Медь с водой: Cu + H2O = ? уравнение реакции

Глава 2. Химические свойства меди и ее соединений

§1.
Химические свойства простого вещества
(ст. ок. = 0).

а)
Отношение к кислороду.

В
отличие от своих соседей по подгруппе
– серебра и золота, — медь непосредственно
реагирует с кислородом. Медь проявляет
к кислороду незначительную активность,
но во влажном воздухе постепенно
окисляется и покрывается пленкой
зеленоватого цвета, состоящей из основных
карбонатов меди:

В
сухом воздухе окисление идет очень
медленно, на поверхности меди образуется
тончайший слой оксида меди:

Внешне
медь при этом не меняется, так как оксид
меди (I)
как и сама медь, розового цвета. К тому
же слой оксида настолько тонок, что
пропускает свет, т.е. просвечивает.
По-иному медь окисляется при нагревании,
например, при 600-800 ⁰C.
В первые секунды окисление идет до
оксида меди (I),
которая с поверхности переходит в оксид
меди (II)
черного цвета. Образуется двухслойное
окисное покрытие.

Q_{образования}
(Cu₂O)
= 84935 кДж.

Рисунок
2. Строение оксидной пленки меди.

б)
Взаимодействие с водой.

Металлы
подгруппы меди стоят в конце
электрохимического ряда напряжений,
после иона водорода. Следовательно, эти
металлы не могут вытеснять водород из
воды. В то же время водород и другие
металлы могут вытеснять металлы подгруппы
меди из растворов их солей, например:

.

Эта
реакция окислительно-восстановительная,
так как происходит переход электронов:

Молекулярный
водород вытесняет металлы подгруппы
меди с большим трудом. Объясняется это
тем, что связь между атомами водорода
прочная и на ее разрыв затрачивается
много энергии. Реакция же идет только
с атомами водорода.

Медь
при отсутствии кислорода с водой
практически не взаимодействует. В
присутствии кислорода медь медленно
взаимодействует с водой и покрывается
зеленой пленкой гидроксида меди и
основного карбоната:

в)
Взаимодействие с кислотами.

Находясь
в ряду напряжений после водорода, медь
не вытесняет его из кислот. Поэтому
соляная и разбавленная серная кислота
на медь не действуют.

Однако
в присутствии кислорода медь растворяется
в этих кислотах с образованием
соответствующих солей:

Исключение
составляет только иодоводородная
кислота, которая вступает в реакцию с
медью с выделением водорода и образованием
очень устойчивого комплекса меди (I):

2Cu
+ 3HI
→ 2H[CuI₂]
+H₂↑

Медь
так же реагирует с кислотами –
окислителями, например, с азотной:

Cu
+ 4HNO_3(конц.)
→
Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

3Cu
+ 8HNO_{3(разбав. )}
→
3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

А
так же с концентрированной холодной
серной кислотой:

Cu
+ H₂SO_4(конц.)
→ CuO + SO₂↑
+ H₂O

C
горячей концентрированной серной
кислотой:

Cu
+ 2H₂SO_{4(конц.,
горячая)}
→ CuSO₄
+ SO₂↑
+ 2H₂O

C
безводной серной кислотой при температуре
200⁰С
образуется сульфат меди (I):

2Cu
+ 2H₂SO_{4(безводн.)}
^200
°C→
Cu₂SO₄↓
+ SO₂↑
+ 2H₂O

г)
Отношение к галогенам и некоторым другим
неметаллам.

Q_{образования}
(CuCl)
= 134300 кДж

Q_{образования}
(CuCl₂)
= 111700 кДж

Медь
хорошо реагирует с галогенами, дает два
вида галогенидов: CuX
и CuX₂..
При действии галогенов при комнатной
температуре видимых изменений не
происходит, но на поверхности вначале
образуется слой адсорбированных молекул,
а затем и тончайший слой галогенидов.
При нагревании реакция с медью происходит
очень бурно. Нагреем медную проволочку
или фольги и опустим ее в горячем виде
в банку с хлором – около меди появятся
бурые пары, состоящие из хлорида меди
(II)
CuCl₂
с
примесью хлорида меди (I)
CuCl.
Реакция происходит самопроизвольно за
счет выделяющейся теплоты. Одновалентные
галогениды меди получают при взаимодействии
металлической меди с раствором галогенида
двухвалентной меди, например:

При
этом монохлорид выпадает из раствора
в виде белого осадка на поверхности
меди.

