23205 (Малахит), страница 3

Сложность получения малахита в том, что для этого минерала главное – не химическая чистота и прозрачность, важная для таких камней как алмаз или изумруд, а его цветовые оттенки и текстура – неповторимый рисунок на поверхности отполированного образца. Эти свойства камня определяются размером, формой, и взаимной ориентацией отдельных кристалликов, из которых он состоит. Одна малахитовая «почка» образована серией концентрических слоев разной толщины – от долей миллиметра до 1,5 см разных оттенков зеленого цвета. Каждый слой состоит из множества радиальных волокон («иголочек»), плотно прилегающих друг к другу и подчас неразличимых простым глазом. От толщины волокон зависит интенсивность цвета. Например, тонкокристаллический малахит заметно светлее крупнокристаллического, поэтому внешний вид малахита, как природного, так и искусственного, зависит от скорости зарождения новых центров кристаллизации в процессе его образования. Регулировать такие процессы очень трудно; именно поэтому этот минерал долго не поддавался синтезу.

Получить искусственный малахит, не уступающий природному, удалось трем группам российских исследователей – в Научно-исследовательском институте синтеза минерального сырья (город Александров Владимирской области), в Институте экспериментальной минералогии Российской Академии наук (Черноголовка Московской области) и в Петербургском государственном университете. Соответственно было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня – полосчатые, плисовые, почковидные. Отличить искусственный малахит от природного можно было разве что методами химического анализа: в искусственном малахите не было примесей цинка, железа, кальция, фосфора, характерных для природного камня. Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. Так, в музее упомянутого института в Александрове стоит большая ваза, изготовленная из синтезированного здесь же малахита. По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.

Искусственный малахит с красивым тонкослоистым рисунком производится также в Канаде, в ряде других стран.

II. Практическая часть. 2.1. Получение малахита.

Получение малахита по приведенному ниже методу является наиболее простым и удобным. Преимущество заключается в том, что эксперимент не требует много времени, используются доступные реагенты, причем в небольшом количестве, а так же обеспечивается высокий процент практического выхода.

Для получения малахита (Cu2(OH)2CO3) необходимо:

1)Реактивы:

NaHCO3 – 4,065 г.

CuSO4·5H2O – 5,5 г.

2) Приборы:

Фарфоровая ступка с пестиком – 1, термический стакан – 250 мл, штатив, стеклянная палочка – 2, воронка Бюхнера – 1, колба Бунзана – 1, фильтровальная бумага, пробирка, горелка.

Ход работы.

В фарфоровой ступке смешали 5,5 г. тонко стёртой сухой соли CuSO4 ·5H2O с гидрокарбонатом натрия 4,065 г.

В стакане нагрели до кипения 100 мл. воды. Смесь высыпали небольшими порциями в кипящую воду, быстро перемешивая. При этом наблюдается вспенивание. Следующую порцию смеси вносили после прекращения вспенивания. Содержимое стакана кипятили 10-15 мин для удаления из раствора СО2. В результате реакции образуется гидроксокарбонат меди:

2CuSO4 + 4NaHCO3 = CuCО3·Cu(OH)2↓ + 2Na2SO4+3CO2↑ + H2O. (*)

Осадку давали отстояться, затем промывали декантацией горячей водой, отмывая от иона SO42-; делали пробу на полноту промывания (4 раза). Основную соль сушили между листьями фильтровальной бумаги, а затем высушивали в сушильном шкафу при температуре около 40-60°С.

Расчёт и материальный баланс.

Массы исходных веществ:

m (NaHCO3)=4,065г

m (CuSO4*5Н2О)=5,5г

Вычислим их количество:

(NaHCO3) = 4,065/84=0,048 моль

(CuSO4*5Н2О) =5,5/249=0,024 моль

По уравнению (*) найдем количество малахита:

(малахита) =0,011 моль

mтеор (малахита) =0,011 * 222=2,442 г

Рассчитаем практический выход продукта:

mпракт (малахита)пр=2,21 г

В результате мною было получено 2,21г малахита. Практический выход составил 90,6%

Проведем качественные реакции на обнаружение иона меди Cu2+ . Для этого насыпем малахит в три пробирки:

В первую пробирку добавим избыток раствора карбоната натрия, наблюдаем появление красивой синей окраски раствора:

Cu2(OH)2CO3 + Na2CO3 = Na2[Cu(CO3)2] + Cu(OH)2↓.

Во вторую прильем уксусную кислоту:

(CuOН)2CO3+ 4CH3СООН = 2Cu(CH3COO)2+ CO2↑ + ЗH2O.

К третьей добавим аммиак, который окрашивает при этом раствор в красивый темно-синий цвет:

Cu2(OH)2CO3 + 8NH3 = [Cu(NH3)4]CO3 + [Cu(NH3)4](OH)2.

К четвертой пробирке прильем концентрированный раствор HCl. Окраска станет ярко-зеленой:

Сu2(ОН)2СО3 + 2HCl = 2CuCl2 + CO2↑ + H2O.

Пятую пробирку нагреем над пламенем горелки. Наблюдаем выделение газа и образование черного осадка:

Сu2(ОН)2СО3=2CuO↓ + CO2↑+ H2O.

2. 2. Вывод.

При выполнении практической части я сократила количество используемых веществ в 2 раза по сравнению с методикой получения, так как в лаборатории находится малое количество данных реагентов. В результате опыта мной было получено 2,21г порошкообразного малахита. Практически выход продукта составил 90,6% от теоретического, что удовлетворяет поставленной цели. Потери вещества произошли во время промывания а также при высушивании на фильтровальной бумаге.

Список литературы

Малахит. БСЭ, т. 15, с. 276;

Ферсман А.Е. "Рассказы о самоцветах" Л., Детгиз, 1952.

Марченков В.И. Ювелирное дело. М.: Высшая школа, 1975, с. 37; М., 1982;

Здорик Т.Б., Фельдман Л.Г. Минералы и горные породы, т. 1. М, «ABF», 1998 г.;

Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. М., Химия, 1994.;

Г.Смит. Драгоценные камни. М., «Мир», 1980;

http://www.velund.ru/2008/04/15/malakhit.html физ свва

http://him.1september.ru/articlef.php?ID=200300705

Карякин Ю.В., Ангелов И.И. «Чистые химические вещества», Издательство «Химия», Москва, 1974 г.;

Реми Г. «Курс неорганической химии» том 1. Издательство «Химия», Москва 1967 г.;

Подчайнова В.Н., Медь, М., Свердловск: Металургиздат, 1991. – 249с.;

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru