Оксид меди(I)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Оксид меди(I)
CopperIoxide.jpg Copper(I)-oxide-unit-cell-A-3D-balls.png
Систематическое название

Оксид меди(I)

Другие названия

Закись меди, гемиоксид меди, оксид димеди

Химическая формула

Cu2O

Внешний вид

Коричнево-красные кристаллы

Свойства
Молярная масса

143,09 г/моль

Температура плавления

1242 °C (1515.15 К)

Температура разложения

1800 °C (2073.15 К)

Плотность

6,1 г/см³

Показатель преломления

2,85

Твёрдость по Моосу

3,5 — 4

Растворимость в воде

2,4·10−7 г/100 мл

Произведение растворимости

1,2·10−15

Токсикологические данные
LD50

470 мг/кг

ПДК

0,1 мг/м3(в воздухе рабочей зоны);
0,003 мг/м3(в атмосфере);
0,1 мг/л (в воде)

Структура
Кристаллическая решётка

кубическая

Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования

−171 кДж/моль

Энтальпия плавления

+64,22 кДж/моль

Стандартная молярная энтропия

+92 Дж/(моль·К)

Стандартная энергия образования Гиббса

−148 кДж/моль

Классификация
Регистрационный номер CAS

1317-39-1

Регистрационный номер EC

215-270-7

Код SMILES

[Cu]O[Cu]

Безопасность
R-фразы

R22; R50/53

S-фразы

S22; S60; S61

H-фразы

H302; H410

P-фразы

P273; P501

Символы опасности
Hazard X.svg Hazard N.svg

Символы опасности СГС
GHS-pictogram-exclam.svg GHS-pictogram-pollu.svg

Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Окси́д ме́ди(I) (гемиокси́д ме́ди, окси́д диме́ди, устар. за́кись ме́ди) — химическое соединение с формулой \mathsf{Cu_2O}. Соединение меди с кислородом, амфотерный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта.

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

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.[1]

Разновидность куприта с удлиненными нитевидными кристаллами называется халькотрихит (устаревшее название: плюшевая медная руда). Кирпично-красная смесь куприта с лимонитом носит название «черепичная руда».[2]

Физические свойства[править | править вики-текст]

Оксид меди(I) при нормальных условиях — твёрдое вещество коричнево-красного цвета нерастворимое в воде и этаноле. Плавится без разложения при 1242 °C.[2][3]

Оксид меди(I) имеет кубическую сингонию кристаллической решётки, пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.[4]

Химические свойства[править | править вики-текст]

Реакции в водных растворах[править | править вики-текст]

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

\mathsf{Cu_2O\ +\ H_2O\ \rightleftarrows\ 2Cu^+ +\ 2OH^-}

Равновесие диспропорционирования:

\mathsf{2Cu^+\ \rightleftarrows\ Cu^{2+} \ +\ Cu}

Оксид меди(I) переводится в раствор:

\mathsf{Cu_2O\ +\ 4HCl\ \longrightarrow\ 2H[CuCl_2]\ +\ H_2O}
  • концентрированной щёлочью (частично)
\mathsf{Cu_2O\ +\ 2OH^-\ +\ H_2O\ \rightleftarrows\ 2[Cu(OH)_2]^-}
\mathsf{Cu_2O\ +\ 4(NH_3 \cdot H_2O)\ \longrightarrow\ 2[Cu(NH_3)_2]OH\ +\ 3H_2O}
\mathsf{Cu_2O\ +\ 2NH_4^+\ \longrightarrow\ 2[Cu(H_2O)(NH_3)]^+}
  • путём окисления до солей меди(II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте)
\mathsf{Cu_2O\ +\ 6HNO_3\ \longrightarrow\ 2Cu(NO_3)_2\ +\ 2NO_2 \uparrow +\ 3H_2O}
\mathsf{Cu_2O\ +\ 3H_2SO_4\ \longrightarrow\ 2CuSO_4\ +\ SO_2 \uparrow +\ 3H_2O}
\mathsf{2Cu_2O\ +\ 8HCl\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 4CuCl_2\ +\ 4H_2O}

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

\mathsf{2Cu_2O\ +\ 4H_2O\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 4Cu(OH)_2 \downarrow}
\mathsf{Cu_2O\ +\ 2HHal\ \longrightarrow\ 2CuHal \downarrow +\ H_2O\ \ (Hal\ =\ Cl,\ Br,\ I)}
\mathsf{Cu_2O\ +\ H_2SO_4\ \longrightarrow\ CuSO_4\ +\ Cu \downarrow +\ H_2O}
  • восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе
\mathsf{2Cu_2O\ +\ 2NaHSO_3\ \longrightarrow\ 4Cu \downarrow +\ Na_2SO_4\ +\ H_2SO_4}

