Химия элемента "Медь"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донецкий национальный университет экономики и торговли

им. Михаила Туган-Барановского

Кафедра химии

Реферат

Дисциплина: Пищевая химия

на тему: «Химия элемента меди»

Выполнила: Проверила:

Студентка группы ГРС-12А Кандидат хим. наук,

Левицкая К. доцент Лесишина Ю.О.

Донецк 2012

План

1. Название элемента

2. Положение элемента в периодической системе

3. Физические свойства

4. Химические свойства элемента и его соединений

5. Нахождение элемента и его соединений в пищевом сырье и продуктах питания

6. Биологическое значение элемента и его соединений

7. Методы определения элемента и его соединений

Использованная литература

1. Название элемента

29 Cu   Медь Copper (Ar)3d104s1		Атомный номер 29 Атомная масса 63,546 Плотность, кг/мі 8960 Температура плавления, °С 1083 Температура кипения, °С   -- Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 0,385 Электроотрицательность 1,9 Ковалентный радиус, Е 1,17 1-й ионизац. потенциал, эв 7,73

Медь -- один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом -- бронзы для изготовления оружия и т. п.

Древнейшие изделия, по-видимому, из самородной меди, найденные в Египте, относятся к тысячелетию до н. э. Позднее египтяне добывали медь из ее окисных руд (бирюзы, малахита и др.). Руды плавили при 1083o С в примитивных горнах с применением дутья. О выплавке таким же путем железа (т.пл. 1530o С) не могло быть и речи. Около II - III в. выплавка меди производилась в широком масштабе не только в Египте, но и в Месопотамии, на Кавказе и в других странах древнего мира. Огромное количество древних медных и бронзовых изделий, обнаруживаемых археологами, заставляет сомневаться в том, что медь выплавлялась только из окисных руд. Более поздние источники (Х - XI вв.) свидетельствуют об использовании для добычи меди сернистых руд. Например, в сочинении Теофила "О различных искусствах" описывается предварительная операция обработки руды - окислительный обжиг кусков руды на кострах (выжигание серы). В Х - ХII вв. до н.э. медные и бронзовые орудия труда и оружие начинают вытесняться железными. Однако это не помешало меди сохранить свое важное техническое значение до наших дней.

Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр, ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник. Сторонники индогерманской теории происхождения европейских языков считают русское слово медь (польск. miedz, чешск. med) родственным древненемецкому smida (металл) и Schmied (кузнец, англ. Smith). От этого слова произошли и родственные названия -- медаль, медальон (франц. medaille). Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Алхимики именовали медь «венера» (Venus). В более древние времена встречается название «марс» (Mars).

2. Положение элемента в периодической системе

Медь находится в I группе периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная медь состоит из смеси двух стабильных изотопов - 63Cu (69,1 % ) и 65Cu (30,9 % ).

3. Физические свойства

Медь -- золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием и золотом, медь - один из трех металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвертой атомными орбиталями: разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С.

Имеет два стабильных изотопа -- 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латуни -- с цинком, бронзы -- с оловом и другими элементами, мельхиор -- с никелем, баббиты -- со свинцом и другие.

4. Химические свойства элемента и его соединений

Возможные степени окисления

Образуя химические соединения, атом может отдавать один, два или три электрона, проявляя степень окисления соответственно +1, +2 и +3. При этом наиболее устойчивыми являются соединения меди (II), а наименее устойчивыми - соединения меди (III).

Медь относится к малоактивным металлам. Стандартный электродный потенциал меди равен +0,34 В, что определяет ее место в ряду стандартных электродных потенциалов: оно находится правее водорода. При обычных условиях она не взаимодействует с водой, растворами щелочей, соляной и разбавленной серной кислотой.

Однако в кислотах - сильных окислителях (например, азотной и концентрированной серной)-медь растворяется:

Сu + 8HN03 = 3Cu(N03 )2 + 2NO + 4Н20

Разбавленная

Сu + 4HN03 = Cu(N03)2 + 2N02+ 2Н20

Концентрированная

Сu+ 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2 Н20

концентрированная

Как малоактивный металл медь обладает достаточно высокой стойкостью к коррозии, влажной атмосфере, содержащей углекислый газ, медь покрывается зеленоватым налетом карбоната меди:

2Сu + O2 + С02 + Н20 =Сu (ОН)2 * СuС02.

В большинстве известных соединений медь проявляет степень окисления + 2.

Соединения меди (II)-оксид СиО и гидроксид Си(ОН)2-довольно устойчивы. Этот гидроксид амфотерен,хорошо растворяется в кислотах:

Cu(OH)2 + 2НС1 = СuСl2 + 2Н20

и в концентрированных щелочах.

Гидроксид меди (II)-труднорасворимое в воде вещество голубого цвета. При нагревании разлагается, образуя оксид меди (II) черного цвета:

Сu(ОН)2 =СuО + Н20

Темный цвет окисленных медных изделий обусловлен наличием на их поверхности этого оксида. Для ионов меди (II) Сu2+ характерно образование комплексных соединений, например K2[Cu(CN)4]-тетрацианокупрат (II) калия:

CuCl2 + 4KCN = К2 [Cu(CN)4] + 2КСl

Из других комплексных соединений меди (II) отметим соединение с аммиаком. Если к раствору хлорида меди (II) прилить небольшое количество раствора аммиака, то выпадет осадок гидроксида меди (II):

CuCl2 + 2NH3 + 2Н20 = Сu(ОН)2 + 2NH4Cl

Если добавить избыток аммиака, то гидроксид растворится с образованием комплексного соединения темно-синей окраски, характерной для аммиачного комплекса меди:

Си(ОН)2+ 4NH3 = [Cu(NH3)4] (ОН)2

Эта реакция является качественной на ион меди (II).

Растворимость гидроксида меди (II) в щелочах также связана с образованием комплексных соединений:

Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Cu(OH)4]

Образованием комплексных соединений объясняется цвет растворов солей меди (II). Почему, например, безводный сульфат меди (II)-вещество белого цвета, а раствор этой соли имеет голубую окраску? При растворении происходит химическое взаимодействие ионов соли с водой, и образуются так называемые аквакомплексы меди, имеющие голубую окраску:

CuS04 + 6Н20 = [Сu (Н20)6] SO4

Соединения меди (III), например Cu203 или KCu02, встречаются редко, они малоустойчивы. Устойчивость соединений меди (I) выше, однако и они в водных растворах легко подвергаются диспролорциог нированию (реакции самоокисления - самовосстановления):

2Сu+ = Сu + Сu2+

5. Нахождение элемента и его соединений в пищевом сырье и продуктах питания

Содержание меди в продуктах питания

Продукты	Содержание меди, мг/кг сухой массы
Шпинат (листья и стебли)	до 70
Гречневая крупа (зерно)	до 50
Салат (листья)	до 40
Овес (зерно)	до 20
Картофель	до 18
Печень свиная	16 - 82
Печень говяжья	12 - 182
Почки свиные	4 - 41
Почки говяжьи	10 - 39

Источники меди. Продукты питания, содержащие медь

Мы получаем медь из продуктов питания, причем содержание меди в них зависит от ее количества в почве и может значительно возрасти, если почву будут удобрять сернокислой медью.

В листьях женьшеня накапливается чрезвычайно высокая концентрация меди, несмотря на то что в почве, где рос женьшень, этого металла было немного. В нем также обнаружены большие концентрации кальция и железа, но меньше калия, титана, марганца, цинка, рубидия, никеля и молибдена. Отсюда вывод: женьшень -- замечательный накопитель многих важных микроэлементов и витаминов.

Растения берут из почвы не более 4% меди, а мы усваиваем лишь около 10% ее из продуктов питания. Достаточно меди в тех продуктах, которые мы едим, а у младенцев есть запас этого элемента в печени.

Но при той несомненной пользе, которую наш организм получает от меди, надо знать, что медь является элементом токсичным. Соединения меди, особенно с серой, ядовиты (гриншпан). Избыток меди может иметь обратный эффект и вызвать такие заболевания, как анемия, нарушение функций дыхательных путей и печени. В то же время медь необходима организму, чтобы не заболеть всеми этими болезнями.

Суточная потребность взрослого человека колеблется от 1 до 3 мг. Слишком мало -- плохо, слишком много -- тоже нехорошо.

В диете медь предпочитает «быть в паре» с молибденом, поскольку оба эти элемента составляют комплекс, к которому присоединяются сера и белок. Напомним: варенье, сваренное в медных тазах, полностью теряет витамин С, и одновременно могут образоваться вредные для организма соединения меди. Надо также знать, что при производстве швейцарского сыра его вкладывают в кадку, содержащую медь, для того чтобы в процессе окисления появились характерные для швейцарского сыра «дыры».

Продукты, содержащие медь - печень и почки, крабы, креветки, омары, лангусты, орехи, листовые овощи, горох, фасоль, мука грубого помола и хлеб из нее, содержат медь и молибден в требуемых организму количествах. Однако не следует их переедать более нормы (100 г в день) и употреблять их лучше не все вместе, а раздельно. Тогда нас не будут ждать неприятности от меди.

6. Биологическое значение элемента и его соединений

медь элемент соединение химический

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белкомцерулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.

Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. В крови всех головоногих и большинства брюхоногих моллюсков и членистоногих медь входит в состав гемоцианина в виде имидазольного комплекса иона меди, роль, аналогичная роли порфиринового комплекса железа в молекуле белкагемоглобина в крови позвоночных животных.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.

При недостатке меди в хондро- и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.

Бактерицидность

Бактерицидные свойства меди и её сплавов были известны человеку давно. В 2008 году после длительных исследований Федеральное Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью (агентство подчёркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выражено бактерицидное действие поверхностей из меди (и её сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штаммастафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/H1N1 (т. н. «свиной грипп»).

7. Методы определения элемента и его соединений

Медь можно обнаружить в растворе по зелёно-голубой окраске пламени.

§ Традиционно количественное выделение меди из слабокислых растворов проводилось с помощью сероводорода.

§ В растворах, при отсутствии мешающих ионов медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.

§ Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими методами.

Соль Рейнеке (тетрароданодиаминохромат аммония) является избирательным реагентом для определения меди в присутствии многих посторонних ионов. Осаждение проводят как в кислом, так и в аммиачном растворе в виде [Cu(NH3)4][Cr(NH3)2(SCN)4]2 после предварительного восстановления меди до одновалентного состояния оловом (II). Осадок сушат при 110°С .

Метод определения меди в виде Cu[Hg(SCN)4] (тетрароданомеркурата меди) часто используется для определения последней в медных рудах. Он основан на протекании реакции:

Cu2+ + K2[Hg(SCN)4] > 2K+ + Cu[Hg(SCN)4]v

Медь осаждают из нагретого до кипения раствора, содержащего серную или азотную кислоту, действием K2[Hg(SCN)4]. Осадок высушивают при 100-110°С и взвешивают. Определению меди не мешают равные количества железа (III), хрома (III), алюминия, нитрат-, сульфат- и фосфат- ионов.

Список использованной литературы

1. Фримантл М. Химия в действии. -- М.: «Мир», 1991. -- Т. 2.

2. Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. -- «Химия», 2000. -- С. 286.

3. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 2: Даффа - Меди/Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. - М.: Советская энциклопедия, 1990 год. - 671 с.

Размещено на Allbest.ru