Медь
так же достаточно легко ступает в реакции
с серой и селеном при нагревании
(300—400 °C):

2Cu
+S→Cu₂S

2Cu
+Se→Cu₂Se

А
вот с водородом, углеродом и азотом медь
не реагирует даже при высоких температурах.

д)
Взаимодействие с оксидами неметаллов

Медь
при нагревании может вытеснять из
некоторых оксидов неметаллов (например,
оксид серы (IV)
и оксиды азота (II,
IV))
простые вещества, образуя при этом
термодинамически более устойчивый
оксид меди (II):

4Cu+SO₂
^600-800°C →2CuO
+ Cu₂S

4Cu+2NO₂
^500-600°C →4CuO
+ N₂↑

2Cu+2NO
^500-600°C →2CuO
+ N₂↑

§2.
Химические свойства одновалентной меди
(ст.ок. = +1)

В
водных растворах ион Cu⁺
очень
неустойчив и диспропорционирует:

Cu⁺↔Cu⁰+Cu²⁺

Однако
медь в степени окисления (+1) может
стабилизироваться в соединениях с очень
низкой растворимостью или за счет
комплексообразовния [9].

а)
Оксид меди (I)
Cu₂O

Амфотерный
оксид. Кристаллическое вещество
коричнево-красного цвета. В природе
встречается в виде минерала куприта.
Исскуственно может быть получен
нагреванием раствора соли меди (II)
с щелочью и каким-нибудь сильным
восстановителем, например, формалином
или глюкозой [11]. Оксид меди(I)
не реагирует с водой. Оксид меди(I)
переводится в раствор концентрированной
соляной кислотой с образованием
хлоридного комплекса:

Cu₂O+4HCl→2H[CuCl2]+
H₂O

Так
же растворим в концентрированном
растворе аммиака и солей аммония:

Cu₂O+2NH₄⁺→2[Cu(H₂O)(NH₃)]⁺

В
разбавленной серной кислоте
диспропорционирует на двухвалентную
медь и металлическую медь:

Cu₂O+H₂SO_{4(разбав. )}
→CuSO₄+Cu⁰↓+H₂O

Также
оксид меди(I) вступает в водных растворах
в следующие реакции:

1.
Медленно окисляется кислородом
до гидроксида
меди(II):

2Cu₂O+4H₂O+O₂→4Cu(OH)₂↓

2.
Реагирует с разбавленными галогенводородными
кислотами с
образованием соответствующих галогенидов
меди(I):

Cu₂O+2HГ→2CuГ↓
+H₂O
(Г=Cl,
Br,
J)

3.Восстанавливается
до металлической меди типичными
восстановителями, например, гидросульфитом
натрия в
концентрированном растворе:

2Cu₂O+2NaSO₃→4Cu↓+Na₂SO₄+H₂SO₄

Оксид
меди(I) восстанавливается до металлической
меди в следующих реакциях:

1.
При нагревании до 1800 °C (разложение):

2Cu₂O
—^1800
°C
→2Cu
+O₂

2.
При нагревании в токе водорода, монооксида
углерода,
с алюминиеми прочими типичными восстановителями:

Cu₂O
+ H₂
—^>250°C→2Cu
+H₂O

Cu₂O
+ CO
—^250-300°C→2Cu
+CO₂

3Cu₂O
+ 2Al
—^1000°C→6Cu
+Al₂O₃

Также,
при высоких температурах оксид меди(I)
реагирует:

1.
C аммиаком (образуется нитрид
меди(I))

3Cu₂O
+ 2NH₃
—^250°C→2Cu₃N
+ 3H₂O

2.
С оксидами щелочных металлов:

Cu₂O+M₂O-^600-800°C
→2МCuO
(M= Li, Na, K)

При
этом образуются купраты меди (I).

Оксид
меди (I)
заметно реагирует с щелочами [9]:

Cu₂O+2NaOH_(конц.)
+H₂O↔2Na[Cu(OH)₂]

б)
Гидроксид меди (I)
CuOH

Гидроксид
меди(I) образует жёлтое вещество, не
растворяется в воде.

Легко
разлагается при нагревании или кипячении:

2CuOH
→ Cu₂O
+ H₂O

в)
Галогениды CuF,
CuСl,
CuBr
и CuJ

Все
эти соединения – белые кристаллические
вещества, плохо растворимые в воде, но
хорошо растворимые в избытке NH₃,
цианидных ионов, тиосульфатных ионов
и иных сильных комплексообразователей.
Иод образует только соединениеCu⁺¹J.
В газообразном состоянии образуются
циклы типа (CuГ)₃
[10]. Обратимо растворимы в соответствующих
галогенводородных кислотах:

CuГ
+ HГ ↔ H[CuГ₂]
(Г=Cl,
Br,
J)

Хлорид
и бромид меди (I)
неустойчивы во влажном воздухе и
постепенно превращаются в основные
соли меди (II):

4CuГ
+2H₂O
+O₂
→4Cu(OH)Г
(Г=Cl, Br)

г)
Прочие соединения меди (I)

1.
Ацетат меди (I) (СН₃СООСu)
— соединение меди, имеет вид бесцветных
кристаллов. В воде медленно гидролизуется
до Сu₂О,
на воздухе окисляется до ацетата
двухвалентной меди; Получают СН₃СООСu
восстановлением (СН₃СОО)₂Сu
водородом или медью, сублимацией
(СН₃СОО)₂Сu
в вакууме или взаимодействием (NH₃OH)SO₄
с (СН₃СОО)₂Сu
в р-ре в присутствии Н₃СООNH₃.
Вещество токсично.

2.
Ацетиленид меди(I) — красно-коричневые,
иногда черные кристаллы. В сухом виде
кристаллы детонируют при ударе или
нагреве. Устойчивы во влажном состоянии.
При детонации в отсутствие кислорода
не образуется газообразных веществ.
Под действием кислот разлагается.
Образуется в виде осадка при
пропускании ацетилена в
аммиачные растворы солей
меди(I):

С₂H₂
+2[Cu(NH₃)₂](OH)
→Cu₂C₂↓
+2H₂O+2NH₃

Данная
реакция используется для качественного
обнаружения ацетилена.

3.
Нитрид меди — неорганическое соединение
с формулой Cu₃N,
тёмно-зелёные кристаллы.

Разлагается
при нагревании:

2Cu₃N
—^300°C→6Cu
+N₂↑

Бурно
реагирует с кислотами:

2Cu₃N
+6HCl
—^300°C→3Cu↓
+3CuCl₂
+2NH₃↑

§3.
Химические свойства двухвалентной меди
(ст.ок. = +2)

Наиболее
устойчивая степень окисления у меди и
самая характерная для нее.

а)
Оксид меди (II)
CuO

CuO
— основный оксид двухвалентной меди.
Кристаллы чёрного цвета, в обычных
условиях довольно устойчивые, практически
нерастворимые в воде. В природе встречается
в виде минерала тенорита (мелаконита)
чёрного цвета. Оксид меди(II) реагирует
с кислотами с
образованием соответствующих солей
меди(II) и воды:

CuO
+ 2HNO₃→Cu(NO₃)₂
+H₂O

При
сплавлении CuO со щелочами образуются
купраты меди (II):

CuO+2KOH—^t°→K₂CuO₂
+H₂O

При
нагревании до 1100 °C разлагается [9]:

4CuO-^t°→2Cu₂O
+ O₂

б)
Гидроксид меди (II) Cu(OH)₂

Гидроксид
меди(II) — голубое аморфное или кристаллическое
вещество, практически не растворимое
в воде. При нагревании до 70-90 °C порошка
Cu(ОН)₂
или его водных суспензий разлагается
до CuО и Н₂О:

Cu(OH)₂
→ CuO
+ H₂O

Является
амфотерным гидроксидом. Реагирует с
кислотами с образованием воды и
соответствующей соли меди:

С
разбавленными растворами щелочей не
реагирует, в концентрированных
растворяется, образуя ярко-синие
тетрагидроксокупраты (II):

Гидроксид
меди(II) со слабыми кислотами образует
основные соли [11]. Очень легко растворяется
в избытке аммиака с образованием
аммиаката меди:

Cu(OH)₂+4NH₄OH→[Cu(NH₃)₄](OH)₂+4H₂O

Аммиакат
меди имеет интенсивный сине-фиолетовый
цвет, поэтому его используют в аналитической
химии для определения малых количеств
ионов Cu²⁺ в
растворе.

