Место меди в таблице Менделеева: ее физические и химические свойства

Медь – один из самых известных элементов таблицы Менделеева. Широкое применение позволяет назвать его полезным ископаемым. Это жизненно важное вещество, участвующее во многих физиологических процессах.

История открытия

Элемент был открыт в античный период. Это доказывают многочисленные раскопки на территории современных государств:

Ирака;
Турции;
Египта.

Добыча и переработка медной руды в более масштабных размерах производилась на Синайском полуострове ориентировочно в 3800 г. до н. э. При завоевании римлянами Кипра были найдены большие места скопления медной руды. Именно в этот период возник термин «cyprium». По легенде название произошло от имени острова Кипр. Со временем название трансформировалось до «cuprum».

Применять металл начали наши далекие предки. Приняв за камни, медные самородки начали деформировать для придания им нужного размера, формы. Так был изобретен метод «холодной ковки». Это позволило сменить каменное оружие на медное.

Многие орудия труда заменили с деревянных на медные. Это способствовало резкому скачку в промышленности. В дальнейшем элемент начал применяться повсеместно – от домашнего быта до изготовления украшений. Ученые попытались освоить метод «горячей ковки», но результата он не принес.

При нагреве вещество приобретало хрупкость. Для избавления от этого пришлось много экспериментировать. В итоге получилось разработать метод обработки, который совмещал ковку и литье. Этот способ назвали «чеканкой».

Специалисты того времени в раскаленную медь начали добавлять металлы. Так получились различные сплавы. Соединение олова и меди образовало сплав, по полезным качествам и затратам обходящий различные модификации элементов. Он получил название «бронза».

В этот период началась новая эпоха. Бронза начала вытеснять изделия из меди, но при этом ее добыча резко увеличилась. Способы применения металлов росли постоянно. Это наблюдается и на сегодняшний день.

Медь в таблице Менделеева

В основе периодической таблицы Менделеева лежит атомный вес элементов. Медь занимает в ней 29 место, имея атомную массу равную 63,546 г/моль. Обозначается латинскими буквами Cu (Cuprum).

Располагается в 4 периоде, 11 группы побочной подгруппы первой группы (в нее включены переходные металлы).

Медь – это металл. Имеет валентность 1 и 2 и очень редко 3, что характеризует способность атома создавать химические связи.

Строение атома меди

Молекула меди включает только 1 атом. Он состоит из ядра и 4 оболочек. Ядро положительно заряженное. В него входит 29 протонов и 35 нейтронов. Вокруг ядра движутся 29 электронов. Для устойчивости положения 1 электрон из внутреннего уровня переходит на внешний.

Радиус атома равен 145 пм. Первая внутренняя оболочка имеет s-орбиталь. Вторая внутренняя оболочка имеет s- и р-орбитали. Третья – s-, р- и d-орбитали. Четвертая внешняя – s-орбиталь.

Физические свойства

Цвет вещества изменяется от розового до красного. Это зависит от наличия оксидной пленки. Медь в чистом виде имеет мягкую тягучею консистенцию.

Физические свойства:

Электроотрицательность равна 1,9 ед.
Теплопроводность при температуре от 20 до 100°С составляет 394 Вт/м*К.
Электропроводность – 55,5-58 МСм/м. Это свойство выше только у серебра, что обуславливает преимущество использования.

Теплопроводность и электропроводность снижается при наличии примесей:

фосфора;
олова;
мышьяка.

Медь вытесняет водород из воды и кислот. Размер кристаллической решетки – 0,36150 нм.

Плавление меди происходит при температуре 1083°С. Температура меди при кипении – 2657°С. Плотность вещества равна 8,92 г/см³. Магнитные свойства компонента уникальны:

Он диамагнитный.
Предел прочности изменяется при наклепе.
У мягкой меди в отожженном виде этот показатель варьируется от 190 до 215 Мпа.
У металла в твердой форме в нагартованном виде он находится в пределах от 280 до 360 Мпа.

У элемента высокие значения стойкости к коррозии.

Химические свойства

Медь принадлежит к группе переходных металлов. При нормальных условиях это вещество золотисто-розового оттенка. У него явный цветовой окрас.

При реакции кислорода с медью образуются 2 оксида Это твердое кристаллическое вещество черного цвета. При нагреве металла до температуры 150°С появляется темно-красная пленка. В результате получается оксид.

Уравнение реакций получения оксида меди имеет вид 2Сu + O2 = 2CuO.

Нагрев позволяет реагировать с неметаллами:

галогенами;
кислородом;
серой.

Сульфид получается при соединении с серой. При сплаве с бромом, хлором или фтором, при их нагреве образуется галогениды меди. Те же условия с йодом – йодид меди. Компонент не вступает в реакцию с некоторыми элементами. К ним относятся:

азот;
кремний;
углерод;
водород.

Не реагирует на растворы:

щелочей;
соляной и серной кислот.

Взаимодействие меди с азотной кислотой приводит к ее растворению. Получается нитрат меди и оксид азота. Вещество взаимодействует с концентрированными растворами азотной и серной кислот. При реакции образуются соли и продукты восстановления кислот.

Медь реагирует с концентрированной соляной кислотой. Реакция дает трихлорокупрат водорода. Оксид меди с цинком применяют для производства латуни.

Возможно взаимодействие компонента со сложными веществами. Окисление происходит во влажном воздухе, при наличии углерода. При окислении вещество покрывается зеленым налетом карбоната гидроксомеди. Этот процесс также происходит при влиянии на медь:

оксидом азота;
солями железа.

Медь в природе

Она присутствует в земной коре, в морской и речной воде. В земной коре вещество находится в верхней и нижней ее части. В верхней ее содержание больше. В воде присутствие вещества меньше, чем в земной коре.

Сульфиды осаждаются сероводородом. В воде рек присутствие вещества незначительно. Чаще всего оно оседает в иле. Накопление происходит и в песчаниках.

В редких случаях можно встретить самородную медь. Она имеет вид:

самородков значительных размеров;
тонких пластинок;
волокнистых отложений;
песка;
мелких зерен.

Обладает тягучей вязкой консистенцией и хорошо поддается ковке.

Большая часть находиться в руде. Соединения меди подразделяются на группы:

Куприт. Имеет вид кристаллов и красно-бурый оттенок. Руда покрыта черной пленкой.
Борнит. Имеет вид искаженных кристаллов. Имеет бронзово-коричневый цвет.
Малахит. Имеет вид слоистых желваков и намывов. Обладает богатой цветовой палитрой, но все оттенки зеленые. Характеризуется малой твердостью, благодаря чему зеркально полируется.
Халькозин. Представляет собой зернистые образования. Имеет черновато-свинцово-серый оттенок с матовой побежалостью зеленого и синего цвета.
Азурит. Это карбонат купрума. Имеет вид плотных сросшихся кристаллов синего окраса.
Халькопирит — самая распространенная медная руда. Выглядит как мелкие кристаллы, но изредка можно встретить и величиной в несколько сантиметров. Руда имеет несколько оттенков – латунно-желтый, зеленоватый, золотисто-желтый и черный. Схожа с различными минералами, но имеет особые свойства.
Черная медная руда. Кристаллический вид, буровато-черный оттенок.

Элемент находится в различных минералах:

хризоколле;
фальэрце;
атакамите.

Способы добычи остаются неизменными на протяжении множества веков:

электролиз;
пирометаллургия;
гидрометаллургия.

При гидрометаллургическом способе минералы растворяются в серной кислоте или аммиаке. Далее вещество вытесняется металлическим железом. Пирометаллургическим методом медь получают из сульфидных руд.

Применение

Элемент имеет различные области применения. В чистом виде его используют для производства:

автомобильных радиаторов;
электрических проводов;
посуды.

Сплавы из вещества не менее популярны. Их применяют в производстве ювелирных украшений. Элемент является составной частью консервантов, пигментов.

В природе крайне редко встречается в виде самородков большого размера. Чаще всего, это медная руда.

Актуальность использования металла растет с каждым годом, что объясняется его свойствами. Важной характеристикой является проста обработки. Добыча в дальнейшем будет только увеличиваться в связи с ростом сфер применения.

Была ли наша статья полезна Вам? Сохраняйте страницу в закладки и делитесь ею в социальных сетях.

Видео по теме статьи ниже.

Медь – первый металл, полученный человеком.