Оксиды меди: свойства, получение, применение

Оксиды меди – это группа веществ, состоящих из атомов кислорода и меди. Выделяют несколько разновидностей оксида меди: I, II, III. Они отличаются физико-химическими свойствами. Соединения применяют в основном в стекольной промышленности, как красители, в качестве реагентов органической и неорганической химии, противогрибкового средства.

Содержание

  • Что такое оксиды меди
    • Виды (оксиды меди I, II и III), формулы
  • Физические свойства, внешний вид
  • Химические свойства, реакции
  • Производство и получение оксидов меди I, II и III
  • Применение (оксиды меди I, II и III)
  • Опасность оксидов меди
  • Где купить и сколько стоит
  • Заключение

Что такое оксиды меди

Оксид меди представляет собой бинарное вещество, в котором кислород находится в степени окисления 2, а свойства меди отличаются. Это амфотерный металл, способный вступать в превращения с кислотами и с щелочами за счёт различной валентности. Валентностью называют способность элемента удерживать возле себя другие атомы. Меди свойственна валентность I и II.

Виды (оксиды меди I, II и III), формулы

Оксид меди I – это закись меди, которая широко встречается в природе в минеральном виде. Формула меди оксида – Cu2O. Минерал куприт представлен кубическими кристаллами красного оттенка: от розового до ярко-алого. Иногда формируют слоистые, игольчатые образования. Проявляет алмазный блеск, твёрдость по шкале Мооса – 4. Месторождения расположены по всему миру: Франция, Россия (Урал), Намибия, Аризона.

Описывается оксид меди формулой CuO (II). В окружающей среде его находят в тенорите. Он распространён в форме громоздких неправильных чёрных масс. Характеризуется металлическим блеском и средней твёрдостью. Зоны раскопок сопряжены с сульфидными залежами, формируется в местах вулканической активности, был найден в лаве Везувия.

Оксид меди III – нестабильное вещество, которое удалось выделить только в ионных средах. Формула меди оксида III – Cu2O3.

Физические свойства, внешний вид

Внешний вид оксида меди II

Внешний вид оксида меди II (порошок)

Свойства меди оксидов различны. Все они не растворяются в воде и органических растворителях: ароматических веществах, а также спиртах: метаноле, этаноле, в эфирах. Оксид меди I – твёрдый кристаллический порошок кирпично-красного цвета, реже тёмного, коричневатого.

Оксид меди II – мелкодисперсные чёрные кристаллы. Распадается при достижении отметки температурного режима в 1100 °C.  Плотность 6,31 г/см3. Плавится при температуре 1447 °С, при нагревании до 2000 °С – закипает.

Свойства меди оксида III неизвестны.

Химические свойства, реакции

Оксиды меди реагируют со многими типами веществ. Так, оксид меди I взаимодействует с гидроксидом аммония:

Cu2O + 4(NH3 ∙ H2O) → 2[Cu(NH3)2]OH + 3H2O

Оксид меди реагирует с перманганатом калия:

Cu2O + KMnO4 + H2SO4 → 10CuSO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 13H2O

Оксид меди I реагирует с хлороводородом. При погружении в него оксида меди кислота даёт хлорид, выпадающий в осадок:

Cu2O + HCl → CuCl↓ + H2O

Активно реагируют с оксидом меди кислоты других неметаллов. Оксид меди I вступает в реакцию с азотистой кислотой:

Cu2O + 6HNO3 → 2Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 3H2O

Оксид меди I с угарным газом даёт окислительно-восстановительную реакцию:

Cu2O + CO → 2Cu↓ + CO2

По схожему механизму протекают реакции с другими газами:

Cu2O + H2 → 2Cu + H2O

Однако с кислородом оксид меди I проявляет восстанавливающие свойства:

2Cu2O + O2 → 4CuO

Оксид меди I при разогревании до 1800 °С разлагается, запускается реакция термолиза:

2Cu2O → 4Cu + O2

У оксида меди II слабо выражена амфотерность, это более сильный основный оксид. Особо выражено действие на оксид меди кислот. Вещество меди оксид реагирует с бромводородом:

CuO + HBr → 2CuBr2 + H2O

Оксид меди II взаимодействует с кислотными оксидами:

CuO + SO3 → CuSO4

Вещество меди оксид при смешивании с углеродом даёт металлическую медь и монооксид:

CuO + C → CO + Cu↓

Реакция взаимодействия оксида меди II с алюминием протекает с формированием глинозёма:

CuO + Al → Cu↓ + Al2O3

Производство и получение оксидов меди I, II и III

Строение молекулы оксида меди II

Химическая формула оксида меди II

В лабораторных условиях оксид меди получают разнообразными способами. Чаще всего применимо нагревание медной стружки в кислороде до 200 °С:

Cu + O2 → Cu2O

Для этого могут быть использованы реактивы йодида и гидроксида:

2CuI + KOH → Cu2O↓ + 2KI + H2O

В промышленности для синтеза оксида меди I пригодны высокотемпературные процессы (600 – 1300 °С):

4Cu + 2NO → 2Cu2O + N2

Для получения оксида меди I на заводе применяют прокаливание сульфида меди (I) при непрерывном вентилировании:

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2

Оксид меди II добывают из соответствующих гидроксидов:

2Cu(NO3)2 → CuO + 4NO2↑ + O2

Его можно получить и из природного сырья (малахит):

Cu2CO3(OH)2 → CuO + CO2 + H2O

Применение (оксиды меди I, II и III)

Основная сфера применения меди оксида – производство стекла. Благодаря наличию меди в составе вещество обладает выраженной окраской и способно передавать пигмент продукции.

Оксид меди I применяют для придания окраски керамическим и стеклянным изделиям. В качестве красителя его добавляют в глазури и водостойкие краски, которые наносят на суда. Оксид меди I обладает активностью пестицида, поэтому применение для прокрашивание им дна корабля защищает его от обрастания водорослями и, соответственно, разрушения.

Кроме того, применение меди оксида I распространяется на сферу сельского хозяйства. Вещество обладает противогрибковой активностью и работает как фунгицид. Оно нарушает целостность мембраны клеток патогенных микроорганизмов, дестабилизирует их, блокирует деление и рост мицелия. Применение оксида меди I эффективно для борьбы с такими микозами, как:

  • мучнистая роса;
  • пятнистости;
  • серая и чёрная гниль;
  • мумификация;
  • млечный блеск;
  • головня.

Применение оксида меди I способствует возвращению здорового вида растения, нормализации цветения и плодоношения. При соблюдении допустимых дозировок средство не наносит вреда растительным клеткам и не вредит урожаю. Обработку проводят в сухую безветренную погоду согласно инструкции.

Оксид меди II используется для окрашивания стекла в зелёный и синий цвета, производства витражей, медно-рубиновых стёкол. Другая сфера применения меди оксида II – химия. Это важный восстанавливающий реагент, необходимый для получения других соединений меди.

Опасность оксидов меди

Оксид меди I и оксид меди II относятся ко 2 классу опасности (высокоопасное вещество). При попадании на слизистую дыхательных путей вызывает сильное раздражение, ожоги, провоцирует кашель и перфорации. Неосторожное применение приводит к покраснениям кожи и появлению язв. При работе с оксидом меди I необходимо соблюдать меры осторожности, надевать защитную одежду и респиратор. Вещество крайне токсично для водной среды, поскольку убивает зоопланктон (рачков-дафний).

Где купить и сколько стоит

Оксиды меди можно приобрести в специализированных магазинах. 100 грамм оксида меди I – порядка 750 рублей. Стоимость оксида меди II – 1400 руб/100 г. Оптом вещества меди оксиды продаются заводами-производителями: от 40 руб/кг.

Заключение

Оксиды меди – это соединения меди с кислородом. Разновидности оксидов меди отличаются между собой, они не растворяются в воде, функционируют как окислители и восстановители. Основная сфера использования – выпуск цветных стёкол, а также садоводство и огородничество, где вещество используется как фунгицид, борющийся с грибковыми болезнями культурных растений. Оксиды меди I и II токсичны для человека и водных обитателей, обращаться с ними следует осторожно. Оксид меди III теоретически существует, но практически не был выделен.