đồng
nguyên tố hóa học
Đồng (Cu), nguyên tố hóa học, một kim loại cực kỳ dẻo, màu đỏ thuộc Nhóm 11 (Ib) của bảng tuần hoàn, là chất dẫn điện và nhiệt tốt khác thường. Đồng được tìm thấy ở trạng thái kim loại tự do trong tự nhiên. Đồng bản địa này lần đầu tiên được sử dụng (khoảng 8000 BCE) để thay thế cho đá bởi con người thời đồ đá mới (Thời kỳ đồ đá mới). Nghề luyện kim xuất hiện ở Mesopotamia khi đồng được đúc thành hình (khoảng 4000 BCE), được biến thành kim loại từ quặng bằng lửa và than củi, và được cố ý tạo hợp kim với thiếc thành đồng (khoảng 3500 BCE). Nguồn cung cấp đồng của La Mã gần như hoàn toàn đến từ Síp. Nó được biết đến nhưaes Cyprium, "kim loại của Síp," rút ngắn thànhcây kim ngânvà sau đó bị hỏng thànhđồng xu. Xem thêmđồng.
| số nguyên tử | 29 |
|---|---|
| trọng lượng nguyên tử | 63.546 |
| độ nóng chảy | 1.083 độ (1.981 độ F) |
| điểm sôi | 2.567 độ (4.653 độ F) |
| Tỉ trọng | 8,96 ở 20 độ (68 độ F) |
| hóa trị | 1, 2 |
| cấu hình electron | 2-8-18-1 hoặc (Ar)3d104s1 |
Sự xuất hiện, sử dụng và tính chất
đồng
Đồng từ bán đảo Keweenaw, Michigan, Hoa Kỳ
Đồng bản địa được tìm thấy ở nhiều nơi dưới dạng khoáng chất chính trong dung nham bazan và cũng được khử từ các hợp chất đồng, chẳng hạn như sunfua, arsenua, clorua và cacbonat. (Về tính chất khoáng vật của đồng,nhìn thấybảng các nguyên tố tự nhiên.) Đồng xuất hiện kết hợp trong nhiều khoáng chất, chẳng hạn như chalcocite, chalcopyrite,bornite, cuprite, malachite và azurite. Nó hiện diện trong tro của rong biển, trong nhiều san hô biển, trong gan người, trong nhiều loài nhuyễn thể và động vật chân đốt. Đồng đóng vai trò vận chuyển oxy trong hemocyanin của động vật thân mềm và giáp xác máu xanh giống như sắt trong huyết sắc tố của động vật máu đỏ. Đồng có trong cơ thể người như một nguyên tố vi lượng giúp xúc tác cho sự hình thành huyết sắc tố. Mỏ đồng xốp ở dãy núi Andes của Chile là mỏ khoáng sản lớn nhất được biết đến. Vào đầu thế kỷ 21, Chile đã trở thành nước sản xuất đồng hàng đầu thế giới. Các nhà sản xuất lớn khác bao gồm Peru, Trung Quốc và Hoa Kỳ.
Kitwe: mỏ đồng lộ thiên
Mỏ đồng lộ thiên ở Kitwe, Zambia.
Đồng được sản xuất thương mại chủ yếu bằng cách nấu chảy hoặc lọc, thường được thực hiện bằng quá trình lắng đọng điện từ dung dịch sunfat. Để xử lý chi tiết việc sản xuất đồng,nhìn thấychế biến đồng. Phần lớn đồng được sản xuất trên thế giới được sử dụng trong các ngành công nghiệp điện; phần lớn còn lại được kết hợp với các kim loại khác để tạo thành hợp kim. (Nó cũng quan trọng về mặt công nghệ như một lớp phủ mạ điện.) Một loạt hợp kim quan trọng trong đó đồng là thành phần chính là đồng thau (đồng và kẽm), đồng thau (đồng và thiếc), và bạc niken (đồng, kẽm và niken, không bạc). Có nhiều hợp kim hữu ích của đồng và niken, bao gồm Monel; hai kim loại hoàn toàn có thể trộn được. Đồng cũng tạo thành một loạt hợp kim quan trọng với nhôm, được gọi là đồng nhôm. Đồng berili (2% Be) là một hợp kim đồng đặc biệt ở chỗ nó có thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Đồng là một phần của nhiều kim loại đúc tiền. Rất lâu sau khi Thời đại đồ đồng chuyển sang Thời đại đồ sắt, đồng vẫn là kim loại được sử dụng thứ hai và có tầm quan trọng sau sắt. Tuy nhiên, đến những năm 1960, nhôm rẻ hơn và dồi dào hơn nhiều đã chuyển sang vị trí thứ hai trong sản xuất thế giới.
| quốc gia | sản lượng mỏ năm 2016 (tấn)* | % sản lượng mỏ thế giới | trữ lượng được chứng minh năm 2016 (tấn)* | % trữ lượng được chứng minh trên thế giới |
|---|---|---|---|---|
| *Ước lượng. | ||||
| **Vì làm tròn nên các chi tiết không cộng lại bằng tổng số đã cho. | ||||
| Nguồn: Bộ Nội vụ Hoa Kỳ, Tóm tắt Hàng hóa Khoáng sản 2017. | ||||
| Chilê | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Peru | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| Trung Quốc | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Hoa Kỳ | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Châu Úc | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Công-gô (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Zambia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Canada | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Nga | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| México | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| các nước khác | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| tổng số thế giới | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
cáp đồng
Dây cáp điện đồng. Do tính dẫn điện cao của đồng nên nó được sử dụng nhiều trong ngành điện.(xem thêm)
Đồng là một trong những kim loại dẻo nhất, không đặc biệt bền hoặc cứng. Độ bền và độ cứng được tăng lên đáng kể khi gia công nguội do sự hình thành các tinh thể thon dài có cùng cấu trúc hình khối đặt chính giữa mặt hiện diện trong đồng ủ mềm hơn. Các loại khí thông thường như oxy, nitơ, carbon dioxide và sulfur dioxide hòa tan trong đồng nóng chảy và ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ và điện của kim loại đông đặc. Kim loại nguyên chất chỉ đứng sau bạc về độ dẫn nhiệt và điện. Đồng tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị ổn định: đồng-63 (69,15%) và đồng-65 (30,85%).
Câu đố về người Anh
Những sự thật bạn nên biết: Bài kiểm tra bảng tuần hoàn
Bởi vì đồng nằm dưới hydro trong dãy điện động, nên nó không hòa tan trong axit khi tạo ra hydro, mặc dù nó sẽ phản ứng với các axit oxy hóa, chẳng hạn như nitric và axit sulfuric đậm đặc, nóng. Đồng chống lại tác động của khí quyển và nước biển. Tuy nhiên, việc tiếp xúc trong thời gian dài với không khí sẽ tạo thành một lớp phủ bảo vệ mỏng màu xanh lá cây (patina) là hỗn hợp của hydroxocarbonate, hydroxosulfate và một lượng nhỏ các hợp chất khác. Đồng là kim loại quý vừa phải, không bị ảnh hưởng bởi các axit loãng không oxy hóa hoặc không tạo phức khi không có không khí. Tuy nhiên, nó sẽ dễ dàng hòa tan trong axit nitric và axit sulfuric khi có mặt oxy. Nó cũng hòa tan trong dung dịch amoniac hoặc kali xyanua khi có mặt oxy do sự hình thành phức hợp xyanua rất ổn định khi hòa tan. Kim loại sẽ phản ứng ở nhiệt độ đỏ với oxy tạo thành oxit đồng, CuO, và ở nhiệt độ cao hơn, tạo thành oxit dạng đồng, Cu2O. Nó phản ứng khi đun nóng với lưu huỳnh tạo thành dạng đồng sunfua, Cu2S.
Hợp chất chính
Đồng tạo thành các hợp chất ở trạng thái oxy hóa +1 và +2 trong phản ứng hóa học thông thường của nó, mặc dù trong những trường hợp đặc biệt, một số hợp chất của đồng hóa trị ba có thể được điều chế. Người ta đã chứng minh rằng đồng hóa trị ba tồn tại không quá vài giây trong dung dịch nước.
cuprit
Cuprite từ Namibia.
Các hợp chất đồng(I) (dung dịch dạng đồng) đều có tính nghịch từ và, với một số ít ngoại lệ, không màu. Trong số các hợp chất công nghiệp quan trọng của đồng (I) là oxit dạng cốc (Cu2O), clorua dạng đồng (Cu2Cl2) và sunfua dạng đồng (Cu2S). Oxit dạng đồng là một tinh thể hoặc bột màu đỏ hoặc nâu đỏ xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng khoáng chất cuprit. Nó được sản xuất trên quy mô lớn bằng cách khử hỗn hợp quặng oxit đồng với kim loại đồng hoặc bằng cách điện phân dung dịch natri clorua bằng điện cực đồng. Hợp chất tinh khiết không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong axit clohydric hoặc amoniac. Oxit dạng đồng được sử dụng chủ yếu làm chất màu đỏ cho sơn chống gỉ, kính, men sứ và gốm sứ và làm thuốc diệt nấm cho hạt giống hoặc cây trồng.
Clorua dạng đồng là chất rắn màu trắng đến xám xuất hiện dưới dạng khoáng chất nantokite. Nó thường được điều chế bằng cách khử đồng(II) clorua bằng đồng kim loại. Hợp chất nguyên chất ổn định trong không khí khô. Không khí ẩm chuyển đổi nó thành hợp chất oxy hóa màu xanh lục và khi tiếp xúc với ánh sáng, nó chuyển thành clorua đồng (II). Nó không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong axit clohydric đậm đặc hoặc trong amoniac do sự hình thành các ion phức tạp. Clorua dạng đồng được sử dụng làm chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ, đặc biệt là phản ứng tổng hợp acrylonitrile từ axetylen và hydro xyanua; làm chất khử màu và khử lưu huỳnh cho các sản phẩm dầu mỏ; làm chất khử nitrat cho cellulose; và làm chất ngưng tụ cho xà phòng, chất béo và dầu.
Sulfua dạng đồng xuất hiện ở dạng bột màu đen hoặc cục và được tìm thấy dưới dạng khoáng chất chalcocit. Một lượng lớn hợp chất thu được bằng cách đun nóng sunfua đồng (CuS) trong dòng hydro. Đồng sunfua không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong amoni hydroxit và axit nitric. Các ứng dụng của nó bao gồm sử dụng trong pin mặt trời, sơn phát sáng, điện cực và một số loại chất bôi trơn rắn.
Các hợp chất đồng(II) có giá trị thương mại bao gồm oxit đồng (CuO), clorua đồng (CuCl2) và đồng sunfat (CuSO4). Oxit Cupric là một loại bột màu đen xuất hiện dưới dạng khoáng chất tenorite và paramelaconite. Một lượng lớn được tạo ra bằng cách nung hỗn hợp quặng oxit đồng trong lò ở nhiệt độ dưới 1.030 độ (1.900 độ F). Hợp chất tinh khiết có thể hòa tan trong axit và xyanua kiềm. Oxit Cupric được sử dụng làm chất màu (xanh lam đến xanh lục) cho kính, men sứ và đá quý nhân tạo. Nó cũng được sử dụng làm chất khử lưu huỳnh cho khí dầu mỏ và làm chất xúc tác oxy hóa.
Cupric clorua là một loại bột màu hơi vàng đến nâu, dễ dàng hấp thụ độ ẩm từ không khí và biến thành hydrat màu xanh lục, CuCl2∙2H2O. Hydrat thường được điều chế bằng cách cho clo và nước đi qua tháp tiếp xúc được bọc bằng đồng kim loại. Muối khan thu được bằng cách đun nóng hydrat đến 100 độ (212 độ F). Giống như clorua dạng đồng, clorua đồng được sử dụng làm chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ - ví dụ như trong quá trình clo hóa hydrocacbon. Ngoài ra, nó còn dùng làm chất bảo quản gỗ, chất gắn màu (chất cố định) trong nhuộm và in vải, chất khử trùng, phụ gia thức ăn chăn nuôi và bột màu cho thủy tinh và gốm sứ.
Cupric sunfat là một loại muối được hình thành bằng cách xử lý oxit cupric bằng axit sulfuric. Nó tạo thành những tinh thể lớn, màu xanh sáng chứa năm phân tử nước (CuSO4∙5H2O) và được biết đến trong thương mại với tên gọi blue vitriol. Muối khan được tạo ra bằng cách đun nóng hydrat đến 150 độ (300 độ F). Cupric sunfat được sử dụng chủ yếu cho mục đích nông nghiệp, làm thuốc trừ sâu, thuốc diệt khuẩn, phụ gia thức ăn và phụ gia đất. Trong số các ứng dụng nhỏ của nó là làm nguyên liệu thô để điều chế các hợp chất đồng khác, làm thuốc thử trong hóa học phân tích, làm chất điện phân cho pin và bể mạ điện, và trong y học như một loại thuốc diệt nấm, diệt khuẩn và chất làm se.
Các hợp chất đồng (II) quan trọng khác bao gồm cacbonat đồng, Cu2(Ồ)2ĐỒNG3, được điều chế bằng cách thêm natri cacbonat vào dung dịch đồng sunfat, sau đó lọc và sấy khô sản phẩm. Nó được sử dụng như một chất tạo màu. Với asen, nó tạo thành acetoarsenite cupric (thường được gọi là xanh Paris), một chất bảo quản gỗ và thuốc trừ sâu.