в)
Соли меди (II)

Простые
соли меди (II)
известны для большинства анионов, кроме
цианида и иодида, которые при взаимодействии
с катионом Cu²⁺
образуют ковалентные соединения меди
(I),
нерастворимые в воде.

Соли
меди (+2), в основном, растворимы в воде.
Голубой цвет их растворов связан с
образованием иона [Cu(H₂O)₄]²⁺.
Они часто кристаллизуются в виде
гидратов. Так, из водного раствора
хлорида меди (II)
ниже 15⁰С
кристаллизуется тетрагидрат, при 15-26⁰С
– тригидрат, свыше 26⁰С
– дигидрат. В водных растворах соли
меди (II)
в небольшой степени подвержены гидролизу,
и из них часто осаждаются основные соли
[9].

1.
Пентагидрат сульфата меди (II)
(медный купорос)

Наибольшее
практическое значение имеет CuSO₄*5H₂O,
называемый медным купоросом. Сухая соль
имеет голубую окраску, однако при
несильном нагревании (200⁰С)
она теряет кристаллизационную воду.
Безводная соль белого цвета. При
дальнейшем нагревании до 700⁰С
она превращается в оксид меди, теряя
триоксид серы:

CuSO₄­—^t°→CuO+SO₃↑

Готовят
медный купорос растворением меди в
концентрированной серной кислоте. Эта
реакция описана в разделе «Химические
свойства простого вещества». Медный
купорос применяют при электролитическом
получении меди, в сельском хозяйстве
для борьбы с вредителями и болезнями
растений, для получения других соединений
меди [9].

2.
Дигидрат хлорида меди (II).

Это
темно-зеленые кристаллы, легкорастворимые
в воде. Концентрированные растворы
хлорида меди имеют зеленый цвет, а
разбавленные – голубой. Это объясняется
образованием хлоридного комплекса
зеленого цвета:

Cu²⁺+4Cl^—
→[CuCl₄]^2-

И
его дальнейшим разрушением и образованием
голубого аквакомплекса.

3.
Тригидрат нитрата меди (II).

Кристаллическое
вещество синего цвета. Получается при
растворении меди в азотной кислоте. При
нагревании кристаллы сначала теряют
воду, затем разлагаются с выделением
кислорода и диоксида азота, переходя в
оксид меди (II):

2Cu(NO₃)₂—^t°→2CuO+4NO₂↑+O₂↑

4.
Карбонат гидроксомеди (II).

Карбонаты
меди малоустойчивы и в практике почти
не применяются. Некоторое значение для
получения меди имеет лишь основной
карбонат меди Cu₂(OH)₂CO₃,
который встречается в природе в виде
минерала малахита. При нагревании легко
разлагается с выделением воды, оксида
углерода (IV)
и оксида меди (II):

Cu₂(OH)₂CO₃—^t°→2CuO+H₂O↑+CO₂↑

§4.
Химические свойства трехвалентной меди
(ст.ок. = +3)

Эта
степень окисления является наименее
стабильной для меди, и поэтому соединения
меди (III)
являются скорее исключениями, чем
«правилами». Тем не менее, некоторые
соединения трехвалентной меди существуют.

а)
Оксид меди (III) Cu₂O₃

Это
кристаллическое вещество, темно-гранатового
цвета. Не растворяется в воде.

Получается
окислением гидроксида
меди(II) пероксодисульфатом
калия в
щелочной среде при отрицательных
температурах:

2Cu(OH)₂
+K₂S₂O₈+2KOH
—^-20°C→Cu₂O₃↓+2K₂SO₄+3H₂O

Это
вещество разлагается при температуре
400⁰С:

Cu₂O₃—^t°→2CuO+O₂↑

Окисид
меди (III)
– сильный окислитель. При взаимодействии
с хлороводородом хлор восстанавливается
до свободного хлора [10]:

Cu₂O₃+6HCl—^t°→2CuCl₂+Cl₂↑+3H₂O

б)
Купраты меди (Ш)

Это
черные или синие вещества, в воде не
устойчивы, диамагнитны, анион – ленты
квадратов (dsp²).
Образуются при взаимодействии гидроксида
меди(II)
и гипохлорита щелочного металла в
щелочной среде [10]:

2Cu(OH)₂
+ МClO
+ 2NaOH→2МCuO₃
+NaCl
+3H₂O
(M=Na—Cs)

в)
Калия гексафторкупрат(III)

Зеленое
вещество, парамагнитно. Октаэдрическое
строение sp³d².
Комплекс фторида меди CuF₃,
который в свободном состоянии разлагается
при -60⁰С.
Образуется нагреванием смеси хлоридов
калия и меди в атмосфере фтора:

3KCl
+ CuCl + 3F₂ →
K₃[CuF₆] +
2Cl₂

Разлагает
воду с образованием свободного фтора.

§5.
Соединения меди в степени окисления
(+4)

Пока
науке известно лишь одно вещество, где
медь в степени окисления +4, это
гексафторкупрат(IV) цезия – Cs₂Cu⁺⁴F₆
—
оранжевое кристаллическое вещество,
стабильное в стеклянных ампулах при
0⁰С.
Бурно реагирует с водой. Получается
фторированием при высоком давлении и
температуре смеси хлоридов цезия и меди
[10]:

CuCl₂
+2CsCl +3F₂
—^t°
р→
Cs₂CuF₆
+2Cl₂

Медь

Медь —элемент побочной подгруппы первой группы, четвертого 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 пленки). C давних пор широко применяется человеком. История и происхождение названия

Схема атома меди

Из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п. (см бронзовый век). Латинское название элемента происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), на котором добывали медь.

Нахождение в природе

Самородная медь

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. Самый большой самородок был найден в Северной Америке, а его вес составлял 420 тонн [2]. 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 Читинской области, Джезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии.

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,4 до 1,0 %.

Физические свойства

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Имеет два стабильных изотопа — ⁶³Cu и ⁶⁵Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, ⁶⁴Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латунь — сплав меди с цинком, бронза — сплав меди с оловом, мельхиор — сплав меди и никеля, и некоторые другие.

Химические свойства

На воздухе покрывается оксидной плёнкой.

Соединения

Медный купорос

В соединениях медь бывает двух степеней окисления: менее стабильную степень Cu⁺ и намного более стабильную Cu²⁺, 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)₂^3-, полученных в 1994 году.

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид. Также существует нестабильный сульфат меди(I) Существует два стабильных оксида меди — оксид меди(I) Cu₂O и оксид меди(II) CuO. Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa₂Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди(I) — бесцветные кристаллы (в массе белый порошок) плотностью 4,11 г/см³. В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зелёную окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди(II) сульфитом натрия в водном растворе.

Соединения меди(I)

Многие соединения меди(I) имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе меди(I) все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов. Однако оксид Cu₂O имеет красновато-коричневую окраску. Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:

2Cu+(водн. ) → Cu²⁺(водн.) + Cu(тв.)

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):

CuCl(тв.) + Cl^—(водн.) → [CuCl]^— (водн.)

Хлорид меди(I) — белое нерастворимое твердое вещество. Как и другие галогениды меди(I), он имеет ковалентный характер и более устойчив, чем галогенид меди (II). Хлорид меди(I) можно получить при сильном нагревании хлорида меди(II):

CuCl₂(тв.) → 2CuCl(тв.) + Cl₂(г.)

Образует неустойчивый комплекс с CO

CuCl+CO → Cu(CO)Cl разлагающийся при нагревании

Другой способ его получения заключается в кипячении смеси хлорида меди(II) с медью в концентрированной соляной кислоте. В этом случае сначала образуется промежуточное соединение — комплексный дихлорокупрат(I)-ион [CuCl₂]^—. При выливании раствора, содержащего этот ион, в воду происходит осаждение хлорида меди(I). Хлорид меди(I) реагирует с концентрированным раствором аммиака, образуя комплекс диамминмеди(I) [Cu(NH₃)₂]⁺. Этот комплекс не имеет окраски в отсутствие кислорода, но в результате реакции с кислородом превращается в синее соединение.

Аналитическая химия меди

• 
  Традиционно количественное выделение меди из слабокислых растворов проводилось с помощью сероводорода.
• 
  В растворах, при отсутствии мешающих ионов медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
• 
  Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими методами.

Применение

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов.

Теплообмен

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.

Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью, но одновременно 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 водопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005 ^[3], 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.

Наиболее распространённые сплавы — бронза и латунь

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, куда помимо олова и цинка могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав так называемого пушечного металла, который в XVI—XVIII вв. действительно использовался для изготовления артиллерийских орудий, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. В наше время находит применение в военном деле в кумулятивных боеприпасах благодаря высокой пластичности, большое количество латуни идёт на изготовление оружейных гильз. Медноникелевые сплавы используются для чеканки разменной монеты. Медноникелиевые сплавы, в том числе т. н. «адмиралтейский» сплав широко используются в судостроении и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за образцовой коррозионной устойчивости.

