Медь

Медь
← Никель | Цинк →
29 Cu ↓ Ag Периодическая система элементов 29Cu
Внешний вид простого вещества
Самородная медь
Свойства атома
Название, символ, номер	Медь/Cuprum (Cu), 29
Группа, период, блок	11 (устар. 1), 4, d-элемент
Атомная масса (молярная масса)	63,546(3)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d^104s^1 1s^22s^22p^63s^23p^63d^104s^1
Радиус атома	128 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+2e) 73 (+1e) 77 (K=6) пм
Электроотрицательность	1,90 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	+0,337 В/ +0,521 В
Степени окисления	0; +1; +2; +3; +4
Энергия ионизации (первый электрон)	745,0 (7,72) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	8,92 г/см³
Температура плавления	1356,55 K (1083,4 °С)
Температура кипения	2840,15 К (2567 °С)
Мол. теплота плавления	13,01 кДж/моль
Мол. теплота испарения	304,6 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,44[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	3,615 Å
Температура Дебая	315 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 401 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-50-8
Наиболее долгоживущие изотопы
Основная статья: Изотопы меди Изотоп Распростра- нённость Период полураспада Канал распада Продукт распада ^63Cu 69,15% стабилен - - ^64Cu синт. 12,70 ч ЭЗ ^64Ni β^− ^64Zn ^65Cu 30,85% стабилен - - ^67Cu синт. 61,83 ч β^− ^67Zn

29	Медь
Cu 63,546
3d^104s^1

Медь (химический символ — Cu, от лат. Cuprum) — химический элемент 11-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы первой группы, IB) четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29.

В виде простого вещества медь — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки).

C давних пор широко используется человеком.

История

Медь — один из первых металлов, хорошо освоенных человеком из-за доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак — свидетельство выплавки её из руд — найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк^[3]. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Экспериментальные исследования С. А. Семёнова с сотрудниками показали, что, несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий^[4].

В древности медь применялась также в виде сплава с оловом — бронзы — для изготовления оружия и т. п., бронзовый век пришёл на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопках. На смену бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:

${\displaystyle {\mathsf {2CO+(CuOH)_{2}CO_{3}\rightarrow 2Cu+3CO_{2}+H_{2}O}}}$

На Кипре уже в 3 тысячелетии до нашей эры существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

Индейцы культуры Чонос (Эквадор) ещё в XV—XVI веках выплавляли медь с содержанием 99,5 % и употребляли её в качестве монеты в виде топориков 2 см по сторонам и 0,5 мм толщиной. Монета имела хождение по всему западному побережью Южной Америки, в том числе и в государстве Инков^[5].

На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение — Каргалы), в Закавказье, в Сибири, на Алтае, на территории Украины.

В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. Много меди шло на изготовление колоколов. Из бронзы были отлиты такие произведения литейного искусства, как Царь-пушка (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи) (752 г.).

С открытием электричества в XVIII—XIX вв. большие объёмы меди стали идти на производство проводов и других связанных с ним изделий. И хотя в XX в. провода часто стали делать из алюминия, медь не потеряла значения в электротехнике^[6].

Происхождение названия

Латинское название меди Cuprum (древнелат. aes cuprium, aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где было богатое месторождение.

У Страбона медь именуется χαλκός, 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, гот. aiz, нем. erz, англ. ore) означает руда или рудник.

Медь обозначалась алхимическим символом «♀» — «зеркало Венеры», и иногда сама медь именовалась алхимиками тоже как «венера». Это связано с тем, что богиня красоты Венера (Афродита), являлась богиней Кипра^[7], и из меди делались зеркала. Этот символ Венеры также был изображён на брэнде Полевского медеплавильного завода, им с 1735 по 1759 годы клеймилась полевская медь, и изображён на современном гербе города Полевской^[7][8]. С Гумёшевским рудником Полевского, — крупнейшим в XVIII−XIX веках месторождением медных руд Российской империи на Среднем Урале, — связан известный персонаж сказов П. П. Бажова — Хозяйка медной горы, покровительница добычи малахита и меди. По одной из гипотез, она является преломлённым народным сознанием образом богини Венеры^[7].

Русское слово медь (и медный) встречается в древнейших русских литературных памятниках: ст.‑слав. *mědь, «медь» не имеет чёткой этимологии, возможно, исконное слово^[9][10]. В. И. Абаев предполагал, что, возможно, слово „Медь“ произошло от названия страны Мидия: *Мѣдь из иранского Мādа — через посредство греч. Μηδία^[11]. Согласно этимологии М. Фасмера, слово «медь» родственно др-герм. smid «кузнец», smîdа «металл»^[11].

Нахождение в природе

Самородная медь

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (0,78-1,5)·10^−4[12]% (по массе)^[2]. В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10⁻⁷ % и 10⁻⁷ % (по массе) соответственно^[2].

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS₂, также известный как медный колчедан, халькозин Cu₂S и борнит Cu₅FeS₄. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu₂O, азурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂CO₃(OH)₂. Иногда медь встречается в самородном виде, масса отдельных скоплений может достигать 400 тонн^[13]. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Забайкальском крае, Жезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии. Другие самые богатые месторождения меди находятся в Чили (Эскондида и Кольяуси) и США (Моренси)^[14].

