Получение и применение

В промышленности медь чаще всего получают пирометаллургическим методом из сульфидных руд, которые предварительно обогащают с помощью флотации, а затем подвергают обжигу.

Применяется также и гидрометаллургический способ. В этом случае медные руды переводят в раствор с помощью NH₃ или H₂SO₄, из которого медь выделяют электролизом или вытесняют железом:

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

Медь в больших количествах используется для изготовления электрических проводов и кабелей.

Разнообразное применение находят различные сплавы на основе меди: латунь, бронза, мельхиор.

Ц И Н К

Нахождение в природе

Цинк – это металл, принадлежащий к семейству d-элементов.

В природе представлен 5 устойчивыми изотопами и встречается только в связанном виде. Основными соединениями цинка, имеющими промышленное значение, являются цинковая обманка ZnS, галмей ZnСО₃, цинкит ZnО. Массовое содержание цинка в земной коре составляет ≈ 8,3 · 10^-3%.

Физические свойства

Простое вещество цинк – это голубовато-белый металл, обладающий сильным металлическим блеском. Температура плавления равна 419^оС, плотность – 7,13 г/см³. Таким образом, Zn является легкоплавким, тяжелым металлом. При обычных условиях он хрупок, не поддается механической обработке, способен превращаться в порошок при достаточно сильном воздействии. Некоторую пластичность приобретает только при нагревании в определенном интервале температур (≈ 100-150^оС).

Блестящая поверхность цинка на воздухе быстро тускнеет вследствие взаимодействия с кислородом. Образующийся тонкий и плотный слой оксида предохраняет металл от дальнейшего окисления и электрохимической коррозии. В связи с этим покрытия из цинка часто используются для защиты металлических изделий.

Химические свойства

В таблице Д.И. Менделеева элемент Zn имеет порядковый номер 30 и расположен в четвертом периоде, II В группе. Заряд ядра равен +30, вокруг ядра вращается 30 электронов. Графическая электронная формула его атомов выглядит следующим образом:

Валентными электронами для цинка являются только те, которые расположены на s-подуровне его внешнего слоя, т.к. предвнешний (третий) энергетический уровень полностью заполнен. В связи с этим Zn всегда проявляет степень окисления +2.

Цинк относится к металлам средней активности и при нагревании реагирует со многими неметаллами, образуя бинарные соединения.

2Zn + O₂ 2 (цинк-оксид)

Zn + Cl₂ (цинк-хлорид)

(реакция с галогенами протекает в присутствии воды)

Zn + S (цинк-сульфид)

3Zn + 2P (цинк-фосфид)

С углеродом, кремнием, азотом и водородом цинк не взаимодействует.

Цинк активно реагирует с растворами кислот (если при этом образуются растворимые соли):

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Данные реакции часто используют в лабораторной практике для получения водорода.

С водой ни при обычных условиях, ни при нагревании Zn не взаимодействует из-за прочной оксидной пленки, образующейся на его поверхности.

Но в щелочной среде реакция становится возможной, т.к. оксидная пленка превращается в растворимое комплексное соединение:

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

тетрагидроксоцинкат натрия

Цинк вытесняет из водных растворов солей менее активные металлы:

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Zn + 2AgNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2Ag

При нагревании Zn окисляется углекислым газом:

Zn + CO₂ ZnO + CO

Цинк(II)-оксид и цинк(II)-гидроксид обладают хорошо выраженными амфотерными свойствами и взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + 2NaOH_тв. Na₂ZnO₂ + H₂O

натрий-цинкат

(соль цинковой кислоты Н₂ZnО₂)

Zn(OH)₂ + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O

Zn(OH)₂ + 2NaOH_(р-р) = Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂ + 2NaOH_тв. Na₂ZnO₂ + 2H₂O

Растворимые соли цинка в водном растворе частично подвергаются гидролизу и имеют слабо кислую среду, если образованы сильной кислотой:

Zn²⁺ + HOH ZnOH⁺ + H⁺