Уравнение химической реакции оксида меди

Оксид меди (II)

Оксид меди (II)

Оксид меди (II) CuO – твердое кристаллическое вещество черного цвета.

Способы получения оксида меди (II)

Оксид меди (II) можно получить различными методами :

1. Термическим разложением гидроксида меди (II) при 200°С :

2. В лаборатории оксид меди (II) получают окислением меди при нагревании на воздухе при 400–500°С:

2Cu + O₂ → 2CuO

3. В лаборатории оксид меди (II) также получают прокаливанием солей (CuOH)₂CO₃, Cu(NO₃)₂:

Химические свойства оксида меди (II)

Оксид меди (II) – основный оксид (при этом у него есть слабо выраженные амфотерные свойства) . При этом он является довольно сильным окислителем.

1. При взаимодействии оксида меди (II) с сильными и растворимыми кислотами образуются соли.

Например , оксид меди (II) взаимодействует с соляной кислотой:

СuO + 2HBr = CuBr₂ + H₂O

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

2. Оксид меди (II) вступает в реакцию с кислотными оксидами.

Например , оксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата меди (II):

3. Оксид меди (II) не взаимодействует с водой.

4. В окислительно-восстановительных реакциях соединения меди (II) проявляют окислительные свойства:

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак :

3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Оксид меди (II) можно восстановить углеродом, водородом или угарным газом при нагревании:

СuO + C → Cu + CO

Более активные металлы вытесняют медь из оксида.

Например , алюминий восстанавливает оксид меди (II):

3CuO + 2Al = 3Cu + Al₂O₃

Оксид меди (I)

Оксид меди (I)
Традиционные названия	Закись меди, гемиоксид меди, оксид димеди
Хим. формула	Cu2O
Рац. формула	Cu2O
Внешний вид	Коричнево-красные кристаллы
Молярная масса	143,09 г/моль
Плотность	6,1 г/см³
Твёрдость	3,5 — 4
Энтальпия
• плавления	+64,22 кДж/моль
Растворимость
• в воде	2,4⋅10 −7 г/100 мл
Показатель преломления	2,85
Кристаллическая структура	кубическая
Рег. номер CAS	1317-39-1
PubChem	10313194
Рег. номер EINECS	215-270-7
SMILES
RTECS	GL8050000
ChEBI	81908
ChemSpider	8488659
ЛД50	470 мг/кг
Токсичность	средняя
Пиктограммы СГС
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид меди (I) (гемиоксид меди, окси́д димеди, устар. закись меди) — химическое соединение с формулой Cu₂O . Соединение меди с кислородом, основный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта.

Содержание

• 1 Нахождение в природе
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
  • 3.1 Реакции в водных растворах
  • 3.2 Реакции при высоких температурах
  • 3.3 Прочие реакции
• 4 Получение
• 5 Применение
• 6 Токсичность

Нахождение в природе

Оксид меди (I) встречается в природе в виде минерала куприта (устаревшие названия: красная медная руда, стекловатая медная руда, рубиновая медь). Цвет минерала красный, коричнево-красный, пурпурно-красный или чёрный. Твёрдость по шкале Мооса 3,5 — 4.

Разновидность куприта с удлиненными нитевидными кристаллами называется халькотрихит (устаревшее название: плюшевая медная руда). Кирпично-красная смесь куприта с лимонитом носит название «черепичная руда».

Физические свойства

Оксид меди (I) при нормальных условиях — твёрдое вещество коричнево-красного цвета нерастворимое в воде и этаноле. Плавится без разложения при 1242 °C.

Оксид меди (I) имеет кубическую сингонию кристаллической решётки, пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.

