания реакции в пленке, имеем [c.172]

    Рис 109. Скорость окисления сплавов никеля с медью в воздухе при 800—1000° С [c.141]

    На скорость окисления масел в двигателях существенное влияние оказывают металлы, из которых изготовлены детали двигателя сталь, медь, свинец, цинк, олово, алюминий, кадмий, серебро, никель, хром и др. Некоторые из этих металлов оказывают явное каталитическое действие на процесс окисления масел, другие действуют слабо. Сильнейшими катализаторами окисления являются железо и медь, а также их соединения. Глубокому окислению способствуют и продукты первичного окисления компонентов масла. Они тоже могут взаимодействовать с металлами, давая вещества, в свою очередь ускоряющие процессы окисления. Было, например, установлено, что каталитической активностью обладают соли нафтеновых кислот, особенно нафтенаты свинца и меди. [c.14]

    Каталитическое действие олеата меди на окисление топлива сводится к ускорению распада гидропероксида на радикалы под влиянием ионов меди [75, 77, 78]. Скорость распада гидропероксидов топлива Т-б на радикалы (к ), измеренная с помощью ингибитора — ионола — по периоду индукции (т = 2[1пН]о/Ш ), зависит от концентрации олеата меди [62]  [c. 73]

    После периода индукции скорость окисления постоянна н близка к скорости неингибированного окисления. Такой тип кинетики характерен для фенольных ингибиторов окисления. Кинетические кривые поглощения кислорода в опытах с металлической медью и ингибиторами носят автокаталитический характер и спрямляются в координатах А[02] — t после некоторого времени, связанного с расходованием ингибитора (рис. 5.20). Значения параметра автоокисления Ь (Д[02] = 1>1) зависят от природы антиокислителя (табл. 5.15). [c.201]

    Металлы, содержащиеся на поверхности катализатора, практически не влияют на скорость выжига коксовых отложений в диффузионной области и существенно ускоряют регенерацию катализатора в кинетической области. Исследованные нами металлы по степени убывания их воздействия на скорость окисления кокса в кинетической области располагаются в следующий ряд хром> >ванадий>литий>молибден, медь, натрий>железо>кобальт, никель>бериллий, магний, кальций, стронций>калий>цезий> >свинец. [c.180]

    На рис. 2.15 показано влияние содержания различных металлов в катализаторе на время сгорания половины отложенного на катализаторе кокса. Как видно, наибольщее ускорение достигается при малом содержании металлов в катализаторе, а с увеличением их содержания эффект ускорения становится все меньше и по достижении некоторого максимального содержания металла скорость выжига коксовых отложений перестает изменяться. Это максимальное содержание, а также максимальное ускорение регенерации катализатора зависит от природы металла. С уменьщением окислительной способности металлов максимальное содержание возрастает. Так, для хрома оно составляет 0,1% (масс.), для ванадия 0,3-0,4% (масс.), а для молибдена и меди примерно 0,5-0,6% (масс.). По степени убывания воздействия металлов на скорость окисления кокса в кинетической области их можно расположить в следующий ряд хром > ванадий > литий > молибден, медь, натрий > [c. 34]

    А. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ИОНОВ МЕДИ И ЖЕЛЕЗА НА СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ ИОДИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ ПЕРСУЛЬФАТОМ АММОНИЯ [c.160]

    В диапазоне температур 260—1025 °С пленка СПаО покрыта сверху пленкой СиО. При температурах свыше 400—500 °С закон окисления меняется с логарифмического на параболический. При температуре более 1025 °С на воздухе образуется только СиаО. Скорость окисления меди несколько выше, чем у железа, и значительно превышает скорость окисления никеля или термостойких Сг — Ы1-сплавов. В этом легко убедиться, взглянув на температуры [44], ниже которых потери на образование окалины на воздухе не превышают 2—4 г/(м -ч)  [c.202]

    Скорость ЭТОЙ реакции зависит от ряда факторов. В нейтральных растворах реакция происходит очень медленно, о высокая концентрация водородных ионов способствует процессу окисления. Поэтому не следует оставлять на долгое время на воздухе подкисленные растворы иодида калия, которые предполагается использовать для иодометрических определений. Скорость окисления возрастает также под влиянием прямых солнечных лучей. Некоторые вещества, например соли меди, оксиды азота, каталитически ускоряют реакцию между иодидом калия и кислородом. [c.414]

    Эффективными легирующими элементами, повышающими стойкость к высокотемпературной коррозии, являются А1, Ве и [g. Например, при 256 °С сплав 2 % Ве — Си при выдержке в течение 1 ч окисляется со скоростью, равной скорости окисления чистой меди [45]. Максимальный эффект от легирования алюминием наблюдается при его содержании 8 % [46]. [c.202]

    При окислении меди кислородом скорость окисления возрастает с увеличением давления кислорода по параболическому закону. [c.392]

    Так, он указывает, что скорость окисления при одновременном воздействии меди и железа значительно выше, чем нри применении каждого из этих металлов в отдельности. [c.286]

    Увеличение скорости окисления в присутствии 100 мг кг растворенной меди значительно больше, чем в присутствии твердого металла. Соответствующие данные получены также для нафтената железа. Присутствие 0,1 мг кг (в пересчете на железо) оказывает ничтожное влияние, но при увеличении концентрации каталити- [c.288]

    Несмотря на значительно меньшую концентрацию енольной формы (на 5— 7 порядков), чем кетонной, она окисляется легко, и, видимо, через енольную форму идет в основном окисление кетонов ионами переменной валентности. При изучении окисления метилэтилкетона комплексами марганца меди и железа в водных растворах было отмечено, что скорость енолизации намного выше скорости окисления кетона [310]. Однако нельзя исключить возможность окисления кетонной формы через предварительное вхождение в координационную сферу металла карбонильного кислорода [306], В углеводородном растворе окислению предшествует комплексообразование, что доказано на примере окисления циклогексанона стеаратом трехвалентного кобальта [309] [c.196]

    Другой способ удаления малых количеств ацетилена из газов заключается в его селективном окислении до углекислоты и воды [11]. В качестве катализаторов наиболее пригодными оказались окись меди на каолине и металлическая медь. Для окисления 1% ацетилена берут самое меньшее 25%-ный избыток кислорода для полного окисления ацетилена требуется 100%-ный избыток кислорода. Процесс ведут при 350° с объемной скоростью 1200. При этих условиях выходяш ий из печи газ не содержит кислорода, так как его избыток полностью расходуется па окисление этилена. [c.157]

    Зависимость скорости газовой коррозии металлов от температуры, как установлено, может быть выражена уравнениями (21) и (22), из которых следует, что логарифм скорости газовой коррозии изменяется лиие и10 с величиной, обратной абсолютной температуре. Эта зависимость во многих случаях, как, наиример, для меди при температуре 700—900° С, латуш 70/30 в интервале 700- 900° С, полностью оправдывается. На рис. 106 приведен график зависимости скорости окисления /кслеза в воздухе от величины абсолютной температуры.[c.138]

    По сравнению с количествами реагирующих ве ществ количество катализатора, заметно изменяю- щее скорость реакции, ничтожно мало. Например, скорость окисления сульфита натрия в водном растворе значительно возрастает при введении катализатора — сульфата меди уже в количестве моль/л. С увеличением концентрации катализатора возрастает и скорость химической реакции. [c.103]