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 этим механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa₂Cu₃O_7-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 ^[4].

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать ее 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.

Биологическая роль

Метаболизм меди у человека. Поступление в энтероцит с помощью транспортера CMT1, перенос с помощью ATOX1 в сеть транс-Гольджи, при росте концентрации — высвобождение с помощью АТФ-азыATP7A 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 кислород белке гемоцианине. В крови большинства моллюсков и членистоногих медь используется вместо железа для транспорта кислорода.

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.

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период из 14 суток), 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 ее избытка».

В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта ^[5].

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^[5]. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде. Общее число лиц, поражённых заболеванием, например, в США, составляет ок. 35 000 человек, то есть 0,01 % от общего числа водопользователей. ^{[источник не указан 226 дней]}

Бактерицидность

Бактерицидные свойства меди и ее 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^[6] (агентство подчеркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выражено бактерицидное действие поверхностей из меди (и ее 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 приема внутрь воды с излишним содержанием меди.

Производство, добыча и запасы 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:

Мировое производство меди в 2007 году составляло15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т. Лидерами производства были: Чили (5,560 млн т в 2007 г. и 5,600 млн т в 2008 г.), США (1,170/1,310), Перу (1,190/1,220), Китай (0,946/1,000), Австралия (0,870/0,850), Россия (0,740/0,750), Индонезия (0,797/0,650), Канада (0,589/0,590), Замбия (0,520/0,560), Казахстан (0,407/0,460), Польша (0,452/0,430), Мексика (0,347/0,270).

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

Способы добычи

Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Однажды нашли самородок, который весил 420 т. Наверняка медь была первым металлом, с которым познакомились древние люди. Первые свои орудия делали они из кремниевой и железной руды, из меди, и уже потом научились изготовлять их из бронзы и железа. 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 ее пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. 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:

2CO + (CuOH)₂CO₂ (t°) → 3CO₂ + 2Cu + H₂O.

Добычу меди называют прабабушкой металлургии. Ее добыча и выплавка были налажены еще в Древнем Египте, во времена фараона Рамзеса II (1300—1200 гг. до н. э.). Древние египтяне нагнетали воздух в плавильные печи с помощью мехов, а древесный уголь получали из акации и финиковой пальмы. Они выплавили около 100 т чистой меди. На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н.  э. Остатки их находят на Урале, 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. О нем напоминает теперешняя Пушечная улица в Москве. 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. Очень крупное Удоканское месторождение медной руды сравнительно недавно обнаружено на севере Читинской области.

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

Медная вода: основы, преимущества и недостатки

Медная вода — новая тенденция, продвигающая практику хранения питьевой воды в медных контейнерах или медных бутылях для воды.

Хотя вы, возможно, только недавно услышали об этой тенденции, она широко поддерживается Аюрведой, индийской системой холистической медицины с древними корнями.

Тем не менее, вы можете задаться вопросом, полезна ли эта практика и безопасна, или это просто еще одна причуда.

В этой статье рассматриваются предполагаемые преимущества и недостатки питьевой воды с содержанием меди.

Медная вода — это не напиток, который можно найти в ближайшем супермаркете или магазине здоровья. Скорее, вы должны сделать это, храня питьевую воду в медном контейнере.

Медь является микроэлементом, а это означает, что вам нужно лишь минимальное его количество.

Он играет ключевую роль во многих важных функциях организма, таких как производство энергии, соединительные ткани и система обмена химическими сообщениями в вашем мозгу. Он широко содержится в таких продуктах, как моллюски, орехи, семена, картофель, цельнозерновые продукты, темный шоколад и субпродукты (1).

Сторонники этой практики заявляют, что хранение воды в медных контейнерах позволяет металлу вливаться в воду, тем самым принося пользу пьющему.

Тем не менее, несмотря на то, что как дефицит, так и избыток меди могут нанести вред вашему здоровью, дефицит меди встречается редко (1).

Например, стандартная американская диета соответствует или превышает дневную норму меди (DV) — рекомендуемое количество питательного вещества, которое вы должны потреблять в день, — которое установлено на уровне 0,9 мг (2).

Резюме

Медная вода относится к воде, хранившейся в медном контейнере, что позволило ей напитаться минералом. Тем не менее, дефицит меди встречается редко, так как ваши ежедневные потребности в меди можно легко удовлетворить с помощью обычных продуктов.

Сторонники утверждают, что медная вода обладает многочисленными преимуществами, включая улучшение здоровья сердца и мозга, более сильную иммунную систему и даже снижение веса, омолаживающий эффект и эффект загара.

Однако маловероятно, что медная вода оказывает такое воздействие на здоровье.

Наоборот, эти преимущества могут просто отражать роль и функции меди в вашем организме, учитывая, что она участвует в производстве энергии, пигментации, развитии ткани мозга и сердца, функционировании иммунной системы и ангиогенезе — образовании новых кровеносных сосудов (1 ).

Антибактериальное действие

Одно из преимуществ меди, по-видимому, подтверждено наукой — ее антибактериальное действие.

Как старые, так и недавние данные свидетельствуют о том, что медь может использоваться в качестве системы очистки или стерилизации воды, как рекомендовали древние методы Аюрведы (3, 4).

Это может быть особенно полезно для примерно 1 миллиарда человек, которые не имеют доступа к безопасной питьевой воде (5).

Загрязненная вода может содержать значительное количество бактерий, в том числе Vibrio cholerae , Shigella flexneri , Escherichia coli и Salmonella typhimurium , которые могут вызывать диарею — одну из основных причин смерти в развивающихся странах (4 , 5).

К счастью, простое хранение воды в медном горшке или сосуде может убить эти вредные бактерии (5, 6, 7, 8).

Термин «контактное уничтожение» используется для описания антибактериального действия меди. Исследователи считают, что воздействие минерала вызывает обширные повреждения клеточных стенок бактерий, вызывая их гибель (9, 10).

Тем не менее, исследования сходятся во мнении, что вода должна храниться в медной емкости в течение нескольких часов, прежде чем пить ее, чтобы убедиться, что антибактериальный эффект был успешным.

В некоторых исследованиях сообщается об антибактериальном эффекте при хранении воды в течение ночи. Напротив, другие исследования предполагают ожидание от 16 до 24 часов или даже до 48 часов (5, 6, 7, 8).

Это означает, что наполнение дорогой медной бутылки с водой утром, чтобы избежать обезвоживания в течение дня, может не иметь особого стерилизующего эффекта.

Скорее, полезнее будет хранить воду в медных горшках или кувшинах дольше.

Резюме

Вода, хранящаяся в медных емкостях, обладает антибактериальными свойствами, способными убивать вредные бактерии. Однако вода должна храниться в течение нескольких часов, а возможно, и дней, чтобы она подействовала.

Длительное воздействие высоких доз меди может вызвать отравление медью, которое характеризуется тошнотой, рвотой, болью в животе и диареей. Это может даже привести к повреждению печени и заболеванию почек (1, 11).

Одним из способов отравления медью может стать употребление стоячей воды, протекающей по медьсодержащим трубам, что позволяет выщелачивать большое количество меди в воду (1).

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует не более 0,47 мг меди на чашку (2 мг на литр) воды. Это гарантирует, что допустимый верхний уровень потребления 10 мг в день не будет превышен (11).

Что касается воды, хранящейся в медных емкостях, даже в течение периода до 16 часов, исследования показывают, что количество выщелоченной меди значительно ниже пределов безопасности ВОЗ (5, 8).

Тем не менее, сторонники этой тенденции предлагают ограничить потребление медной воды до 3 чашек (710 мл) в день.

Резюме

Высокое потребление меди может привести к токсичности меди в долгосрочной перспективе. Однако количество меди, попадающей в воду, хранящуюся в медных контейнерах, ниже пределов безопасности.

Медная вода — это просто вода, хранившаяся в медном сосуде. Это позволяет выщелачивать безопасное количество меди в воду.

Хотя большинство предполагаемых преимуществ этой практики не подтверждены научными исследованиями, она оказывает антибактериальное действие, которое может убить вызывающие диарею бактерии в загрязненной воде.

Однако исследования показывают, что для уничтожения бактерий выщелоченной медью вода должна храниться в медном сосуде по крайней мере в течение ночи или до 48 часов.

Это означает, что лучшими контейнерами, скорее всего, являются медные горшки или банки, а не медные бутылки с водой, которые наполняются на ходу.

