Простые вещества. Из природных соединений меди наибольшее значение имеют минералы: медный колчедан (халькопирит) CuFeS2, медный блеск Cu2S, а также куприт Сu2О, малахит СuСО3•Сu(ОН)2 и др. Серебро входит в состав сульфидных минералов других металлов (Рb, Zn, Cd и др.). Для Сu, Ag и Аu довольно обычны также арсенидные, стибидные и сульфидарсенидные минералы. Медь, серебро и особенно золото встречаются в природе в самородном состоянии.
Медь, серебро и золото представляют собой металлы (соответственно красного, белого и желтого цвета) с гранецентрированной кубической решеткой. Поскольку у меди и ее аналогов в образовании связи принимают участие как ns-, так и (n-1)d-электроны, то теплоты возгонки и температуры плавления у них значительно выше, чем у щелочных металлов. Медь, серебро и золото характеризуются исключительной (особенно, золото) пластичностью; они превосходят остальные металлы также по тепло- и электрической проводимости.
Химическая активность меди и ее аналогов невелика и убывает с возрастанием порядкового номера элемента. Об этом, в частности, свидетельствуют значения энергии Гиббса образования их бинарных соединений. Металлы легче всего реагируют с галогенами (Сu при обычной температуре, Ag и Аu при нагревании).
С кислородом непосредственно взаимодействует только медь. При температуре красного каления образуется СuО, а при белее высокой температуре Сu2О; с серой непосредственно взаимодействуют Сu и Ag.
Вследствие окисления медь на воздухе покрывается плотной зелено-серой пленкой основного карбоната. При наличии в воздухе сероводорода серебро покрывается черным налетом Ag2S. С водородом медь и ее аналоги не реагируют.
Об уменьшении химической активности в ряду Сu—Ag—Аu свидетельствуют также значения стандартных электродных потенциалов. Поскольку Сu, Ag и Аu расположены в ряду напряжений после водорода, кислоты могут окислять их лишь за счет аниона: Сu и Ag растворяются в HNO3 и концентрированной H2SO4, Аu — в горячей концентрированной H2SeO4. Лучшим растворителем для золота являются насыщенный хлором раствор НС1 и царская водка. Как в том, так и в другом случае взаимодействие происходит за счет окисления Аu атомарным хлором и образования анионного комплекса:
Аu + HNO3 + 4НС1 = H[AuCl4] + NO + 2Н2О,
Аu + 3С1 + НС1 = Н[АиС14].
В отсутствие окислителей Сu, Ag и Аu устойчивы по отношению к щелочам.
Медь и ее аналоги растворяются в растворах основных цианидов в присутствии кислорода, например:
4Аu + O2 + 8CN-+ 2Н2О = 4[Au(CN)2]- + 4ОН-.
Медь, кроме того, в присутствии кислорода растворяется в водных растворах аммиака:
4Сu + О2 + 8H3N + 2Н2О = 4[Gu(NH3)2]+ + 4OH-.
Друг с другом и со многими другими металлами Сu, Ag и Аu образуют сплавы. Из сплавов меди наибольшее значение имеют бронзы (90% Сu, 10% Sn), томпак (90% Сu, 10% Zn), мельхиор (68% Сu, 30% Ni, 1% Mn, 1% Fe), нейзильбер (65% Сu, 20% Zn, 15% Ni), латунь (60% Сu, 40% Zn), а также монетные сплавы (95% Сu и 5% А1 и 80% Сu и 20% Ni).
Для получения меди применяют пиро- и реже гидрометаллургические процессы. Пирометаллургический метод основан на частичном окислении сернистых руд до оксидов меди, которые затем восстанавливаются, реагируя с избытком сульфида:
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Получаемая пирометаллургическим методом медь обычно содержит 95…98% Сu. Для получения меди высокой степени чистоты проводится электролитическое рафинирование электролизом CuSO4 с медным анодом. При этом сопутствующие меди благородные металлы, селен, теллур и другие ценные примеси концентрируются в анодном шламе, откуда их извлекают специальной переработкой.
Гидрометаллургические методы получения меди основаны на селективном растворении медных минералов обычно в разбавленных растворах H2SO4 или аммиака. Из полученных растворов медь вытесняют железом либо выделяют электролизом.
Для отделения самородного золота от пустой породы применяют промывку водой, растворение Аu в жидкой ртути с последующей разгонкой амальгамы. Лучшим методом отделения золота от пустой породы является цианидный метод. Этот метод основан на растворении Аu в растворе NaCN за счет окисления кислородом воздуха и перехода в анионный комплекс Na[Au(CN)2] с последующим вытеснением из цианоаурата (I) цинком:
2Na[Au(CN)3] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au.
Do'stlaringiz bilan baham: |