Свойства меди. 
Синтез соединений меди

В виде простого вещества медь обладает характерной красноватой окраской. Медь металл мягкий и пластичный. По электрои теплопроводности медь уступает только серебру. Металлическая медь, как и серебро, обладает антибактериальными свойствами.

Медь устойчива в чистом сухом воздухе при комнатной температуре, однако при температуре красного каления образует оксиды. Она реагирует также с серой и галогенами. В атмосфере, содержащей соединения серы, медь покрывается зеленой пленкой основного сульфата. В электрохимическом ряду напряжений медь находится правее водорода, поэтому она практически не взаимодействует с неокисляющими кислотами. Металл растворяется в горячей концентрированной серной кислоте, а также в разбавленной и концентрированной азотной кислоте. Кроме того, медь можно перевести в раствор действием водных растворов цианидов или аммиака:

2Cu + 8NH3· H2O + O2 = 2[Cu (NH3)4](OH)2 + 6H2O.

В соответствии с положением меди в Периодической системе, ее единственная устойчивая степень окисления должна быть (+I), но это не так. Медь способны принимать более высокие степени окисления, причем наиболее устойчивой, особенно в водных растворах, является степень окисления (+II). В биохимических реакциях переноса электрона, возможно, участвует медь (III). Эта степень окисления редко встречается и очень легко понижается под действием даже слабых восстановителей. Известно несколько соединений меди (+IV).

При нагревании металла на воздухе или в кислороде образуются оксиды меди: желтый или красный Cu2O и черный CuO. Повышение температуры способствует образованию преимущественно оксида меди (I) Cu2O. В лаборатории этот оксид удобно получать восстановлением щелочного раствора соли меди (II) глюкозой, гидразином или гидроксиламином:

2CuSO4 + 2NH2OH + 4NaOH = Cu2O + N2 + 2Na2SO4 + 5H2O.

Эта реакция — основа чувствительного теста Фелинга на сахара и другие восстановители. К испытываемому веществу добавляют раствор соли меди (II) в щелочном растворе. Если вещество является восстановителем, появляется характерный красный осадок. [5].

Поскольку катион Cu+ в водном растворе неустойчив, при действии кислот на Cu2O происходит либо дисмутация, либо комплексообразование:

Cu2O + H2SO4 = Cu + CuSO4 + H2O.

Cu2O + 4HCl = 2 H[CuCl2] + H2O.

Оксид Cu2O заметно взаимодействует со щелочами. При этом образуется комплекс:

Cu2O + 2NaOH + H2O=2Na[Cu (OH)2].

Для получения оксида меди (II) CuO лучше всего использовать разложение нитрата или основного карбоната меди (II):

• 2Cu (NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
• (CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O

Оксиды меди не растворимы в воде и не реагируют с ней. Единственный гидроксид меди Cu (OH)2 обычно получают добавлением щелочи к водному раствору соли меди (II). Бледно-голубой осадок гидроксида меди (II), проявляющий амфотерные свойства (способность химических соединений проявлять либо основные, либо кислотные свойства), можно растворить не только в кислотах, но и в концентрированных щелочах. При этом образуются темно-синие растворы, содержащие частицы типа [Cu (OH)4]2-. Гидроксид меди (II) растворяется также в растворе аммиака:

Cu (OH)2 + 4NH3 H2O = [Cu (NH3)4](OH)2 + 4H2O.

Гидроксид меди (II) термически неустойчив и при нагревании разлагается:

Cu (OH)2 = CuO + H2O.

Есть сведения о существовании темно-красного оксида Cu2O3, образующегося при действии K2S2O8 на Cu (OH)2. Он является сильным окислителем, при нагревании до 400° С разлагается на CuO и О2.

Катион меди (II), напротив, в водном растворе вполне устойчив. Соли меди (II), в основном, растворимы в воде. Голубой цвет их растворов связан с образованием иона [Cu (H2O)4]2+. Они часто кристаллизуются в виде гидратов. Водные растворы в небольшой степени подвержены гидролизу и из них часто осаждаются основные соли. Основный карбонат есть в природе — это минерал малахит, основные сульфаты и хлориды образуются при атмосферной коррозии меди, а основный ацетат (ярь-медянка) используется в качестве пигмента. Ярь-медянка известна со времен Плиния Старшего (23−79 н.э.). В русских аптеках ее начали получать в начале 17 в. В зависимости от способа получения она может быть зеленого или голубого цвета. Ею были окрашены стены царских палат в Коломенском в Москве.

Наиболее известную простую соль — пентагидрат сульфата меди (II) CuSO4· 5H2O — часто называют медным купоросом. Слово купорос, по-видимому, происходит от латинского Cipri Rosa — роза Кипра. В Росси медный купорос называли синим, кипрским, затем турецким. То, что купорос содержит медь, было впервые установлено в 1644 Ван Гельмонтом. В 1848 Р. Глаубер впервые получил медный купорос из меди и серной кислоты. Сульфат меди широко используется в электролитических процессах, при очистке воды, для защиты растений. Он является исходным веществом для получения многих других соединений меди.

Тетраамины легко образуются при добавлении аммиака к водным растворам меди (II) до полного растворения первоначально выпавшего осадка. Темно-синие растворы тетраамминов меди растворяют целлюлозу, которую можно вновь осадить при подкислении, что используется в одном из процессов для получения вискозы. Приливание этанола к раствору вызывает осаждение [Cu (NH3)4]SO4· H2O. Перекристаллизация тетраамминов из концентрированного раствора аммиака приводит к образованию фиолетово-синих пентаамминов, однако пятая молекула NH3, легко теряется. Гексааммины можно получить только в жидком аммиаке, и их хранят в атмосфере аммиака. Медь (II) образует плоско-квадратный комплекс с макроциклическим лигандом фталоцианином. Его производные используются для получения ряда пигментов от синего до зеленого, которые устойчивы вплоть до 500° С и широко используются в чернилах, красках, пластиках и даже в цветных цементах. [6].

Медь имеет важное биологическое значение. Ее окислительно-восстановительные превращения участвуют в различных биохимических процессах растительного и животного мира.

Высшие растения легко переносят сравнительно большое поступление соединений меди из внешней среды, низшие же организмы, наоборот, чрезвычайно чувствительны к этому элементу. Самые незначительные следы соединений меди их уничтожают, поэтому растворы сульфата меди или их смеси с гидроксидом кальция (бордосская жидкость) применяют как противогрибковые средства.

Из представителей животного мира наибольшие количества меди содержатся в телах осьминогов, устриц и других моллюсков. В их крови она играет ту же роль, что железо в крови других животных. В составе белка гемоцианина она участвует в переносе кислорода. Неокисленный гемоцианин бесцветен, а в окисленном состоянии он приобретает голубовато-синюю окраску. Поэтому не зря говорят, что у осьминогов — голубая кровь.

Организм взрослого человека содержит около 100 мг меди, сосредоточенной, в основном, в белках, только содержание железа и цинка выше. Ежедневная потребность человека в меди составляет около 3−5 мг. Дефицит меди проявляется в анемии, однако избыток меди также опасен для здоровья.