Содержание
Оксид меди (II): способы получения и свойства
Оксид меди (II)
Оксид меди (II) CuO – твердое кристаллическое вещество черного цвета.
Способы получения оксида меди (II)
Оксид меди (II) можно получить различными методами:
1. Термическим разложением гидроксида меди (II) при 200°С:
Cu(OH)2 → CuO + H2O
2. В лаборатории оксид меди (II) получают окислением меди при нагревании на воздухе при 400–500°С:
2Cu + O2 → 2CuO
3. В лаборатории оксид меди (II) также получают прокаливанием солей (CuOH)2CO3, Cu(NO3)2:
(CuOH)2CO3 → 2CuO + CO2 + H2O
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
Химические свойства оксида меди (II)
Оксид меди (II) – основный оксид (при этом у него есть слабо выраженные амфотерные свойства).
При этом он является довольно сильным окислителем.
1. При взаимодействии оксида меди (II) с сильными и растворимыми кислотами образуются соли.
Например, оксид меди (II) взаимодействует с соляной кислотой:
СuO + 2HBr = CuBr2 + H2O
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
Видеоопыт взаимодействия оксида меди (II) с серной кислотой можно посмотреть здесь.
2. Оксид меди (II) вступает в реакцию с кислотными оксидами.
Например, оксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата меди (II):
CuO + SO3 → CuSO4
3. Оксид меди (II) не взаимодействует с водой.
4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства:
Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:
3CuO + 2NH3 → 3Cu + N2 + 3H2O
Оксид меди (II) можно восстановить углеродом, водородом или угарным газом при нагревании:
СuO + C → Cu + CO
Видеоопыт взаимодействия оксида меди (II) с водородом можно посмотреть здесь.
Более активные металлы вытесняют медь из оксида.
Например, алюминий восстанавливает оксид меди (II):
3CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
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 + H2SО4 = 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 СuС2O4 и 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.
Литература [3]
Оксид меди — свойства, структура, использование и получение
Здесь мы представим и обсудим некоторые явления, связанные с проводимостью в оксиде меди. Медь является хорошим проводником электричества, но естественная окисленная форма Cu2O является не только изолятором, но и фоточувствительна (то же самое относится и к большинству других переходных металлов).
К счастью, этот оксид можно легко восстановить до металлической меди с помощью тепла или электричества. Оксид меди является хорошим изолятором и светочувствительным веществом, но его можно легко преобразовать в более проводящий металл меди с помощью тепла или электричества. Одним из наиболее важных свойств проводимости в таких материалах является то, что она следует правилу правой руки, которое гласит, что токи будут течь по пути большого пальца вашей правой руки. Здесь мы покажем, что это относится не только к проводимости металлов, но и к фоточувствительности диэлектриков типа Cu2O.
Основные принципы электропроводности
Прежде чем мы сможем обсудить явления, связанные с проводимостью в оксиде меди, важно, чтобы вы знали некоторые очень основные принципы электропроводности и того, что происходит с ней при наличии электрического тока. С каждым движущимся зарядом связано магнитное поле (следствие закона Фарадея). Таким образом, постоянный поток электронов в проводе приводит к постоянному и ненулевому магнитному полю, окружающему провод.
Если бы вы поместили компас рядом с проводом, вы бы заметили, что стрелка компаса указывает вдоль провода. Это потому, что магнитное поле вокруг провода указывает в том же направлении, что и стрелка компаса.
Размещение металлического предмета рядом с проводом и параллельно ему
Теперь посмотрим, что произойдет, если вы поместите металлический предмет рядом с проводом и параллельно ему, а затем включите (или выключите) электричество в этом проводе: во-первых, начнем со случая, когда ток в проводе отсутствует. В этом случае вокруг провода есть магнитное поле, но силовое поле или потенциально связанное с ним поле не указывает на ваш большой палец. Мы говорим, что это магнитное поле направлено ортогонально вашему большому пальцу, и назовем это направление «вверх». Теперь вы заметите, что оно отклоняется или вращается так, что его силовое поле указывает вместе с вашим большим пальцем. Мы говорим, что силовое поле повернулось на 90 градусов.
Размещение металлического предмета рядом с проводом и перпендикулярно ему
Точно так же, если вы поместите металлический предмет перпендикулярно проводу, но со стороны большого пальца, он будет отклонен или повернут так, что его силовое поле будет указывать на из ваших пальцев.
По соглашению, направление от вашего тела является положительным. Другими словами, наш большой палец указывает направление, в котором ток будет течь по проводу.
Что такое оксид меди(I)?
Оксид меди, в котором медь находится в жидкой форме, называется оксидом меди. Cu2O представляет собой химическую структуру закиси меди. Ну, здесь в Cu2O медь и кислород имеют ковалентную связь; следовательно, он, естественно, имеет ковалентные связи. Кристаллы закиси меди имеют кубическую форму. При нагревании раствора Cu2O в присутствии водорода раствор быстро восстанавливается. Он диспропорционирует в растворе кислоты с образованием ионов меди и меди (II). Закись меди при нагревании с металлической медью превращается в закись меди. При наличии влаги в воздухе кислород вступает в реакцию с медью на поверхности любого предмета, и закись меди может действовать в таких условиях как антикоррозионная защита. Он будет служить защитным слоем тонкого оксида.
Оксид меди представляет собой чистое соединение всех разновидностей соединений меди.
Это заметно из-за удобства использования и универсальности физических свойств. Сверхпроводимость при более высокой температуре, эффекты электронных корреляций и спиновая динамика делают оксид меди полезным во многих отношениях. Кроме того, оба свойства, то есть химические и физические, очень стабильны и, следовательно, могут быть легко смешаны с водными растворами или полимерами. Кроме того, оксид меди не дорог.
