Купрум(II) оксид

Окси́д мі́ді (Купрум(ІІ) оксид) — бінарна неорганічна сполука з хімічною формулою CuO, амфотерний оксид двовалентного міді. Кристали чорного кольору, які у звичайних умовах досить стійкі, практично нерозчинні у воді. У природі зустрічається у вигляді мінералу тенориту (мелаконіту) чорного кольору.

Кристалічна ґратка оксиду купруму належить до типу моноклінних ґраток, з симетрією групи C_2h і параметрами: a = 4.6837(5), b = 3.4226(5), c = 5.1288(6), α = 90, β = 99.54 (1), γ = 90. Атом міді оточений чотирма атомами кисню і має перекручену плоску конфігурацію.

Поширення у природі

Мінерал азурит

Оксид міді є достатньо розповсюдженою копалиною. Він зустрічається як у вільному стані, так і в складі інших сполук, наприклад, карбонатів або гідроксидів міді. Найважливішими мінералами, що містять оксид міді(II), є азурит (69,24% CuO), хризокола (45,2%), малахіт.

Отримання

Отримати оксид міді(II) можна спаленням металевої міді у надлишку кисню (при його нестачі утворюється оксид Cu₂O):

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{400-500^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}$

Також він утворюється в результаті термічного розкладання кисневмісних сполук міді(II), наприклад, гідроксиду, нітрату або карбонату:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{40-80^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{>170^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{180-200^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Оксид утворюється при взаємодії міді з концентрованою сульфатною кислотою (холодною):

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Хімічні властивості

При нагріванні до 1100 °C розкладається з утворенням оксиду міді(I):

$\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\stackrel{1026-1100^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{u}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Оксид купруму(II) не взаємодіє з водою. Реагує з розведеними кислотами з утворенням відповідних солей міді(II) і води:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Проявляючи амфотерні властивості, при сплавленні він сполучається з осно́вними оксидами із утворенням купратів:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{800-1000^{o}C}{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{u}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Із розведеними лугами оксид міді не вступає в реакцію, однак взаємодіє із концентрованими. Результуючі сполуки є комплексами, в яких атом міді координує 4 ліганди:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{boiling}{\to }\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}$

Оксид повільно взаємодіє із концентрованим розчином амоніаку з утворенням густо-синього розчину:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{}{\to }\mathrm{[}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{4}}\mathrm{]}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Оксид міді(II) може бути відновлений до металевої міді за допомогою монооксиду вуглецю, водню або активних металів:

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{150-250^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{O}\stackrel{250-450^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}\stackrel{1000-1100^{o}C}{\to }\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Застосування

CuO використовують при виробництві сульфату міді, скла і емалей для надання їм зеленого та синього забарвлення. Крім того, оксид міді застосовують у виробництві мідно-рубінового скла.

У лабораторіях застосовують для виявлення відновних властивостей речовин. Речовина відновлює оксид до металевої міді, при цьому колір стає рожевим.

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru