CUPRUL SUBIECT: CUPRUL (Z=29,A=63,542)
VALENTA : I, II
SARCINA : 1+,2+;
CONFIGURATIA ELECTRONICA : 1s22s22p63s23p64s13d10;
Istoric:
Cuprul a fost cunoscut din cele mai vechi timpuri.In Egipt,Caldeea, Asiria ,Phenicia si America s-au gasit obiecte de cupru care au o vechime mai mare de 6000 ani.
Denumirea de cupru a fost data dupa numele Insulei Cipru (Cyberiu) unde in antichitate exista o mare industrie de obiecte de cupru. Dtorita acestei abundenti in cupru, Insula Cipru a fost cucerita in mod succesiv de egipteni ,asirieni,fenicieni si de romani.
In Asia s-aun descoperit urmele minelor den cupru care au fost exploatate in epoca Caldeeana.
Stare naturala:
In natura cuprul se gaseste in stare pura sau sub forma de combinatii iu diferite minerale.Cuprul nativ s-a format in decursul diferitelor procese biologice , prin reducerea combinatiilor lor din natura .Cele mai impotante minerale sunt:
• Calcozina Cu2S : contine 79,8% cupru si se intalneste sub forma de mase compacte formate din cristale prismatice bipiramidale ,cenusii-negre cu densitatea 5,7g/cm3 si duritatea 2-3 in scara Mosh;
• Calcopirita CuFeS2 : contine 34,75% cupru si se gaseste in cristale tetraedrice , galbene ,de densitate 4,2g/cm3 si duritate 3-4 in scara Mosh;
• Bornitul 3Cu2S·FeS2·FeS : contine 63,3% Cu si se afla sub mase compacte de culoare rosie-aramie, fragile , cu densitatetea de 5g/cm3 si duritatea 3 in scara Mosh;
• Covelina CuS : contine 66,5% Cu si se intalneste sub forma de lame mici si colorate in indigo-albastru, cu duritatea 1,5-2 in scara Mosh ;
• Cupritul Cu2O : contine 88,8% Cu si se afla sub cristale rosii-cenusii;de denistate 5,85-6,16g/cm3 si duritatea de 3,5-5 in scara Mosh;
Cuprul se mai gaseste si in alte minerale precum : melaconitul (CuO);malachitul (Cu2CO3(OH)2); azuritul si crisocolul.In natura in general combinatiile cuprului se gasesc in minereuri alturi de combinatiile altor metale formand minereuri poliatomice.
Prelucrarea minereurilor de cupru:
Cuprul metalic pur se obtine din minereurile sale .Pentru extragerea cuprului, concentratele minereurilor sale se prelucreaza prin procese piro- sau hidrometalurgice.prin prajire sulfurilor de cupru rezulta monoxid de cupru care prin reducere cu carbon si oxid de fier cu valenta 3 se obtine cupru brut.
8CuO + 2Fe2O3 + 5C = 8Cu + 4FeO + 5CO2
Dupa obtinerea cuprului brut acesta este afant si rafinat,in final obtinandu-se Cu de puritate 93-98,5%.
Proprietati fizice si chimice:
In stare compacta ,cuprul este un metal de culoare rosie-aramie, cu stalucire metalica vie si cu structura cristlina cubica,de duritate 2,5-3 in scara Mosh si densitate 8,96g/cm3.
Se cunosc un numar mare de aliaje pe care le formeaza Cu cu elementele: Zn,Sn,Al,Ni, Be,Fe,Mg,Ag,Au,Si,etc..
Aliajele cu zincul poarta denumirea de alame , cele cu staniul de bronzuri,cele cu nichelul de nicheline, cu Al si Zn dewarada.
Cuprul e un metal cu activitate chimica redusa.Cu toate acestea el se combina cu oxigwenul,sulful,haogenii,sau cu alte elemente si reactioneaza cu acidul azotic,sulfuric (conc.), sulfhidric, Cu NaCl,NaCN, cu sulfati sau azotati alcalini.
