Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подгруппа меди

Подгруппа меди

Подгру́ппа ме́ди — химические элементы 11-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы I группы) [1] . В группу входят переходные металлы, из которых традиционно изготавливают монеты: медь Cu, серебро Ag и золото Au. На основании строения электронной конфигурации, к этой же группе относится и рентгений Rg, но в «монетную группу» он не попадает (это недолго живущий трансактинид с периодом полураспада 3.6 сек). Название монетные металлы официально не применяется к 11 группе элементов, поскольку для изготовления монет используются и другие металлы, такие как алюминий, свинец, никель, нержавеющая сталь и цинк.

Содержание

История

Все элементы этой группы, кроме рентгения, известны человечеству с доисторических времён, поскольку все они встречаются в природе в металлической форме, и для их производства не требуются сложные металлургические процессы.

Свойства

Все элементы подгруппы являются относительно химически инертными металлами. Характерны также высокие значения плотности, но оносительно небольшие температур плавления и кипения, высокая тепло- и электропроводность.

Свойства металлов подгруппы меди [2]

Атомный
номер
Название,
символ
Электронная
конфигурация
Степени
окисления
p,
г/см³
tпл,
°C
tкип,
°C
29Медь Cu[Ar] 3d 10 4s 10, +1, +28,96 [3] [4]1083 [3] [4]2543 [3] [4]
47Серебро Ag[Kr] 4d 10 5s 10, +1, +310,5 [5]960,8 [5]2167 [5]
79Золото Au[Xe] 4f 14 5d 10 6s 10, +1, +319,3 [6]1063,4 [6]2880 [6]

Особенностью элементов подгруппы является наличие заполненного предвнешнего </p data-lazy-src=

Золотые монеты: золотые монеты, как правило, производятся из сплава с 90 % золота (например, монеты США до 1933 г.), или чистотой 22 карат (92 % золота, как например, современные коллекционные монеты и крюгерранд), остальное медь и серебро. Весовые золотые монеты содержат до 99,999 % золота (например, в канадских монетах серии «Кленовый лист»).

Серебряные монеты: серебряные монеты содержат, как правило, 90 % серебра (как, например, чеканились монеты США до 1965 г., которые были распространены во многих странах), или, как в стерлинге, 92,5 % серебра, как в монетах Британского Содружества до 1967 г. и других чеканках из серебра, остальное составляет медь.

Медные монеты: медные монеты часто имеют весьма высокую чистоту, около 97 %, и, как правило, легированы небольшим количеством цинка и олова.

Инфляция привела к снижению номинальной стоимости монет, они уже не являются той твёрдой валютой, которой были исторически. Это привело к тому, что современные монеты стали делать из цветных металлов: мельхиор (медь и никель в пропорции 80:20, черного цвета), никель-латунь (медь, никель и цинк в пропорции 75:5:20, золотистого цвета), марганец-латунь (медь, цинк, марганец и никель), бронза, а также просто сталь с гальванопокрытием.

Медь в Екатеринбурге оптом

Медь имеет глубокие корни ее использования человечеством, которые уходят на несколько тысячелетий вглубь. С годами ее популярность и область применения только расширялись и совершенствовались.

Свойства меди

Этот золотисто-розовый, мягкий и пластичный металл под названием купрум (Cu) в химической таблице Менделеева, обладает целым набором полезных физико-технических характеристик. Но самым главным свойством меди является ее высокая электрическая и тепловая проводимость, только немногим уступающая серебру.

По пределу прочности чистая медь бывает 3-х видов: мягкая (м), полутвердая (пт) и твердая (т), но в чистом виде она используется редко. Чтобы получить необходимые физико-технические свойства, к меди добавляют различные легирующие металлы и минералы: алюминий, олово, цинк, никель, фосфор, марганец. В зависимости от того, какие компоненты добавлены в медный сплав, получают металл с нужными характеристиками.

Способы производства металлопроката

Производство металлопроката осуществляется двумя основными способами:

  1. Холоднодеформированный прокат:

– холоднокатаные изделия: листы, фольга, ленты.

2. Горячедеформированный прокат:

– прессованные изделия: трубы, прутки;

– горячая прокатка: листы, плиты.

Виды медного металлопроката

Пластичные деформируемые медные сплавы идут на изготовление различных видов металлопроката:

  • Широко применяемый в промышленности медный круг – это пруток круглого сечения, изготовленный из меди общего назначения, марки М2, М3, с содержанием кислорода до 0,08%. Выпускается прессованным (20 – 180 мм) и тянутым (3 – 50 мм) по ГОСТ 1535-2006.
  • Плоский медный прокат – фольга, ленты, листы, плиты выпускаются и горячим, и холодным способами по ГОСТ 1173-2006, практически любых размеров.
    общего назначения изготавливаются по ГОСТ 617-2006, а для питьевой воды по ГОСТ52318-2005, с ограниченным содержанием органических веществ на внутренней стороне трубы.
  • Прокат из рафинированной меди с содержанием кислорода до 0,01%, но с повышенным содержанием фосфора, марок М1ф, М1р, М2р,М3р, более редкий в употреблении, стоит дороже и производится по спецзаказу.
  • Для кабельно-проводниковой продукции применяется медь без кислорода марок М00, М0, М1. Медные провода выпускаются в основном из меди М1 со стекловолокнистой, бумажной или эмалевой изоляцией.
Читайте так же:
Домкрат гидравлический подкатной манжета

Области применения меди

Медь, даже с добавками – экологически чистый материал, поэтому его безопасно использовать в самых различных сферах. Благодаря ценным физико-механическим свойствам и устойчивости к коррозии, применяется в строительстве, автомобилестроении, судостроении, электротехнике, в пищевой промышленности, машиностроении.

Высокая теплопроводность делает ее незаменимой при изготовлении кондиционеров, теплообменников, обогревателей. Из нее изготовляют кровельные и водосточные системы, а бесшовные медные трубы широко используют для транспортировки газов и жидкостей. Для горэлектротранспорта из меди изготовляют контактные провода. Медь стала основным материалом в прогрессивных нанотехнологиях, в создании проводниковых материалов нового направления.

С ней легко работать. Листовая медь легко поддается вытяжке и гибке, замечательно сочетается с деревом, стеклом, камнем. За это ее любят дизайнеры и смело используют в интерьерах. Фасады и кровли из тонкой листовой меди служат по 100 лет. Медный пруток с круглым сечением удобно резать, сверлить, прессовать, изготовлять из него валы, втулки, фланцы, шайбы, гайки, другие соединительные элементы деталей и конструкций.

Медные шины применяются в радиотехнике при монтаже распределительных устройств, для производства шинопроводов, а медные ленты и проволоку используют в производстве кабелей, шнуров, спиралей, проводки. Кроме этого, медь используют для изготовления предметов хозяйственного назначения: тазы, ступки, мельницы, кувшины.

Компания «Ростехком» работает с медным металлопрокатом всех видов и образцов, имея на его продажу сертификат качества менеджмента ISO 9001:2001. Осуществляем оптовые поставки в России и в страны СНГ, продаем в розницу со склада в Екатеринбурге. Вся продукция соответствует высоким европейским стандартам качества.

Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностям строения их атомов

Переходные элементы имеют d- и f-электроны, у них происходит заполнение внутренних оболочек. В Периодической системе химических элементов (ПСХЭ) они заполняют В-группы (побочные) 4, 5 и 6 периодов (рис. 1). В основном расположены между s- и р-элементами.

Периодическая таблица Менделеева

Периодическая таблица МенделееваРис. 1. Периодическая таблица

Наибольшее практическое значение среди переходных элементов имеют медь, цинк, хром и железо. На примере элементов, простых веществ и соединений можно проследить общие закономерности изменения свойств.

Медь, Cu

Медь, Cu

Латинское название — Cuprum, символ — Cu. Относительная атомная масса — 63,5. Медь находится в 4 периоде, I B-группе ПСХЭ. Порядковый номер — 29.

Читайте так же:
Коричневый фаза синий ноль

Распределение электронов по уровням и подуровням характеризует следующая электронная формула: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . В возбужденном состоянии на 4s уровень и подуровень «проскакивает» один d-электрон. Атом получает более устойчивую конфигурацию электронных оболочек.

Типичные значения валентностей и степеней окисления в соединениях: I(+), II(+), 0, +1, +2 соответственно. Заряд катиона 2+.

Способ получения меди в лаборатории — восстановление из оксида с помощью водорода при нагревании.

  • Восстановление водородом. Схема процесса: Cu +2 O + H2 → Cu 0 + H2O.
  • Металлотермия. Происходит реакция обмена CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O. далее идет вытеснение меди железом CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓.
  • Электролиз водного раствора сульфата меди. На катоде происходит восстановление Cu 2+ + 2ē → Cu 0 ; на аноде — окисление 2H2O – 4ē → 4H + + O2↑.

Описание металла — простого вещества

  • золотисто-красный цвет (рис. 2);
  • металлический блеск;
  • пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы;
  • тепло- и электропроводность высокие.

Cu - медьРис. 2. Медь

Химические свойства:

  • Медь в ряду активности находится после водорода, это инертный металл.
  • Не взаимодействует с водой.
  • Не реагирует при обычных условиях с водородом, углеродом, кремнием, азотом, с растворами соляной и серной кислот, растворами щелочей.
  • Взаимодействует с концентрированными растворами серной и азотной кислот.

Важнейшие соединения меди

Класс веществ

Название соединения

Характер свойств

Оксид меди (II) CuO

Амфотерный (преобладают основные свойства).

Гидроксид меди (I) СuOH

Применение меди, ее соединений и сплавов:

  • изготовление конденсаторов, механизмов для часов, ювелирных изделий с применением латуни (сплава);
  • использование чистого металла и сплавов в машиностроении;
  • использование оксидов в производстве стекла, эмалей;
  • производство дистилляторов воды;
  • выпуск проволоки, кабеля.

Кристаллогидрат сульфата меди (медный купорос) — средство для борьбы с грибковыми инфекциями растений. Применяется в смеси с гашеной известью для получения более сильной бордоской жидкости. Медь используется в производстве микроудобрений. Элемент необходим растениям и животным для нормального роста и развития.

Цинк, Zn

Цинк, Zn

Латинское название Zincum, химический символ Zn. Элемент 4 периода, расположен во II группе, В-подгруппе. Порядковый номер 30. Масса — 65,37. Строение электронных оболочек: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 (в основном состоянии). Валентность и степень окисления: II(+) и +2 (соответственно).

Способы получения в промышленности:

  • Восстановление углеродом при нагревании: ZnO+ C → CO↑ + Zn.
  • Гидрометаллургия: ZnO + H2SO4 → ZnSO4+ H2O; ZnSO4+ Fe → FeSO4+ Zn↓.
  • Электролиз: цинк восстанавливается на катоде Zn 2+ + 2H + + 4ē → Zn↓ + H2.

Цинк — металл серебристо-серого цвета (рис. 3). Твердый, проводит тепло и электричество. Окисляется кислородом при нагревании. Не взаимодействует с бором, углеродом, кремнием, азотом. В воде не растворяется, но при сильном нагревании реагирует с водяным паром с образованием оксида цинка и выделением водорода. Реагирует с кислотами, кроме азотной, вытесняет водород. Вытесняет металлы, расположенные в ряду активности правее, из растворов их солей.

Читайте так же:
Бронза это сплав меди с чем

Рис. 3. Цинк

Характеристика соединений

Классы веществ

Названия и формулы

Свойства

Оксид цинка, ZnO

Гидроксид цинка Zn(ОН)2

Цинк находит применение как защитный материал для предотвращения ржавчины (оцинковки) изделий из стали, железа. Металл используется в строительстве, производстве бытовой техники и для других целей.

Хром, Cr

Хром, Cr

Латинское название Chromium, химический символ Cr. Элемент 4 периода, VI В-группы. Порядковый номер 24. Относительная атомная масса — 52. Строение электронных оболочек характеризует формула 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (в невозбужденном состоянии).

Значения валентности и степени окисления в соединениях: II(+), III(+) VI(+); +2, +3, +6 (соответственно). Наиболее устойчивое состояние достигается при степени окисления +3. Повышение значения ведет к появлению и возрастанию кислотных свойств, ослаблению основных.

Способы получения в промышленности — пирометаллургия и электролиз. В первом случае используется вытеснение алюминием из оксида. Схема процесса: Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr. Проводят электролиз концентрированных водных растворов оксидов (CrO3 или Cr2O3), либо соли Cr2(SO4)3. Второй метод служит для получения наиболее чистого вещества.

Хром — твердый металл серого цвета с металлическим блеском (рис. 4). Вытесняет водород при взаимодействии с растворами неокисляющих кислот (соляной, фосфорной и др.). При сильном нагревании растворяется в серной и азотной кислотах.

Рис. 4. Хром

Химические свойства соединений

Классы веществ

Названия и формулы

Свойства

Гидроксид хрома (II), Сг(ОН)2.

Металл применяется для хромирования стали, изготовления декоративных изделий, бижутерии. Растворами солей пропитывают древесину для защиты от вредителей. Хром применяется для изготовления красителей, окраски стекла.

Железо, Fe

Железо, Fe

Латинское название Ferrum, химический символ Fe. Элемент находится в 4 периоде, VIII В-группе ПСХЭ. Порядковый номер 26. Относительная атомная масса — 56. Строение электронных оболочек характеризует формула 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 (в невозбужденном состоянии).

Значения валентности и степени окисления в соединениях: II(+), III(+) VI(+); +2, +3, +6 (соответственно). Самое устойчивое состояние — при степени окисления +3. Железо в степени окисления +6 — сильный окислитель.

Железо получают в промышленности двумя основными способами. Пирометаллургический заключается в восстановлении алюминием или водородом при высоких температурах. Схема алюмотермии: Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O. Подвергают растворы солей, например хлорид. На катоде происходит восстановление по схеме: Fe +3 + 3ē → Fe↓. На аноде собирают газообразный хлор. Сплавы железа — чугун и сталь — производят в мартеновских печах, получают электрометаллургическим способом.

Железо — твердый металл серебристо-черного цвета с металлическим блеском (рис. 5). Взаимодействует с кислородом при сильном нагревании. Вытесняет водород из растворов кислот. В воде окисляется с образованием оксидов и гидроксидов. Эту смесь в быту называют ржавчиной (рис. 6).

ЖелезоРис. 5. Железо

Новости

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

Читайте так же:
Картинки ножовка по дереву

Музей «Лунариум» временно закрыт

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Элементы: медь — первый металл, освоенный человеком

Подобно золоту и серебру, медь в земной коре иногда встречается в виде самородков. Возможно, из них около 10 тысяч лет назад были изготовлены первые металлические орудия труда. Распространению меди способствовали такие ее свойства, как способность к холодной ковке и простота выплавки из богатых руд. На Кипре уже в 3 тысячелетии до нашей эры существовали медные рудники и производилась выплавка меди. Отсюда происходит и латинское название меди – сuprum. На территории России медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Их остатки находят на Урале, Кавказе, Сибири. В трудах древнегреческого историка Страбона медь называется халкосом, от названия города Халкиды. От этого слова произошли многие термины в геохимии и минералогии, например — халькофильные элементы, халькопирит. Русское слово медь встречается в самых древних литературных памятниках и не имеет чёткой этимологии. Некоторые исследователи отсылают происхождение термина к названию древнего государства Мидия, располагавшегося на территории современного Ирана.

Простое вещество медь — пластичный металл золотисто-розового цвета. В Таблице Менделеева занимает клетку № 29 (символ Cu) с атомной массой 63, 55 а.е.м.

Среднее содержание (кларк) меди в земной коре – 70 г/т и встречается как в соединениях, так и в самородном виде. Основные промышленные медные руды: халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, халькозин Cu2S и борнит Cu5FeS4.

Медь самородная 31х21х17 мм, озеро Верхнее, США.
Медь самородная 31х21х17 мм, озеро Верхнее, США.


Кристалл халькопирита 4х5х4 см. Николаевский рудник, Приморский край.

По данным за 2016 год мировым лидером по запасам меди является Чили с долей 34%, второе и третье места делят США и Перу – по 9%, четвертое место Австралия – 6%, пятое – Россия с долей 5%. Остальные страны менее 5%.


Запасы медных руд на 2016 год

Крупнейшей медедобывающей страной является Чили. На её территории находится самое крупное в мире месторождение меди Чукикамата (исп. Chuquicamata) на котором добывают медную руду открытым способом с 1915 года. Карьер расположен в центральных Андах на высоте 2840 м и в настоящее время является самым большим по размерам карьером в мире: длина — 4,3 км, ширина — 3 км, глубина — 850 м.


Карьер Чукикамата, Чили.

Медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов и других проводников. На 2011 год стоимость меди составляла около $9000 за тонну. Вследствие кризиса мировой экономики цена на большинство видов сырья упала, и стоимость 1 тонны меди на 2016 год не превышала $4700.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector