Получение гидроксида и оксида меди

Проведённый качественный анализ даёт основания считать, что в сплаве содержится медь, цинк, кадмий, железо, свинец. Таким образом этот сплав  является латунью.[10, с. 182]

1.2. Гидроксиды меди

 

Соединение гидроксид  меди (II) – представляет собой ярко-синие  кристаллы, может также иметь  аморфную (порошковидную) структуру. Оно  нерастворимо в воде, оценка по реестру  безопасности средняя. Химическая формула  вещества - Cu(OH)₂, оно является слабым основанием, которое, как правило, получают в результате воздействия сильных оснований на соли меди.[5, с. 69]

Применение этого соединения широко распространено в самых разных сферах химического и промышленного  производства. Так, гидроксид меди используется в качестве пигментирующего компонента в составе стекол, керамических изделий, используемых в технике и ювелирном  деле, глазурей. Пигментационные свойства соединения с успехом применяются  при изготовлении высокостойких  красок, которые используются для  нанесения на днища морских судов  и даже подводных лодок, так как  это вещество препятствует обрастанию подводных частей судов водорослями  и другими водными элементами, портящими металлоконструкции судов.[7, с. 126]

Большие перспективы открываются  по применению данного вещества и  в современной электротехнической и электронной промышленности. Здесь  оно может стать незаменимым  компонентом технологий изготовления высокотемпературных сверхпроводников. Кроме того, применение в электротехнике уже достаточно апробировано в ходе лабораторной практики.

Собственно в химическом производстве гидроксид меди широко используется как катализатор химических реакций. В дополнение можно также  указать и на такие области  применения данного вещества, как  приготовление комбикормов для  скота, изготовление цементов различных  марок, особенно декорированных (цветных) цементов.[4, с. 52]

Хотя по классификации  безопасности соединение не относится  к высокотоксичным и опасным  химическим веществам, при работе с  ним необходимо выполнять некоторые  важные меры предосторожности. Прежде всего это относится к соблюдению режимов хранения вещества и предотвращению случаев его рассыпания на открытом воздухе. Если же такое происходит, следует незамедлительно принять  меры по изоляции места рассыпки и  удалению гидроксида на безопасное расстояние.

Как показывает формула, гидроксид  меди – это щелочное соединение. Поэтому все существующие и перспективные  варианты его практического использования, обусловлены именно щелочными свойствами.[6, с. 85]

Получение.

В лаборатории получают действием  на холоду растворимых гидроксидов (кроме NH4OH) на растворимые соли меди, например:

Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaNO3

Получить гидроксид меди можно из ее сульфата. Это вещество представляет собой хорошо растворимый  в воде порошок белого цвета с  кристаллической структурой. Его  химическая формула - CuSO₄. Если это вещество, называемое сульфатом меди, растворить в воде, можно получить всем известный медный купорос. Затем, если к этому раствору добавить щелочь, то произойдет реакция, в ходе которой и выделится Cu(OH)₂ в виде осадка голубого цвета.[13, с. 152]

Можно гидроксид получить и из нитрата меди (II), который  представляет собой кристаллическое  вещество, не имеющее цвета, с химической формулой Cu(NO₃)₂. Если проводить реакцию получения гидроксида, то необходимо в раствор NaOH добавить нитрат меди (II). Полученный в результате реакции осадок голубого оттенка и будет искомым гидроксидом меди.

Распространенным способом получения вещества является и использование  для этого хлорида меди (II), который  имеет химическую формулу CuCl₂. Для получения гидроксида необходимо желтый порошок, которым и является хлорид меди, растворить в определенном количестве щелочи. В ходе такой реакции желтые кристаллы исчезают, а вместо них выпадает все тот же, необходимый нам, осадок голубого оттенка - Cu(OH)₂.[9, с. 81]

Свойства

Является амфотерным гидроксидом. При получении не следует добавлять  слишком много щелочи, так как  гидроксид меди растворяется в сильнощелочной среде. Реагирует с кислотами  с образованием воды и соответствующей  соли меди:

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

При нагревании даже в кипящей  воде теряет воду и превращается в  оксид меди(II):

Cu(OH)₂ → (t°) CuO + H₂O

При длительном стоянии на воздухе, обогащённым кислородом, гидроксид  меди (II) вступает в обратимую реакцию  с кислородом, образуя грязно - красный  оксид меди (III):

4Cu(OH)₂ + O₂ ↔ 2Сu₂O₃↓ + H₂O

Равновесие в этой реакции  сдвинуто влево.

При избытке влаги может  образоваться гидроксид куприла (III):

4Cu(OH)₂ + O₂ → 4CuO(OH)↓ + H₂O

Очень легко растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката меди:

Cu(OH)₂+4NH₄OH=[Cu(NH₃)₄](OH)₂+4H₂O

или

Cu(OH)₂+4NH₃=[Cu(NH₃)₄](OH)₂

Аммиакат меди имеет интенсивный  сине-фиолетовый цвет, поэтому его  используют в аналитической химии  для определения малых количеств  ионов меди(II) в растворе.[7,с. 128]

 

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Получение гидроксида и оксида меди(II)

Реактивы. Разбавленный (5%-ный) раствор сульфата меди(II) CuSO4, водный (20%-ный) раствор гидроксида калия KOH, концентрированный водный раствор аммиака NH3, разбавленная (1 : 5) серная кислота H2SO4.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочами и их растворами, а также с другими химическими реактивами (этиленгликоль токсичен).

Посуда и приборы. Магнитная мешалка с электронагревателем, химические стаканы емкостью 250–400 мл (4 шт.), белый экран.

Описание опыта. Наливаем в химический стакан около 200 мл раствора сульфата меди(II) и ставим его на магнитную мешалку. Затем при непрерывном перемешивании добавляем раствор гидроксида калия до образования голубого осадка гидроксида меди(II):

CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2↓ + K2SO4

Часть суспензии гидроксида меди(II) перенесли во второй стакан, добавили равный объем дистиллированной воды и включили электронагреватель. Мы наблюдаем, как осадок постепенно чернеет за счет дегидратации и образования оксида меди(II):

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Следующую порцию суспензии  гидроксида меди(II) перенесли в третий стакан и добавили избыток концентрированного раствора гидроксида калия до растворения осадка. Образуется сиренево-голубой тетрагидроксокупрат(II) калия:

Cu(OH)2 + 2KOH = K2[Cu(OH)4]

Еще одну порцию суспензии  гидроксида меди(II) в четвертом стакане  обработали разбавленной серной кислотой до растворения осадка:

Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

К оставшемуся в первом стакане осадку добавили концентрированный раствор аммиака до полного перехода гидроксида меди(II) в растворимое комплексное соединение ярко-синего цвета:

Cu(OH)2 + 4NH3 . H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Вывод: гидроксид меди (II) обладает амфотерными свойствами.

2.2. Взаимодействие многоатомных спиртов с гидроксидом меди (II)

 

Реактивы: растворы медного купороса и гидроксида натрия.

Посуда и приборы: пробирки, штатив для пробирок.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы со щелочами и их растворами, а также с другими химическими реактивами (этиленгликоль токсичен).

Описание опыта. Получим гидроксид меди (II), смешав растворы медного купороса и гидроксида натрия:

СuSO4 + 2NaOH       Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Добавим свежеприготовленный  осадок Cu(OH)2 вначале к водному раствору глицерина HOCH2CH(OH)CH2OH, затем к раствору этиленгликоля HOCH2CH2OH. В обоих случаях осадок гидроксида меди растворяется и образуется раствор насыщенного синего цвета. Реакция с гидроксидом меди (II) является качественной реакцией на многоатомные спирты с соседними группами ОН. 

Вывод: Образуются ярко-синие комплексные соединения, т.е. гидроксид меди - качественный реактив на многоатомные спирты

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Медь — химический элемент с атомным номером 29 в периодической системе, обозначается символом Cu (лат. Cuprum), красновато-золотистого цвета (розовый при отсутствии оксидной пленки). Пластичныйпереходный металл, с давних пор широко применяемый человеком. Медь встречается в природе как в cоединениях, так и в самородном виде. 

Гидроксид меди малорастворимое  и нестойкое соединение. Получают его при действии щелочи на раствор соли. Это ионная реакция и протекает она потому, что образуется плохо диссоциированное соединение, выпадающее в осадок.

Медь, помимо гидроксида меди (II) голубого цвета, дает еще гидроксид  меди (I) белого цвета. Это нестойкое соединение, которое легко окисляется до гидроксида меди (II).

Оба гидроксида меди обладают амфотерными свойствами. Например, гидроксид меди (II) хорошо растворим не только в кислотах, но и в концентрированных растворах щелочей.  

Таким образом, гидроксид  меди (II) может диссоциировать и как  основание  и как кислота. Этот тип диссоциации связан с присоединением меди гидроксильных групп воды.

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Соловьев С.Н., Маскаев Ф.Н. Общая химия: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений с углубленным изучением химии. – М.: Просвещение, 2005. – С. 352
2. Котлярова В.С., Касимова Н.В.. Получение плёнок меди и опыты с ними // Химия в школе, №3, 1972. С. 26
3. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы. – М.: Экзамен, 2004. – С. 416
4. Лунев В.Е.. Познакомьтесь с медью. М.,”Металлургия”, 1965. С. 110
5. Отв. за ред. Л.К.Иугалин. Химия минералов меди. Новосибирск, “Наука”, 1975. С. 226
6. Подчайнова И.Г., Э. Н.Симонова. Аналитическая химия меди. М.,”Наука”, 1990. С. 184
7. Попова Л.Ф.. Медь. М., “Просвещение”, 1989. С. 106
8. Попова Л.Ф.. От лития до цезия. М., “Просвещение”, 1972. С. 128
9. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 871 
10. Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 168 с.
11. Фигуровский Н.А., "Открытие элемент7ов и происхождение их названий". М., “Наука”, 1970. С. 218
12. Фримантл М. Химия в действии. Т.2. – М.: Мир, 1991. – С. 152
13. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. —С. 671