Химические свойства

Реакции в водных растворах

Оксид меди (I) не реагирует с водой. В очень малой степени (ПР = 1,2⋅10 −15 ) диссоциирует:

Оксид меди (I) переводится в раствор:

• концентрированной соляной кислотой

Cu₂O + 4HCl ⟶ 2H[CuCl₂] + H₂O

• концентрированной щёлочью (частично)

Cu₂O + 2OH − + H₂O ⇄ 2[Cu(OH)2] −

• концентрированным гидратом аммиака и концентрированными растворами солей аммония

Cu₂O + 4(NH₃ ⋅ H₂O) ⟶ 2[Cu(NH₃)₂]OH + 3H₂O Cu₂O + 2NH₄ + ⟶ 2[Cu(H₂O)(NH₃)] +

• путём окисления до солей меди (II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте)

Cu₂O + 6HNO₃ ⟶ 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 3H₂O Cu₂O + 3H₂SO₄ ⟶ 2CuSO₄ + SO₂↑ + 3H₂O 2 Cu₂O + 8HCl + O₂ ⟶ 4CuCl₂ + 4H₂O

Также оксид меди (I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

• медленно окисляется кислородом до гидроксида меди (II)

2 Cu₂O + 4H₂O + O₂ ⟶ 4Cu(OH)₂↓

• реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди (I):

Cu₂O + 2HHal ⟶ 2CuHal↓ + H₂O (Hal = Cl, Br, I)

• в разбавленной серной кислоте дисмутирует на сульфат меди (II) и металлическую медь

Cu₂O + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + Cu↓ + H₂O

• восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе

2 Cu₂O + 2NaHSO₃ ⟶ 4Cu↓ + Na₂SO₄ + H₂SO₄

Реакции при высоких температурах

Оксид меди (I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

• при нагревании до 1800 °C (разложение)

2 Cu₂O → 1800∘C 4Cu + O₂

• при нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминием

Cu₂O + H₂ → >250∘C 2Cu + H₂O Cu₂O + CO → 250−300∘C 2Cu + CO₂ 3 Cu₂O + 2Al → 1000∘C 6Cu + Al₂O₃

• при нагревании с серой

2 Cu₂O + 3S → >600∘C 2Cu₂S + SO₂ 2 Cu₂O + Cu₂S → 1200−1300∘C 6Cu + SO₂

Оксид меди (I) может быть окислен до соединений меди (II) в токе кислорода или хлора:

Также, при высоких температурах оксид меди (I) реагирует:

• с аммиаком (образуется нитрид меди (I) )

3 Cu₂O + 2NH₃ → 250∘C 2Cu₃N + 3H₂O

• c оксидами щелочных металлов и бария (образуются двойные оксиды)

Cu₂O + M₂O → 600−800∘C 2MCuO Cu₂O + BaO → 500−600∘C BaCu₂O₂

Прочие реакции

Оксид меди (I) реагирует с азидоводородом:

• при охлаждении выпадает осадок азида меди (II)

Cu₂O + 5HN₃ → 10−15∘C 2Cu(N₃)₂↓ + H₂O + NH₃↑ + N₂↑

• при комнатной температуре в токе азидоводородной кислоты выпадает осадок азида меди (I)

Cu₂O + 2HN₃ → 20−25∘C 2CuN₃↓ + H₂O

Получение

Оксид меди (I) может быть получен:

• нагреванием металлической меди при недостатке кислорода

4Cu + O₂ → >200∘C 2 Cu₂O

• нагреванием металлической меди в токе оксида азота (I) или оксида азота (II)

2Cu + N₂O → 500−600∘C Cu₂O + N₂ 4Cu + 2NO → 500−600∘C 2 Cu₂O + N₂

• нагреванием металлической меди с оксидом меди (II)

Cu + CuO → 1000−1200∘C Cu₂O

• термическим разложением оксида меди (II)

4CuO → 1026−1100∘C 2 Cu₂O + O₂

• нагреванием сульфида меди (I) в токе кислорода

2Cu₂S + 3O₂ → 1200−1300∘C 2 Cu₂O + 2SO₂

В лабораторных условиях оксид меди (I) может быть получен восстановлением гидроксида меди (II) (например, гидразином):

Также, оксид меди(I) образуется в реакциях ионного обмена солей меди (I) с щелочами, например:

• в реакции йодида меди (I) с горячим концентрированным раствором гидроксида калия

2CuI + 2KOH ⟶ Cu₂O ↓ + 2KI + H₂O

• в реакции дихлорокупрата (I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия

2H[CuCl₂] + 4NaOH ⟶ Cu₂O ↓ + 4NaCl + 3H₂O

В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле CuOH (гидроксид меди (I) ). Образование оксида меди (I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава Cu₂O ⋅ xH₂O .

• Окисление альдегидов гидроксидом меди (II). Если к голубому осадку гидроксида меди (II) прилить раствор альдегида и смесь нагреть , то сначала появляется жёлтый осадок гидроксида меди (I):

R−CHO + 2Cu(OH)₂ → t R−COOH + 2CuOH↓ + H₂O при дальнейшем нагревании желтого осадка гидроксида меди (I) превращается в красный оксид меди (I): 2CuOH → t Cu₂O + H₂O

Применение

Оксид меди (I) применяется как пигмент для окрашивания стекла, керамики, глазурей; как компонент красок, защищающих подводную часть судна от обрастания; в качестве фунгицида.

Обладает полупроводниковыми свойствами, используется в меднозакисных вентилях.

Токсичность

Оксид меди (I) — умеренно токсичное вещество: LD₅₀ 470 мг/кг (для крыс перорально). Вызывает раздражение глаз, может вызывать раздражение кожи и дыхательных путей.

Очень токсично для водной среды: LC₅₀ для Daphnia magna составляет 0,5 мг/л в течение 48 ч.

Оксид меди 2, химическая формула и свойства

Оксиды — широко распространённый в природе тип соединений, который можно наблюдать даже в повседневной жизни, в быту. Примером могут служить песок, вода, ржавчина, известь, углекислый газ, ряд природных красителей. Руда многих ценных металлов по своей природе является оксидом, вследствие чего представляет большой интерес для научных и производственных исследований.

Соединение химических элементов с кислородом называют оксидами. Как правило, образуются они при накаливании каких-либо веществ на воздухе. Различают кислотные и основные оксиды. Металлы образуют основные оксиды, в то время как неметаллы — кислотные. За исключением оксидов хрома и марганца, которые также являются кислотными. В данной статье рассматривается представитель основных оксидов — CuO (II).

CuO (II)

Медь, нагреваясь на воздухе при температуре 400–500 °C, постепенно покрывается налётом чёрного цвета, который химики называют оксид двухвалентной меди, или CuO(II). Описанное явление представлено в следующем уравнении:

2 Cu + О 2 → 2 CuO

Термин «двухвалентный» указывает на способность атома вступать в реакцию взаимодействия с другими элементами посредством двух химических связей.

Интересный факт! Медь, находясь в различных соединениях, может быть с разной валентностью и другим цветом. Например: оксиды меди имеют ярко-красную (Cu2O) и коричнево-чёрную (CuO) окраску. А гидроксиды меди приобретают жёлтый (CuOH) и синий (Cu(OH)2) цвета. Классический пример явления, когда количество переходит в качество.

Cu2O ещё иногда называют закись, оксид меди (I), а CuO — окись, оксид меди (II). Существует также оксид меди (III) — Cu2O3.

В геологии оксид двухвалентной (или бивалентной) меди принято называть тенорит, другое его название — мелаконит. Название тенорит произошло от фамилии выдающегося итальянского профессора ботаники Michele Tenore, (1780—1861). Мелаконит считается синонимом названия тенорит и переводится на русский язык, как медная чернь либо чёрная медная руда. В том или ином случае речь идёт о кристаллическом минерале коричнево-чёрного цвета, разлагающемся при прокаливании и плавящемся только при избыточном давлении кислорода, в воде нерастворимом, и не реагирующем с ней.

Акцентируем основные параметры названного минерала.

Химическая формула: CuO

Молекула его состоит из атома Cu с молекулярной массой 64 а. е. м. и атома O, молекулярная масса 16 а. е. м., где а. е. м. — атомная единица массы, она же дальтон, 1 а. е. м. = 1,660 540 2(10) × 10 −27 кг = 1,660 540 2(10) × 10 –24 г. Соответственно молекулярная масса соединения равняется: 64 + 16 = 80 а. е. м.

Кристаллическая решётка: моноклинная сингония. Что обозначает такой тип осей симметрии кристалла, когда две оси пересекаются под косым углом и имеют различную длину, а третья ось расположена по отношению к ним под углом 90°.

Плотность – 6,51 г/см 3 . Для сопоставления, плотность чистого золота равна 19,32 г/см³, а плотность поваренной соли составляет 2,16 г /см 3 .

Плавится при температуре 1447 °C, под давлением кислорода.

Разлагается при накаливании до 1100 °C и преобразуется в оксид меди (I):

4CuO = 2Cu2O + O 2.

С водой не реагирует и не растворяется в ней.

Зато вступает в реакцию с водным раствором аммиака, с образованием гидроксида тетраамминмеди (II): CuO + 4NH3 + H2O = [Cu (NH3)4](OH) 2.

В кислотной среде образует сульфат и воду: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.

Реагируя со щёлочью, создаёт купрат: CuO + 2 NaOH → Na2CuO2 + H2O.

Реакция CuO NaOH

Образуется:

• путём прокаливания гидроксида меди (II) при температуре 200 °C: Cu(OH)2 = CuO + H2O;
• при окислении металлической меди на воздухе при температуре 400–500 °C: 2Cu + O2 = 2CuO;
• при высокотемпературной обработке малахита: (CuOH)₂CO₃ —> 2CuO + CO₂ + H₂O.

Восстанавливается до металлической меди —

• в реакции с водородом: CuO + H2 = Cu + H2O;
• с угарным газом (монооксид углерода): CuO + CO = Cu + CO2;
• с активным металлом: CuO + Mg = Cu + MgO.

Токсичен. По степени неблагоприятного воздействия на человеческий организм причисляется к веществам второго класса опасности. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, кожных покровов, дыхательных путей и желудочно-кишечной системы. При взаимодействии с ним обязательно использование таких средств защиты, как резиновые перчатки, респираторы, защитные очки, спецодежду.

Вещество взрывоопасно и легко воспламеняется.

Применяется в промышленности, как минеральная составляющая комбикормов, в пиротехнике, при получении катализаторов химических реакций, как красящий пигмент для стекла, эмалей, керамики.

Окислительные свойства оксида меди (II) наиболее часто применяются в лабораторных исследованиях, когда необходим элементарный анализ, связанный с изучением органических материалов на предмет наличия в них водорода и углерода.

Немаловажно, что CuO (II) достаточно широко распространён в природе, как минерал тенерит, другими словами — это природное соединение руды, из которого можно получить медь.

Латинское наименование Cuprum и соответствующий ему символ Cu происходит от названия острова Кипр. Именно оттуда, через Средиземное море вывозили этот ценный металл древние римляне и греки.

Медь входит в число семи наиболее распространённых в мире металлов и состоит на службе у человека с древних времён. Однако в первозданном, металлическом состоянии встречается довольно редко. Это мягкий, легко поддающийся обработке металл, отличающийся высокой плотностью, очень качественный проводник тока и тепла. По электрической проводимости уступает только серебру, в то время как является более дешёвым материалом. Широко используется в виде проволоки и тонкого листового проката.

Химические соединения меди отличаются повышенной биологической активностью. В животных и растительных организмах они участвуют в процессах синтеза хлорофилла, поэтому считаются очень ценным компонентом в составе минеральных удобрений.

Необходима медь и в рационе человека. Недостаток её в организме может привести к различным заболеваниям крови.

Видео

Из видео вы узнаете, что такое оксид меди.