In aer umed, cuprul se acopera cu o pelicula protectoare de cupru metalic si oxid de cupru monovalent dupa ecuatiile:
2Cu + O2 + 2H2O = 2Cu(OH)2
Cu(OH)2 + Cu = Cu2O + H2O
Solutiile concentrate ale hidracizilor reactioneaza cu pulberea de cupru la cald ,in prezenta aerului sau a oxigenului :
2Cu + 4HCl + O2 = 2CuCl2 + 2 H2O
Cuprul reactioneaza cu hidrogenul sulfurat in prezenta sulfuri de carbon cu formare de sulfura de cupru si metan :
8Cu + H2S + CS2 = 4Cu2S + CH4
Cuprul nu se combina direct cu azotul dar prin actiunea amoniacului asupra Cu incazit la rosu rezulta nitrura de Cu3N.La temperatura obisnuita Cu reduce dioxidul de azot conform ecuatie:
2Cu + NO2 = Cu2O + NO.
Cu metalic se dizolva in HNO3, in H2SO4 conc. la cald , in solutiile cianurilor alcaline sau in solutiile sarurilor de amoniu sau de fier trivalent:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
2Cu + 4KCN + H2O + 1/2O2 = 2K[Cu(CN)2] + 2KOH
Cu + 4NH4OH + 1/2O2 =[Cu(NH3)4](OH)2 + 3H2O
Cu + Fe2(SO4)3 = Cu SO4 + 2FeSO4
Cuprul are o impotanta deosebita din punct de vedere biologic si este probabil catalizatorul oxidarilor intracelulare.
Combinatiile cuprului:
a)Combinatiile cuprului monovalent:
Oxidul de Cu monovalent Cu2O(cuprit): se gaseste in natura sub forma de cristale octaedrice rosii.Se obtine prin tratarea sarurilor Cu(II) cu hidroxizii alcalini in prezenta unui reducator cum ar fi glucoza:
2CuSO4 + 4NaOH + glucoza = Cu2O + acid glucomic + 2H2O + 2Na2SO4
Cu2O e greu solubil in H2O si se deizolva in amoniac sau in hidracizi:
Cu2O + 4NH3 + H2O = 2[Cu(NH3)2]OH
Cu2O + 8HCl = 2H3[CuCl4] + H2O.
In prezenta hidrogenului sau a carbonului se reduce la Cu metalic.La acld reactioneaza si cu Mg,Zn,Al,metale alcaline etc. :
Cu2O + H2 = 2Cu + H2O
Cu2O + CO = 2Cu + CO2
Cu2O + Mg = 2Cu + MgO
Hidroxidul de cupru Cu(OH)2 :se obtine prin tratarea sarurilor de cupru monovalent cu solutia unui hidroxid alcalin la temperatura joasa:
CuCl + KOH = CuOH + KCl
Prin fierbere CuOH se transforma in oxidul rosu al cuprului monovalent:
2CuOH --- Cu2O + H2O
Combinatia CuOH are culoarea galbena, densitatea 3,368g/cm3, este nestabila si usor oxidabila,greu solubila in apa si usor solubila in amoniac.
Monoclorura de xupru CuCl : se prepara prin dizolvarea Cu2O in HCl, prin calcinarea CuCl2 la rosu sau prin tratarea cuprului metalic cu HCl in prezenta oxigenului din aer:
Cu2O + 2HCl = 2CuCl + H2O
2CuCl2 ---2CuCl + Cl2
2Cu + 2HCl + 1/2O2 = 2CuCl + H2O
CuCl se prezinta ca subtanta solida incolora de densitate 3,7g/cm3,satbila in atmosfera uscata, greu solubil ain apa, se oxideaza si descompune sub actiunea luminii si umiditatii.
Monoclorura se dizolva in amoniac , acid clorhidric,in clorurile metalelor alcaline sau NH4Cl, tiosulfati, etc. :
CuCl + HCl = H[CuCl2] sau H2[CuCl3]
CuCl + MeICl = MeI[CuCl2]
Deoarece solutiile clorhidrice sau amoniacale ale monocloruri de cupru se oxideaza foarte usor,se pastreaza in vase cu inchidere etansa.
Sulfura cuprului monovalent Cu2S : se intalneste in natura ca mineral numit calcozina. Se obtine prin combinarea directa a elementelor , prin actiune a H2S asupra cuprului metalic sau prin calcinarea CuS in atmosfera de hidrogen :
2Cu + S = Cu2S + 24,17kcal
2Cu + H2S = Cu2S + H2
2CuS + H2 --- H2S + Cu2S
Combinatia se prezinta sub form de octaedri albastri, de densitate 5,97g/cm3, greu solubili in apa si se dizolva in acid azotic dilut la fierbere
Reactioneaza cu acidul sulfuric si azotatul de argint precum si cu oxizi dupa ecuatiile:
Cu2S + H2SO4 = CuS +CuSO4 + SO2 + 2H2O
Cu2S + AgNO3= 2CuNO3 + Ag2S + 2Ag
Cu2S + 3PbO2 = Cu2O + 3Pb + SO2
Sulfatul cuprului monovalent Cu2SO4 : se obtine prin incalzirea sulfatului de cupru bivalent cu cupru metalic :
CuSO4 + Cu = Cu2SO4
Se prezinta ca pulbere cenusie sabila la rece si in aer uscat ,se dezolva in HCl conc. si acid azotic sau acetic.
Combinatiile cuprului bivalent:
Monoxidul de cupru CuO : se gaseste in natura denumit melaconit.Se obtine prin incalzirea Cu metalic la temperatura peste 80 grade C sau a hidroxidului de cupru, prin
calcinarea azotatului sau a carbonatului de cupru bivalent;
2Cu + O2 = 2CuO + 37,6kcal
Cu(NO3)2 = CuO + 2NO2 + 1/2O2
Combinatia se prezinta sub forma de pulbere neagra de densitate 6,45g/cm3 ,greu solubila in apa, si se dizolvain acizi concentrati,sau in iodura de amoniu.este redusa la cupru metalic de hidrogen, carbon, fier, aluminiu,etc.:
2CuO + C = 2Cu + CO2
CuO + H2 = Cu + H2O
3CuO + 2Fe = 3Cu + Fe2O3
Oxidul de cupru bivalent serveste in industria sticlei si a emailurilor ca pigment verde.
Hidroxidul cuprului bivalent Cu(OH)2: se obtine prin teatarea sulfatului de cu bivalent cu solutie de hidroxid de sodiu:
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4
Combinatia e greu solubila in apa are caracter amfoter , reactioneaza cu acizii si cu bazele precum si cu sarurile alcaline dupa ecuatiile :
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2[Cu(OH)4]
2Cu(OH)2 + 6KCN = 2K[Cu(CN)2] + 4KOH + (CN)2
Prin dizolvarea in amoniac rezulta reactivul Schweiter [Cu(NH3)4](OH)2 ce serveste la dizolvarea celulozei.
Pulberea e folosita ca pigment albastru.
Dimerul dicloruri de cupru ; se obtine prin actinea clorului gazos asupra cuprului metalic:
2Cu + 2Cl2 = Cu2Cl4
Se prezinta ca pulbere cristalina de culoare brun-inchis, de densitate 3,045g/cm3 ,se tran sforma in CuO prin incalzire in aer.
Monosulfura de cupru se gaseste in natura sub forma unui mineral numit covelina.In laborator se prepara prin incalzirea CuSO4 cu H2S prin reactia:
CuSO4 + H2S = CuS + H2SO4
La cald reactioneaza cu acizii dupa ecuatiile:
CuS + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + S + 2H2O
Prin incalzirea la rosu se descompune in elementele componente.
Se prezinta se prezinta sub forma de pulbere neagra ,greu solubila in apa si hidroxizi alcalini si se dizolva in solutiile cianurilor alcaline.
Sulfatul de cupru bivalent CuSO4 : se obtine prin dehidratarea hidratilor sai sub actiunea H2SO4 sau prin actiunea acestuia asupra Cu:
Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Combinatia se prezinata sub forma de prisme ortorombice de culoare albe si se transforma in CuSO45H2O sub actiunea umidiatii.Amestecat cu lapte de var se foloseste la stropitul viilor.
Azotatul de cupru se separa din solutiile conce=ntrate obtinute prin tratarea Cu cu acid azotic.Se cunosc hidratii cu 3,6,9 molecule de apa.
Intrebuintari:
Cuprul si compusii lui isi gasesc o gama foarte larga de intrebuintari: la fabricarea tablei, ca si catalizatori,colorantii se folosesc in industria vopselei la radiatoare in electrotehnica si la insecticide.