    Например, согласно [253], цинк начинает окислять водород только после длительной выдержки в реакционной смеси. Так же медленно устанавливается стационарная каталитическая активность меди. Скорость окисления водорода на Ре, Со, N1 особенно резко зависит от состава реакционной смеси при повышении концентрации кислорода скорость окисления водорода заметно падает, хотя фаза окислов, в отличие от таких металлов, как 2п, Т1, V, Сг, Мп, здесь не образуется. Подобные изменения активности металлов при варьировании концентраций реагирующих веществ, так же как и гистерезисные явления при окислении водорода на платине и некоторых других металлах, связаны, очевидно, с поглощением реактантов катализаторами [264]. Например, уменьшение скорости окисления водорода на никеле сопровождается изменением порядка по кислороду от первого к нулевому, что сеи-детельствует о насыщении поверхности катализатора кислородом. Именно это обратимое насыщение поверхности слоя контакта и обусловливает столь резкий спад активности (у N1 и Ре — в 12,5 раза, у Со — в 3,4 раза). В зависимости от природы металла этот спад наступает при разных концентрациях кислорода в смеси (для массивных Ре, N1, Со — при 0,06 0,1 0,3% соответственно). Существенное значение имеет также и структура катализатора. Например, на пористом катализаторе, содержащем 40—70% N1, падение скорости окисления водорода не наблюдается даже при концентрации кислорода 2,5% и температуре 40° С [297]. Это обусловлено протеканием реакции на пористых контактах в данных условиях во внешнедиффузионной области, исключающей насыщение поверхности катализатора кислородом. Несмотря на то что реакция взаимодействия кислорода с водородом в избытке последнего хорошо протекает при комнатной температуре на ряде контактов, для очистки водородсодержащих газов от примеси кислорода наиболее широко применяются никелевые катализаторы. Это связано, с одной стороны, с тем, что никель намного (на 3 порядка) активнее С03О4, а с другой — с тем, что он лишь в 5—6 раз менее активен, чем дорогие и дефицитные платина и палладий [296]. В отличие от металлов подгруппы железа, платина и палладий эффективно окисляют водород и в его стехиометрической смеси с кислородом [295]. В избытке же кислорода проявляется различие между этими металлами. Активность палладия падает с ростом концентрации кислорода, в то время как скорость окисления водорода на платине до 25 % -го избытка кислорода даже растет. Поэтому для низкотемпературной очистки инертных газов от примеси кислорода, когда в очищаемую смесь добавляется практически стехиометрическое количество водорода, целесообразно использовать палладиевый катализатор, а для очистки кислорода от водорода пригодны только платиновые контакты [296]. [c.245]

    Н. Н. Нагорнова [57], олово в количествах до 0,13% увеличивает Koipo Tb окисления меди при 950°, а повышение содержания его до 1,09% не вызывает дальнейшего изменения скорости окисления меди. Присутствие сурьмы в количествах до 2,43% увеличивает скорость окисления меди при 850—950Р, а при дальнейшем повышении содержания сурьмы в меди скорость окисления ее остается постоянной. [c.74]

    Как и при окислении чистого кухмола, скорость окисления увеличивается по мере повышения давления, но в последнем случае влияние давления значительно больше. Однако это компенсируется тем, что скорость окисления в эмульсии априори больше, чем скорость окисления чистого кумола [270—272]. Давление выше 10 кгс/см уже не оказывает никакого влияния на окисление. Если окисление проводится в присутствии металлической меди, то скорость окисления не зависит от давления [188].[c.278]

    Скорость окисления значительно увеличивается п присутствии некоторых соединений тяжелых металлов, например, солей меди и кобальта. Такое ускорение объясняется способностью этих добавок разлагать гидроперекиси, увеличивая тахшм путем скорость инициирования. В общем случае выделение свободных радикалов из гидроперекисей происходит по следующим уравнениям, где Л/+нредставляет собой металл с меньшим окислительным потенциалом [65] г [c.292]

    В. К. Опарой, Н. И. Медведевой и Г. В. Левенковой на кафедре коррозии металлов МИСиС, получена сложная кривая с двумя максимумами (рис. 94), первый из которых с повышением температуры окисления смещается в область более низких значений ро, с примерно неизменяющейся максимальной скоростью окисления меди, а второй существенно увеличивается с повышением температуры при неизменном критическом давлении ро, = 16 мм рт. ст. Наступление высокотемпературной пассивности при первом максимуме может быть обусловлено взаимодействием дефектов в окисле СпаО с образованием устд-йчивых комплексов типа /СиЦ /Си2 /СиЦ7, что приводит к уменьшению эффективной концентрации катионных вакансий и электронных дырок в окисле, а это в свою очередь ведет к уменьшению скорости окисления вследствие торможения процесса Си —> Си +е. При дальнейшем увеличении ро, объединение дефектов в упорядоченные агрегаты облегчает появление новой фазы СиО и усиление окислительного действия [c.134]

    При изотермическом окислении меди в узких зазорах (рис. 95) максимум окисления, постоянный по величине, смещается в область более высоких значений ро что обусловлено затруднениями в доступе кислорода из ркружлющей среды в щель. Таким образом, в изотермических условиях скорость окисления меди, в щели может заметно превышать скорость окисления ее открытой поверхности при фиксированном в системе. [c.135]

    Изучение влияния начальной концентрации гидропероксидов в топливе на параметры глубокого окисления показало, что с ее ростом значительно раньше наступают стадии максимальной скорости окисления и стадии критической концентрации поглощенного кислорода (табл. 3.9). Наблюдаемое имеет место в опьггах как при отсутствии меди, так и в ее присутствии. [c.97]

    Дизельное топливо испытывает воздействие металлической поверхности в топливной системе двигателя. Наибольшую активность проявляют металлическая медь и ее соединения [86, 89]. В качестве деактиватора меди и ее соединений с ледует использовать ароматический амин — 2-метил-2-этил-индолин, способный снизить скорость окисления — в 7 раз и являющийся синергическим агентом, усиливающим действие антиоксиданта. Следует отметить, что ингибиторы фенольного типа, выполняющие роль стабилизатора и дис-персанта, также способны выступить в качестве ингибиторов, тормозящих окисление, катализируемое медью. Поиск деактиватора меди весьма актуален, поскольку квалификационные методы испытания топлива предполагают нагревание при 100°С в присутствии медной пластинки в течение 16 ч [102]. [c.184]

    Методы испытания смазочных масел, применяемые в различных странах, как угке отмечалось выше, не учит1,1пают фактических условий, в которых находится масло при эксплуатации двигателя. Если испытания масел в лабораторных условиях нроводят( я при низких температурах, то температура, напрпмер, в верхних поршневых канавках двигателей Отто и Дизеля превышает 250°. Кроме того, необходимо учитывать каталитическое действие металла, который соприкасается с маслом во время работы двигателя. Сталь и стальные сплавы в два раза увеличивают скорость окисления масел при 250° по сравнению с медью и медными сплавами. Между тем при лабораторных испытаниях на окисление обычно применяют медные катализаторы. [c.590]

    Медь на воздухе при низких температурах (260 °С) окисляется в соответствии с уравнением двухступенчатой логарифмической зависимости, образуя пленку СигО. Скорость окисления различна на различных гранях кристалла и уменьшается в ррду (100) > >(111) >(110). Нагрев меди до 300—450 °С в атмосфере водорода снижает скорость ее окисления в кислороде при 200 °С, так как под действием адсорбированного водорода на поверхность выходят субмикроскопические грани, преимущественно из плоскостей (111). С другой стороны, термообработка в атмосфере азота или гелия увеличивает скорость окисления, так как адсорбированный кислород (следы из газа или металла) благоприятствует образованию субмикроскопических граней главным образом из плоскостей (100) [42, 43]. [c.202]

    Креулен [33], изучая влияние меди на окисление белого масла, показал, что при добавлении 18 г тонкого порошка меди к 250 г масла индукционный период окисления становится равным нулю. Однако, если увеличить количество меди до 50 г на 250 г масла, то вновь появляется индукционный период, причем продолжительность его возрастает с увеличением добавки меди. Окись меди оказывает такое же действие на продолжительность индукционного периода и скорость окисления, как чистая медь. [c.285]

    Проявляют исключительно большую чувствительность к следам катализаторов как положительных, так и отрицательных (ингибиторов). Например, окисление кислородом совершенно сухих газов (На, СО) не происходит, ио введение уже ничтожного количества водяных паров обеспечивает нормальную скорость процесса. Смесь Н2-ЬС12 в темноте при комнатной температуре ие реагирует, но добавка небольшого количества паров натрия вызывает бурную реакцию. Скорость окисления водного раствора сульфита натрия заметно возрастаег при содержании 10 г меди в 1 см . [c.135]

    Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов, полупроводниковых схем п р— -переходов основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налетанию молекул (атомов) из газовой фазьг и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закош анизотропии кристалов, так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом,, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано, что различные грани кристаллов вольфрама обладают неодинаковой активностью по отношению к кислороду и разной способностью эмитировать электроны при нагревании между этими свойствами наблюдается коррелятивная зависи.мость. Медь быстрее всего окисляется в направлениях, перпендикулярных граням кубических кристаллов. Обнаружено,, что внутреннее строение пленки СигО определенным образом ориентировано по отношению к поверхности кристаллов меди, что называется явлением эпитаксии. [c.61]