Другие химические названия, используемые для оксида меди:
Красный Cu2O,
Оксид меди
Оксид меди.
CU2O Химические названия:
Медная (I) Оксид
Медная (II) Оксид
Физические свойства из оксида меди.
сбивает с толку, так как иногда вы могли видеть красные или черные оксиды меди. Что ж, здесь вы должны иметь четкое представление о том, что существует два типа оксидов меди, такие как оксид меди (I) черного цвета и оксид меди (II) красного цвета.
Прочие характеристики Cu2O (оксида меди(I)
Плотность — 6 г/см3
Молекулярный вес/Молярная масса — 143,09 г/моль
Температура кипения — 1800 °C
002 C
Температура плавления2 — 1, Химическая формула оксида меди – Cu2O
Структура оксида меди(I) – Cu2O
Физические свойства оксида меди(I) – Cu2O
Внешний вид – твердое вещество красного цвета
Запах – без запаха
Ковалентно-связанная единица – 3
Сложность — 2,8
Количество тяжелых атомов — 3
Растворимость — нерастворим в воде
Химические свойства оксида меди(I) – Cu2O
Оксид меди(I) может реагировать с водой, так как кислород присутствует в воды и получить гидроксид меди (II).
Ниже приводится химическое уравнение для понимания химической реакции оксида меди (I) и воды.
2Cu2O + 4h3O + O2 → 4Cu(OH)2
В результате химической реакции между хлористым водородом и оксидом меди (I) образуется хлорид меди (I). Ну, кислород оксида меди (I) восстанавливается атомами хлора и относительно образует хлорид меди. Вы можете понять химическую реакцию между хлористым водородом и Cu2O из приведенного ниже химического уравнения.
Cu2O + 2HCl → 2CuCl + h3O
Использование оксида меди Cu
2 O
Дно корабля обычно подвергается воздействию морской воды, поэтому дно необходимо покрыть краской, а оксид меди — лучший вариант для необрастающих красок. Оксид меди обладает свойством эффективно контролировать коррозию.
Часть фарфоровых красок.
Фотоэлементы для изготовления выпрямителей и люксметров содержат полупроводники p-типа, которые могут быть оксидом углерода.
Может использоваться как протравитель семян и фунгицид.
Они используются в высокотехнологичных сверхпроводниках, полупроводниках и преобразовании солнечной энергии.
Может применяться в термоэлектрических материалах, катализаторах, сверхпроводящих материалах, стекле, сенсорных материалах, керамике и других областях.
Разница между оксидом меди и оксидом меди
Медь образует два разных оксида в зависимости от валентности: оксид меди и оксид меди. Оксид меди представляет собой порошок коричневого цвета, а оксид меди — красный. Когда атом медной полосы присоединен к молекуле кислорода, то это медная кислота. Когда атом кислорода присоединен к двум атомам меди, говорят, что это оксид меди. Оксид меди в основном находится в активном состоянии, тогда как оксид меди находится в полностью окисленном состоянии.
Насколько оксид меди безвреден для человека?
Высокореактивные молекулы необходимы для уничтожения бактерий, а оксид меди хорошо удерживает электроны. Он также может высвобождать свободные радикалы, а также обладает способностью уничтожать любой патоген, если он обнаружен на поверхности. Закись меди нестабильна и поэтому действует быстрее, чем окись меди. Таким образом, можно сделать вывод, что закись меди безопасна для человека и токсична для бактерий. Что ж, размер также имеет значение, когда речь идет о соотношении между клетками оксида меди и некоторыми бактериями.
Получение оксида меди
Наиболее распространенным способом образования оксида меди (I) является окисление металлической меди.
4Cu + O2 → 2Cu2O
Это происходит, если оставить медь снаружи на воздухе. Это чертовски медленно (как железо ржавеет). Вы можете ускорить процесс, добавив воду и определенные кислоты, но он все равно будет медленным.
Оксид меди (I) чаще всего производится в промышленных масштабах с использованием другой формы оксида меди, оксида меди (II). Вы помещаете оксид меди (II) в печь с элементарной медью, и происходит окислительно-восстановительная реакция, в результате которой образуется оксид меди (I). Оксид меди (I) также можно получить путем электролиза водного раствора хлорида натрия между медными электродами.
Ультратонкие пленки на водорасщепляющих фотокатодах из оксида меди(i): исследование производительности и стабильности
Ультратонкие пленки на фотокатодах из оксида меди(i) и воды: исследование производительности и стабильности†
Адриана
Паракино, и
Нрипан
Мэтьюз * аб
Такаши
Хисатоми, и
Морган
Стефик, и
С. Дэвид
Тилли* и
а также
Майкл
Гретцель и
Принадлежности автора
*
Соответствующие авторы
и
Institut des Sciences et Ingénierie Chimiques, Федеральная политехническая школа Лозанны, CH-1015 Лозанна, Швейцария
Электронная почта:
david.
[email protected]
б
Школа материаловедения и инженерии Наньянского технологического университета, Сингапур 639798, Сингапур
Электронная почта:
[email protected]
Аннотация
Использование фотокатодов Cu 2 O для фотоэлектрохимического разделения воды требует их стабилизации из-за фотокоррозии в водных электролитах. Ультратонкие пленки полупроводниковых оксидов с широкой запрещенной зоной, осажденные методом атомно-слоевого осаждения (ALD) поверх оксида меди, могут выполнять двойную функцию: облегчения извлечения заряда (путем создания p-n-перехода) и защиты материала поглотителя от водного электролита.