Медь: Интересные факты и свойства
Латинское название меди Cuprum (древнелат. aes cuprium, aes cyprium) происходит от названия острова Кипр, где было богатое месторождение.
У Страбона медь называется chalkos, от названия города Халкиды на Эвбее. Именно от этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, изделий и литья. Второе латинское название меди (aes) означает руду или рудник.
Свойства меди
1. Цвет и окисление
Медь – это золотисто-розовый пластичный металл, который быстро покрывается оксидной пленкой на воздухе. Эта пленка придает металлу характерный желтовато-красный оттенок. Тонкие слои меди могут иметь зеленовато-голубой цвет.
2. Цветовая окраска
Ряд металлов, включая медь, имеют цветовую окраску, отличную от серовато-серебристой, из-за электронных переходов между заполненными и полупустыми атомными орбиталями.
3. Структура и сплавы
Медь образует кубическую решетку, атомная плотность меди составляет N0 = (атом/м³). Кроме того, существует множество сплавов меди, таких как латунь (с цинком), бронза (с оловом и др.), мельхиор (с никелем).
Связанные темы
- Определение бионеорганической химии.
- Измерительная посуда для определения объема раствора.
- Применение пипеток в лаборатории.
- Область биофизической химии.
- Разновидности химической посуды по назначению.
Заключение
Медь – уникальный металл с разнообразными свойствами и широким спектром применения. Ее история и химические свойства делают ее важным элементом в различных областях науки и технологий.
История добычи меди
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.
Добыча меди
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. На Кипре уже в 3 тысячелетии до нашей эры существовали медные рудники и производилась выплавка меди.
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.
Промышленная добыча меди
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.), а в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи) (752 г.).
Методы получения меди
Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. Затем обожжённый концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезём. Образующийся силикат в виде шлака всплывает, и его отделяют.
Процесс очистки меди
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.
Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом. Электролиз раствора сульфата меди.
Медь (Cu) – химический элемент
Медь (Cu) – химический элемент из 11-й группы периодической системы химических элементов. У него атомный номер 29.
Физические свойства
- Внешний вид: Золотисто-розовый переходный металл
- Радиус атома: 128 пм
- Радиус иона: (+2e) 73 пм, (+1e) 77 пм
- Электроотрицательность: 1,90
- Электродный потенциал: +0,337 В, +0,521 В
Химические свойства
- Степени окисления: 0, +1, +2, +3, +4
- Энергия ионизации: 745,0 кДж/моль
- Термодинамические свойства:
- Плотность: 8,92 г/см³
- Температура плавления: 1356,55 K (1083,4 °C)
- Температура кипения: 2840,15 K (2567 °C)
- Мол. теплота плавления: 13,01 кДж/моль
- Мол. теплота испарения: 304,6 кДж/моль
Изотопы меди
| Изотоп | Распространенность | Период полураспада | Канал распада | Продукт распада |
|---|---|---|---|---|
| 63Cu | 69,15% | стабилен | – | – |
| 64Cu | синт. 12,70 ч | β−64Zn | ||
| 65Cu | 30,85% | стабилен | – | – |
| 67Cu | синт. 61,83 ч | β−67Zn |
Использование меди
Медь широко используется человеком. Он встречается в различных продуктах, богатых этим элементом.
Метаболизм меди у человека
Медь играет важную роль в метаболизме у человека. Она является необходимым элементом для растений и животных. В токе крови медь переносятся белком церулоплазмином. Она также встречается в различных ферментах, играя ключевую роль в их функционировании.
При нехватке меди в организме могут возникнуть проблемы. Здоровому человеку рекомендуется получать приблизительно 0,9 мг меди в день.
Итак, медь – важный элемент, который обладает широким спектром химических и физических свойств. Ее метаболизм играет важную роль в жизнедеятельности организмов.
Излишняя концентрация ионов меди
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.
Свойства меди и применение
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.
Расчет массовой доли нитрата меди(II)
Смесь меди и оксида меди(II), в которой 46% от общей массы смеси составляет масса протонов в ядрах всех атомов, разделили на две равные части. К одной из частей прилили избыток разбавленного раствора серной кислоты, после чего масса раствора составила 528 г с массовой долей соли 10%. Ко второй части смеси добавили 700 г разбавленной азотной кислоты.
Расчет шаг за шагом
Найдем массу и число моль сульфата меди(II):
- m CuSO4 = mр-ра · ⍵ CuSO4 = 528 · 0,1 = 52,8 г
- n CuSO4 = m CuSO4 / M CuSO4 = 52,8 / 160 = 0,33 моль
Найдем число моль оксида меди(II) в первой части:
- n1 CuO = n CuSO4 = 0,33 моль
Найдем число моль меди в смеси:
- Пусть n Cu = x моль
- nпротонов в Cu = 29x моль
- nпротонов в CuO = n CuO · Nпротонов в CuO = 0,66 · 37 = 24,42 моль
Найдем общую массу образовавшегося нитрата меди(II):
- mобщ. Cu(NO3)2 = m2 Cu(NO3)2 + m3 Cu(NO3)2 = 28,2 + 62,04 = 90,24 г
Найдем массу конечного раствора:
- mконечн. р-ра = m2 части смеси + m HNO3 – m NO = 36 + 700 – 3 = 733 г
Ответ: ⍵ Cu(NO3)2 = 12,31%
1. Изотоп элемента Х с массовым числом 70 содержит в ядре 38 нейтронов. Напишите электронную конфигурацию иона Х2+ этого элемента.
2. Приведите по одному примеру реакций, в которых простое вещество сера проявляет а) окислительные и б) восстановительные свойства.
3. При α-распаде ядра атома кюрия 245Cm образуется радиоактивный изотоп элемента Х, ядро которого в свою очередь претерпевает β-распад. Напишите уравнения двух упомянутых ядерных превращений.
4. Массовые доли NiCl2 • 6Н2О и NiCl2 • 2Н2О в смеси равны 0.75 и 0.25 соответственно. Какую массу этой смеси необходимо взять для приготовления 200 г насыщенного раствора, если растворимость безводного хлорида никеля при 20°С составляет 61.0 г на 100 г воды?
5. Для получения меди используется реакция восстановления оксида меди(II) углеродом. Теплота, необходимая для этой реакции, обеспечивается горением углерода в атмосфере кислорода. Масса углерода, которая потребовалась для получения 128 г меди, составила 27.14 г. Теплоты образования СО2 и СО равны 393.5 и 110.5 кДж/моль соответственно. Рассчитайте теплоту образования оксида меди(II).
6. Для полного гидролиза 10.52 г трипептида потребовалось 1.44 мл воды. В результате гидролиза были количественно выделены только две природные аминокислоты. Одну из кислот обработали избытком азотистой кислоты и получили 8.48 г органического вещества. Установите возможное строение пептида.
7. Напишите уравнения реакций, соответствующих приведенным ниже превращениям, и укажите условия их проведения (вещество Х содержит углерод, вещество Y содержит азот).
8. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующей последовательности превращений:
Укажите структурные формулы веществ и условия протекания реакций.
9. При добавлении к некоторому количеству пентанола-1 насыщенного вторичного спирта масса увеличилась в 1.225 раза, а число атомов кислорода возросло на 33%. Установите формулу спирта. Какой объем подкисленного раствора перманганата калия с концентрацией 0.2 моль/л потребуется для полного окисления 21.56 г полученной смеси спиртов? Газ, образовавшийся при сжигании той же навески спиртов, пропустили через 5%-ый раствор КОН с плотностью 1.04 г/мл и получили эквимолярную смесь солей. Определите объем использованного раствора щелочи.
10. Смесь порошка алюминия и серы прокалили без доступа воздуха. Продукты прокаливания обработали 382 мл 10%-ного раствора соляной кислоты с плотностью 1.050 г/мл, при этом выделилось 11.003 л газа (1 атм, 25°С), пропускание которого через избыток раствора нитрата свинца привело к образованию 35.85 г черного осадка. Определите массу исходной смеси. Рассчитайте максимальный объем газообразного аммиака (1 атм, 25°С), который может вступить в реакцию с солянокислым раствором, образовавшимся после растворения продуктов прокаливания. Вычислите массу выпавшего осадка и массовые доли веществ в растворе после пропускания NH3.
1. Прочитайте вслух следующие химические формулы: KCl, CaSO4, HNO3, Fe2O3, P2O5, Mg3(PO4)2, Al(NO3)3.
Калий-хлор, кальций-эс-о-четыре, аш-эн-о-три, ферум-два-о-три, пэ-два-о-пять, магний-три-пэ-о-четыре-дважды, алюминий-эн-о-три-триджы.
2. Охарактеризуйте качественный и количественный состав веществ: H2S, KClO3, H3PO4, Al2O3, CuSO4, Fe(OH)3. Прочитайте вслух эти формулы.
H2S – аш-два-эс, KClO3 – калий-хлор-о-три, H3PO4 – аш-три-пэ-о-четыре, Al2O3 – алюминий-два-о-три, CuSO4 – купрум-эс-о-четыре, Fe(OH)3 – ферум-о-аш-триджы.
Химическая формула Качественный состав Количественный состав
H2S Водород, сера Два атома водорода, один атом серы
KClO3 Калий, хлор, кислород Один атом калия, один атом хлора, три атома кислорода
H3PO4 Водород, фосфор, кислород Три атома водорода, один атом фосфора, четыре атома кислорода
Al2O3 Алюминий, кислород Два атома алюминий, три атома кислорода
CuSO4 Медь, сера, кислород Один атом меди, один атом серы, четыре атома кислорода
Fe(OH)3 Железо, кислород, водород Один атом железа, три атома кислорода, три атома водорода
3. Приведите примеры известных вам сложных веществ. Напишите формулы простых веществ, из которых могло бы получиться каждое из названных вами сложных веществ.
Сложные вещества: H2O (вода), CO2 (углекислый газ).Простые вещества, из которых можно получить воду, – водород (H2) и кислород (O2).Простые вещества, из которых можно получить углекислый газ, – углерод (C) и кислород (O2).
4. Запишите химические формулы веществ: вода, углекислый газ, кислород, азот, поваренная соль. Прочитайте вслух формулы этих веществ. Укажите известные вам области их применения.
Название вещества Химическая формула Чтение формулы Область применения
Вода H2O Аш-два-о В быту, медицине, сельском хозяйстве, лёгкой промышленности
Углекислый газ CO2 Цэ-о-два Как охлаждающее средство (сухой лёд)
Поваренная соль NaCl Натрий-хлор В пищевой промышленности
5. Определите общее число атомов, входящих в состав формулы каждого из следующих веществ: MgS, CaSO3, Mg(OH)2, Ca3(PO4)2, Fe2(SO4)3. Прочитайте вслух эти формулы.
MgS (магний-эс) – 2 атома; CaSO3 (кальций-эс-о-три) – 5 атомов; Mg(OH)2 (магний-о-аш-дважды) – 5 атомов; Ca3(PO4)2 (кальций-три-пэ-о-четыре-дважды) – 13 атомов; Fe2(SO4)3 (ферум-два-эс-о-четыре-триджы) – 17 атомов.
6. Напишите формулы следующих веществ: купрум-эс-о-четыре; калийэн-о-три; алюминий-два-эс-о-четыре-трижды; аш-три-пэ-о-четыре.
CuSO4, KO3, Al2(SO4)3, H3PO4.
7. Рассчитайте число молекул углекислого газа, в которых общее число всех атомов равно их числу в шести молекулах кислорода O2.
N(CO2) – ?
Вещество O2 содержит 2 атома. Т.к. у нас 6 молекул вещества, то всего атомов 2 · 6 = 12 атомов.
Одна молекула CO2 содержит три атома.
CO2 – 3 атомаx молекул – 12 атомовx = 12 : 3 = 4 молекулы.
Ответ: 4 молекулы.
8. Ознакомившись с Приложением 3, рассчитайте массовую долю химического элемента калия в сложном веществе KCl, которое используется для подкормки растений.
Ar(K) = 39;Ar(Cl) = 35.5.
ω(K) – ?
Молекулярная масса вещества KCl равна:
Mr(KCl) = Ar(K) + Ar(Cl);Mr(KCl) = 39 + 35.5 = 74.5.
Массовая доля калия в KCl будет равна отношению массы калия к молекулярной массе вещества:
ω(K) = Ar(K) / Mr(KCl);ω(K) = 39 / 74.5 = 0.52 или 52%.
Ответ: ω(K) = 52%.
Самое частое применение меди — электротехника
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.
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.
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 %).
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.
Оксиды меди используются для получения оксида иттрия-бария-меди (купрата) YBa2Cu3O7-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 %.
Возможные степени окисления
Диаграмма Пурбе для меди
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, «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):
Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:
С концентрированной горячей серной кислотой:
С безводной горячей серной кислотой:
C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода в воздухе:
С концентрированной азотной кислотой:
С разбавленной азотной кислотой:
С «царской водкой»:
С концентрированной горячей соляной кислотой:
C разбавленной соляной кислотой в присутствии кислорода:
C разбавленной соляной кислотой в присутствии перекиси водорода:
С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:
Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:
Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:
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:
Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:
С йодом (йодида меди(II) не существует):
При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:
C оксидами неметаллов:
С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:
С хлоридом железа(III):
Вытесняет менее активные металлы из их солей:
Следует обратить внимание на то, что сульфат меди(I) нестабилен Он мгновенно разлагается и переходит в устойчивый сульфат меди(II).
Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко диспропорционируют:
Примером диспропорционирования может служить реакция оксида меди(I) с разбавленной серной кислотой:
Степени окисления +1 соответствует оксид Cu2O красно-оранжевого цвета, который разлагается при температуре 1800°С:
Можно восстановить до элементарной меди:
Также протекает процесс алюминотермии:
Реагирует с концентрированными растворами щелочей:
С концентрированной соляной кислотой:
С разбавленными галоген кислотами(Hal = Cl, Br, I):
С разбавленной соляной кислотой в присутствии кислорода:
С концентрированной серной кислотой:
С гидросульфитом натрия:
С раствором аммиака:
С азотистоводородной кислотой в разных условиях при охлаждении:
С Сульфидом меди(I):
С оксидами щелочных металлов(Ме = Li, Na, K, Rb, Cs):
С оксидом бария:
Соответствующий гидроксид CuOH (жёлтого цвета) разлагается при температуре 100°С с образованием оксида меди(I).
Гидроксид CuOH проявляет основные свойства.
Также реагирует с раствором аммиака:
Реагирует с гидроксидом калия:
Степень окисления II — наиболее стабильная степень окисления меди. Ей соответствует оксид CuO чёрного цвета, который разлагается при температуре 1100 °С:
Реагирует с раствором аммиака с образованием Реактива Швейцера:
Растворяется в концентрированных щелочах с образованием комплексов:
При сплавлении с щелочами образуются купраты металлов:
С азотной кислотой:
Реагирует с йодоводородной кислотой с образованием йодида меди(I), так как йодида меди(II) не существует:
Протекают процессы магниетермии и алюминотермии:
Также можно восстановить до элементарной меди следующими способами:
Оксид меди(II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa2Cu3O7-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:
Также в избытке влаги возможно окисление меди, и переход в гидроксид куприла, в котором степень окисления меди +3:
При нагревании до 70 °С разлагается:
Реагирует с растворами концентрированных щелочей с образованием гидроксокомплексов синего цвета (это подтверждает преимущественно основный характер Cu(OH)_2):
С образованием солей меди(II) растворяется во всех кислотах(в том числе кислотах окислителях) кроме йодоводородной:
Реакция с йодоводородной кислотой отличается тем, что образуется йодид меди(I), так как йодида меди(II) не существует:
Реакция с водным раствором аммиака является из важных в химии, так как образуется реактив Швейцера (растворитель целлюлозы):
Также суспензия гидроксида меди реагирует с углекислым газом с образованием дигидроксокарбонатом меди(II):
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.
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.
Производство, добыча и запасы меди
По объёму мирового производства и потребления металлов медь занимает третье место после железа и алюминия.
Производство меди в России
Запасы и добыча в России: см. Добыча полезных ископаемых в России#Медь.
Русская медная компания 200 19 %
Современные способы добычи
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.
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.
Нахождение в природе
Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.