Окисление проволоки — Проволочный креатив — ЖЖ

Для придания проволочным изделиям благородного духа антикварности и винтажности, патины, пользуются разнообразными методами окисления металлов.
Взяла на сайте Эни Оукен хорошие картинки для иллюстрации.
серебро до и после окисления

На ее сайте есть и статья про методы оксиления — http://www.enioken.com/jewelry/oxidize.html

Ну, во-первых, все металлы рано или поздно темнеют от соприкосновения с воздухом и/или кожей — окисляются из-за вступления в реакцию с кислородом и прочими хим.элементами. Серебро темнеет от соприкосновения с серой и хлором (сера содержится в шерсти, в резине, в луке и яйцах, а хлор — в соли). Так что если вы не хотите, чтобы ваши серебряные и посеребренные вещи темнели — не носите их на кухню. Лучше всего хранить их в закрытом целлофановом пакетике. Золото и металлы с особыми покрытиями темнеют медленнее. А вот медь, например, и самостоятельно окисляется очень быстро. Вот ношу я один из своих медных браслетов около месяца уже — он ощутимо потемнел. Мне это только нравится — не надо специально мучиться и окислять.
А окислять можно по-разному.
Начиталась я, к примеру, еще и вот этого ресурса — www.beadinghelpweb.com

Итак, рецепты чернения.
У них у всех три этапа — 1-основная обработка металла; 2-промывание в холодной воде, смывание отходов обработки; и 3 — полировка, которая с выступающих частей изделия снимает чернение, но оставляет во впадинах и низинках темные тени. Это выгодно подчеркивает рельеф и детали.

Химические способы (для меди и серебра)

Внимание! Эти способы не подходят для изделий с пластиковыми бусинами, янтарем, жемчугом, бирюзой, яшмой и некоторыми другими пористыми материалами. Они могут разрушаться или темнеть. Большинство твердых камней и стекло хорошо переносят эту обработку. Если в изделии присутствуют пластмассы, янтарь или жемчуг, то окунать изделие целиком в кислоту нельзя, но можно аккуратно нанести раствор на металлические места щеткой, или добавить камни и пластмассу в изделие уже после окисления.

Осторожно! Поскольку и сернистый калий, и хлористо-водородная кислота, довольно опасные для здоровья человека химикаты, пользоваться ими надо чрезвычайно осторожно, чтобы не отравиться и не получить химического ожога. Т.е. обязательно работать в толстых высоких резиновых перчатках и взять те инструменты и посуду, которые потом не будут использоваться для еды. Работайте только в хорошо проветриваемом помешении, а еще лучше на улице. Желательно также надевать очки. Избегайте работать с этими химикатами на кухне. При помещении металлов в эти растворы выделяются ядовитые газы. Если жидкость попала на кожу — немедленно промойте ее холодной водой. Хлористо-водородная кислота хорошо нейтрализуется содой. Посыпьте ею обожженное место.
Это довольно рискованные методы (если не соблюдать осторожность), но окислить медь и серебро с их помощью можно за несколько секунд.

1- Серная печень (сернистый калий), Liver of Sulphur (LOS) (иногда пишут sulfur), в Америке и Англии продается и в сухом виде: ,
и в растворе:

Чаще всего для окисления меди и серебра рекомендуют пользоваться именно им. Эни пишет, что этот раствор окрашивает серебро в коричневатые тона и после него серебро трудновато отполировать.
Сухой сернистый калий сложно хранить. Если допустить контакт с влагой (даже с влажным воздухом), то он рассыпается и становится непригодным для использования.
В стеклянную миску с 1 1/2 стакана горячей, но не кипящей, воды бросить кусочек размером с горошину сухого сернистого калия. Размешать деревянными или стеклянными палочками. Окунуть изделие на несколько секунд в этот раствор. Аккуратно достать деревянным пинцетом или палочками. И бросить в миску с холодной чистой водой. Или промыть под краном.
Как работать с жидкой версией сернистого калия, я пока не нашла;)

2- Хлористо-водородная кислота, Silver Black (HCl)
Продается в жидком виде. Тоже очень токсична — работайте очень осторожно и соблюдайте все меры безопасности. Эни Оукен окисляет свои работы именно ею. Налейте несколько капель кислоты в сухую и чистую стеклянную миску. Тут же закройте флакон. Добавьте в миску столько же капель воды. (не наоборот! если кислоту капнуть в воду, то будет такая хим.реакция, что капли кислоты полетят вверх и могут попасть в лицо или еще куда-нибудь, куда не следует.) Окуните ватную палочку или кисточку в раствор и аккуратно нанесите его на изделие, избегая попадания на камни. Металл тут же потемнеет. Выбросьте или храните в плотно закрытой емкости остатки. Лучше всего перед тем, как выбрасывать, нейтрализовать раствор содой — тогда ваш водопровод не пострадает. Хорошо промойте изделие холодной водой. Просушите бумажной салфеткой.
Этот метод окрашивает серебро в темный черный цвет, который легко полируется до светлого блеска.

Окисление меди
Медь окисляется гораздо проще, чем серебро, и не такими опасными способами.

3- Самый простой — положить медь на ночь в концентрированый раствор соды. Добавить в стакан теплой воды столько соды, пока она уже перестанет размешиваться. Утром вынуть аккуратно из раствора медное изделие и очень хорошо промыть все под водой. Вытереть насухо и отполировать мягкой тряпочкой.

4- Тепловая обработка меди в духовке — не подходит для пластиковых и стеклянных бусин.
-три часа при температуре 150C (300F) плюс час при 170С (350F) — получится розово-лилово-белая медь
-30-45 мин. при 150C (300F) — лиловые разводы на натуральном медном цвете
— 30 мин при 200С (400F) — золотисто-латунный желтый
Со временем такая прокаленная медь будет также темнеть до темно-коричневого, как обычная, и ее надо будет также чистить полиролью.

И наконец, самый простой и доступный всем способ. Правда, говорят, что он не очень-то и ровное потемнение дает.
5- Окисление вареными яйцами (подходит для серебра и меди)
Сварите вкрутую несколько яиц (15 мин) 2-4 штуки, в зависимости от количества обрабатываемых изделий. Разложите изделия в целлофановом мешке так, чтобы они не касались друг друга, выньте из кипятка яйца и положите их сразу же в этот мешок. Закройте пакет почти полностью, оставив небольшое отверстие. Дном чашки, ложкой или еще чем-нибудь раскрошите через пакет всё еще очень горячие яйца вместе со скорлупой. Убедитесь, что желток измельчен — это главный источник «химикатов», т.е. серы, которая вступает в реакцию с металлами. После измельчения яиц закройте мешок полностью. Патина появится через 20-30 мин. За это время несколько раз периодически переворачивайте пакет и перемешивайте изделия с яйцами так, чтобы металл окрашивался равномерно. Можно оставить это всё в мешке на ночь. Потом останется только промыть изделия от яичных крошек и немного отполировать. Это хороший и безопасный способ окисления — его можно даже доверить детям;) Пусть посмотрят химию «в действии»;) Только следите за тем, чтобы они не обожглись горячими яйцами;)

Полировка после окисления:
Не снимая перчаток, обработайте металл на изделии стальной ватой (fine steel wool 000), очищая и осветляя выступающие детали. Затем щеткой (лучше металлической) вычистите остатки ваты из всех впадин и изгибов. Промойте водой и просушите изделие. Отполируйте мягкой тряпочкой. Для лучшей полировки Эни пользуется полировочной машинкой (tumbler), но у нас тут ее нет ни у кого, кажется) Так что переводить это не буду) У кого есть наверняка читает по-английски сам;) Думаю, дрель с полировочной насадкой подойдет прекрасно.
Fine steel wool 000, стальная мочалка (металлическая вата) — это клубок очень тонкой и мягкой стальной стружки, которую используют для полировки твердых поверхностей (спрашивайте в хозяйственных и строительных магазинах и, возможно, в магазинах автозапчастей).
Металлическая вата выглядит так —
Поискала ее в русскоязычном секторе интернета — чего-то не нашла. Или она как-то совсем по-другому называется (облазила кучу сайтов про полировку металлов), или попробуйте действовать простым тонким наждаком — тоже должно сработать, но возьмите самую-самую тонкую шкурку (1500 или 2000), чтобы царапин не оставить.