Негативное воздействие меди на питьевую воду

10 февраля 2021 г., Автор Джен Эдвардс

Медь естественным образом содержится в горных породах, почве, отложениях и воде. Хотя медь является природным веществом и безопасно используется для изготовления таких вещей, как медные трубы и электропроводка, воздействие меди в питьевой воде может быть очень опасным. Кратковременное воздействие высоких уровней и длительное воздействие повышенных уровней могут нанести ущерб.

Как медь в питьевой воде влияет на ваше здоровье?

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов рекомендует взрослым потреблять 2 миллиграмма меди в день, и большинство из нас получают это количество естественным путем, употребляя в пищу такие продукты, как зерновые, орехи, листовая зелень, моллюски, шоколад, грибы, печень и фрукты. Когда мы получаем слишком много меди, будь то с питьевой водой или пищей, это может привести к проблемам со здоровьем.

Кратковременное воздействие повышенного уровня меди может привести к желудочно-кишечным заболеваниям. Длительное воздействие меди в питьевой воде может привести к более серьезным проблемам, включая проблемы с почками, печенью и анемию. Ваше тело, как правило, защищает вас от отравления медью, предотвращая попадание избыточной меди в кровоток. Если у вас есть ранее существовавшие заболевания, такие как болезнь Вильсона или Менке, вы подвергаетесь повышенному риску побочных эффектов от меди в питьевой воде.

Как медь попадает в питьевую воду?

Одним из основных путей попадания меди в питьевую воду являются трубы, бытовая сантехника и краны. Когда вода течет по сантехническим материалам из меди, она поглощает ее в небольших количествах. В зависимости от температуры воды, возраста ваших труб и того, как долго вода находится в трубах, уровень меди может быть в пределах нормы или повышен. Для владельцев колодцев кислотность воды является еще одной проблемой. Медь из ваших труб и арматуры может накопиться всего за несколько часов, если ваша вода застаивается всю ночь!

Как защитить свою семью от меди в питьевой воде?

Несмотря на то, что общественные водоочистные сооружения контролируют уровень меди в воде, которую они очищают, лучший способ контролировать содержание меди в вашей питьевой воде – это у вас дома, даже если ваш дом использует муниципальный источник воды. Кипячение питьевой воды не удалит медь, и хлор также неэффективен. Лучший способ защитить свою семью от высокого уровня меди в питьевой воде — это использовать высококачественную систему фильтрации. Система Hague WaterMax® BEQ — это мощное решение для фильтрации воды, которое может удалять такие загрязняющие вещества, как медь, осадок и грязь, из муниципального водоснабжения вашего дома. Если вода в вашем доме из частного колодца, Hague WaterMax® обеспечивает аналогичные преимущества фильтрации. Это гарантирует, что вам никогда не придется беспокоиться о потреблении большого количества меди, которое может нанести вред вашему здоровью.

Обе системы WaterMax® предлагают дополнительные преимущества домовладельцам, пытающимся справиться с негативным воздействием жесткой воды, которая является распространенной проблемой при использовании колодезной воды. Сантехническое оборудование прослужит дольше, вы не будете использовать столько мыла для стирки и купания, расходы на обслуживание сантехники снизятся, и вам не нужно беспокоиться о дополнительных устройствах фильтрации воды для свежей, здоровой воды. Мы можем помочь вам проверить систему водоснабжения вашего дома и определить, требуется ли дополнительная фильтрация для удаления меди из питьевой воды и других загрязнителей.

Предотвратите попадание меди в питьевую воду с помощью Hague Quality Water of Maryland

Если в вашей семье может быть высокий уровень содержания меди в питьевой воде, и вы беспокоитесь о загрязняющих веществах в вашей воде, мы здесь, чтобы помочь с вашей водой проекты благоустройства. В качестве новой услуги и в дополнение к нашему бесплатному тесту воды на месте для новых клиентов мы предлагаем набор для бесконтактного тестирования воды всего за 200 долларов США. Этот комплект доставляется прямо к вам домой, чтобы вы могли взять образцы воды и отправить их в лабораторию. Вы получите результаты напрямую, и наша команда может работать с вами, чтобы найти идеальное решение для вашей ситуации. Нужна ли вам система WaterMax® или дополнительная фильтрация, наша команда глубоко заботится о здоровье и безопасности вашей семьи.