Підгрупа міді

Зміст міді в земній корі становить 0,003 %, срібла – 2 10-6 %, а золота – 5 • 10-8 %.

Мідь і срібло зустрічаються головним чином у вигляді сірчистих сполук. З мінералів міді найбільш важливі мідний колчедан (CuFeS2) і мідний блиск (Cu2 S). Набагато менша промислове значення мають кисневмісні мінерали – куприт (Cu2 О), малахіт [(CuОН) 2 СО3] та ін Сірчисте срібло як окремий мінерал (аргентит – Ag2 S) зустрічається порівняно рідко. Навпаки, вельми зазвичай знаходження Ag2 S у вигляді домішки до сірчистим рудам Pb, Zn і Cu. Звичайною формою знаходження в природі золота є самородне стан: у вигляді вкраплень в гірських породах, розсипів золотого піску і окремих самородків. Однією з найбільш багатих родовищами золота країн є СРСР.

Подібно золоту, іноді зустрічаються в самородному стані також срібло і мідь. Ймовірно, саме тому всі три елементи і були відомі людству ще в самої глибокої давнини. З них мідь була, мабуть, першим металом, широко використаним для виготовлення знарядь праці (рис. 194).

1) В давнину і ще в минулому сторіччі видобуток золота здійснювалася з розсипів, що утворилися шляхом вивітрювання і розмиву природними водами містять Au гірських порід. В даний час золото видобувається безпосередньо з таких порід, які піддають дробленню і розмелювання.

При середньому вмісті золота експлуатованих нині родовищ всього лише в 0,001% відділення його від порожньої породи старим, заснованим на розходженні в щільності способом відмивання водою стає неекономічним. Замість нього користуються ціанідні методом, який дозволяє практично повністю виділяти золото навіть з найбідніших порід.

Для вилучення Au розмолоту золотовмісні породу обробляють при доступі повітря дуже розбавленим (0,03-0,2 %) розчином NaCN. При цьому золото за рівнянням:

4Au + 8NaCN + 2H2 O + О2 = 4Na [Au (CN) 2] + NaOH

переходить в розчин, з якого потім виділяється дією металічного цинку:

2Na [Au (CN) 2] + Zn = Na2 [Zn (CN) 4] + 2Au

Очищення отриманого тим або іншим шляхом золота від домішок («афінаж») проводиться найчастіше обробкою його гарячою концентрованою H2 SO4 або за допомогою електролізу.

2) Велика частина видобутого в даний час срібла виходить при переробці не власне срібних руд, а містять домішки Ag сірчистих руд Pb, Zn і Cu. Очищення Ag виробляється найчастіше шляхом електролізу.

3) Виплавка міді з його сірчистих руд розпадається на кілька стадій. Насамперед руду обпалюють на повітрі для видалення головної маси міститься в ній сірки. Обпалену руду з добавкою флюсів потім переплавляють. При цьому порожня порода і частина заліза переходять в шлак, a Cu2 S, FeS і невеликі кількості інших домішок сплавляються в «штейн» (який збирається на дні печі). Останній переводять у спеціальні конвертори, де мідь звільняється від сірки і заліза шляхом продування через розплавлену масу повітря. Виплавка міді з окисних руд незрівнянно простіше, ніж з сірчистих, оскільки зводиться до легко протекающему відновленню вугіллям. Саме таким шляхом і добували, мабуть, мідь в давнину. Вироблення її в Єгипті досягала значних розмірів вже за 3000 років до н. е..

4) Оскільки вміст Cu в експлуатованих рудах звичайно не перевищує 2%, для рентабельної їх переробки необхідно попереднє збагачення, тобто підвищення процентного вмісту металу в руді за рахунок відділення його сполук від порожньої породи. Це досягається застосуванням методу флотації руд, заснованого на різних адсорбційних властивостях поверхонь частинок сірчистих металів і навколишнього їх порожньої породи силікатної типу.

Якщо у водний розчин якого-небудь малополярни органічної речовини помістити суміш порошків силікату і сірчистого металу, то на поверхні першого будуть адсорбуватися майже виключно молекули води, на поверхні другого – малополярние молекули розчиненої органічної речовини. З іншого боку, якщо через такий розчин пропускати бульбашки повітря, то останні будуть адсорбувати на своїй поверхні також майже і ключітельно малополярние молекули.

Покриті однаковими адсорбованими шарами частинки сірчистих металів і продуваються через розчин бульбашки повітря легко злипаються один з одним. Навпаки, частки силікатів до бульбашок повітря не прилипають. Якщо у воді, яка містить невелику домішку малополярни органічної речовини (наприклад, соснового масла), збовтати порошок тонко подрібненої мідної руди і через всю систему продувати повітря (рис. 195), то частки сірчистої міді будуть разом з повітряними бульбашками підніматися вгору і перетікати через край судини у вигляді піни, а частки силікатів осядуть на дно, на цьому і заснований флотационний метод збагачення, за допомогою якого щорічно переробляється понад 100 млн. т сірчистих руд різних металів.

Один з одним і з багатьма іншими металами Сu, Ag і Аu легко утворюють сплави. Зокрема, всі вони сплавляються зі ртуттю (важче інших Cu). На легкому освіті амальгами Аu заснований іноді вживаний метод вилучення золота з містять його гірських порід.

5) Основними споживачами міді є електротехніка і металургія. В. першої з них мідь використовується головним чином для виготовлення електричних проводів, а в другій для вироблення сплавів з іншими металами – оловом (бронз), цинком (латуней) і т. д. Щорічний світовий видобуток міді становить близько 3 млн. т.

Срібло служить головним чином для вичинки розмінної монети, домашнього начиння і прикрас. Сполуки Ag знаходять застосування переважно в фотографічної промисловості. Щорічна світова вироблення срібла становить близько 6000

Золото є основою грошової системи більшості країн. Воно вживається також для вичинки різних предметів розкоші, золочення інших металів і т. п. Щорічний світовий видобуток золота становить близько 1000 р.

6) Для вичинки прикрас і предметів розкоші вживаються звичайно сплави Ag або Аu з міддю, склад яких («пробу») виражають числом вагових частин дорогоцінного металу в 1000 частинах сплаву. У СРСР збереглося ще багато виробів, помічених колишнім російським способом – числом золотників дорогоцінного металу в фунті (96 золотників) сплаву. У цьому виразі золоті вироби виготовлялися зазвичай 56, а срібні – 84 проби.

Хімічна активність міді та її аналогів невелика і по ряду Cu – Ag – Au швидко зменшується. Золото і срібло на повітрі не змінюються, а мідь поступово покривається щільною зеленувато -сірою плівкою основних вуглекислих солей. З киснем безпосередньо з’єднується тільки мідь (при нагріванні), з сірою – вже не тільки Cu, а й Ag. З воднем, азотом і вуглецем Cu, Ag і Au не реагують навіть при високих температурах.

Значно легше, ніж з іншими елементами, йде взаємодія міді та її аналогів з вільними галоидами. Сама мідь легко з’єднується з ними вже при звичайній температурі, у разі срібла реакція протікає лише повільно, а золото реагує з сухими галоидами тільки при нагріванні. Навпаки, у водному розчині хлору («хлорного воді») золото розчиняється легко. За цих умов реакція взAuмодействія найповільніше протікає у срібла зважаючи покриття його поверхні шаром труднорастворимого хлористого срібла.

В ряді напруг всі три елементи розташовуються правіше водню, причому мідь стоїть майже поруч з ним, а золото – далі всіх інших металів. Тому в розчинах таких кислот, як НСl, H2 SO4 і т. п., при відсутності окислювачів не розчиняються навіть мідь. У кислотах, одночасно є окислювачами (НNОз і т. п.), мідь і срібло розчиняються легко, а золото лише в тому випадку, коли окисні властивості кислоти виражені особливо сильно. Кращим розчинником для нього є насичена хлором соляна кислота, що взаємодіє із золотом за рівнянням:

2Au + ЗСl2 + 2НСl = 2Н [AuСl4]

Добре розчиняє золото також царська горілка (IX § 3). По відношенню до сильних лугів елементи підгрупи міді стійкі.

У своїх з’єднаннях срібло головним чином одновалентно. Навпаки, Cu і Au утворюють по два досить добре вивчених ряду похідних. Cu – одно-і двовалентного, Au – одно-і тривалентного елемента. Більш стійкими і практично важливими є в більшості випадків похідні двовалентної міді і тривалентного золота. Всі розчинні сполуки Cu, Ag і Au отруйні.

Найбільш характерною особливістю більшості з’єднань розглянутих елементів є легкість відновлення їх до металів. Відповідно до положення в ряді напруг найлегше відновлюється Au, найважче – Cu. Інший вельми різко вираженою рисою є їх схильність до комплексоутворення.

7) Цікаве застосування знаходить одержуване відновленням дрібно роздроблене срібло в санітарній техніці. Як показує досвід, іон Ag + володіє виключно сильно виражені бактерицидні (що вбиває бактерії) властивостями. Наприклад, витримана деякий час в срібних посудинах вода може потім довго зберігатися без загнивання, оскільки вона виявляється стерилізованої вже тієї нікчемною концентрацією іона Ag +, яка в ній. створюється при зіткненні з металевим сріблом.

Теплоти утворення сполук одновалентних Cu, Ag і Au зіставлені на рис. 197. Як видно з останнього, при переході від Cu до Au вони у всіх випадках зменшуються.

Посилання на основну публікацію