Медь

Медь – хим. элемент, символ Cu, атомный номер 29, атомная масса 63,546; плотность ρ = 8,92 г/см ³ (К. Зоммер. Аккумулятор знаний по химии. Пер. с нем. –М.: Мир, 1977), розово-красный металл; плотность 2290 кг/м³; t _пл = 1083⁰С, t _кип =2550 ⁰С. Степень окисления в соединениях +2, +1. Степень окисления — число указывающее состояние окисления, определяемое зарядом иона, рассматриваемого элемента. Медь, имеющая электровалентность (число ионных связей, которые может образвывать атом) +2, образует ион Cu²⁺; состояние окисления меди равно +2. Медь с электропроводносью +1 образует ион Cu ⁺ и находится в состоянии окисления +1. Атом меди Состояние окисления 0 Состояние окисления ++ + Ион меди (II) Состояние окисления +2 Ион меди (I) Состояние окисления +1 Характеристики медного порошка, применявшегося при определении угла стабилизации процесса проката [ cм. Производство медных порошков и проката. Ч. II, НГУ: 669.3(01)/П 80, №143179 НТБ; тоже Ч I 669.3 /П– 801 №140626, НТБ ]

Сыпучесть медного порошка улучшается по мере уменьшения размера частиц и достигает максимума при размере частиц 100 мкм, после чего резко ухудшается.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 мм

В природе изредка встречается в виде самородной меди и в виде соединений с серой (сульфидов) или кислородом. Главные минералы – халькопирит (медный колчедан) и халькозин (медный блеск). Получают медь, главным образом из обогащенных сульфидных руд: медного колчедана (CuFeS₂ ) и медного блеска (CuS). При выделении меди из медного колчедана руду сначала обогащают флотацией, затем её прокаливают с кремнеземом в присутствии воздуха. При этом получают сульфид меди(I) и силикат железа. Полученный сульфид Cu2S (также, как и CuS из медного блеска) переводят в металлическую медь прокаливанием в печи: Cu₂S (тв) + О₂ (г.) 2Сu (тв.) + SO₂ ( г). Для очистки меди используется электрохимический метод. Катод (-) из чистой меди и анод (+) из очищаемой меди Cu (тв) Cu2+(водн.) + 2е-помещают в электролит CuSO₄ (водный раствор) постоянной концентрации. По мере разрядки ионов Cu ₂+ на катоде и осаждения на нем меди: Cu ₂+(водн.) + 2е- Cu(тв), катод увеличивается в размерах; ионы, находящиеся в электрохимическом ряду выше меди, остаются в растворе. Другие металлы, более активные чем медь, например, Zn, Fe, также переходят в раствор в виде ионов. Менее активные, чем медь, металлы (Ag, Au) не переходят в раствор и остаются в виде анодного шлака, из которого их можно извлечь. Высокая электро- и теплопроводность меди, пластичность и коррозионная стойкость определяют области её применения. Около 50% всей добываемой меди идет на нужды электротехнической промышленности. Медь используется для изготовления химической аппаратуры (теплообменники, холодильники, детали плазмотронов и т. п.). Более 30% меди применяется в виде медных сплавов: латунь (Сu, Zn), бронза (Cu, Sn), сплав для чеканки монет (Cu, Ni). Особым спросом пользуется порошковая медь с крупностью частиц менее 20 мкм, применяемая в качестве катализаторов в прямом синтезе органохлорсиланов, окисительном дегидрировании спиртов, окислении олефинов и др. (см., например, авт.св. SU № 1701633 A1, C 01 G 3/02/ /B 01 J 23/72

Химические свойства меди.

Медь располагается в нижней части электрохимического ряда. Она реагирует с кислотами-окислителями: разбавленной и концентрированной азотной и концентрированной серной кислотами, образуя соли меди (II). Она непосредственно соединяется с кислородом, серой и галогенами, образуя соединения меди (II). Исключением является реакция с иодом, при которой получается иодид меди (I). При температурах 800 – 1000 0С медь реагируя с кислородом, образует оксид меди (I) Сu2О (кр). Из рассмотрения стандартных восстановительных потенциалов Cu₂+(водн.) + 2е- Сu+ (водн.); Е0 = + 0,15 В; Сu+ (водн) + е- Cu (тв); Е0 = + 0,52 В, следует, что ионы Сu+ диспропорционируют (несоразмерно разделяются) на Cu и Cu₂+: Cu₂+(водн.) Cu (тв) + Cu2+(водн.); Е0 = 0,37 В и, поэтому, неустойчивы в растворе. Ионы меди (I) стабилизируются образованием комплексов [CuCl2]- , [Cu(CN)4]3-, [Cu(NH3)2]+ и др. Ионы меди (II) используют четыре связи при образовании комплексов. Пространственное расположение связей у гидратированного иона [Cu(H2O)4]2+ плоскоквадратное. В растворах ещё две молекулы воды менее прочно координируются под прямым углом к плоскости квадрата, образуя искаженный октаэдр. Аммиак замещает молекулы воды в катионах тетрааквамеди (II), при этом окраска меняется от светло-синей до темно-синей, соответсвующей катионам тетраамминмеди (II). В концентрированной соляной кислоте молекулы воды в [Cu(H2O)4]2+ замещаются хлорид-ионами и образуется желтый раствор, содержащий тетрахлорокупрат (II)- [CuCl4]2-. В более разбавленной соляной кислоте присутствуют обе формы: [Cu(H₂O)₄]2+ и [CuCl ₄]2-, почему раствор и становится зеленым. ………………………………………………………………….. Процесс химической сборки основывается, прежде всего, на химической сорбции или хемсорбции, т. е. на поверхностных реакциях твердых веществ с газообразными, растворенными или жидкими веществами. Продуктами этих реакций являются атомные поверхностные или, что, то же самое, атомные сорбционные соединения и состав твердого тела изменяется. Подобные изменения состава имеет динамический характер, так как сорбция сопровождается десорбцией. Однако, в любой момент времени, если это необходимо, можно зафиксировать тот состав, который сформировался к данному моменту времени и, значить, зафиксировать вновь возникшее твердое молекулярное или атомное соединения. Сорбция кислорода на окиси меди (I) сопровождается окислением меди до степени окисления +2: 2 Cu⁺ + 0.5 O₂ 2 Cu⁺₂ + O^—₂. Образовние отрицательно заряженного кислородного вызывает приток к нему катионов из внутренних областей твердого тела. Благодаря этому оксид меди (I)продолжает медленно сорбировать кислород и после образования монослоя; при этом происходит дальнейшее постепенное окисление меди. Химическая энергия и эксергия, элементов IБ группы (меди, серебра, золота) и серы при стандартных условииях. [Степанов В. С. Химическая энергия и эксергия веществ. Новосибирск: Наука, 1985, 102 с.]

Энергия – мера способности выполнить работу. Химическая энергия может быть преобразована из энергии, запасенной в химических связях материала или вещества. Эта энергия высвобождается при разрыве связей или образовании новых связей. Химическая энергия (сжигание топл)=тепловая энергия механическая Механическая – энергия простейшего движения, представляющего собой изменение с течением времени пространственного расположения тел в поле сил.

Об окислении малых частиц

Изменение поверхностной энергии малых частиц при окислении или адсорбции каких-либо веществ может значительно повлиять на их физические свойства. Полностью избежать окисления частиц не удается даже в высоком вакууме. Легко подсчитать [260], что при Т ~ 293 К и р~ 10^-6 Тор (1 Тор =1мм рт. ст.= 13,5951мм вод. ст.). 10^-6 Тор = 0,000001 Тор =0,000013595 мм вод. ст. монослой адсорбированного газа образуется на свежей поверхности металла приблизительно за 1 секунду. Натекание воздуха в вакуумную установку, выделение растворенных газов из деталей установки и навески при её нагревании и испарении, примеси кислорода в инертном газе и т. п. достаточны для покрытия частиц окисной оболочкой за сравнительно короткое время.

Пирофорность материалов

При производстве металлических порошков необходимо принимать специальные меры по предупреждению самовозгорания [Федорченко И. М., Андриевский Р. А. Основы порошковой металлургии. –Киев, изд. АН УССР, 1963. 420 с. 2. Гусейн М. А., Попов Е. И. Извести АН БССР. Серия физика и энергетика, 1971, №4, с. 80-83.]. Порошки некоторых металлов обладают пирофорными свойствами, способны восплоаменяться при контакте с воздухом при низких температурах (до 100 ⁰С). Опасность самовозгорания возрастает с увеличением влажности [Попов Е. И. и др – в КНИГЕ: ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. –Минск, «Наука и техника», 1947, с. 174-185.] Медь, наряду с железом, никелем, кобальтом, свинцом относится к легко восстанавливаемых водородом металлов, в процессе которого удаляется защитная окисная пленка и, тем самым, повышается её пирофорность. Существенное влияние на химическую активность горючего материала оказывает повышенное содержание кислорода и озона в воздухе. Газовая среда с повышенным содержанием кислорода в технологическом оборудовании встречается редко. чаще в роли сильного окислителя выступает озон, повышенное содержание которого наблюдается в процессах. сопровождаемых электризацией. Явление электризации, образование электрических зарядов на поверхностях, наблюдается в процессах. при которых происходит разрушение поверхностей контакта твердых и жидких диэлектрических материалов ( ? ): дроблении, размоле, смешении и транспортировании. Озон образуется также при электрических газовых разрядах, сопутствующих процессу электризации. Интенсивное окисление озоном происходит в транспортных коммуникациях и оборудовании. В сложных материалах, состоящих из нескольких веществ, склонность к самовозгоранию определяется соотношением веществ, ускоряющих процесс окисления (гуминовыен кислоты, лигнины, минеральные и растительные масла) и веществ тормозящих реакцию окисления — ингибиторов (битумы и галоидосодержащие вещества). Химическая активность горючего вещества может быть уменьшена ингибированием процесса окисления. Ингибирование основано на торможении процесса окисления с помощью специальных веществ – анипирогенов. Принципиальная возможность применения газообразных ингибиторов (антипирогенов) – газообразных галогеносодержащих веществ была доказана Скочинским А. А. и Макаровым С. З. [Скочинский А. А. и Макаров С. З. Исследование о применении антипирогенов при борьбе с рудничными пожарами. М.-Л. :Из-во АН СССР, 1947.240 с.]. Вещества, используемые для ингибирования, кроме основных требований – замедлять процесс окисления, должны отвечать ряду других требований. Ингибитор не должен изменять физические и химические свойства окисляющегося вещества. Для ингибирования процесса окисления твердых белковых веществ нашел применение ионол, при добавлении которого скорость окисления и скорость роста температуры снижаются. Действие ионола основано на торможении накопления перекисей и снижении количества молекул с ненасыщенными связями. последнее появляется в уменьшении иодного числа. Чем больше иодное число, тем опаснее, с позиций взываемости, вещество Шестифтористая сера снижает суммарную величину сорбции, снижает склонность к окислению. Введение в воздух шестифтористой серы SF₆ в количестве менее 1% уменьшает склонность веществ к самовозгоранию. Для уменьшения химической активности металла процесс измельчения (размола) рекомендуется выполнять в атмосфере, содержащей небольшое количество кислорода. Самовозгорание сульфида не наблюдается, если содержание кислорода в среде не превышает 2%. Сульфид железа под действием паровоздушной смеси медленно окисляется и не возгорается при соотношении пара и воздуха 1:1 – 1:2,3. Самовозгорание можно значительно снизить путем интенсивном отвода тепла, например, в процессе газодинамического диспергирования. Дисперсность частиц при которых проявляется склонность к самовозгоранию, различна для различных металлов. Железо, никель, медь с размером частиц более 50 мкм считаются не пирофорными. Они самовозгораются при частицах размером 0,01 – 0,03 мкм. Присутствие влаги усугубляет опасность самовозгорания. В большинстве случаев влага ускоряет процесс окисления, усиливает химическую активность. В роли сильного окислителя выступает озон, повышенное содержание которого наблюдается в процессах сопровождаемых электризацией. Основное правило, которым надо руководствоваться при возникновении загорания на установке по переработке пыли — это немедленное её отключение. Причем в первую очередь нужно отключить аспирационную и вентиляционные системы. Этим предотвращается возможность движения горящего материала и возникновение взрыва на благопиятном для этого участке. (см. стр. 232 Таубкин С. И., Таубкин И. С. Пожаро- и взрывоопасность пылевидных материалов и технологических процессов их переработки. – М.: «Химия», 1976.). chaussure adidas

СРЕДСТВА ПОДАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА САМОВОЗГОРАНИЯ МЕДИ АНТИПИРОГЕНАМИ-ИНГИБИТОРАМИ

Одной из задач борьбы с самовозгоранием является изменение состояния активности вещества созданием защитных пленок на нем из твердых, жидких или газообразных веществ, с большой адсорбционной способностью. Устойчивость возникающих защитных пленок и выбор сорбентов играет огромную роль. Особенно важно, чтобы эти вещества, противодействующие самовозгоранию, называемые антипирогенами, отлича лись достаточной безопасностью применения, доступностью и эффективностью действии при сравнительно небольших концентрациях, т. е. играли бы роль ингибиторов, тормозящих реакции окисления. Заманчивым является применение антипирогенов путем их введения в виде газа или легко испаряющейся жидкости в технологическую атмосферу струи рабочего газа. Громадное потребление рабочего тела — воздуха делает мало вероятным возможность такого направления, в случае высокопроизводительных установок. В самом деле, при расходе воздуха 3000 – 6000 м³/мин, при наличии высокоизбирательной сорбции антипирогена при 0,1% объемной концентрации расход чистого газа будет выражаться величиной порядка 4500—9000 м ³ в сутки. Очевидно, применение газовых аптипирогепов ограничиться весьма небольшими присадкамя или введением их не во все элементы установки, а в наиболее энергонапряженные элементы, с наиболее вероятным образованием очага эндогенного пожара. Растворенные в воде вещества, избирательно copбирующиеся на поверхности пирогенного вещества, также могут быть использованы для профилактических целей и активной борьбы с возгоранием и взрывом нагнетанием его в очаг воспламенения. Такова сущность новых физико-химических методов предупреждения и борьбы с воспламенением и взрывом, существенно отличающихся от применяемых в настоящее время способов предупреждения взрывов в процессе измельчения пирогенных (взрывоопасных) материалов путем применения в качестве рабочего тела инертных газов. [* Основная концепция способа принята на основе работы А. А. Скочинского и С. З Макарова «Исследования о применении антипирогенов при выборе с рудничными пожарами». М.- Л-д: Из-во Ан СССР. 1947] Эта идея изыскания химических методов была высказана применительно в ископаемым углям, но представляет исключительный интерес к технологическим процессам, в которых участвуют массы твердых дисперсных, способных к самовозгоранию, веществ. I Таким образом, работа может быть направлена по пути изыскания физиологически инертных, легко сорбирующихся на пирофорном материале веществ любого агрегатного состояния, способных образовывать временные или постоянно устойчивые защитные поверхности – пленки. Последние можно также пытаться получить химическими реакциями в адсорбционном слое. Обращаясь к рассмотрению химических элементов, которые в простейшем сочетании способны при обычных температурах давать продукты реакции в газообразном или жидком состоянии, можно выделить сравнительно небольшую группу из общего числа химических элементов. К ним относятся элементы 2 и 3-го ряда IV, V, VI и VII групп периодической системы: С, N, О, F, P, S, C1. 111 IV V \1 VII В С N O F Si Р S Cl As Se Br Ближайшие к ним элементы: В, Si, As, Se, Вг и другие , >лжны быть исключены но причинам ядовитости, химической активности х и т. п. Оставшиеся элементы, в простейших сочетаниях, образуют сравнительно небольшое число пригодных для заданных целей aнтипирогенов. chaussure nike pour homme Наибольшей физиологической инертностью и химической устойчивости обладают соединения: CF₄, CF₂C1₂ и SF₆, содержащие фтор,— элемент, наиболее электроотрицательный из всех известных после кислорода. Тетрафторид углерода первоначально был описан Moissаn и Chabrie [98], но основные физико-химические данные приводятся в работах Lebеau и Damieus [90]. Свойства CF₄ в настоящее время хорошо известны, но реакция получения отличается некоторой сложностью, вследствие способности, и к образованию высших гомологов фторопроизводных при прямом синтезе. В США в настоящее время фторопроизводные метана широко внедряются в практику холодильных установок, .вместо NН₃, SO₂ и т. п., химически активных веществ, под названием фреона. Первые работы Moissan и Lebeau [100] по синтезу SF₆ показали одновременное образование смеси вторидов серы, из которых SF₆, как и наиболее инертный и по свойствам напоминающий азот, легко может быть выделен в свободном состоянии. Это тяжелый газ, без цвета, запаха, не горючий и не поддерживающие горения. Ни щелочи, ни окиси металлов даже при высокой температуре на него не действуют. I При такой прочности соединения, по данным Moissan и Lebean, SF₆ способно к разложению при высоких температурах с H₂S по реакции: SF₆ +3H₂S— 3Н₂ F₂ + 4S. Из смеси фторидов серы гексафторид можно недели п. промыванием продуктов реакции растворами щелочей. При взаимодействии относительно непрочных фторидов Ац^г, ‘Ь, ан к др. металлов или комплексных солей с элементарной серой, паря, v с обычными пизптпми фторидами образуется также и гексафторпд. Из фторо-и хлоропроиоводных, в качестве антипирогснов д.; : предварительных исследований, был проверен SF₆ как пример иск/п чительно инертного соединения, с возможностью частичной необратимост: адсорбции, учитывая .своеобразные его химические свойства. Избирать ьное действие SF,. на уголь подтвердилось, по точное выяснение про ‘кшощих реакпии требует дальнейших исследований. В проведенных опытах SF_B бы.к получен косвенным лгетодом и фторида серебра и серы. В настоящих опытах были использованы кот чгграцин SF_e до 6.6%. Меньшие концентрации SF_e достигались сооч ютствую-щим разбавлением воздухом в газовых бюретках сорбционных рцборон. Выбор газообразных аитипирогепов имел целью показат], г шнцмпи-альную пффеч-стнииость пх применения как защитных средств, ю предрешая путей пх получения и практического применения. Возможность применения растворенных веществ в качестве нтшшро-гено» более вероятна как меры профилактической, предупрежу ощей сл-моиозгорание, так и активной борьбы с пожаром в подземных ш ;)аботт;а\ и на поверхности, при тушении шахтных отвалов. Условия выбора таких веществ определяются рядом требов unit полной безопасности применения, дешевизной, доступностью, малым расходом (малые концентрации), способностью избирательно сорбировать н и выделяться из растворов с образованием достаточно прочных защт n.ix пленок. При этом продукты разложения не должны поддерживать i ipeniiii и быть горючими, процессы превращения должны итти по возмоя: юстп б(\; аначптельных термических эффектов и еще лучше с ноглоще нем кчь лоты. СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) 1701633 A I С 01 G3/02//B 01J 23/72 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 2 (21)4673662/26 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ ПО- (22)04.04.89 РОШКОВ МЕДИ И ОКСИДА МЕДИ (46)30.12.91. Бюл. Мз 48 (57) Изобретение относится к химической (71) Тбилисский государственный университет промышленности и позволяет получить мед- но-оксидный порош ж, содержащий 3-80% , (72) Л. М. chaussure nike pas cher Хананашвили, Р. В. Чедия, оксида меди, путем частичного окисления Л.Г.Мцхветадзе, Н. И. Цомая, Л. А. Калато- металлической меди в течение 10-120 мин зишвили, Э. С. Стародубцев, В. В. Тищенко при 300-400°С и последующего восстанов- и Н. А. Мордасов ления оксидов меди неокисленной частью . (53)661.856(088.8) металлической меди при 400~500°С в тече . (56) Патент США Nh 2794784, кл. 252-476, ние 40 мин в среде инертного газа в кипящем слое. 3 табл. Изобретение относится к процессам газом (при этом сохраняют кипящий слой получения медно-оксидных порошков, при порошка), повышают температуру реактора меняемых в качестве синтезе органохлорсиланов, окислительном катализаторов в прямом до 450°С и выдерживают порошок 40 мин. С—дегидрировании спиртов, окисления олефи- После чего отключают нагрев и охлаждают до комнатной температуры нов и др. бэз доступа воздуха. После термодиффузии состав порошка: *- Целью изобретения является упроще- Сu 66.7%, Cu₂О 33,3%, степень спекания-1,3%. ние процесса получения медно-оксидных П р и м е р 2. В аналогичных условиях   порошков, содержащих от 3 до 80% оксида при 400°С в течение 120 мин был окислен меди (1) и уменьшение загрязнения окружа- медный порошок (->р. 5-40 мкм). Получен- ющей среды. ный порошок coдержал Сu 35,3%, Сu₂0   Пример 1. В вертикальный реактор 45,1% и СuО 19,6%. (fi 20 мм, i 400 мм) помещают 40 г медного Аналогично п юводят также процесс порошка (фр. 71-315 мкм), а реактор поме- термодиффузии, тс лько при 500°С, выдер- щают в трубчатую печь. Подачей инертно- жмвают порошок 4) мин в инертной среде и го газа в реактор создают инертную среду охлаждают без доступа воздуха. Состав по- и включают нагрев. После достижения тем- лученного порошки Си 19,6%, СигО 80,4%, пературы 400°С инертный газ заменяют степень спекания 5,6%. подачей воздуха в нижнюю часть реакто- По требованию промышленности (Дан- ра, создавая кипящий слой порошка, и ве- коэский химический завод, ГНИИХТЗОС). дут окисление 30 мин. Окисленный порошок а также по временному технологическому содержит мас.%: Си 74,5,Си2О 15,7 и СиО регламенту содержание оксида меди (2) 9,9. не должно превышать 0,5 мас.%. А содержа После окончания процесса окисления ние оксида меди (I) требуется в интервале подачу воздуха снова заменяют инертным газом. 3-80 мас.%. Комментарий. Оксид–бинарное соединение к-либо элемента. louboutin homme См. а. с. № 1701633 А1 основной стадией в данной технологическом процессе является окисление ( в инертном газе нагрев до 400 ⁰ С. Затем инертный газ заменяют воздухом и ведут окисление 30 мин …. Окисление можно провести тремя способами : Термическим (здесь приходится иметь дело с высокими температурами (до 600 ⁰С) Химическим – осуществляется при t = 40 – 110⁰С Приводит к получению токсичных. трудноочищаемых сточных вод сильной коррозией аппаратуры. При электролитическом способе окисления перечисленные недостатки проявляются в меньшей степени . В этом случае имеется также возможность влиять на параметры и направление процесса получения продукта высокой чистоты, при относителной простом аппаратурном оформлении. (См. Хауффе К Реакция в тв.