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Физические свойства

Кристаллы меди

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, цезием и золотом, медь — один из четырёх 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 четвёртой атомными орбиталями: энергетическая 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-^[15] и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5—58 МСм/м^[16]. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

Атомная плотность меди (N0) = ${\displaystyle 8,52\cdot 10^{28}}$ (атом/м³).

Изотопы меди

Основная статья: Изотопы меди

Природная медь состоит из двух стабильных изотопов — ⁶³Cu (изотопная распространённость 69,1 %) и ⁶⁵Cu (30,9 %). Известны более двух десятков нестабильных изотопов, самый долгоживущий из которых ⁶⁷Cu с периодом полураспада 62 часа^[17].

Получение

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз.

Пирометаллургический метод

• Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Халькопиритное сырьё содержит 0,5—2,0 % Cu. После флотационного обогащения исходной руды концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400 °C :

${\displaystyle {\mathsf {2CuFeS_{2}+O_{2}\longrightarrow Cu_{2}S+2FeS+SO_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {2FeS+3O_{2}\longrightarrow 2FeO+2SO_{2}\uparrow }}}$

Затем обожжённый концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезём:

${\displaystyle {\mathsf {FeO+SiO_{2}\longrightarrow FeSiO_{3}}}}$

Образующийся силикат в виде шлака всплывает, и его отделяют. Оставшийся на дне штейн — сплав сульфидов FeS и Cu₂S — подвергают бессемеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа окисляется до оксида и с помощью кремнезёма выводится из процесса в виде силиката. Сульфид меди частично окисляется до оксида и затем восстанавливается до металлической (черновой) меди:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}S+3O_{2}\longrightarrow 2Cu_{2}O+2SO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+Cu_{2}S\longrightarrow 6Cu+SO_{2}}}}$

Получаемая металлическая (черновая) медь содержит 90,95 % металла и подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкислённого раствора медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет высокую чистоту до 99,99 % и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также сплавов.

• Также чистую медь можно получить и в процессе экзотермической реакции восстановления оксида меди водородом:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\uparrow \longrightarrow Cu+H_{2}O+Q\uparrow }}}$

Гидрометаллургический метод

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}+Fe\longrightarrow Cu\downarrow +FeSO_{4}}}}$

Электролизный метод

Электролиз раствора сульфата меди:

${\displaystyle {\mathsf {CuSO_{4}\rightleftarrows Cu^{2+}+SO_{4}^{2-}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {K^{-}:Cu^{2+}+2e\longrightarrow Cu^{0}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {A^{+}:2H_{2}O-4e\longrightarrow O_{2}+4H^{+}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2CuSO_{4}+2H_{2}O\longrightarrow 2Cu\downarrow +O_{2}\uparrow +2H_{2}SO_{4}}}}$

Химические свойства

Возможные степени окисления

Диаграмма Пурбе для меди

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первая из них склонна к диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях (Cu₂O, CuCl, CuI и т. п.) или комплексах (например, [Cu(NH₃)₂]⁺). Её соединения бесцветны. Более устойчива степень окисления +2, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях и комплексах можно получить соединения со степенью окисления +3, +4 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B₁₁H₁₁)₂³⁻, полученных в 1994 году.

Простое вещество

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не вступает в реакцию с водой и разбавленной соляной кислотой. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, Концентрированной селеновой и хлорной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Вступает в реакцию при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+H_{2}O+CO_{2}+O_{2}\longrightarrow \ (CuOH)_{2}CO_{3}\downarrow }}}$

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+H_{2}SO_{4}\longrightarrow \ CuO+SO_{2}\uparrow \ +H_{2}O}}}$

С концентрированной горячей серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+2H_{2}SO_{4}\longrightarrow \ CuSO_{4}+SO_{2}\uparrow \ +2H_{2}O}}}$

С безводной горячей серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+2H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ Cu_{2}SO_{4}\downarrow +SO_{2}\uparrow \ +2H_{2}O}}}$

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода в воздухе:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+2H_{2}SO_{4}+O_{2}{\xrightarrow {t^{\circ }}}\ 2CuSO_{4}+2H_{2}O}}}$

С концентрированной азотной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+4HNO_{3}\longrightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}$

С разбавленной азотной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {3Cu+8HNO_{3}\longrightarrow \ 3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}$

С «царской водкой»:

${\displaystyle {\mathsf {3Cu+2HNO_{3}+6HCl\longrightarrow \ 3CuCl_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}$

С концентрированной горячей соляной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+4HCl\longrightarrow \ 2H[CuCl_{2}]+H_{2}\uparrow }}}$

C разбавленной соляной кислотой в присутствии кислорода:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+4HCl+O_{2}\longrightarrow \ 2CuCl_{2}+2H_{2}O}}}$

C разбавленной соляной кислотой в присутствии перекиси водорода:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+2HCl+H_{2}O_{2}{}\longrightarrow \ CuCl_{2}+2H_{2}O}}}$

