Текстовый материал для учащихся «В гостях у Медной горы хозяйки» 9-й класс

Текстовый материал для учащихся
«В гостях у Медной горы хозяйки»
9-й класс
Определение меди в сплаве
На поверхность очищенного металла наносят каплю азотной кислоты,
разведенной водой в соотношении 1:1. В капле должно наблюдаться
газовыделение. Через несколько секунд после начала газовыделения каплю
втягивают фильтровальной бумагой и держат это место бумаги над колбой,
содержащей концентрированный раствор аммиака (удельный вес 0,88). При
наличии меди в сплаве очень быстро обработанное парами аммиака пятно
становится темно-голубым.
Образование малахита в природе
Природный малахит всегда образуется там, где есть залежи медных
руд, если эти руды залегают в карбонатных породах – известняках,
доломитах и др. Часто это сульфидные руды, из которых наиболее
распространены халькозин (другое название – халькокит) Cu2S, халькопирит
CuFeS2, борнит 2Cu2S·CuS·FeS, ковеллин CuS. При выветривании медной
руды под действием подземных вод, в которых растворены кислород и
углекислый газ, медь переходит в раствор. Этот раствор, содержащий ионы
меди, медленно просачивается через пористый известняк и реагирует с ним с
образованием основного карбоната меди – малахита. Иногда капельки
раствора, испаряясь в пустотах, образуют натеки, нечто вроде сталактитов и
сталагмитов, только не кальцитовых, а малахитовых. Все стадии образования
этого минерала хорошо видны на стенках огромного меднорудного карьера
глубиной до 300–400 м в провинции Катанга (Заир). Медная руда на дне
карьера очень богатая – содержит до 60% меди (в основном в виде
халькозина). Халькозин – темно-серебристый минерал, но в верхней части
рудного пласта все его кристаллики позеленели, а пустоты между ними
заполнились сплошной зеленой массой – малахитом. Это было как раз в тех
местах, где поверхностные воды проникали через породу, содержащую
много карбонатов. При встрече с халькозином они окисляли серу, а медь в
виде основного карбоната оседала тут же, рядом с разрушенным
кристалликом халькозина. Если же поблизости была пустота в породе,
малахит выделялся там в виде красивых натеков.
Малахит представляет собой минерал из класса карбонатов
химического состава Cu2[CO3] (OH)2 или CuCO3·Cu(OH)2, содержащий 71,9%
CuO (Cu 57,4%), 19,9% CO2, 8,2% H2O и до 10% примеси в виде CaO, Fe2O3,
SiO2. Кристаллизуется в моноклинной системе, кристаллы редки и имеют
игольчатый
или
призматический
облик.
Обычны
скрытои
мелкокристаллические почковидные натечные корочки, сталактидоподобные
агрегаты, ритмически полосчатые с радиально-волокнистой структурой.
Цвет природного плотного малахита ярко-зеленый, голубоватозеленый до темного, иногда буро-зеленого. Изменение цвета по различным
зонам и слоям малахита создает на срезах и полированных плоскостях
причудливый рисунок. Блеск у агрегатов шелковистый (плисовый малахит),
бархатистый, тусклый, у кристаллов – алмазный, переходящий в стеклянный.
Твердость по минералогической шкале Мооса 3,5–4,0; плотность 3900–4100
кг/м3.
Плотный зонально-концентрический натечный малахит в виде
достаточно крупных масс представляет большую ценность как красивый
поделочный камень, употребляющийся для ювелирных и декоративнохудожественных изделий (вставки, бусы, столешницы, вазы, облицовка
колонн и др.).
Известны крупные месторождения малахита в Заире, на юге
Австралии, в Казахстане и в США. Месторождения малахита на Урале
(Медноруднянские и Гумешевские рудники) в настоящее время практически
полностью выработаны.
В связи с этим возникает актуальная проблема разработки технологий
получения синтетического ювелирно-поделочного малахита, аналогичного
по своим показателям природному малахиту.
Искусственное получение малахита
Для образования малахита нужно соседство известняка и медной руды.
А нельзя ли использовать этот процесс для искусственного получения
малахита в природных условиях? Теоретически в этом нет ничего
невозможного. Было, например, предложено использовать такой прием: в
отслужившие свое подземные выработки медной руды засыпать дешевый
известняк. В меди тоже не будет недостатка, так как даже при самой
совершенной технологии добычи невозможно обойтись без потерь. Для
ускорения процесса к выработке надо подвести воду. Сколько может
продлиться такой процесс? Обычно естественное образование минералов –
процесс крайне медленный и идет тысячелетиями. Но иногда кристаллы
минералов растут быстро. Например, кристаллы гипса могут в природных
условиях расти со скоростью до 8 мкм в сутки, кварца – до 300 мкм (0,3 мм),
а железный минерал гематит (кровавик) может за одни сутки вырасти на 5
см. Лабораторные исследования показали, что и малахит может расти со
скоростью до 10 мкм в сутки. При такой скорости в благоприятных условиях
десятисантиметровая корка великолепного самоцвета вырастет лет за
тридцать – это не такой уж большой срок: даже лесопосадки рассчитаны на
50, а то и на 100 лет и даже больше.
Физические свойства меди
Медь – пластичный розовато-красный металл с металлическим
блеском. Обладает высокой тепло- и электропроводностью, по значению
электропроводности уступает только серебру. Встречается в природе в
самородном состоянии.
Химические свойства меди и ее соединений
Металл
Cu2O – основный оксид
Восстановитель CuOH – неустойчивое основание
CuCl – нерастворимая соль
CuO – основный оксид
Cu(OH)2 – нерастворимое
основание
CuSO4 – растворимая соль
Обладают окислительно-восстановительной
Окислители
двойственностью
На воздухе медь покрывается плотной зелено-серой пленкой основного
карбоната меди, которая защищает ее от дальнейшего окисления.
Реакция меди с кислотами:
• с концентрированной и разбавленной азотной кислотой:
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O,
3Cu + 8HNO3 (разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O;
• с концентрированной серной кислотой:
Cu + 2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + SO2 + 2H2O;
• с кислородом:
2Cu + O2 = 2CuO;
• с хлором:
Cu + Cl2 = CuCl2;
• с хлоридом железа(III):
2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2.
Химические свойства солей меди (II) на примере сульфата меди (II)
• с гидроксидом натрия:
Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2;
• с фосфатом натрия:
3Cu2+ + 2
= Cu3(PO4)2;
• с цинком:
Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+;
• с йодидом калия:
2CuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4;
• с аммиаком:
Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+;
• гидролиз
Cu2+ + HOH = CuOH+ + H+;
• совместный гидролиз с карбонатом натрия с образованием малахита:
2Cu2+ + 2
+ H2O = (CuOH)2CO3 + CO2 .
Источник: https://him.1september.ru/2004/32/26.htm
Дата обращения: 20.11.2015