MEDSCAN (739727), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

14) Наряду с обычным получением меди путем процессов, проводимых при высоких температурах (п и р о м е т а л л у р г и я), большое значение имеют методы ее извлечения, основанные на обработке руд теми или иными жидкостями (г и д р о м е т а л л у р г и я). Для извлечения меди из особенно пригодных для гидрометаллургической переработки окисленных руд часто пользуются разбавленным раствором серной кислоты. Медь сульфидных руд может быть переведена в раствор по схеме:

Сu₂S + 2 Fе₂(SO₄)₃ = 4 FеSO₄ + 2 СuSO₄ + S

Из образующегося разбавленного раствора медной соли металл вылепляют затем либо электролизом, либо действием металлического железа. Окисление сернистых медных руд может быть сильно ускорено с помощью серобактерий.

В настоящее время на долю гидрометаллургии приходится около 15 % всей мировой добычи меди. Широкие перспективы дальнейшего развития открывает перед этим методом принципиальная возможность его осуществления подземным способом, в известной мере аналогичным подземной газификации угля.

В элементарном состоянии Сu, Аg и Аu представляют собой металлы соответственно красного, белого и желтого цвета.

Все три металла характеризуются значительными плотностями, довольно высокими температурами плавления и сравнительно малой твердостью. Их тягучесть и ковкость исключительно велики. Из любого металла можно вытянуть проволоку диаметром в 0,001 мм (которая примерно в 50 раз тоньше человеческого волоса), а путем ковки или прокатки Au получают листочки («золотую фольгу») толщиной до 100 нм. Они имеют в отраженном свете желтый, а в проходящем — зеленый цвет. По электро- и теплопроводности элементы подгруппы меди превосходят все остальные металлы.

Их важнейшие константы сопоставлены в приводимой таблице:

15-21

Друг с другом и со многими другими металлами Сu, Аg и Аu образуют сплавы. В частности, все они сплавляются со ртутью (труднее остальных Сu). На легком образовании амальгамы основан иногда применяемый метод извлечения золота из содержащих его горных пород.

22-25

Химическая активность меди и ее аналогов невелика и по ряду Сu-Аg-Аu быстро уменьшается. Золото и серебро на воздухе не изменяются, а медь постепенно покрывается плотной зеленовато-серой пленкой основных углекислых солей. С кислородом под обычным давлением непосредственно соединяется только медь (при нагревании), с серой — уже не только Сu, но и Аg. С водородом, азотом и углеродом Сu, Аg и Аu не реагируют даже при высоких температурах.

26-29

Значительно легче, чем с другими элементами, идет взаимодействие меди и ее аналогов со свободными хлором, бромом и иодом. Медь и серебро медленно соединяются с ними уже при обычной температуре. Золото подобным же образом относится к брому, но с сухим хлором и иодом реагирует только при нагревании. В водном растворе хлора («хлорной воде») золото растворяется легко. При этих условиях реакция взаимодействия медленнее всего протекает у серебра ввиду образования на его поверхности слоя труднорастворимого AgCl.

30

В ряду напряжений все три элемента располагаются п р а в е е водорода, причем медь стоит почти рядом с ним, а золото — дальше всех остальных металлов. Поэтому в растворах таких кислот, как НСl, Н₂SO₄ и т. п., при отсутствии окислителей не растворяется даже медь. В кислотах, одновременно являющихся окислителями (НNО₃, горячая концентрированная Н₂SO₄ и т. п.), медь и серебро растворяются легко, а золото лишь в том случае, когда окислительные свойства кислоты выражены особенно сильно (например, золото растворяется в горячей безводной Н₂SеO₄). Хорошо растворяет его и царская водка, что было известно еще алхимикам. Лучшим растворителем Аu является насыщенная хлором соляная кислота, взаимодействующая с золотом по уравнению

2 Аu + 3 Сl₂ + 2 НСl = 2 Н[АuСl₄]

По отношению к сильным щелочам элементы подгруппы меди устойчивы.

31-32

В своих соединениях серебро главным образом одновалентно. Напротив, Сu и Au образуют по два довольно хорошо изученных ряда производных: Сu — одно- и двухвалентного, Аu — одно- и трехвалентного элемента. Более устойчивы и практически важны в большинстве случаев производные двухвалентной меди и трехвалентного золота. Растворимые соединения Сu, Аg и Аu ядовиты.

Наиболее характерной особенностью большинства соединений рассматриваемых элементов является л е г к о с т ь в о с с т а н о в л е н и я их до металлов. В соответствии с положением в ряду напряжений легче всего восстанавливаются производные Аu, труднее всего — Cu. Другой весьма характерной чертой является их с к л о н н о с т ь к к о м п л е к с о о б р а з о в а н и ю.

33-42

Оксиды типа Э₂О окрашены в характерные цвета: Сu₂О — красный, Аg₂O — темно-бурый, Аu₂О — серо-фиолетовый. В воде монооксиды почти не растворимы и присоединяют ее с образованием гидроксидов ЭОН лишь незначительно. Наоборот образующиеся при действии щелочей на соли одновалентных Сu, Аg и Аu осадки гидроксидов легко отщепляют воду, частично переходя в соответствующие монооксиды.

Гидроксиды ЭОН являются основаниями средней силы. Так, влажный Аg₂О отчетливо окрашивает лакмусовую бумажку в синий цвет. С другой стороны, все рассматриваемые монооксиды несколько растворимы в крепких растворах щелочей, что указывает на наличие у них признаков амфотерности. Однако кислотная функция ЭОН выражена несравненно слабее основной и соответствующие ей соли не выделены.

43-49

В противоположность производным щелочных металлов многие соли с катионами Сu⁺, Аg⁺ и Аu⁺ окрашены даже при наличии в молекуле бесцветного аниона. Особенно это относится к производным Аu⁺ которых характерен желтый цвет. В воде соли Сu⁺ и Аu⁺ почти нерастворимы, причем во влажном состоянии и те и другие неустойчивы. Ввиду этого иметь с ними дело приходится редко.

50

Напротив, соединения Аg⁺ находят разнообразное применение. Хотя большинство солей Аg⁺ малорастворимо в воде, однако для серебра известен и ряд хорошо растворимых. В водном растворе они обычно показывают нейтральную реакцию на лакмус. Наиболее практически важно а з о т н о к и с л о е серебро, которое получают по реакции

3 Аg + 4 НNО₃ = 3 АgNО₃ + NО­ + 2 H₂O

Эта хорошо растворимая в воде бесцветная соль служит одним из самых употребительных реактивов и обычным исходным продуктом для приготовления остальных соединений серебра. Из последних большое значение имеют почти нерастворимые в воде галоидные соли — белое АgСl, желтоватое АgВr и желтое АgI, так как идущий под действием света распад их с выделением металлического Аg лежит в основе фотографического процесса. Подобно галогенидным солям, постепенно распадается под действием света и большинство других соединений серебра. Поэтому их (а также их растворы) хранят обычно в банках из темного стекла.

С рядом молекул и ионов (NН₃, СN^-, S₂O₃^2- и др.) соли одновалентен Сu, Аg и Au образуют комплексные соединения. Так как последние большей частью хорошо растворимы, их образование влечет за собой растворение многих нерастворимых в воде исходных солей. Например, вследствие комплексообразования по схеме

АgСl + 2 NН₃ = [Аg(ХН₃)₂]Сl

нерастворимое в воде AgСl растворяется в NН₄ОН. У производных Сu⁺ и Ag⁺ комплексообразование часто сопровождается не только их растворением, но и повышением устойчивости.

51-119

Из солей, в которых элементы подгруппы меди д в у х в а л е н т н ы, хорошо изучены и имеют практическое значение только производные самой меди. Ее черный оксид (СuО) иногда встречается в природе и легко может быть получен прокаливанием Сu на воздухе. В воде она нерастворима, а в кислотах растворяется, образуя соответствующие соли.

