Мед

Тази статия е за химичния елемент мед. За пчелния мед вижте Пчелен мед.

---

Мед
Мед – метално-кафяв Метално-кафяв
Спектрални линии на мед Спектрални линии
никел ← Мед → цинк - ↑ Cu ↓ Ag H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Мед, Cu, 29
Група, период, блок	11, 4, d
Химическа серия	Преходен метал
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 1
CAS номер	7440-50-8
Свойства на атома
Атомна маса	63,546 u
Атомен радиус (изч.)	135 (145) pm
Ковалентен радиус	138 pm
Радиус на ван дер Ваалс	140 pm
Степен на окисление	1, 2, 3, 4
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,90
Физични свойства
Агрегатно състояние	Твърдо вещество
Кристална структура	регулярна стенно кристална
Плътност	8920 kg/m3
Температура на топене	1357,6 K (1084,6 °C)
Температура на кипене	2840 K (2567 °C)
Моларен обем	7,11×10-3 m3/mol
Специф. топлина на топене	13,05 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	300,3 kJ/mol
Скорост на звука	3570 m/s
Специф. топл. капацитет	380 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	59,6×106 S/m
Специф. ел. съпротивление	0,017 Ω.mm2/m
Топлопроводимост	401 W/(m·K)
Мед в Общомедия

Медта е химичен елемент, метал с атомен номер 29 и символ Cu в Периодичната система на елементите на Менделеев. Медта е пластичен метал с изключително добра електропроводимост и намира широко приложение като проводник на електричество, строителен материал и съставна част на множество сплави.

История

По византийско време металът бил известен под наименованието халкос. Медта е била много важен ресурс за римляни и византийци. Тя се свързвала с богинята Афродита и с планетата Венера в митологията и алхимията, което се дължало на сияещата красота, използването за направата на огледала в древни времена и връзката с Кипър (Шаблон:Lang-en, което звучи като латинското наименование на медта Cuprum), което било свещено за богинята. В алхимията символът на медта бил като символът на планетата Венера.

Медта е била известна на едни от най-древните цивилизации и има история на повече от 10 000 години. Медно украшение, направено през 8700 г. пр. Хр., е било открито в днешен Северен Ирак. През 5000 г. пр.Хр. има признаци за топенето на мед и получаването ѝ чрез пречистване на CuCO₃(OH)₂ (малахит) или Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ (азурит), докато най-ранните признаци за използването на злато датират от едва 4000 г. пр. Хр. Медни и бронзови артефакти са намерени в древните шумерски градове и са датирани от около 3000 г. пр. Хр., а съществуват и египетски артефакти от мед и от медни сплави със съдържание на калай от приблизително същата дата. В една от пирамидите е била намерена медна водопроводна система, която датира от преди 5000 години.

Египтяните открили, че като добавят малко количество калай към медта, я правят по-лесна за отливане, поради което бронзовите сплави били открити в Египет по същото време, по което е бил открит и самият метал. Използването на мед в древен Китай датира от около 2000 г. пр. Хр. През 1200 г. пр. Хр. вече се изработвали майсторски статуи и оръжия от бронз. Тези дати са повлияни от различните войни и завоевателни походи, тъй като медта е лесна за претопяване и повторна употреба. В Европа "леденият човек" Йоци (Ötzi the Iceman) - мъж, чиято добре запазена от ледниците в австро-италианските Алпи мумия датира от около 3200 г. пр. Хр., е бил намерен с брадва, направена от мед с чистота 99,7%. Количеството арсен (As-33), намерено в косата му, предполага, че той се е занимавал с топене на мед. Месингът, сплав на мед с цинк, е бил известен на византийците, но още преди тях е широко употребяван и от римляните.

Използването на бронз било толкова широко разпространено в определен период от развитието на човешката цивилизация, че този период бил наречен Бронзова епоха. В някои райони периодът между Неолита и Бронзовата епоха е наречен халколит и за него е характерна употребата на медни сечива с голяма чистота на медта, наред с каменните сечива.

Произход на наименованието

Латинското наименование на метала произлиза от името на остров Кипър. Римляните получавали мед от богати рудници на този остров, като наричали метала æs Cyprium ("метал от Кипър"). Изразът впоследствие постепенно бил изменен до cuprum. В България металът е известен и с турската дума бакър.

Местонахождение в природата

В земната кора медта е един от малко разпространените метали. Среща се преди всичко във вид на съединения и много рядко като самородна мед [[1]].

От медните руди по-важни са: сулфидни — халкопирит CuFeS₂, халкозин Cu₂S, борнит Cu₅FeS₄, оксидната — куприт Cu₂O, карбонатната малахит CuCO₃ [[2]], Cu(OH)₂ и др.

В България има медни находища в Етрополе, Панагюрско, Бургаско и Врачанско.

Добив

Медните руди са с голямо значение за развитието на българската цветна металургия. Те имат ниско метално съдържание /около 0,5% до 2%/. Основните им находища се намират в Стара планина- "Елаците", до Етрополе, мина ”Плакалница” /Врачанско/ и в Чипровци; в Средногорието - "Медет", "Асарел", мина ”Радка”, находище "Цар Асен". По-малки количества медна руда се добиват в Бургаско — Росен, Върли бряг, Медни рид, Малко Търново. Основната част от медната руда и концентрат са в радиус от 30 км около Пирдоп. В този ареал се добиват годишно повече от 25 млн.т руда. В Медет, Асарел и Елаците годишно се произвеждат около 240 000 т меден концентрат. До 1991 г. в Челопеч се добиват около 150 000 т медно-пиритен концентрат с високо съдържание на злато, сребро и други елементи, но поради високото съдържание на арсен и ниското метално съдържание /3-4%/ добивът на руда и производството на концентрат временно са спрени. По-късно предприятието е продадено на чужди компании и добивът на руда и производството на меден концентрат са възобновени. Най-големият преработвателен завод за мед в България е Аурубис България в Пирдоп.

Останалите обогатителни фабрики в страната са малки — общо около 30 000 тона меден концентрат годишно се произвежда в тях. В България са изградени следните флотационни фабрики: Кърджали, Рудозем, Мадан, Лъки, Устрем, Маджарово, Гюешево /за олово и цинк/ и в Елисейна, Челопеч, Медет, Елаците, Асарел, Елшица, Росен, /за мед/.

Приложение

Медта е ковка и намира приложение в:

• кабели за електропреносната и електроразпределителната мрежа;
• водопроводната мрежа;
• изработка на дръжки на врати и други домашни предмети;
• скулптурата и направата на статуи (Статуята на Свободата съдържа 81,3 тона мед);
• материалите за покрив, канавките, улеите и др.;
• електромагнитите;
• електричните машини, най-вече електрически двигатели и генератори;
• парните двигатели;
• електрически релета, ел. превключватели и автобусните врати;
• електронни лампи, електронно-лъчеви тръби и магнетроните в микровълновите печки;
• вълноводни структури, които насочват свръхвисокочестотни радиовълни;
• в интегралните схеми, замествайки алуминия заради по-добрата си проводимост;
• в сплав с никела, примерно купроникел и монел, се използва в корабостроенето поради високата издръжливост на корозия;
• като съставна част на монетите, най-често във вид на купроникел (например американските 5-центови монети са с 3,5%-ово съдържание на мед; центовете (1/100 от долара) са с 4,5%-ово съдържание на мед; 10-центовите монети са с 5,5%-ово съдържание на мед и 25-центовите монети са с 3,8%-ово съдържание на мед;
• направата на предмети като тигани за пържене, ножове, лъжици, вилици;
• използва се в болниците и по корпусите на корабите, а също и в климатиците, понеже бактериите не се развиват върху повърхности направени от мед;
• меден сулфат (CuSO4) се използва в басейните и в градинарството (син камък) за защита от плесен и гъбички;
• използва се в производството на компютри, като част от охлаждащите радиатори поради по-големия си капацитет за разсейване на топлина в сравнение с алуминия.

Биологична роля

Медта е съществена за всички висши растения и животни. Тя се пренася от кръвта чрез плазмен протеин наречен церулоплазмин. Когато медта се резорбира от храносмилателната система, тя се пренася до черния дроб.

Медта се среща в голям брой ензими, включително в медните центрове (CuA, CuB) на цитохромин ‘c’ (це) и на още един ензим, съдържащ мед и цинк. В допълнение към функциите на медта в ензимите тя се използва и за биологичния пренос на електрони. Сините медни протеини, които участват в електронния пренос, включват азурин и пластоцианин. Наименованието “синя мед” идва от техния наситен син цвят.

Повечето мекотели и паякообразни като подковният рак (който има по-близка връзка с паяците и скорпионите, отколкото с ракообразните) използват по-скоро мед-съдържащият пигмент хемоцианин, отколкото съдържащият желязо хемоглобин за пренос на кислород, оттам и синият цвят на кръвта им при окисляване вместо червен.

Предполага се, че цинкът и медта си съперничат по резорбиране от храносмилателния тракт, така че диета, която изключва единия от тези минерали може да доведе до недостиг на другия. Нормалното количество на мед, което трябва да приема възрастен човек на ден е около 0,9 милиграма.

Физични свойства

Медта е метал с червеникав цвят, който има висока електро- и топлопроводимост (сред чистите метали само среброто при стайна температура има по-висока електропроводимост). Медта има такъв цвят, защото отразява червената и оранжевата светлина и поглъща другите честоти от видимия спектър. Елементът е в контраст с оптическите характеристики на златото, среброто и алуминият.

Медта се намира в една и съща група със среброто и златото, оттук идват и сходните ѝ характеристики с тези метали. Всичките имат висока електро- и топлопроводимост, и трите елемента имат свойството ковкост. Златото и медта са единствените метали, които имат цвят.

Медта не взаимодейства с водата, но в присъствие на въглероден диоксид и влага металът се покрива с мазен на пипане, синьо оцветен налеп, наречен "медна патина'.

Елементът има два стабилни изотопа ⁶³Cu и ⁶⁵Cu, наред с още около 24 радиоизотопа (радиоактивни изотопи, нестабилни). По голямата част от тези радиоизотопи имат кратък живот от порядъка на няколко минути, а понякога и по-малко от минута; най-дълго издържалият радиоизотоп на медта, ⁶⁴Cu, е съществувал в продължение на 12:42 часа, като има два начина на разпад всеки един, всеки от които води до различни продукти.

Медта има много на брой сплави – бронзът е медно-калаена сплав, а месингът е сплав от мед и цинк. Металът монел (създаден от Робърт Кругс Стенли през 1901) е медно-никелова сплав, наричан още купроникел. Използва се за направата на буталата на цилиндрите в двигателите с вътрешно горене. Освен за медно-калаени сплави думата “бронз” се използва и за наименование на всякакви медни сплави, примерно алуминиев бронз, силициев бронз и манганов бронз.

• I Йонизационен потенциал — 745,5 kJ/mol
• II Йонизационен потенциал — 1957,9 kJ/mol
• III Йонизационен потенциал — 3555 kJ/mol
• IV Йонизационен потенциал — 5536 kJ/mol

Химични свойства

Медта е слабоактивен метал. В химичните съединения се явява с първа валентност (купросъединения) и втора валентност (куприсъединения).

Медта е слаб редуктор. Проявява по-слаба химична активност от елементите от IA група.

Взаимодействие с прости вещества

Медта взаимодейства с кислорода и с другите неметали при загряване. При внасяне на медна пластинка в пламъка на спиртна лампа тя почернява поради образуването на черен меден оксид (CuO).

500 ºС

2Cu + O₂ → 2CuO

меден оксид

При по-нататъшно нагряване пластинката отново почервенява получава се Cu₂O (димеден оксид при 800 ºС)

4CuO → 2Cu₂O + O₂

Ако в цилиндър, пълен с хлор, на дъното на който има пясък, се внесе снопче нажежени медни , се наблюдава получаването на капки от стопен жълто-зелен меден дихлорид. Процесът протича с отделяне на светлина и топлина:

t°

Cu + Cl₂ → CuCl₂

С металите медта образува сплави с важно практическо значение. Почти от половината произвеждана мед се използва за медни сплави.

Директното взаимодействие между Cu и S, Se и Te води до получаването съответно на Cu₂S, Cu₂Se, Cu₂Te.

С елементите от V A група медта образува устойчиви съединения (Cu₃N, Cu₃P, Cu₃As).

Взаимодействие с химични съединения

Медта се намира след водорода в реда на относителна активност на металите и не може да го измести от съединенията му. Първо тя взаимодейства с концентрирана азотна или сярна киселина докато не се получи меден диоксид и след това вече може да взаимодейства със солна киселина

2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O

Медта взаимодейства с концентрираните азотна и сярна киселини, които са окислители.

2Cu + 2HNO3 → CuO + H2O + 2NO2

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2

Чистата мед не реагира с вода.

Медта взаимодейства с разтвори на соли на химични елементи, които стоят след нея в реда на относителна активност на металите, например с разтвори на сребърни соли.

Оставени продължително време на въздействието на влажен въздух, медните предмети се покриват със синьо-зелен слой. Влажният въздух в присъствие на CO2 предизвиква образуването на основен меден карбонат Cu(OH)2.CuCO3, наречен медна патина. Тя плътно прилепва към метала и го предпазва от по нататъшно разрушаване. Ето защо много предмети от древността са се запазили и до днес.

Медта взаимодейства с кислорода при висока температура

(500оС):

2Cu+O₂->2CuO (меден оксид)

Нагрятата в открит пламък медна пластинка почернява, защото се получава черен CuO (меден оксид). При по-нататъшно нагряване пластинката отново почервенява-получава се Cu₂O

800^о

4CuO->2Cu₂O+O₂ (димеден оксид)

Също при висока температура медта взаимодейства с халогенните елементи, сярата и други неметали) Медта се намира след водорода в реда на относителната активност на металите и не може да го измести от съединенията му. Затова с киселини, които нямат окислителни свойства, тя взаимодейства само в присъствие на окислител:

2Cu+4HCL+O₂->2CuCl₂+2H₂O

Медта взаимодейства с концентрираните азотна и сярна киселини, които са окислители.

Cu+2HNO₃->2CuO+H₂O+2NO₂ (процесът с концентрираната азотна киселина е окислително редукционен)

CuO+2HNO₃->Cu(NO₃)₂+H₂O (процесът с разредена азотна киселина НЕ протича, защотото Cu има по-слаби редукционни свойства от H)

Cu+4HNO₃->Cu(NO₃)₂+2H₂O+2NO₂ (сумарното уравнение на горните два етапа)

Под действието на влага и въглероден диоксид, медта се покрива със зелен слой от основен меден карбонат

Съединения

Меден оксид CuO

Той е черно кристално вещество, практически неразтворимо във вода. От въглерода и от водорода медния оксид се редуцира до мед.

CuO + H2→ Cu + H2O

Медният оксид взаимодейства с киселини. Той има основен характер.

CuO + H2SO4→ CuSO4 + H2O

Употребява се при производството на цветни стъкла. При загряване над 800°С се разлага, при което се получава червеният димеден оксид Cu2O.

tº

4CuO → 2Cu2O + O2

Разтворимостта на CuO в амоняк се дължи на образуването на комплекс:

CuO + 4NH3 + H2O → [ Cu(NH3 )4 ](OH)2

Меден дихидроксид Cu(OH)2

Получава се от меден сулфат и натриева основа:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Той е бледосиня пихтиеста утайка, която се разтваря в киселини.

Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

Медният дихидроксид взаимодейства и с концентрирани алкални основи, но по-трудно, отколкото с киселините.

Cu(OH)₂ + 2KOH → K₂[Cu(OH)₄] хидроксомед (II)

Получените комплекси са стабилни само в концентрирани алкални разтвори поради слабо изразените киселинни свойства на Cu(OH)2. Следователно медният дихидроксид притежава амфотерен характер с по-силно изразени основни свойства.