Зато нашелся раствор для чернения Silver Black — пожалуйста — тут -www.ruta.ru.

А вот на этом русскоязычном сайте химиков есть интересная статья и информация про то, как изменять цвет разных металлов — http://www.alhimik.ru/MASTR/mast5.html#7.5 Надеюсь, там же можно отыскать инфу про то, где все эти химикаты можно достать;)

Вообще, жидкостей и составов, позволяющих добиться эффекта патины продается очень много (во всяком случае в Штатах), но, думаю, они все примерно одинакового состава. Хотя с этим еще надо разобраться;)
Есть различные составы, которые, наоборот, удаляют окись и очищают потемневшие металлы. Об этом как-нибудь потом разузнаю и напишу;)

Получение и химические реакции меди

Нахождение в природе.

Медь встречается главным образом в виде сульфидных соединений. Наиболее важные минералы — медный блеск Cu2S, медный колчедан (халькопирит) CuFeS2 и борнит Cu3FeS2 входят в состав так называемых полиметаллических сульфидных руд. Реже встречаются кислородсодержащие соединения: малахит (основной карбонат меди) СuСО3 • Сu(ОН)2, азурит 2СuСО3 • Сu(ОН)2 и куприт СuO2.

Физические свойства.

Медь — металл красного цвета, плавится при температуре 1083°С, кипит при 2877°С. Чистая медь довольно мягка, легко поддается прокатке и вытягиванию. Примеси увеличивают твердость меди. Медь отличается очень высокой электро- и теплопроводностью. Примеси мышьяка и сурьмы значительно уменьшают электропроводность меди. Медь образует различные сплавы (латуни, бронзы и др.).

Химические свойства.

Медь относится к числу малоактивных металлов. На холоду она очень слабо взаимодействует с кислородом воздуха, покрываясь пленкой оксида, которая препятствует дальнейшему окислению меди. При нагревании медь окисляется полностью:

2Cu + O2 = 2СuО

Сухой хлор на холоду не взаимодействует с медью, однако в присутствии влаги реакция проходит довольно энергично:

Сu + Сl2 = СuС12.

При нагревании медь довольно энергично взаимодействует с серой:

Си + S = CuS.

Медь может растворятся только в кислотах-окислителях. В концентрированной серной кислоте она растворяется только при нагреваний, a в азотной — и на холоду:

Сu+ 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2Н2O,

ЗСu + 8HNO3(Разбавл.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4Н2O,

Сu + 4HNO3(Конц .) = Cu(NO3)2+ 2NO + 2Н2O.

Получение.

Процесс получения меди состоит из нескольких стадий. Сначала сульфидную руду обжигают. При этом часть меди превращается в оксид:

4CuFeS2 + 13O2 = 4CuO + 2Fe203 + 8SO2.

Затем проводят плавку на штейн и получают сульфид меди (I). При этом к огарку прибавляют кокс и песок для образования шлака:

2CuO + FeS + С + SiO2 = Cu2S + FeSi03 + СО

или

CuO + FeO + CuS + С + SiO2 = Cu2S + FeSiO3+ CO.

Далее штейн подвергают конвертерной плавке:

9Cu2 S + 3O2 = 2Cu2 O + 2SO2 ,

2CuO2 + Cu2 S = 6Cu + SO2 .

Получаемая медь называется черновой.
Очищают медь рафинированием. Электролитом служит раствор сульфата меди, анодом — медные болванки ,катодом — пластинка чистой меди. При пропускании электрического тока через электролит медь анода растворяется, а на катоде выделяется чистая медь.

Оксид меди

Обладает основными свойствами. Он может взаимодействовать с кислотами и кислотными оксидами:

CuO + H24 = CuSО4 + Н2О,

CuO + SО3 = CuSО4.

Оксид меди не растворим в воде. При нагревании оксида меди и присутствии восстановителя довольно легко происходит его восстановление:

CuO + Н2 = Сu + Н2O,

СuО + СО = Сu + СO2.

Оксид меди получают окислением меди при нагревании или прокаливанием гидроксида меди:

2Сu + O2 = 2СuО,

Cu(OH)2 = CuO + Н2O.

Оксид меди встречается в природе в продуктах выветривания некоторых медных руд. Он используется в производстве стекла и эмалей как зеленый и синий красители (медно-рубиновое стекло), как окислитель в органическом анализе и в медицине.

Гидроксид меди

Гидроксид меди Сu(ОН)2. Выпадает в виде осадка при действии на растворы солей меди (II) растворов щелочей (но не аммиака):

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4.

При действии аммиака на соли меди (II) сначала выпадает гидроксид меди, который очень легко растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката меди:

Cu(OH)2 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4Н2O

или

Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2.

Аммиакат меди окрашен в интенсивный сине-фиолетовый цвет, Поэтому он позволяет обнаружить малые количества ионов меди (П) в растворе. Эта реакция применяется в аналитической химии.

Гидроксид меди обладает очень слабо выраженными амфотерными свойствами. В кислотах он растворяется легко, в концентрированных растворах щелочей — с большим трудом. В первом случае образуются соли меди, во втором — гидроксокупраты:

Сu(ОH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4].

Гидроксид меди может восстанавливаться до гемиоксида меди при нагревании С различными не очень сильными восстановителями: альдегидами, сахарами, гидразином, гидроксиламином и др.:

2Cu(OH)2 + R—СНО → Cu2O + R—COOH + 2H2O.

Гемиоксид, или оксид меди (I)

Гемиоксид, или оксид меди (I), Си20. Обладает только основными свойствами. Часть солей меди (I) хорошо растворима, но довольно неустойчива и легко окисляется кислородом воздуха. Устойчивыми соединениями меди (I) являются, как правило, либо нерастворимые соединения (Cu2S, Cu2O, Cu2I2), либо комплексные соединения (Cu(NH3)+2 и др.). Гемиоксид меди применяется для изготовления купроксных выпрямителей переменного тока.

При растворении гемиоксида меди в кислородсодержащих кислотах, например серной, образуются соли меди (II) и медь:

Cu2O + H2SO4 = CuSO4 + Сu + Н2O,

а при растворении в галогеноводородных кислотах — соли меди (I):

Cu20 + 2НС1 = 2СuС1 + Н2O.

Многие соли меди (II) хорошо растворимы в воде, но подвержены гидролизу, поэтому в растворе всегда должен быть небольшой избыток кислоты. Нерастворимыми солями меди (II) являются сульфид CuS, карбонат (основной карбонат) СuСO3• Сu(ОН)2 • 0,5Н2О, оксалат СuС2O4и фосфат Сu3(РO4)2.

Под действием восстановителей соли меди (II) в кислом растворе могут восстанавливаться до солей меди (I):

2CuSO4 + 4KI = 2K2SO4 + Cu2I2 + I2

Аммиачные растворы солей меди (I) могут взаимодействовать с ацетиленом, образуя ацетиленид меди;

СН≡СН + 2CuCl = Cu2C2 + 2НС1.


польза и вред. Как ухаживать за медной посудой.


 


