План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

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.