Медният дихидроксид е нетрайно съединение. При загряване той се разлага, като образува черен меден оксид.

tº

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

Медният дихидроксид се разтваря в амоняк, при което се получава разтвор с яркосин цвят (Швайцеров реактив). Използва се за доказване на някои органични вещества и при преработка на целулоза.

Меден сулфат (CuSO4.5H2O)

В практиката медния сулфат се нарича син камък. Това е твърдо кристално вещество със син цвят, който се дължи на хидратираните медни йони. Много добре се разтваря във вода. В резултат на хидролизата водният разтвор на CuSO4 има киселинен характер (сол на слаба основа и силна киселина). Взаимодейства с основи, при което се получава меден дихидроксид

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Cu² + SO4² + 2Na + 2OH → Cu(OH)2 ↓ + 2Na + SO4 ²

Реакцията се използва за откриване на Cu².

Синият камък се употребява в селското стопанство. Под формата на бордолезов разтвор (разтвор с масова част на CuSO4 1%, смесен с варно мляко до неутрална реакция) се използва срещу маните и другите плесенни и гъбични заболяванияпо лозите и зеленчуците.

Значението на медния сулфат за националното стопанство налага той да бъде получаван в промишлени количества. Това става, като на медни отпадъци се действа със сярна киселина при вдухване на загрят с водна пара въздух.

Безводният меден сулфат е бяло кристално вещество и се употребява за откриване на вода в спирт, авиационен бензин и други органични течности. Водните му разтвори са синьо оцветении имат кисе характер, дължащ се на хидролиза.

Познати са всички халогениди на Cu (II). Устойчивостта им намалява от F → I, дори CuI2 се разлага още при стайна температура до CuI:

2CuSO4 + 4 KI → 2CuI + I2 + 2K2SO4

Познати са и по-низши кристалохидрати на CuSO4, които се получават при последователно дехидратиране:

90°C 100°C 250°C 650°C

CuSO4.5H2O → CuSO4.3H2O → CuSO4.H2O →CuSO4→Cu + SO2 + O2

Димеден оксид Cu2O

Той е червено, неразтворимо във вода вещество. В природата се среща като червена медна руда – куприт. Cu2O се получава при загряване на меден оксид до 800 °С. Димедният оксид се използва като пигмент в бои за боядисване на кораби. Поради отровното му действие морски животни не се полепват по дъната им. Cu2O е най-трайното и приложимо съединение на едновалентната мед.

Всички медни съединения са отровни. Като противоотрова се използва прясно мляко или яйчен белтък.

Допълнения

• В много страни по света има промишлени инсталации за биологично получаване на мед. Бактерии, които се хранят със серни съединения на медта, окисляват неразтворимите във вода медни сулфиди и ги превръщат в разтворими съединения, от чиито разтвори медта се извлича много лесно.
• Слабите органични киселини, които се съдържат в храната, в присъствие на атмосферния кислород реагират с медта и образуват отровни съединения. Ето защо медните съдове се калайдисват.
• Медта катализира химичните процеси в клетките на живия организъм. При нарушаване обмяната на медта, в организма настъпва израждане на черния дроб и нарушаване на някои мозъчни центрове (Уилсънова болест).
• Преди много години лозарите от френския град Бордо напръскали лозята с разтвор на син камък и гасена вар Ca(OH)2, за да запазят гроздето от крадци. Случило се нещо неочаквано – лозите се спасили от заболяването „мана”. „Разтворът на Бордо” – бордолезовият разтвор станал известен на цяла Франция и на целия свят.
• От всички живи организми най-много мед се съдържа в кръвта на мекотелите (охлюви, миди, октоподи и др.)
• Думата „бронз” произлиза от името на италианското пристанище Бриндизи, което се славело с изделията от бронз. Под понятието бронзи вече се разбират сплави на медта с различни метали.

Cu(OH)₂.CuCO₃, наречен патина или благородна ръжда. Благодарение на нея много стари медни предмети са запазени и до днес.