Медная посуда: польза и вред. Как ухаживать за медной посудой. Многие кулинары-любители мечтают раскрыть секреты знаменитых поваров. Но бывает, что необыкновенный вкус приготовленного блюда зависит не столько от правильно подобранных составляющих и всевозможных специй, сколько от полезных качеств используемой посуды. На кухне дорогого ресторана, где работают профессионалы, и у опытной хозяйки всегда найдется медная посуда. Польза и вред, оказываемые ею на здоровье человека, обязательно должны учитываться перед приобретением этих предметов кухонной утвари. Достоинства медной посуды Наиболее важной характеристикой медной посуды следует считать ее высокую теплопроводность, которая в 10 раз выше, чем у стальной или алюминиевой емкости. Это способствует равномерному распределению тепла по всей поверхности, что значительно ускоряет процесс приготовления пищи, не снижая ее вкусовые качества. Считается, что особенно вкусное варенье или пикантный соус получаются, если готовятся именно в медной посуде. За счет снижения времени на термическую обработку пищи ее полезные вещества сохраняются. Легкий вес и долговечность также являются неоспоримыми достоинствами, которыми обладает медная посуда. Польза и вред, которые может принести медь здоровью человека, заслуживают отдельного внимания. Полезные свойства медной посуды На протяжении многих веков используется людьми медная посуда. Свойства, недостатки, и как ухаживать за кастрюлями и сковородками, выполненными из меди, — все это известно с давних пор. Одним из самых главных полезных свойств медной посуды следует назвать ее антибактериальное действие. Медь способна бороться с целым рядом грибков и бактерий, не допуская их попадания в пищу. В старину в медных емкостях хранили воду с целью ее обеззараживания. Американские ученые экспериментальным путем доказали, что медь успешно справляется со штаммами сальмонеллы, а также кишечной палочки. Пища, которая готовится в медной посуде, обеззараживается, предотвращая появление заболеваний желудочно-кишечного тракта. Недаром издавна медь применялась в народной медицине для лечения многих заболеваний: при интоксикации организма, судорогах, язвах, геморрое и т. д. Вред медной посуды Кроме положительных свойств, которыми обладает медь, ученые обнаружили и ряд отрицательных факторов, которые могут нанести вред здоровью или негативно повлиять на качество приготовляемых в такой посуде продуктов: Аскорбиновая кислота, которая содержится во фруктах и ягодах, под агрессивным воздействием меди разрушается. При хранении продуктов в медной посуде происходит потеря витаминов и окисление полиненасыщенных жирных кислот, что может способствовать возникновению онкозаболеваний. Вред посуды особенно серьезен, если она находится во влажной среде. Повышенная влажность вызывает окисление меди, это проявляется в виде зеленого налета. При взаимодействии с пищевыми кислотами во время нагревания вырабатываются особо вредные для организма вещества. Поэтому при появлении на посуде такого налета необходимо его тщательно удалить, протерев поверхность поваренной солью, смоченной в уксусе. Покрытие медной посуды С продуктами, обладающими повышенной кислотностью, медная посуда взаимодействует отрицательно. Для того чтобы предотвратить окисление и сделать приготовление пищи безопасным, изнутри медную емкость покрывают обычно специальными сплавами олова, железа или никеля. Когда такое покрытие протирается — посуду следует менять. При приготовлении пищи в медной посуде лучше всего пользоваться деревянной лопаточкой, чтобы не поцарапать внутреннюю поверхность. Уход за посудой из меди Медная посуда нуждается в более бережном уходе по сравнению с какой-либо другой. Ее необходимо периодически тщательно полировать, чтобы избежать налета, соблюдать условия хранения — такая посуда не терпит высокой влажности. Это для меди враг номер один. Не рекомендуется мыть медные предметы в посудомоечной машине, т. к. использование при этом сильных моющих средств может повредить их, значительно сократив срок службы. По этой же причине не стоит применять для чистки моющие средства, содержащие отбеливатель. Для мытья нужно использовать мягкую тряпочку или губку без абразивного слоя, чтобы не повредить защитный слой на внутренней поверхности.

Влияние окисления на медь

Медь — универсальный металл, который используется в тысячах товаров повседневного спроса. Он легко окисляется, образуя характерное покрытие, известное как патина. Патина придает статуе Свободы характерный вид, но окисление меди также может вызывать нежелательные эффекты при некоторых обстоятельствах.

Характеристики меди

Символ элемента меди — Cu — происходит от латинского «cuprum», что переводится как «металл Кипра», что указывает на то, где он был добыт в древние времена.Фактически, медь использовалась людьми около 10 000 лет. Сегодня медь используется в продуктах — от кухонной посуды, электрических проводов и сантехники до ювелирных изделий и скульптур. При определенных условиях эти изделия из меди могут подвергаться окислению.

Характерный красно-оранжевый цвет и яркий блеск меди делают ее привлекательной для декоративных изделий из металла, ювелирных изделий и кухонной посуды. Медь гибкая и податливая, она хорошо проводит тепло и электричество, что делает ее полезной для электропроводки. Кроме того, медная кровля, водосточные желоба и водостоки устойчивы к атмосферным воздействиям, так как процесс коррозии очень медленный.

Определение окисления

Окисление происходит в результате контакта меди с воздухом, хотя вода — особенно соленая вода — тепло и кислотные соединения также могут вызывать коррозию. Окисление придает зеленовато-зеленый цвет (сине-зеленый) меди или карбонатам меди, таким как латунь или бронза. Это особенно верно при контакте с чем-либо кислым по природе (например, уксусом, уксусной кислотой).

Окисление меди по сравнению с Окисление железа

Когда железо ржавеет или окисляется, образуется характерный красный внешний слой.Этот слой окисления ненадежно прилипает к поверхности утюга. Он отслаивается, ослабляя металл и делая его уязвимым для дальнейшей ржавчины и структурного разложения. Окисление меди, с другой стороны, предотвращает дальнейшее воздействие кислорода и коррозию за счет прочного прилипания к поверхности металла.

Влияние окисления на медь

Одним из положительных эффектов окисления меди является образование защитного внешнего слоя, предотвращающего дальнейшую коррозию. Эту защиту можно увидеть на медных крышах и водосточных желобах, а также на уличных скульптурах и статуях, а именно на Статуе Свободы.Однако окисление меди оказывает вредное воздействие на медную посуду. Когда медная варочная поверхность соприкасается с кислой пищей (например, уксусом, вином), она выделяет ядовитую зелень, которая при проглатывании является ядовитой. Перед пайкой медный электрический провод и медные трубы необходимо очистить бескислотными очистителями. Кроме того, следует соблюдать осторожность, чтобы не перегреть медь в процессе пайки, поскольку избыточное тепло вызывает окисление меди, и припой не прилипает к ней. Окисление также снижает электрическую проводимость медной проволоки.

Что вызывает потускнение меди?

Обновлено 26 марта 2020 г.

Крис Дезиел

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Потускнение меди происходит в ходе многоступенчатого процесса, который сначала придает металлу темно-красный цвет, затем черный оттенок и, наконец, патину цвета морской волны, прославленную Статуей Свободы и мировыми достопримечательностями, такими как Берлинский собор, Венский Бельведер. Дворец и здание парламента в Виктории, Британская Колумбия. Медный налет может быть признаком архитектурных сооружений, но он может вызывать раздражение у медных раковин и кастрюль, и есть способы его удалить.

Однако при удалении патины медь подвергается дальнейшему потускнению. Хотя некоторым это может показаться некрасивым, медная патина защищает металл под ней, поэтому медь так долго хранится на открытом воздухе.

Потускнение меди — это не ржавчина

Потускнение меди, как и ржавчина, вызвано окислением , но это не одно и то же. Ржавчина возникает в металлах, содержащих железо, и конечным результатом окисления является оксид железа, который представляет собой хлопьевидное соединение, которое отпадает, подвергая большую часть металла окислению и разрушая его.

Ни одно из соединений, образующихся при окислении меди, не является таким хрупким. Они остаются на поверхности, и, хотя промежуточные соединения продолжают окисляться, образуя окончательную патину, они защищают металл под ней. Коррозия меди может привести к ухудшению качества, как это происходит с медными водопроводными трубами, но обычно это из-за усугубляющего фактора, такого как вода с высоким, очень высоким или низким pH или высоким уровнем растворенных солей или кислорода.

Стадии коррозии меди

На первой стадии образования патины медь реагирует с кислородом воздуха с образованием оксида меди (I):

(Cu 2 O): 4Cu + O 2 → 2Cu 2 O

Это делает медь красноватой.На втором этапе это соединение реагирует с кислородом с образованием оксида меди (II) (CuO), который имеет черный цвет:

. Вы можете наблюдать эти реакции самостоятельно, поместив лист меди на горелку газовой плиты. Сначала он становится красным, затем черным.

Заключительный этап патинирования протекает медленнее и обычно занимает несколько лет. Оксид меди (II) и сульфид меди (II) (CuS), который представляет собой еще одно соединение черного цвета, которое образуется при наличии серы в воздухе, реагируют с диоксидом углерода (CO 2 ) и гидроксид-ионами (OH ) из вода в воздухе с образованием трех соединений:

  • Cu 2 CO 3 (OH) 2
  • Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2
  • Cu 4 SO 4 (OH) 6

Эти соединения образуют патину.

Медная патина быстрее образуется в загрязненном воздухе, содержащем много серы , которая является побочным продуктом сжигания ископаемого топлива.