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+4HCl+O_{2}\ {\xrightarrow {500-600^{o}C}}\ 2CuCl_{2}+2H_{2}O}}}$

С бромоводородом:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+4HBr\longrightarrow \ 2H[CuBr_{2}]+H_{2}\uparrow }}}$

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+4CH_{3}COOH+O_{2}\longrightarrow \ [Cu_{2}(H_{2}O)_{2}(CH_{3}COO)_{4}]}}}$

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

${\displaystyle {\mathsf {Cu{\xrightarrow {NH_{3}\cdot H_{2}O,O_{2}}}\ [Cu(NH_{3})_{2}]OH\rightleftarrows \ [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}}}}$

Окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода при температуре 200 °C и до оксида меди(II) при избытке кислорода при температурах порядка 400—500 °C:

${\displaystyle {\mathsf {4Cu+O_{2}\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ 2Cu_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+O_{2}\ {\xrightarrow {400-500^{o}C}}\ 2CuO}}}$

Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+Cl_{2}\longrightarrow \ CuCl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu+Br_{2}\longrightarrow \ CuBr_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu+S\ {\xrightarrow {CS_{2}}}\ CuS}}}$

С йодом (йодида меди(II) не существует):

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+I_{2}\longrightarrow \ 2CuI}}}$

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+S\ {\xrightarrow {300-400^{o}C}}\ Cu_{2}S}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+Se\ {\xrightarrow {300-400^{o}C}}\ Cu_{2}Se}}}$

C оксидами неметаллов:

${\displaystyle {\mathsf {4Cu+SO_{2}\ {\xrightarrow {600-800^{o}C}}\ Cu_{2}S+2CuO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu+2NO\ {\xrightarrow {500-600^{o}C}}\ 2CuO+N_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {4Cu+2NO_{2}\ {\xrightarrow {500-600^{o}C}}\ 4CuO+N_{2}\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu+2N_{2}O_{4}\ {\xrightarrow {80^{o}C,CH_{3}-COO-CH_{2}-CH_{3}}}\ Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow }}}$

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

${\displaystyle {\mathsf {6Cu+12HCl+KClO_{3}\longrightarrow \ 6H[CuCl_{2}]+KCl+3H_{2}O}}}$

С хлоридом железа(III):

${\displaystyle {\ce {Cu + 2FeCl3 -> CuCl2 + 2FeCl2}}}$

Вытесняет менее активные металлы из их солей:

${\displaystyle {\mathsf {Cu+2AgNO_{3}{}\longrightarrow \ 2Ag+Cu(NO_{3}{})_{2}{}}}}$

Соединения меди(I)

Свойства соединений меди (I) похожи на свойства соединений серебра (I). В частности, CuCl, CuBr и CuI нерастворимы. Также присутствую не растворимые в воде комплексы(например, дихлорокупрат(I)-ион [CuCl₂]⁻ устойчив:

${\displaystyle {\mathsf {CuCl+Cl^{-}\rightarrow [CuCl_{2}]^{-}}}}$)

Следует обратить внимание на то, что сульфат меди(I) нестабилен Он мгновенно разлагается и переходит в устойчивый сульфат меди(II).

• Большинство соединений имеют белую окраску либо бесцветны.

Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко диспропорционируют:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu^{+}\rightarrow Cu^{2+}+Cu\downarrow }}}$

Примером диспропорционирования может служить реакция оксида меди(I) с разбавленной серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+Cu\downarrow +H_{2}O}}}$

Степени окисления +1 соответствует оксид Cu₂O красно-оранжевого цвета, который разлагается при температуре 1800°С:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\xrightarrow {1800^{o}C} \ 4Cu+O_{2}}}}$

Можно восстановить до элементарной меди:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+H_{2}\xrightarrow {260^{o}C} \ 2Cu+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+C\xrightarrow {260^{o}C} \ 2Cu+CO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+CO\xrightarrow {250-300^{o}C} \ 2Cu+CO_{2}}}}$

Также протекает процесс алюминотермии:

${\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O+2Al\xrightarrow {1000^{o}C} \ 6Cu+Al_{2}O_{3}}}}$

Реагирует с концентрированными растворами щелочей:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+H_{2}O+2OH^{-}\rightarrow \ 2[Cu(OH)_{2}]^{-}}}}$

С концентрированной соляной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+4HCl\rightarrow \ 2H[CuCl_{2}]+H_{2}O}}}$

С разбавленными галоген кислотами(Hal = Cl, Br, I):

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+2HHal\rightarrow \ 2CuHal+H_{2}O}}}$

С разбавленной соляной кислотой в присутствии кислорода:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+8HCl+O_{2}\rightarrow \ 4CuCl_{2}+4H_{2}O}}}$

С концентрированной азотной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+6HNO_{3}\rightarrow \ 2Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}+3H_{2}O}}}$

С концентрированной серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+3H_{2}SO_{4}\rightarrow \ 2CuSO_{4}+SO_{2}+3H_{2}O}}}$

С разбавленной серной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+H_{2}SO_{4}\rightarrow \ CuSO_{4}+Cu+H_{2}O}}}$

С гидросульфитом натрия:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+2NaHSO_{3}\rightarrow \ 4Cu+Na_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}}}}$

С аммиаком:

${\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O+2NH_{3}\xrightarrow {250^{o}C} \ 2Cu_{3}N+3H_{2}O}}}$

С раствором аммиака:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+4NH_{3}*H_{2}O\rightarrow \ 2[Cu(NH_{3})_{2}]OH+3H_{2}O}}}$

С азотистоводородной кислотой в разных условиях при охлаждении:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+5HN_{3}\xrightarrow {10-15^{o}C} \ 2Cu(N_{3})_{2}+H_{2}O+NH_{3}+N_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+2HN_{3}\xrightarrow {20-25^{o}C} \ 2CuN_{3}+H_{2}O}}}$

С серой:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+3S\xrightarrow {610^{o}C} \ 2Cu_{2}S+SO_{2}}}}$

С Сульфидом меди(I):

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+Cu_{2}S\xrightarrow {1200-1300^{o}C} \ 6Cu+SO_{2}}}}$

С кислородом:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O+O_{2}\xrightarrow {500^{o}C} \ 4CuO}}}$

С хлором:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+Cl_{2}\xrightarrow {250^{o}C} \ 2Cu_{2}OCl_{2}}}}$

С оксидами щелочных металлов(Ме = Li, Na, K, Rb, Cs):

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+Me_{2}O\xrightarrow {600-800^{o}C} \ 2MeCuO}}}$

С оксидом бария:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O+BaO\xrightarrow {500-600^{o}C} \ Ba(CuO)2}}}$

Соответствующий гидроксид CuOH (жёлтого цвета) разлагается при температуре 100°С с образованием оксида меди(I).

${\displaystyle {\mathsf {2CuOH\xrightarrow {100^{o}C} \ Cu_{2}O+H_{2}O}}}$

Гидроксид CuOH проявляет основные свойства.

${\displaystyle {\mathsf {CuOH+2HCl\rightarrow H[CuCl_{2}]+H_{2}O}}}$

Также реагирует с раствором аммиака:

${\displaystyle {\mathsf {CuOH+xNH_{3}*H_{2}O\rightarrow Cu(NH_{3})_{x}(OH)+xH_{2}O}}}$

Реагирует с гидроксидом калия:

${\displaystyle {\mathsf {CuOH+KOH\rightarrow K[Cu(OH)_{2}]}}}$

Соединения меди(II)

Степень окисления II — наиболее стабильная степень окисления меди. Ей соответствует оксид CuO чёрного цвета, который разлагается при температуре 1100 °С:

${\displaystyle {\mathsf {4CuO\xrightarrow {1100^{o}C} \ 2Cu_{2}O+O_{2}}}}$

Реагирует с раствором аммиака с образованием Реактива Швейцера:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+4NH_{3}*H_{2}O\rightarrow \ [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}+3H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CuO+4NH_{3}+H_{2}O\rightarrow \ [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}}}}$

Растворяется в концентрированных щелочах с образованием комплексов:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+2OH^{-}+H_{2}O\rightarrow \ [Cu(OH)_{4}]^{2+}}}}$

При сплавлении с щелочами образуются купраты металлов:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+2KOH\xrightarrow {\ } K_{2}CuO_{2}+H_{2}O}}}$

С азотной кислотой:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+2HNO_{3}\rightarrow \ Cu(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}}$

Реагирует с йодоводородной кислотой с образованием йодида меди(I), так как йодида меди(II) не существует:

${\displaystyle {\mathsf {2CuO+4HI\rightarrow \ 2CuI+I_{2}+2H_{2}O}}}$

Протекают процессы магниетермии и алюминотермии:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+Mg\rightarrow \ Cu+MgO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3CuO+2Al\rightarrow \ 3Cu+Al_{2}O_{3}}}}$

Также можно восстановить до элементарной меди следующими способами:

${\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow \ Cu+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CuO+C\rightarrow \ Cu+CO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {CuO+CO\rightarrow \ Cu+CO_{2}}}}$

Оксид меди(II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa₂Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников.

Соответствующий гидроксид Cu(OH)₂ (голубого цвета), который при длительном стоянии разлагается, переходя в оксид меди(II) чёрного цвета:

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}\rightarrow CuO+H_{2}O}}}$

Также в избытке влаги возможно окисление меди, и переход в гидроксид куприла, в котором степень окисления меди +3:

${\displaystyle {\mathsf {4Cu(OH)_{2}+O_{2}\rightarrow 4CuO(OH)+2H_{2}O}}}$

При нагревании до 70 °С разлагается:

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}\xrightarrow {70^{o}C} \ CuO+H_{2}O}}}$

Реагирует с растворами концентрированных щелочей с образованием гидроксокомплексов синего цвета (это подтверждает преимущественно основный характер Cu(OH)_2):

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+OH^{-}\rightarrow [Cu(OH)_{4}]^{2-}}}}$

С образованием солей меди(II) растворяется во всех кислотах(в том числе кислотах окислителях) кроме йодоводородной:

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+HNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+2HCl\rightarrow CuCl_{2}+2H_{2}O}}}$

Реакция с йодоводородной кислотой отличается тем, что образуется йодид меди(I), так как йодида меди(II) не существует:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu(OH)_{2}+4HI\rightarrow 2CuI+I_{2}+4H_{2}O}}}$

Реакция с водным раствором аммиака является из важных в химии, так как образуется реактив Швейцера (растворитель целлюлозы):

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+4NH_{3}*H_{2}O\rightarrow [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu(OH)_{2}+4NH_{3}\rightarrow [Cu(NH_{3})_{4}](OH)_{2}}}}$

Также суспензия гидроксида меди реагирует с углекислым газом с образованием дигидроксокарбонатом меди(II):

${\displaystyle {\mathsf {2Cu(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow (CuOH)_{2}CO_{3}+H_{2}O}}}$

Большинство солей двухвалентной меди имеют синюю или зелёную окраску. При растворении солей меди(II) в воде образуются голубые аквакомплексы [Cu(H₂O)₆]²⁺. Соединения меди(II) обладают слабыми окислительными свойствами, что используется в анализе (например, использование реактива Фелинга). Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди и медных сплавов при взаимодействии оксидной плёнки с углекислым газом воздуха в присутствии воды

Медный купорос

Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид.

Соединения меди(III) и меди(IV)

Степени окисления III и IV являются малоустойчивыми степенями окисления и представлены только соединениями с кислородом, фтором или в виде комплексов.

Имеются данные о получении сесквиоксида Cu₂O₃^[18], также известны различные купраты(III), как в виде смешанных оксидных систем с другими металлами, например, серебром – Ag₂Cu₂O₄^[19], так и координационных соединений; наличие у меди конфигурации d⁸ в этих соединениях является дискуссионной^[20].

Гексафторкупраты(III) и (IV) получают действием фтора на соли меди и щелочных металлов при нагревании под давлением. Они бурно реагируют с водой и являются сильными окислителями.

Комплексы меди(III) с ортопериодатами и теллуратами относительно стабильны и предложены как окислители в аналитической химии. Описано много комплексов меди(III) с аминокислотами и пептидами.

Аналитическая химия меди

Возбуждённые атомы меди окрашивают пламя в голубовато-зелёный цвет

Медь можно обнаружить в растворе по зелёно-голубой окраске пламени бунзеновской горелки, при внесении в него платиновой проволочки, смоченной исследуемым раствором.

• Традиционно количественное определение меди в слабокислых растворах проводилось с помощью пропускания через него сероводорода, при этом сульфид меди выпадает в далее взвешиваемый осадок.
• В растворах, при отсутствии мешающих ионов, медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
• Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими и спектральными методами.

Применение

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724—0,0180 мкОм·м/^[16]), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %^[21].

Самое частое применение меди — электротехника

Теплообмен

Система охлаждения из меди на тепловых трубках в ноутбуке

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005^[22], а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.

Музыкальные инструменты

Из бронзы и латуни изготавливаются музыкальные инструменты:

• Ударные инструменты, металлофоны — колокола и колокольчики, поющие чаши, тарелки, гонги.
• Медные духовые инструменты. Для их изготовления кроме латуни также используется т. н. двойная латунь с повышенным содержанием меди — томпак или полутомпак.

Сплавы

Сплавы на основе меди

Латунная игральная кость, рядом цинк и слиток меди

Статуэтка, отлитая из бронзы

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые, помимо олова и цинка, могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав пушечной бронзы, использовавшейся для изготовления артиллерийских орудий вплоть до XIX века, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на изготовление гильз артиллерийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой пластичности. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25—29 кгс/мм² у технически чистой меди.

Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред (медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Медь и её сплавы латунь и бронза обладают высокой коррозионной стойкостью, электро- и теплопроводностью, антифрикционными показателями. При этом медь хорошо сваривается и обрабатывается резанием.^[23]

Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав (мельхиор) используются для чеканки разменной монеты^[24].

Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости. Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 °C , обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.

Сплавы, в которых медь значима

Повреждённая пожаром дюралюминиевая деталь дирижабля Гинденбург (LZ 129)

Дюраль (дюралюминий) определяют как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).

Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия-бария-меди (купрата) YBa₂Cu₃O_7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.

Другие сферы применения

Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за того, что медь является катализатором полимеризации ацетилена (образует соединения меди с ацетиленом), трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.

Широко применяется медь в архитектуре. Кровли и фасады из тонкой листовой меди из-за автозатухания процесса коррозии медного листа служат безаварийно по 100—150 лет. В России использование медного листа для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006^[25].

Медь может быть использована для снижения переноса инфекции в лечебных учреждениях через поверхности, к которым прикасается рука человека. Из меди могут быть изготовлены ручки дверей, водозапорной арматуры, перила, поручни кроватей, столешницы^[26].

Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм^[27].

Также медь применяется в пиротехнике для окрашивания пламени в синий цвет^[28][29][30].

Производство, добыча и запасы меди

Мировой рынок

См. также: Список стран по выплавке меди

По объёму мирового производства и потребления металлов медь занимает третье место после железа и алюминия.

Разведанные мировые запасы меди на конец 2008 года составляли 1 млрд т, из них подтверждённые — 550 млн т. Причём, оценочно, считается, что глобальные мировые запасы на суше составляют 3 млрд т, а глубоководные ресурсы оцениваются в 700 млн т. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы^[31], в 2021 году — 880 млн. тонн^[32]. На долю России по состоянию на 2021 год приходилось около 2,2 % общих мировых запасов^[32].

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т, a в 2004 году — около 14 млн т^[31][33]. Мировое производство меди в 2007 году составляло^[34] 15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т. Добыча меди в 2022 году составила 21,9 млн. тонн, производство рафинированной меди — 24,6 млн. тонн ^[35]. Потребление меди в 2021 году — 25 млн. тонн^[36]. Таким образом, при нынешних темпах потребления текущих запасов меди хватит примерно на 35 лет.

Объём мирового потребления меди в 2023 году, по оценкам компании «Норникель» 2022 года, должен составить 25,4 млн тонн (рост на 2 % по отношению к прошлому году). В то же время «Норникель» прогнозирует объём добычи меди в 2023 году в размере 22,4 млн тонн (рост на 2 % год к 2022 году). Объём дефицита рынка прогнозировался на уровне 160 тыс. тонн.^[37]

Лидеры производства (по состоянию на 2022 год, млн. тонн)^[38]:

1.  Чили – 5,200,
2.  Перу – 2,200,
3.  Республика Конго – 2,200,
4.  Китай – 1,900,
5.  США – 1 ,300,
6.  Россия – 1,000,
7.  Индонезия –0,920,
8.  Австралия – 0,830,
9.  Замбия – 0,770,
10.  Мексика – 0,740
11.  Казахстан – 0,580,
12.  Канада – 0,530,
13.  Польша – 0,390.
14.  Армения - 0,308.

На остальные страны приходится ещё около 2,5 млн тонн в год производимой меди^[32].

Производство меди в России

Запасы и добыча в России: см. Добыча полезных ископаемых в России#Медь.

Производство рафинированной меди в России в 2018—2022 годах составляло 0,99—1,04 млн. тонн в год году. В России по состоянию на 2020 год свыше 95% производимой рафинированной меди приходилось на три компании^[39]:

Компания	тыс. тонн	%
Уралэлектромедь	440	41 %
Норильский никель	420	40 %
Русская медная компания	200	19 %

К указанным производителям меди в России в 2008 году присоединился Холдинг «Металлоинвест», выкупивший права на разработку нового месторождения меди «Удоканское»^[40]. В настоящее время развитие проекта на данном месторождении ведёт компания "Удоканская медь", которая в 2023 году выпустила первый медный концентрат^[41]. При выходе на полную мощность ожидается выпуск 360 тыс. тонн меди в год^[39], что может сделать "Удоканскую медь" одним из крупнейших производителей меди в России.

Современные способы добычи

Сейчас известно более 200 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно медные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская Республика. Эскондида — самый большой в мире карьер, в котором добывают медную руду (расположен в Чили). В зависимости от глубины залегания, руда добывается открытым или закрытым методом^[42].

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её растворения в слабом растворе серной кислоты и последующего выделения металлической (черновой) меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди.

Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700—800 °C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига.

После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20—40 % железа, 22—25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки — 1450 °C.

С целью окисления сульфидов и железа полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200—1300 °C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4—99,4 % меди, 0,01—0,04 % железа, 0,02—0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.

Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0—99,7 %. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95 %). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди. Электролитом служит раствор серной кислоты с медным купоросом. В ходе электролиза происходит повышение концентрации серной кислоты. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлама, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. При получении 1000 тонн электролитической меди можно получить до 3 кг серебра и 200 г золота. Катоды выгружают через 5—12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах^[43].

Влияние на экологию

При открытом способе добычи после её прекращения карьер становится источником токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире — Беркли Пит — образовалось в карьере медного рудника.

Стоимость

В январе 2008 года, впервые за всю историю, на Лондонской бирже металлов цены на медь превысили 8000 долларов за тонну. В начале июля цены возросли до 8940 долларов за тонну, что стало абсолютным рекордом начиная с 1979 года — момента начала ведения торгов на бирже. Цена достигла пика в почти 10,2 тыс. долларов в феврале 2011 года^[44].

На 2011 год стоимость меди составляла около 8900 долларов за тонну^[45]. Вследствие кризиса мировой экономики цена на большинство видов сырья упала, и стоимость 1 тонны меди на 1 сентября 2016 не превышала 4700 долларов^[46].

В мае 2021 года цена меди на Лондонской бирже металлов (LME) взлетела до 10 307 долларов за тонну^[47]. Пиковая цена зафиксирована в середине октября 2021 — стоимость контракта на одну тонну меди с поставкой через 3 месяца в моменте превышала 10 тыс. долларов^[48].

Биологическая роль

Продукты, богатые медью.

Метаболизм меди у человека. Поступление в энтероцит с помощью транспортёра CMT1, перенос с помощью ATOX1 в сеть транс-Гольджи, при росте концентрации — высвобождение с помощью АТФ-азы ATP7A в воротную вену. Поступление в гепатоцит, где ATP7B нагружает ионами меди белок церулоплазмин, а избыток выводит в желчь.

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. 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 белка гемоглобина 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^[49].

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 1 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».

В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта^[50].

Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла^[50]. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.

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^[51] (агентство подчёркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выраженно бактерицидное действие поверхностей из меди (и её сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA^[52]. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/H1N1 (т. н. «свиной грипп»)^[53].

Органолептические свойства

Излишняя концентрация ионов меди придаёт воде отчётливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептического определения меди в воде составляет приблизительно 2—10 мг/л. Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде является природным механизмом защиты от приёма внутрь воды с излишним содержанием меди.

См. также

Примечания

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — ISSN 0033-4545. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02. Архивировано 5 февраля 2014 года.
2. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 7. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
3. Спиридонов, 1989, с. 5—8.
4. Спиридонов, 1989, с. 20—22.
5. Waldemar Espinoza Soriano. Etnohistoria ecuatoriana: estudios y documentos (исп.). — Quito: Abya-Yala, 1988. — P. 135.
6. Спиридонов, 1989, с. 172.
7. Перфильев А. В. Герб и символы Полевского : [арх. 8 декабря 2015] // Полевской край: Историко-краеведческий сборник. — Екатеринбург : Уралтрейд, 1998. — Вып. 1, № 3. — (Уральское краеведение).
8. Официальные символы Архивная копия от 15 октября 2016 на Wayback Machine, на сайте Администрации Полевского городского округа
9. Этимологический словарь славянских языков, том 18. — М.: Наука, 1993. — С. 144−146.
10. Откупщиков Ю. В. Очерки по этимологии. — СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета. — 2001. — С. 127−130.
11. медь // Этимологический словарь русского языка = Russisches etymologisches Wörterbuch : в 4 т. / авт.-сост. М. Фасмер ; пер. с нем. и доп. чл.‑кор. АН СССР О. Н. Трубачёва, под ред. и с предисл. проф. Б. А. Ларина [т. I]. — Изд. 2-е, стер. — М. : Прогресс, 1986—1987.
12. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры / отв. ред. д.г.-м.н. Сазонов В.Н.. — Екатеринбург: УрО РАН, 2009. — С. 36. — 383 с. — ISBN isbn 978-5-7691-2038-1.
13. Медь самородная — статья из Большой советской энциклопедии. 
14. Крупнейшие мономинеральные месторождения (рудные районы, бассейны)  (неопр.). Дата обращения: 29 ноября 2010. Архивировано из оригинала 19 июня 2010 года.
15. при 20 °С: 394,279 Вт/(м·К), то есть 0,941 кал/(см·сек·°С)
16. Электротехнический справочник. Т. 1. / Составитель И. И. Алиев. — М. : ИП РадиоСофт, 2006. — C. 246. — ISBN 5-93037-157-1
17. Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
18. Чукуров П.М. Меди оксиды // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2: Даффа — Меди. — С. [669—670] (стб. 1331). — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.
19. D. Muñoz-Rojas, G. Subías, J. Fraxedas, P. Gómez-Romero, N. Casañ-Pastor. Electronic Structure of Ag 2 Cu 2 O 4 . Evidence of Oxidized Silver and Copper and Internal Charge Delocalization (англ.) // The Journal of Physical Chemistry B. — 2005-04-01. — Vol. 109, iss. 13. — P. 6193–6203. — ISSN 1520-5207 1520-6106, 1520-5207. — doi:10.1021/jp044493w. Архивировано 26 мая 2023 года.
20. Ida M. DiMucci, James T. Lukens, Sudipta Chatterjee, Kurtis M. Carsch, Charles J. Titus, Sang Jun Lee, Dennis Nordlund, Theodore A. Betley, Samantha N. MacMillan, Kyle M. Lancaster. The Myth of d 8 Copper(III) (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 2019-11-20. — Vol. 141, iss. 46. — P. 18508–18520. — ISSN 1520-5126 0002-7863, 1520-5126. — doi:10.1021/jacs.9b09016. Архивировано 9 марта 2023 года.
21. Применение меди Архивная копия от 14 сентября 2010 на Wayback Machine  (недоступная ссылка с 21-05-2013 [4244 дня] — история, копия)
22. ГОСТ Р 52318-2005 Трубы медные круглого сечения для воды и газа. Технические условия  (неопр.). Дата обращения: 24 июля 2008. Архивировано 14 сентября 2008 года.
23. Грудев А. П., Машкин Л. Ф., Ханин М. И. Технология прокатного производства. — М.: Металлургия, 1994. — С. 441. — 656 с. — ISBN 5-229-00838-5. Архивировано 18 июня 2022 года.
24. Смирягин А. П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. — 3-е изд. — Металлургия, 1974. — С. 321—488.
25. СП 31-116-2006 Проектирование и устройство кровель из листовой меди  (неопр.). Дата обращения: 25 декабря 2009. Архивировано 8 ноября 2009 года.
26. Hannah Bloch. A Copper Bedrail Could Cut Back On Infections For Hospital Patients  (неопр.). Дата обращения: 11 ноября 2020. Архивировано 8 ноября 2020 года.
27. Исаев А. А. Лазер на парах меди  (неопр.). Дата обращения: 6 января 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
28. What minerals produce the colors in fireworks? | U.S. Geological Survey  (неопр.). www.usgs.gov. Дата обращения: 3 декабря 2024.
29. Почему фейерверки разного цвета?  (рус.) vektor-tv.ru (27 декабря 2022). Дата обращения: 3 декабря 2024.
30. А. А. Шидловский. Основы пиротехники (рус.). — М.,: RUGRAM, 2021. — ISBN 978-5-458-23949-3.
31. Производство меди  (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2007. Архивировано 5 октября 2008 года.
32. Daniel M. Flanagan. Mineral Commodity Summaries 2022 - Copper (англ.). U.S. Geological Survey. U.S. Geological Survey. Дата обращения: 3 февраля 2024. Архивировано 8 февраля 2024 года.
33. В 2005 г. мировая добыча меди увеличится на 8 % до 15,7 млн т. — Новости металлургии
34. MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2009  (неопр.). Дата обращения: 30 сентября 2009. Архивировано 6 августа 2011 года.
35. Медь (Cu) – Обзор рынка металлов – Стратегический отчет – Годовой отчет ПАО «ГМК «Норильский никель» за 2022 г.  (рус.) ar2022.nornickel.ru. Дата обращения: 3 февраля 2024. Архивировано 3 февраля 2024 года.
36. Copper mine production worldwide total 2022 (англ.). Statista. Дата обращения: 25 января 2024. Архивировано 25 января 2024 года.
37. "Норникель" ожидает роста первичного потребления никеля в мире в 2023 году на 11%  (неопр.). TACC. Дата обращения: 26 июня 2023. Архивировано 8 апреля 2023 года.
38. Copper production by country 2022 (англ.). Statista. Дата обращения: 25 января 2024. Архивировано 28 января 2022 года.
39. Якубчук А. С. Российская добыча меди - 30 лет  (рус.). Вестник золотопромышленника. ПРАЙМ ЗОЛОТО (12 января 2022). Дата обращения: 3 февраля 2024. Архивировано 3 февраля 2024 года.
40. Металлонвест оплатил лицензию за Удокан
41. Путин запустил производство меди на крупнейшем в РФ месторождении  (неопр.). TACC. Дата обращения: 3 февраля 2024. Архивировано 18 января 2024 года.
42. Способы и места добычи меди  (рус.). promzn.ru. Дата обращения: 25 августа 2018. Архивировано 26 августа 2018 года.
43. Получение меди  (неопр.). Дата обращения: 29 января 2011. Архивировано 11 февраля 2011 года.
44. Цены на сырьё упали до самого низкого уровня со времён кризиса 2008 г.  (неопр.) Дата обращения: 26 апреля 2015. Архивировано 6 октября 2014 года.
45. Цена меди  (неопр.). Дата обращения: 28 мая 2011. Архивировано 1 апреля 2013 года.
46. Графики цены меди за различные периоды  (неопр.). Дата обращения: 1 сентября 2016. Архивировано 29 августа 2016 года.
47. Цена на медь достигла рекордно высокого значения в ходе торгов // ТАСС  (неопр.). Дата обращения: 13 сентября 2021. Архивировано 13 сентября 2021 года.
48. Добыча меди в России: крупнейшие компании и месторождения Архивная копия от 2 июля 2023 на Wayback Machine
49. Медь и рост человека // Наука и жизнь. — М.: «Правда», 1990. — № 1. — С. 17.
50. CHEMICAL FACT SHEETS (англ.). Дата обращения: 29 декабря 2009. Архивировано 22 августа 2011 года.
51. US EPA  (неопр.). Дата обращения: 25 июля 2008. Архивировано 29 сентября 2015 года.
52. В США наблюдается вспышка инфекции MRSA за пределами госпиталей  (неопр.). Дата обращения: 25 июля 2008. Архивировано 12 октября 2008 года.
53. British Scientist Shares Expertise on Swine Flu Control in Beijing  (неопр.). Дата обращения: 11 января 2010. Архивировано из оригинала 23 сентября 2012 года.

Литература

• Данные на начало XX века:. Медь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Спиридонов А. А. В служеньи ремеслу и музам. — 2-е изд. — М.: Металлургия, 1989. — 176 с. — (Научно-популярная библиотека школьника). — 50 000 экз. — ISBN 5-229-00355-3.
• Фримантл М. Химия в действии. — М.: «Мир», 1991. — Т. 2.
• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. — «Химия», 2000. — С. 286.
• Максимов М. М., Горнунг М. Б. Очерк о первой меди. — М.: Недра, 1976. — 96 с. — 40 000 экз.

Ссылки

• Медь на Webelements
• Медь в Популярной библиотеке химических элементов
• Российский Центр Меди, некоммерческий
• Медь в месторождениях
• copperinfo.org - Некоммерческий ресурс о меди (англ.)