Отвечающий оксиду меди г и д р о к с и д Сu(OH)₂; выделяется в виде голубого осадка при действии избытка щелочи на растворы солей Сu²⁺. В воде она почти нерастворима, а при нагревании легко переходит в СuО. Переход этот происходит даже при кипячении содержащей Сu(ОН)₂ жидкости.

Для гидроксида меди характерны довольно слабо выраженные основные свойства. С кислотами он дает соли, большинство которых образует кристаллогидраты и хорошо растворимо в воде. В достаточно разбавленных растворах цвет всех солей двухвалентной меди с бесцветными анионами сине-голубой (цвет полностью гидратированного иона Сu^••). Напротив, окраска твердых солей Сu²⁺ различна. Напротив практически важная из них — м е д н ы й к у п о р о с (CuSO₄·5H₂O) — имеет синий цвет.

Комплексообразание для двухвалентной меди весьма характерно. С соответствующими солями щелочных металлов соли Сu²⁺ дают двойные соединения содержащие медь в составе комплексных анионов (например, [СuСl₄]^2-). Однако большинство последних неустойчиво и в растворе распадается на свои составные части. Значительно устойчивее очень характерный для двухвалентной меди синий комплексный катион [Cu(NН₃)₄]^••, образующийся при прибавлении избытка аммиака к растворам солей Cu²⁺ по реакции, например:

СuSO₄ + 4 NН₄OН = [Сu(NН₃)₄]SO₄ + 4 Н₂О

В связи с интенсивной окраской этого комплекса аммиаком можно пользоваться как реактивом на медь.

120-157

Из солей т р е х в а л е н т н ы х элементов подгруппы меди хорошо изучены только производные Аu. Обычным исходным продуктом для их получения служит коричнево-красное хлорное золото (АuСl₃), образующие около 200 °С при действии избытка хлора на порошок Аu.

О к с и д золота (Аu₂О₃) может быть получен только косвенным путем. Он представляет собой нерастворимый в воде коричневый порошок, легко отщепляющий кислород при нагревании.

Красно-бурый г и д р о к с и д Au(ОН)₃ выпадает в осадок при действии сильных щелочей на крепкий раствор АuСl₃. Он амфотерен, причем кислотная функция выражена сильнее основной.

Соли Au(ОН)₃ с основаниями — а у р а т ы — образуются при его растворении в сильных щелочах и производятся от комплексной кислоты Н[Аu(ОН)₄]. Соли, отвечающие основной функции Аu(ОH)₃, могут быть получены его растворением в сильных кислотах. Большинство производных трехвалентного золота окрашено, чаще всего в цвета желтых оттенков.

Характерной особенностью Аu³⁺ является склонность к образованию комплексных анионов. Например, при взаимодействии АuСl₃ с водой по схеме

Н₂О + АuСl₃ = Н₂[ОАuСl₃]

получается коричнево-красный раствор аквокислоты (т. е. кислоты, образующейся за счет комплексного присоединения воды к нейтральной соли), дающей с ионами Аg^• желтый осадок труднорастворимой серебряной соли — Аg₂[ОАuСl₃].

Наиболее обычным соединением трехвалентного золота является з о л о т о х л о р и с т о в о д о р о д н а я кислота, выделяющаяся в виде кристаллогидрата Н[АuСl₄]·4Н₂O при упаривании раствора золота в насыщенной хлором соляной кислоте. Из ее солей наиболее важен желтый х л о р а у р а т натрия -- Nа[AuСl₄]·2Н₂О («золотая соль»). Как сама кислота, так и многие ее соли хорошо растворимы не только в воде, но и в некоторых органических растворителях (спирт, эфир). Очень малой растворимостью хлораурата цезия пользуются иногда для открытия этого элемента.

Характеристики

Список файлов реферата