Как очистить медь от потускнения

Медная патина желательна на историческом здании, и некоторым людям нравится внешний вид потускневших медных раковин и кастрюль, но другие предпочитают вид новой меди. Если вы один из них, вам нужна слабая кислота, которая растворяет соединения меди, не повреждая металл. В поисках хорошего чистящего средства для меди, которое не токсично, как некоторые коммерческие чистящие средства для меди, вам не нужно искать дальше кухонных шкафов.

Практически каждый веб-сайт, предлагающий советы по очистке меди, рекомендует уксус и соль. Посыпьте металл солью и протрите тканью, смоченной уксусом, и позвольте реакции хлорида натрия и уксусной кислоты сделать свое дело. Если налет трудно удалить, налейте в медный горшок соленую воду, добавьте уксус и доведите до кипения.

Чтобы предотвратить потускнение, нужно покрыть медь пленкой, предотвращающей попадание в атмосферу. И полироль для меди, и лак эффективны для мойки и декоративных предметов, но их нельзя использовать для кухонных принадлежностей.

Почему медь со временем меняет цвет?

Медь используется для электропроводки, в водопроводе, для производства сплавов, в фунгицидах и инсектицидах. Он также используется в искусстве и в чеканке монет. Медь пригодна для вторичной переработки.

Свежая медь красивого розово-розового цвета. Однако вскоре он меняется на более темный красно-коричневый. При определенных обстоятельствах он может стать красным, черным или сине-зеленым.

Окружающая среда

Металлическая медь, которая необходима для сохранения цвета, может быть обработана органическим покрытием.Однопроволочный медный провод для электрических целей обычно не тускнеет настолько, чтобы требовать особого обращения. Однако тонкая многопроволочная медная проволока обычно оборачивается слоями изоляционного материала. Если проволоку держать завернутой, окисление будет довольно низким, а цвет останется неизменным. Однако голая медь неизбежно меняет цвет в зависимости от окружающей среды.

Атака

Есть две распространенные формы атаки на металлы. В более мягком случае металл может потускнеть.«Потускнение» — это тонкое покрытие на поверхности металла, которое обычно очень однородное и не часто разрушает предполагаемое назначение металла. «Коррозия», с другой стороны, часто бывает неоднородной, но может вызывать ямки и может достигать таких размеров, чтобы разрушить металлический объект, так что его нельзя будет использовать по назначению.

Потускнение

В сухом воздухе даже потускнение происходит довольно медленно; однако в обычной атмосфере вокруг нас влажность ускоряет процесс потускнения.Самый низкий уровень оксида меди — это оксид меди или куприт. Цвет его розовый. Поначалу едва заметный пенни со временем темнеет из-за утолщения слоя потускнения, а также продолжающегося окисления до черного оксида меди, тенорита.

Коррозия

Со временем, а также при многократном или продолжительном воздействии влаги в присутствии растворенных кислотных веществ, таких как углекислый газ и загрязняющие вещества, обнаруженные в кислотных дождях, потускневшая медь становится зеленой. К числу этих кислотных веществ относятся оксиды серы и оксиды азота. Реагируя с влагой, они образуют разбавленные растворы сильных кислот.

Патина

Эти кислоты, взаимодействуя с потускневшей медью, производят преимущественно три минерала, ответственных за сине-зеленую и серо-зеленую патину, обнаруживаемую на открытых бронзовых статуях и медных монетах, лежащих в желобе, а именно:

Азурит Cu₃ (CO₃) ₂ (OH) ₂ Малахит Cu₂CO₃ (OH) ₃ Брошантит Cu₄SO₄ (OH) ₆

Эти три высоко ценимых минерала покрывают некоторые из самых знаковых статуй в мире.

Ржавеет ли медь?

Если вы дизайнер, который с нетерпением ждет возможности использовать медь в своем следующем проекте: «Ржавчина ли медь?» это один вопрос, который вы должны задать себе. Вам также должно быть интересно, как долго ваша медь будет сохранять свой сияющий и новый вид. Вы также можете знать, что новый не обязательно должен оставаться блестящим, красновато-золотым и новым для меди.

В любом случае, вот факты о долговечности и внешнем виде меди:

Ржавчина ли медь? Прежде всего… Что такое Rust?

Для ответа на вопрос «Ржавеет ли медь?» мы должны сначала определить, что такое ржавчина и как она возникает.Ржавчина обычно называется окислением и происходит, когда железо или металлические сплавы, содержащие железо (например, сталь), подвергаются воздействию воды и кислорода в течение длительного времени.

Ржавчина — это оксид железа — уродливый красноватый или желто-коричневый налет, образующийся при окислении железа. Важно отметить, что не при любом окислении образуется ржавчина, а только железо или сплавы железа могут заржаветь. Кроме того, при правильном контроле и сохранении даже ржавчина из оксида железа может выглядеть довольно круто. Другие металлы, такие как бронза и медь, также подвергаются окислению, что приводит к коррозии.

Итак, ответ на вопрос НЕТ, медь не ржавеет. Тем не менее, он подвержен коррозии!

(Связано: Ржавеет ли латунь?)

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда элемент, который легко теряет свои электроны (например, многие из ваших любимых металлов), подвергается воздействию элемента, который имеет тенденцию поглощать лишние электроны (кислород) и раствор электролита (вода). Это ускоряет перенос электронов от металла к кислороду.

Противная ржавчина на железе и красивый сине-зеленый цвет (патина) на меди после окисления — видимые результаты того, что металл теряет электроны в воздух.

Окисление меди

Медь и материалы из медного сплава окисляются под воздействием атмосферы, вызывая потускнение ее блестящей поверхности. Вы знаете, что любая вода может вызвать коррозию, но вот факторы, которые могут вызвать коррозию еще быстрее:

  • Морская вода
  • Тепло
  • Кислотные соединения

Через несколько лет (в зависимости от окружающей среды) потускнение постепенно меняется на темно-коричневый или черный, прежде чем окончательно превратиться в характерный сине-зеленый цвет.Патинированное покрытие — вот что придает Статуе Свободы фирменный вид. И именно поэтому коррозия — не всегда плохо.

Медь корродирует с незначительной скоростью при использовании в зонах с незагрязненным воздухом, неокисляющими кислотами и водой. Однако это происходит быстрее при наличии дорожной соли, аммиака, серы, окисляющих кислот и т. Д.

Влияние окисления на медь

При окислении железо образует характерное красновато-коричневое покрытие, которое плохо прилипает к поверхности металла.Вместо этого он отслаивается и ослабляет металл, делая его уязвимым для дальнейшей ржавчины и гниения. Окисление меди, однако, создает декоративное патиновое покрытие, которое не только сохраняет эстетическую привлекательность, но также предотвращает дальнейшее воздействие кислорода и препятствует коррозии . Вот почему металл используется для изготовления крыш, водосточных желобов и скульптур на открытом воздухе.

Окисление меди снижает электрическую проводимость, поэтому проектировщикам, работающим с электричеством, следует остерегаться этого.

Подробнее об архитектурных металлах

Если вам интересно, как другие модные и неподвластные времени металлы сочетаются друг с другом, ознакомьтесь с приведенным ниже карманным справочником.Медь — лишь один из многих металлов, которые можно использовать, чтобы подчеркнуть свой архитектурный дизайн. Другие металлы, устойчивые к коррозии и ржавчине, включают:

Удачи!

Реакционная способность меди — реакции с окружающей средой и химия патинирования

Реакционная способность

Металлы могут быть перечислены в соответствии с их реакционной способностью. Некоторые из них, например натрий, настолько реактивны, что взрываются при контакте с водой. Некоторые из них, такие как золото, настолько инертны, что кажутся неизменными после того, как их хоронили в течение тысяч лет.Медь в этой шкале низка. Он будет реагировать, но медленно. Эта низкая реакционная способность в сочетании с его пластичностью делает его идеальным для использования в архитектуре. Его можно вырезать и забивать молотком, придавая ему декоративные формы, и он защитит себя бледно-зеленым налетом солей меди, называемым патиной. Примечание: это не следует путать с вердигрисом, названием зеленого цвета, полученного обработкой уксусной кислотой с образованием ацетата меди. Вердигрис растворим и не так прочен, как натуральная патина.

(С любезного разрешения Королевской обсерватории Эдинбурга.На отреставрированных куполах видна новая медь, на патину которой уйдет много десятилетий. (Любезно предоставлено Королевской обсерваторией Эдинбурга.) Этот вид внутри купола показывает, насколько тонка структура. (Любезно предоставлено Эриком Бегби.)