Реакции при высоких температурах[править | править вики-текст]

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

  • при нагревании до 1800 °C (разложение)
\mathsf{2Cu_2O\ \xrightarrow{1800\ ^\circ C}\ 4Cu\ +\ O_2}
\mathsf{Cu_2O\ +\ H_2\ \xrightarrow{>250\ ^\circ C}\ 2Cu\ +\ H_2O}
\mathsf{Cu_2O\ +\ CO\ \xrightarrow{250-300\ ^\circ C}\ 2Cu\ +\ CO_2}
\mathsf{3Cu_2O\ +\ 2Al\ \xrightarrow{1000\ ^\circ C}\ 6Cu\ +\ Al_2O_3}
\mathsf{2Cu_2O\ +\ 3S\ \xrightarrow{>600\ ^\circ C}\ 2Cu_2S\ +\ SO_2}
\mathsf{2Cu_2O\ +\ Cu_2S\ \xrightarrow{1200-1300\ ^\circ C}\ 6Cu\ +\ SO_2}

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

\mathsf{2Cu_2O\ +\ O_2\ \xrightarrow{500\ ^\circ C}\ 4CuO}
\mathsf{Cu_2O\ +\ Cl_2\ \xrightarrow{250\ ^\circ C}\ Cu_2Cl_2O}

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

\mathsf{3Cu_2O\ +\ 2NH_3\ \xrightarrow{250\ ^\circ C}\ 2Cu_3N\ +\ 3H_2O}
\mathsf{Cu_2O\ +\ M_2O\ \xrightarrow{600-800\ ^\circ C}\ 2MCuO}
\mathsf{Cu_2O\ +\ BaO\ \xrightarrow{500-600\ ^\circ C}\ BaCu_2O_2}

Прочие реакции[править | править вики-текст]

Оксид меди(I) реагирует с азидоводородом:

\mathsf{Cu_2O\ +\ 5HN_3\ \xrightarrow{10-15\ ^\circ C}\ 2Cu(N_3)_2 \downarrow +\ H_2O\ +\ NH_3 \uparrow +\ N_2 \uparrow}
\mathsf{Cu_2O\ +\ 2HN_3\ \xrightarrow{20-25\ ^\circ C}\ 2CuN_3 \downarrow +\ H_2O}

Получение[править | править вики-текст]

Оксид меди(I) может быть получен:

\mathsf{4Cu\ +\ O_2\ \xrightarrow{>200\ ^\circ C}\ 2Cu_2O}
\mathsf{2Cu\ +\ N_2O\ \xrightarrow{500-600\ ^\circ C}\ Cu_2O\ +\ N_2}
\mathsf{4Cu\ +\ 2NO\ \xrightarrow{500-600\ ^\circ C}\ 2Cu_2O\ +\ N_2}
\mathsf{Cu\ +\ CuO\ \xrightarrow{1000-1200\ ^\circ C}\ Cu_2O}
  • термическим разложением оксида меди(II)
\mathsf{4CuO\ \xrightarrow{1026-1100\ ^\circ C}\ 2Cu_2O\ +\ O_2}
\mathsf{2Cu_2S\ +\ 3O_2\ \xrightarrow{1200-1300\ ^\circ C}\ 2Cu_2O\ +\ 2SO_2}

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

\mathsf{4Cu(OH)_2\ +\ N_2H_4 \cdot H_2O\ \xrightarrow{100\ ^\circ C}\ 2Cu_2O \downarrow +\ N_2 \uparrow +\ 7H_2O}

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

\mathsf{2CuI\ +\ 2KOH\ \longrightarrow\ Cu_2O \downarrow +\ 2KI\ +\ H_2O}
\mathsf{2H[CuCl_2]\ +\ 4NaOH\ \longrightarrow\ Cu_2O \downarrow +\ 4NaCl\ +\ 3H_2O}

В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле ~\mathsf{CuOH} (гидроксид меди(I)). Образование оксида меди(I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава \mathsf{Cu_2O \cdot xH_2O}.[5]

Применение[править | править вики-текст]

Оксид меди(I) применяется как пигмент для окрашивания стекла, керамики, глазурей; как компонент красок, защищающих подводную часть судна от обрастания; в качестве фунгицида.[4]

Обладает полупроводниковыми свойствами, используется в меднозакисных вентилях.

Токсичность[править | править вики-текст]

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.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Куприт на webmineral.com
  2. 1 2 Лидин Р.А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006. — С. 104, 226, 464, 532, 604. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.
  3. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — С. 148—149. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2.
  4. 1 2 Оксиды меди на xumuk.ru. Архивировано из первоисточника 15 февраля 2012.
  5. Гидроксиды меди на xumuk.ru. Архивировано из первоисточника 15 февраля 2012.