Медь и её сплавы

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение Высшего профессионального  образования «Сибирский федеральный  университет»

Хакасский технический институт – филиал ФГАОУ  ВПО «Сибирский федеральный университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на тему:

«МЕДЬ И  ЕЕ СПЛАВЫ» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы 40-3Б

Мамышева  А.Н. 

Проверил: преподаватель

Добрынина А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Абакан 2010г.

Содержание 

                             

     Введение.....................................................................................................3

     История меди.............................................................................................4

     Физические и химические свойства меди...............................................5

     Физические свойства.................................................................................5

     Электропроводимость...............................................................................6

     Характеристики основных физико-механических свойств меди.........6

     Химические свойства................................................................................8

     Отношение к кислороду............................................................................8

     Взаимодействие с водой............................................................................9

     Взаимодействие с кислотами....................................................................9

     Отношение к галогенам и некоторым другим неметаллам...................10

     Оксид меди.................................................................................................10

     Гидроксиды меди.......................................................................................12

     Сульфаты.....................................................................................................12

     Карбонаты...................................................................................................13

     Комплексообразование..............................................................................13

     Качественные реакции на ионы меди.......................................................13

     Сплавы.........................................................................................................13

     Латуни..........................................................................................................13

     Бронзы..........................................................................................................15

     Медноникелевые сплавы............................................................................16

     Заключение..................................................................................................18

     Список литературных источников:............................................................19

                                 
 
 
 
 
 

Введение 

      Тема, конечно, звучит несколько обыденно. Ну, медь, ну металл. Ну что нового, кроме кучки сухих цифр может предоставить такая работа для изучения? Это не о культуре разглагольствовать, не о высоких материях вспоминать – тут нужна чёткость, сухость.

      У металла, название которого мы слышим каждый день, к которому давно привыкли и не обращаем на него никакого внимания, оказалась богатая история, а где эта история берёт своё начало – про то не ведает ни один человек на нашей планете. В принципе, мы, обладая достаточно развитой фантазией, можем представить себе всё, что происходило в далёком

прошлом. Мы мысленно можем увидеть, как совершенно дикий человек, закутанный, быть может, в звериные шкуры идёт по горам, сжимая в кулаке каменный топор.

      Как человек натыкается на странный для  него камень красноватого оттенка и начинает стучать по нему своим топором. Мы можем увидеть, как из обрабатываемого куска меди постепенно появляется копия топора каменного, который затем будет выброшен за ненадобностью. Так медный век подошёл к колыбели человечества, так прогресс набирал свою скорость.

      Медь, использовавшаяся на заре человечества и сопровождавшая его на протяжении тысячелетий, используется и по сей день. В современном мире, она занимает видное место, равно как и её сплавы, речь о которых ещё зайдёт позже. В моём реферате была предпринята попытка предоставить исчерпывающие ведения по данной теме. Надеюсь, мне это удалось.

                              
 
 
 
 

История меди

      Первое  знакомство человека с медью произошло, очевидно, в доисторические времена. В природе медь иногда встречается в самородном состоянии в виде отдельных кристаллов, кусочков и крупных кусков. Самый крупный из когда-либо найденных самородков меди весил 420 т. Интересно отметить, что у некоторых крупных самородков меди, найденных еще в древности, иногда выступающие части обрублены... каменными топорами. Нетрудно представить, сколько усилий потратили первобытные люди для этой операции. Как известно, вначале человек освоил камень. Из камня он научился делать свои первые орудия и в том числе каменный топор. С помощью каменного топора впоследствии, возможно, был изготовлен... медный топор. Таким образом, медь стала одним из первых металлов, который человек начал применять в своей сознательной деятельности.

      Медь  хорошо была известна в доисторические времена людям, населявшим районы Северной Америки. Там, на побережье Гудзонова залива и берегах Верхнего Озера, находили большие самородки меди и обрабатывали ее холодным способом. Этот способ обработки самородной меди сохранился у индейцев до времен Колумба.

      Но  самородки меди встречаются редко, и уже за несколько тысяч лет  до нашей эры человек нашел способ получения меди из медных руд. У египтян, например, медь была известна очень давно и уже при первых фараонах(4000- 5000 лет до н.э.) добыча меди производилась в рудниках Синайского полуострова. С глубокой древности известны медные руды на острове Кипр в Средиземном море. Ученые полагают, что научное название меди "купрум" происходит от наименования острова Кипр, где были медные рудники древних римлян.

      Русское слово "медь", по мнению некоторых  исследователей, произошло от слова "смида", которое у некоторых древних племен, населявших европейскую часть бывшей территории СССР, обозначал вообще металл.

Физические  и химические свойства меди

                 

Физические  свойства

      Металлы подгруппы меди, как и щелочные металлы, имеют по одному свободному электрону на один ион-атом металла. Казалось бы, эти металлы не должны особенно сильно отличатся от щелочных. Но они, в отличие от щелочных металлов, обладают довольно высокими температурами плавления. Большое различие в температурах плавления между металлами этих подгрупп объясняется тем, что между ион-атомами металлов подгруппы меди почти нет “зазоров” и они расположены более близко. Вследствие этого количество свободных электронов в единице объема, электронная плотность, у них больше. Следовательно, и прочность химической связи у них больше. Поэтому металлы подгруппы меди плавятся и кипят при более высоких температурах.

      Металлы подгруппы меди обладают, по сравнению  с щелочными металлами, обладают большей твердостью. Объясняется это увеличением электронной плотностью и отсутствием “зазоров” между ион-атомами.

      Необходимо  отметить, что твердость и прочность  металлов зависят от

правильности  расположения ион-атомов в кристаллической  решетке. В металлах, с которыми мы практически сталкиваемся, имеются различного рода нарушения правильного расположения ион-атомов, например пустоты в узлах кристаллической решетки. К тому же металл состоит из мелких кристалликов (кристаллитов), между которыми связь ослаблена. В Академии Наук СССР была получена медь без нарушения в кристаллической решетке. Для этого очень чистую медь возгоняли при высокой температуре в глубоком вакууме на глубокую подложку. Медь получалась в виде небольших ниточек – “усов”. Как оказалось такая медь в сто раз прочнее, чем обычная. 
 
 

Электропроводимость

      Медь  обладает наибольшей (после серебра) электропроводимостью, чем и обусловлено её применение в электронике. Медь кристаллизируется по типу централизованного куба (рис 1).

    

                    Рисунок 1. Кристаллическая решетка  меди.                   

   

 Характеристики основных физико-механических свойств меди    

    

 

   

Химические  свойства

                                 Строение атома.                                

    

                      Рисунок 2. Схема строения атома  меди.                     

     ₂₉Cu 1s¹ 2s² sp⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹

E_{ионизации 1} = 7.72 эВ

E_{ионизации 2} = 20.29 эВ

E_{ионизации 3} = 36.83 эВ

Отношение к кислороду

      Медь  проявляет к кислороду незначительную активность, но во влажном  воздухеъ постепенно окисляется и покрывается пленкой зеленоватого цвета, состоящей из основных карбонатов меди:

      В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на поверхности меди образуется тончайший слой оксида меди:

Внешне  медь при этом не меняется, так как  оксид меди (I) как и сама медь,

розового  цвета. К тому же слой оксида настолько  тонок, что пропускает свет,

т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при нагревании, например при

600-800 ⁰C. В первые секунды окисление идет до оксида меди (I), которая с поверхности переходит в оксид меди (II) черного цвета. Образуется двухслойное окисное покрытие.

Q_{образования} (Cu₂O) = 84935 кДж.

                        

 Рисунок 3. Строение оксидной пленки меди.                   

Взаимодействие  с водой

      Металлы подгруппы меди стоят в конце  электрохимического ряда напряжений, после иона водорода. Следовательно, эти металлы не могут вытеснять водород из воды. В то же время водород и другие металлы могут вытеснять металлы подгруппы меди из растворов их солей, например:

Эта реакция  окислительно-восстановительная, так  как происходит переход

электронов:

    

    

      Молекулярный  водород вытесняет металлы подгруппы  меди с большим трудом. Объясняется это тем, что связь между атомами водорода прочная и на ее разрыв затрачивается много энергии. Реакция же идет только с атомами водорода.