Это два купола телескопов Королевской обсерватории в Эдинбурге. Фотография сделана до реставрации в 2010 году. Медная облицовка покрыта слоем зеленой «патины», которая образовалась с момента постройки куполов в 1894 году. Патина представляет собой комбинацию солей меди, которые не вступают в реакцию и защищают медь от дальнейшая коррозия.

Купола — это довольно легкие конструкции, которые вращаются на круговой направляющей, позволяя телескопам указывать в любом направлении через панель, которая открывается. Они также подвержены сильным ветрам.

Проблема была не в коррозии меди. Тонкие купольные конструкции сотрясались и сотрясались более века и просто разваливались.

(С разрешения национальных парков.)

Эта знаменитая статуя почти не подверглась коррозии. Он почти ровесник обсерватории.Медные листы, видимые на картинке, имеют толщину всего 2,5 мм, а с 1886 года они потеряли всего 0,1 мм в толщине.

(Любезно предоставлено Make Architects.)

Медный лист площадью 3000 м 2 на медном ящике в Олимпийском парке в Лондоне предварительно окисляется на медном заводе. Шоколадно-коричневая пленка оксида меди ускоряет процесс патинирования и предлагает архитекторам вариант цвета, отличный от новой яркой меди. В конце концов поверх оксидного слоя появится пленка зеленых солей меди.На это уйдет до двадцати лет и более.

(Wikimedia Commons.)

Вершина июльской колонны на площади Бастилии в Париже. Памятник сделан из бронзы (медь и олово), но бронзовая фигура наверху (Дух свободы) позолочена золотой фольгой.

Химия патинирования

Первым шагом в развитии патины является окисление с образованием оксида меди (I) (Cu 2 O), который имеет красный или розовый цвет (уравнение 1), когда атомы меди первоначально вступают в реакцию с молекулами кислорода в воздухе. .Оксид меди (I) дополнительно окисляется до оксида меди (II) (CuO), который имеет черный цвет (уравнение 2). Если воздух загрязнен серой, например, в результате сжигания ископаемого топлива, то также образуется черный сульфид меди (II) (CuS) (уравнение 3).

Уравнение 1 4Cu + O 2 → 2Cu 2 O

Уравнение 2 2Cu 2 O + O2 → 4CuO

Уравнение 3 Cu + S → CuS

С годами CuO и CuS медленно реагируют с диоксидом углерода (CO 2 ) и гидроксид-ионами (OH-) в воде из воздуха с образованием Cu 2 CO 3 (OH) 2 (уравнение 4), Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 (уравнение 5) и Cu 4 SO 4 (OH) 6 (уравнение 6), которые составляют патину .Степень влажности и уровень загрязнения воздуха, связанного с серой, оказывают значительное влияние на скорость развития патины, а также на относительное соотношение трех компонентов.

Уравнение 4 2CuO + CO 2 + H 2 O → Cu 2 CO 3 (OH) 2

Уравнение 5 3CuO + 2CO 2 + H 2 O → Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2

Уравнение 6 4CuO + SO 3 + 3H 2 O → Cu 4 SO 4 (OH) 6

В серии реактивности металлы перечислены в порядке их реакционной способности.Пятерка лидеров крайне опасна. Форма клина показывает, насколько они реактивны. Медь — единственный металл, кроме драгоценных металлов, который не вступает в реакцию с водой или разбавленными кислотами. Он очень медленно реагирует с кислородом.

Методы окисления меди — MEL Chemistry

Окисление меди — естественный процесс. Медь — это элемент, который принадлежит к группе металлов и занимает 29 место в периодической таблице Менделеева. Медь, как и все другие металлы, способна окисляться, образуя прочные связи в виде оксидов и солей.Чтобы понять, что такое оксид меди, вы можете взглянуть на старую бронзовую статую, которая стоит много лет. Статуя будет светло-зеленого цвета, потому что содержащаяся в бронзе медь окислилась. Новая бронзовая статуя будет цвета кирпича, но из-за влажного воздуха и углекислого газа со временем происходит следующая реакция:

2Cu + H₂O + CO₂ + O₂ → CuCO₃ • Cu (OH) ₂

Эта комбинация соли меди и гидроксида называется малахитом, который используется для изготовления красок и ювелирных изделий:

Малахитовая шкатулка для украшений

[Депонировать фотографии]

Существует множество методов окисления изделий из меди.В промышленности окисленную медь получают путем анодного окисления с использованием электродов. Этот метод, требующий специального оборудования, сложный и дорогостоящий. Окисление в домашних условиях происходит гораздо проще.

Окисление меди в домашних условиях

Чтобы полностью понять, что такое окисление меди, мы можем провести эксперимент. Сделать оксид меди в домашних условиях несложно. Нам понадобится следующее:

Итак, придерживая за одну сторону медную проволоку плоскогубцами, вставляем свободный конец проволоки в пламя конфорки и нагреваем его.Благодаря высокой температуре горения со временем провод чернеет. В процессе химической реакции медь превращается в оксид меди:

2Cu + O₂ = 2CuO

Затем опускаем медную проволоку в раствор соляной кислоты. Сразу видно, что раствор меняет цвет с бесцветного на бирюзовый. Этот цвет характерен для хлорида меди, образующегося в процессе реакции:

CuО + 2HCl = CuCl₂ + H₂О

Обратите внимание, что медный провод снова стал светло-кирпичного цвета.

Неокисленный медный провод (слева) и окисленный медный провод (справа)

[Википедия]

Черная медная проволока также восстанавливается этиловым спиртом. Поместите его в колбу с этиловым спиртом, и медное изделие снова станет золотистым. Таким образом, в результате сложной химической реакции этиловый спирт окисляется до уксусного альдегида. Щелкните здесь, чтобы провести удивительные эксперименты с медью.

Чтобы вернуть потемневшей медной проволоке ее первоначальный цвет, мы также можем использовать порошок в виде хлорида аммония.

[Депонировать фотографии]

Нам нужно создать следующее химическое взаимодействие:

CuО + 2NH₄Cl = 2NH₃ + H₂О + CuCl₂

Мы кладем раскаленную медную проволоку на дно глиняной посуды, содержащей хлорид аммония (NH₄Cl).В результате реакции выделяется газообразный аммиак, и потемневшая медная проволока снова станет золотой.

Во время химических экспериментов следует соблюдать правила техники безопасности при работе с газовой или спиртовой горелкой, а также с агрессивными веществами, такими как соляная кислота.

Коррозия | Химия

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого модуля вы сможете:

  • Определить коррозию
  • Перечислите некоторые методы, используемые для предотвращения или замедления коррозии.

Коррозия обычно определяется как разложение металлов в результате электрохимического процесса.Образование ржавчины на железе, потускнение серебра и сине-зеленая патина на меди — все это примеры коррозии. Общие затраты на коррозию в Соединенных Штатах значительны и оцениваются более чем в полтриллиона долларов в год.

Статуя Свободы: меняя цвета

Статуя Свободы — достопримечательность, которую признает каждый американец. Статую Свободы легко узнать по ее высоте, положению и уникальному сине-зеленому цвету (рис. 1). Когда эта статуя впервые была доставлена ​​из Франции, она не имела зеленого цвета.Оно было коричневым, цвета его медной «кожи». Так как же Статуя Свободы изменила цвет? Изменение внешнего вида было прямым результатом коррозии. Медь, которая является основным компонентом статуи, медленно подвергалась окислению на воздухе. Окислительно-восстановительные реакции металлической меди в окружающей среде протекают в несколько стадий. Металлическая медь окисляется до оксида меди (I) (Cu 2 O), который имеет красный цвет, а затем до оксида меди (II), который имеет черный цвет.

2Cu ( s ) + [латекс] \ frac {1} {2} [/ latex] O 2 ( г ) ⟶ Cu 2 O ( s ) (красный)
Cu 2 O ( s ) + [латекс] \ frac {1} {2} [/ latex] O 2 ( г ) ⟶ 2CuO ( s ) (черный)

Уголь, часто содержащий большое количество серы, активно сжигался в начале прошлого века.В результате триоксид серы, диоксид углерода и вода прореагировали с CuO

.

