Поширення купруму в природі. Самородна мідь зустрічається рідко, в основному мідь знаходиться в земній корі у вигляді сульфідів. Мідні піщаники і сланці не являють собою жодної конкретної руди, вони є битумоподібним мергелем (мергель – осадова гірська порода змішаного глинисто-карбонатного складу), в якому рівномірно розподілено кілька різних руд міді. У природі, Купрум представлено такими мінералами:

Cu₂O – куприт, червона мідна руда;
Cu₂CO₃(OH)₂ – малахіт;
2CuСО₃·Cu(OH)₂ – азурит;
Cu₂S – халькозин, мідний блиск;
(CuFe)S₂ – халькопірит, мідний колчедан;
(Cu₃Fe)S₃ – борнит, кольоровий мідний колчедан;
CuS – ковелін.

Для рослин Купрум – найважливіший мікроелемент. Речовиною, яка забарвлює кров молюсків, є органічна сполука Купруму гемоціанін.

Отримання міді.

1. Відновлення оксидних руд коксом;
2. З сульфідних руд; металургійний процес полягає в наступному. Сульфідні руди переплавляють в шахтних печах на мідний штейн Cu₂S, FeS та інші сульфіди, наприклад NiS, Ag₂S). З нього виготовляють чорнову мідь:

Cu₂S + O₂ = 2Cu + SO₂

Процес проводять в конверторах при вдуванні повітря через фурми; відходить газ SO₂ який подають на виробництво сірчаної кислоти. З чорнової міді шляхом переплавки її в окислювальній атмосфері виходить рафінована мідь, придатна для більшості технічних цілей. Для отримання особливо чистого металу проводять очищення електролітичним способом (побічними продуктами будуть срібло, селен, нікол(ІІ) сульфат та ін)
3. Відновленням міді з розчинів солей з допомогою цинку, заліза або алюмінію (див. фото), отримують порошкоподібну мідь (червоного кольору), наприклад:

3CuSO₄ + 2Al = 3Cu + Al₂(SO₄)₃;

3Cu²⁺ + 2Al⁰ = 3Cu⁰ + 2Al³⁺

Флотація. Руди, перед виплавкою з них металу відокремлюють від порожньої породи – процес збагачення руди. Найбільш ефективніше збагачення руди досягається флотацією.
Флотація (флотаційне збагачення) – це спосіб поділу подрібненої суміші речовин, заснований на різній змочуваності компонентів суміші. Суміш, що підлягає поділу, наприклад руда, або порожня порода, піднімається у воді, що містить флотаційні реагенти – колектор (збирач) і піноутворювач. Колектор адсорбується на поверхні одного з компонентів суміші (найчастіше частинки мінералу) і тим самим робить його гідрофобним. При продуванні повітря через суспензію утворюється піна, в якій збирається корисний мінерал, а порожня порода осідає на дно реактора. В якості колекторів використовують ксантогенаты, а в якості піноутворювачів – поверхнево-активні речовини.

Фізичні властивості міді.
Блискучий метал, що має червонувато-жовте забарвлення.
Щільність металевої міді при 20*C становить 8,95 г/см³. Температура плавлення: 1080*C.
Мідь утворює кубічну гранецентровану решітку, просторова група F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4Å.
Мідь – другий (після срібла) метал по тепло- і електропровідності (з температурним коефіцієнтом опору 0,4%/*C). Електропровідність міді, при 20*C становить 55,5-58 МСм/м
Мідь має два стабільних ізотопи: ⁶³Cu ⁶⁵Cu, і кілька радіоактивних ізотопів. Найстабільшіший ⁶⁴Cu, має період напіврозпаду 12,7 год та два варіанти розпаду з різними продуктами.
За механічними властивостями, мідь досить м’який і ковкий метал. Після кування стає твердою, а після гарту (нагрівання і різке охолодження) – м’якою. Має гарні ливарні властивості. Іони купруму забарвлюють полум’я в зелений колір.

Хімічні властивості міді.
При 20*C і у відсутності вологи і карбон діоксиду, мідь не реагує з киснем повітря. При прожарюванні міді на повітрі, на поверхні міді утворюється плівка чорного кольору купрум(II) оксиду; в присутності вологи, карбон(ІІ) оксиду та інших компонентів повітря, з плином часу, на поверхні виробів з міді і її сплавів утворюється патина (італ. patina) спочатку від бурих до чорних кольорів (оксиди і сульфіди купруму), а при більш тривалому впливі природних чинників, у вологому ґрунті наприклад, утворюється благородна патина зеленого кольору.
Мідь – электропозитивний (благородний) метал, в електрохімічному ряді напруг стоїть після гідрогену, тому переводиться в розчин тільки кислотами-окиснювачами або в присутності кисню, гідроген пероксиду або іншого окиснювача:

Cu + HCl ≠ ; Cu + 2HCl + O₂ = CuCl₂ + 2H₂O;

Cu + 2HCl + H₂O₂ = CuCl₂ + 2H₂O

6Cu + 12HCl + KClO₃ = 6H[CuCl₂] + 2KCl + 3H₂O

З киснем повітря реагує в залежності від температури і умов:

4Cu + O₂ = 2Cu₂O (при нестачі кисню і 200*C)

2Cu + O₂ = 2CuO (при надлишку кисню і 400*C)

З сульфатною кислотою мідь реагує з утворенням різних продуктів, в залежності від умов:

1. Концентрована холодна сульфатна кислота:

Cu + H₂SO₄ = CuO + SO₂ + H₂O

2. Концентрована гаряча сульфатна кислота:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3. Безводна сульфатна кислота при 200*C:

2Cu + 2H₂SO₄ = Cu₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O

4. Розбавлена сульфатна кислота в присутності кисню повітря при нагріванні:

2Cu + 2H₂SO₄ + O₂ = 2CuSO₄ + 2H₂O

5. Розбавлена сульфатна кислота холодна:

Cu + H₂SO₄ ≠

З нітратною кислотою, мідь реагує з утворенням суміші нітрозних газів. Залежно від концентрації нітратної кислоти, в суміші газоподібних продуктів переважають:

1. Концентрована нітратна кислота:

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2. Розбавлена нітратна кислота:

3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Мідь розчиняється у водному розчині амоніаку в присутності кисню з утворенням амоніатів:

2Cu + NH₃*H₂O + O₂ → [Cu(NH₃)₂](OH)₂ ⇄ [Cu(NH₃)₄](OH)₂

Мідь (порошкоподібна) реагує з хлором, бромом (в ефірі) і сіркою (в рідкому сульфуркарбоні при кімнатній температурі або при 300°C):

Cu + Cl₂ = CuCl₂; Cu + Br₂ = CuBr₂; Cu + S = CuS

Мідь реагує з оксидами неметалів (при температурах 500-800°C):

4Cu + SO₂ = Cu₂S + 2CuO; 2Cu + 2NO = 2CuO + N₂; 4Cu + 2NO₂ = 4CuO + N₂

Мідь реагує з калій ціанідом з утворенням калій диціанокупрат(I):

2Cu + 4KCN + 2H₂O = 2K[Cu(CN)₂] + 2KOH + H₂

Мідь переходить у розчин реагуючи з іонами Fe³⁺ і Cu²⁺

Cu + 2Fe³⁺ = Cu²⁺ + 2Fe²⁺; Cu + Cu²⁺ = 2Cu⁺

Застосування міді.
Мідь застосовується як провідник в електротехніці для виготовлення труб охолоджувальних систем в радіаторах і теплообмінниках, в якості каталізатора при полімеризації ацетилену, як добавка до ювелірних сплавів на основі срібла і золота. Сполуки купруму застосовують для створення антибактерицидних поверхонь, каталізаторів при автокаталітичній металізації, омідненні, латунуванні, у вигляді сплавів для виготовлення деталей різних механізмів.

Сплави на основі міді.
• латунь – сплави на основі міді і цинку, в яких від 60% до 90% міді решта цинк та домішки, при вмісті міді близько 80% – сплави типу томпак;
• бронза – містить мідь і ще один або кілька металів. Згідно з добавкою розрізняють олов’янисту бронзу (до 10% олова), алюмінієву бронзу (до 11% алюмінію), свинцеву бронзу (8-25% свинець, 5-10% олово), берилієву бронзу (до 5% берилію), а також марганцеву і кремнієву бронзи, існує “фосфорна бронза” – бронза, дезоксидована фосфором, містить не більше 0,5% фосфору. В бронзі БрОФ10-1 (10% олова і 1% фосфору);
• ливарна бронза – Cu + до 11% Sn і до 5% Zn;
• нейзильбер – 45-67%Cu + 12-45 Zn + 10-26% Ni;
• твердий припой – Cu + 1-70% Ag плавиться в інтервалі температур 600-1000°C;
• сплав Деварда – 50% Cu + 45% Al + 5% Zn використовується в лабораторній практиці як відновник;
• сплави опору (електричний опір майже не залежить від температури): манганін – 82-84% Cu, 12-15% Mn + 2-4% Ni; константан – 57% Cu + 41% Ni + 1% Fe + 1% Mn; нікелін – 56%Cu + 31% Ni + 13% Zn.

Сполуки купруму

Сполуки купрум(I)
Сполуки купруму(І) на повітрі майже завжди переходять у сполуки купруму(II). Стійкими є: купрум(І) ціанід CuCN; купрум(І) тіоціанат CuSCN; купрум(І) йодид CuI; купрум(І) сульфід Cu₂S; купрум(І) оксид Cu₂O.
Купрум(І) оксид Cu₂O – порошок червоного кольору, випадає в осад з фелінгової рідини для виявлення альдегідів. Використовується для виготовлення випрямлячів електричного струму, для забарвлення скла та емалей.
Купрум(І) хлорид CuCl – порошок білого кольору, не розчинний у воді.

З органічних сполук купруму(І) найбільш відомим є купрум(І) етінід Cu-C≡C-Cu. Використовується в піротехниці.

Сполуки купруму(II).
Кристалогідрати солей купрум(II) (аквакомплекси) зазвичай мають блакитний або зелений колір, безводні солі – білі, оксид і сульфат – чорні. З розчинів, що містять катіони купрум(II), залізо та цинк осаджують мідь у вигляді червоно-коричневого порошку. Аміачна вода забарвлює розчини солей купрум(II) в інтенсивно-синій колір, властивий катиону тетраамінкупрум(II) [Cu(NH₃)₄]²⁺.
Купрум(II) сульфат CuSO₄ – кристали білого кольору. Кристалогідрат пентагідрат купрум(II) сульфат CuSO₄*5H₂O – кристали блакитного кольору, добре розчинні у воді. При нагріванні вода відщеплюється до того як почне розкладатися безводний купрум(II) сульфат. Безводний купрум(II) сульфат при дії води (навіть у слідових кількостях) знову забарвлюється в блакитний колір, що використовується для виявлення води, наприклад у спиртах. CuSO₄*5H₂O – мідний купорос, застосовують як засіб захисту рослин (в суміші з вапняним молоком) від виноградної попелиці. Крім того, він використовується як компонент електролітичних ванн для покриття мідью і складовою частиною прядильних розчинів у виробництві ацетатного волокна.
Купрум(II) гідроксид Cu(OH)₂ – утворюється у вигляді блакитного пластівчастого осаду з розчинів Cu²⁺ при додаванні лугів, при нагріванні (навіть у теплій воді), швидко розкладається до чорного купрум(II) оксиду.
Купруму(II) нітрат Cu(NO₃)₂*3H₂O – використовується для створення штучної патини на мідних виробах.
Купрум(II) гідроксоацетат – сировина для виробництва мідних фарб (суміш відома під назвою ярь-мідянка). Купрум(II) карбонат, купрум(II) ортофосфат і купрум(II) арсеніт (останній частіше у складі так званої швейнфуртскої зелені містить ацетат іони) які осідають при обмінних реакціях з водного розчину у вигляді блакитного або зеленого осадів.

Виявлення.
Сполуки купруму забарвлюють полум’я газового пальника, особливо після змочування їх хлоридною кислотою в інтенсивно-синій або зелений колір. Солі купрум(II) забарвлюють у темно-синій колір аміачну воду.

---