2CuO ( s ) + CO 2 ( g ) + H 2 O ( l ) ⟶ Cu 2 CO 3 (OH) 2 ( s ) (зеленый )
3CuO ( с ) + 2CO 2 ( г ) + H 2 O ( л ) ⟶ Cu 2 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ( s ) (синий)
4CuO ( s ) + SO 3 ( г ) + 3H 2 O ( л ) ⟶ Cu 4 SO 4 (OH) 6 ( s ) (зеленый)

Эти три соединения ответственны за характерную сине-зеленую патину, наблюдаемую сегодня.К счастью, патина создала защитный слой на поверхности, предотвращающий дальнейшую коррозию медной пленки. Формирование защитного слоя — это форма пассивации, которая обсуждается далее в следующей главе.

Рис. 1. (a) Статуя Свободы покрыта медной кожей и изначально была коричневой, как показано на этой картине. (б) Воздействие элементов привело к образованию сине-зеленой патины, наблюдаемой сегодня.

Пожалуй, самый известный пример коррозии — это образование ржавчины на железе.Железо ржавеет под воздействием кислорода и воды. Основные этапы ржавления железа, по-видимому, включают следующее (рис. 2). Попадая в атмосферу, железо быстро окисляется.

анод: Fe ( s ) ⟶ Fe 2+ ( водн. ) + 2e E ° Fe 2+ / Fe = -0,44 В

Электроны восстанавливают кислород воздуха в кислых растворах.

катод: O 2 ( г ) + 2H + ( водн. ) + 4e ⟶ 2H 2 O ( л ) E ° O 2 / О 2 = +1.23 В

всего: 2Fe ( с ) + O 2 ( г ) + 4H + ( водн. ) ⟶ 2Fe 2+ ( водн. ) + 2H 2 O ( л ) E ° ячейка = +1,67 В

То, что мы называем ржавчиной, представляет собой гидратированный оксид железа (III), который образуется при дальнейшей реакции ионов железа (II) с кислородом.

4Fe 2+ ( водн. ) + O 2 ( г ) + (4 + 2 x ) H 2 O ( л ) ⟶ 2Fe 2 O 3 · x H 2 O ( s ) + 8H + ( водн. )

Количество молекул воды варьируется, поэтому оно представлено как x .В отличие от патины на меди, образование ржавчины не создает защитного слоя, поэтому коррозия железа продолжается, поскольку ржавчина отслаивается и подвергает свежее железо воздействию атмосферы.

Рис. 2. Как только краска поцарапана на окрашенной железной поверхности, возникает коррозия и начинает образовываться ржавчина. Скорость самопроизвольной реакции увеличивается в присутствии электролитов, таких как хлорид натрия, используемый на дорогах для таяния льда и снега или в соленой воде.

Один из способов уберечь железо от коррозии — это держать его в краске.Слой краски предотвращает попадание воды и кислорода, необходимых для образования ржавчины, на утюг. Пока краска остается неповрежденной, утюг защищен от коррозии.

Другие стратегии включают легирование железа другими металлами. Например, нержавеющая сталь — это в основном железо с небольшим содержанием хрома. Хром имеет тенденцию собираться у поверхности, где он образует оксидный слой, защищающий железо.

Оцинкованное железо или оцинкованное железо использует другую стратегию.Цинк окисляется легче, чем железо, потому что цинк имеет более низкий восстановительный потенциал. Поскольку цинк имеет более низкий восстановительный потенциал, это более активный металл. Таким образом, даже если цинковое покрытие поцарапано, цинк все равно будет окисляться раньше железа. Это говорит о том, что этот подход должен работать с другими активными металлами.

Еще один важный способ защиты металла — это сделать его катодом в гальваническом элементе. Это катодная защита и может использоваться не только для железа, но и для других металлов.Например, ржавление подземных резервуаров для хранения железа и труб можно предотвратить или значительно уменьшить, подключив их к более активному металлу, такому как цинк или магний (Рисунок 3). Это также используется для защиты металлических частей водонагревателей. Более активные металлы (более низкий потенциал восстановления) называются расходуемыми анодами , потому что по мере их использования они коррозируют (окисляются) на аноде. Защищаемый металл служит катодом и поэтому не окисляется (не корродирует). Когда аноды подвергаются надлежащему контролю и периодически заменяются, полезный срок службы резервуара для хранения железа может быть значительно увеличен.

Рис. 3. Одним из способов защиты подземного резервуара для хранения железа является катодная защита. Использование в качестве анода активного металла, такого как цинк или магний, эффективно превращает резервуар для хранения в катод, предотвращая его коррозию (окисление).

Ключевые концепции и резюме

Коррозия — это разрушение металла, вызванное электрохимическим процессом. Ежегодно тратятся большие суммы денег на устранение последствий или предотвращение коррозии. Некоторые металлы, такие как алюминий и медь, образуют защитный слой при коррозии на воздухе.Тонкий слой, который образуется на поверхности металла, предотвращает контакт кислорода с большим количеством атомов металла и, таким образом, «защищает» оставшийся металл от дальнейшей коррозии. Железо разъедает (образует ржавчину) под воздействием воды и кислорода. Ржавчина, образующаяся на металлическом железе, отслаивается, обнажая свежий металл, который также подвергается коррозии. Один из способов предотвратить или замедлить коррозию — нанести на металл покрытие. Покрытие предотвращает контакт воды и кислорода с металлом. Краска или другие покрытия замедляют коррозию, но они неэффективны после царапин.Оцинкованное или оцинкованное железо использует тот факт, что цинк более склонен к окислению, чем железо. Пока покрытие остается, даже если оно поцарапано, цинк будет окисляться раньше железа. Еще один метод защиты металлов — катодная защита. В этом методе легко окисляемый и недорогой металл, часто цинк или магний (расходуемый анод), электрически соединяется с металлом, который необходимо защищать. Более активный металл — это расходуемый анод, который является анодом в гальванической ячейке.«Защищенный» металл — это катод, и он остается неокисленным. Одним из преимуществ катодной защиты является то, что расходуемый анод можно контролировать и при необходимости заменять.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Какой элемент каждой пары металлов более склонен к коррозии (окислению)?
    1. мг или Ca
    2. Au или Hg
    3. Fe или Zn
    4. Ag или Pt
  2. Рассмотрим следующие металлы: Ag, Au, Mg, Ni и Zn. Какой из этих металлов можно использовать в качестве расходуемого анода в катодной защите подземного стального резервуара для хранения? Сталь в основном состоит из железа, поэтому используйте −0.447 В в качестве стандартного понижающего потенциала для стали.
  3. Алюминий ( E Al 3+ / Al = -2,07 В) окисляется легче, чем железо (E∘ Fe 3+ / Fe = -0,477 В), и тем не менее, когда оба при воздействии окружающей среды необработанный алюминий имеет очень хорошую коррозионную стойкость, в то время как коррозионная стойкость необработанного железа оставляет желать лучшего. Объясните это наблюдение.
  4. Если образец железа и образец цинка соприкасаются, цинк разъедает, а железо — нет.Если образец железа соприкасается с образцом меди, железо разъедает, а медь — нет. Объясните этот феномен.
  5. Предположим, у вас есть три разных металла: A, B и C. Когда металлы A и B соприкасаются, B корродирует, а A не корродирует. Когда металлы A и C соприкасаются, A корродирует, а C не корродирует. Основываясь на этой информации, какой металл подвергается коррозии, а какой не подвергается коррозии при контакте B и C?
  6. Почему жертвенный анод из металлического лития может быть плохим выбором, несмотря на то, что его E Li + / Li = −3.04 В, которое, по-видимому, может защитить все другие металлы, перечисленные в стандартной таблице восстановительного потенциала?
Избранные ответы

2. Mg и Zn

4. Оба примера включают катодную защиту. (Жертвенный) анод — это металл, который коррозирует (окисляется или вступает в реакцию). В случае железа (-0,447 В) и цинка (-0,7618 В) цинк имеет более отрицательный стандартный восстановительный потенциал и поэтому служит анодом. В случае железа и меди (0,34 В) железо имеет меньший стандартный восстановительный потенциал и поэтому подвергается коррозии (служит анодом).

6. Хотя восстановительный потенциал лития делает его способным защищать другие металлы, этот высокий потенциал также указывает на то, насколько литий реакционноспособен; он будет иметь спонтанную реакцию с большинством веществ. Это означает, что литий будет быстро реагировать с другими веществами, даже с теми, которые не окисляют металл, который он пытается защитить.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *