Окси́д ме́ди(I) (гемиокси́д ме́ди, окси́д диме́ди, устар. за́кись ме́ди, купри́т ) — бинарное химическое соединение одновалентной меди с кислородом , амфотерный оксид (проявляет слабые кислотные свойства)

Нахождение в природе

Оксид меди(I) встречается в природе в виде минерала куприта (устаревшие названия: красная медная руда, стекловатая медная руда, рубиновая медь). Цвет минерала красный, коричнево-красный, пурпурно-красный или чёрный. Твёрдость по шкале Мооса 3,5 — 4 .

Разновидность куприта с удлинёнными нитевидными кристаллами называется (устаревшее название: плюшевая медная руда). Кирпично-красная смесь куприта с лимонитом носит название «черепичная руда» .

Физические свойства

Оксид меди(I) при нормальных условиях — твёрдое вещество коричнево-красного цвета нерастворимое в воде и этаноле . Плавится без разложения при 1242 °C .

Оксид меди(I) имеет кубическую сингонию кристаллической решётки , пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.

Химические свойства

Реакции в водных растворах

Оксид меди(I) не реагирует с водой. В очень малой степени ( ПР = 1,2⋅10 ⁻¹⁵ ) диссоциирует:

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ H_{2}O\ \rightleftarrows \ 2Cu^{+}+\ 2OH^{-}}}}$

Равновесие диспропорционирования:

${\displaystyle {\mathsf {2Cu^{+}\ \rightleftarrows \ Cu^{2+}\ +\ Cu\ +\mathbb {Q} }}}$

Оксид меди(I) переводится в раствор:

• концентрированной соляной кислотой

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 4HCl\ \longrightarrow \ 2H[CuCl_{2}]\ +\ H_{2}O}}}$

• концентрированной щёлочью (частично)

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 2OH^{-}\ +\ H_{2}O\ \rightleftarrows \ 2[Cu(OH)_{2}]^{-}}}}$

• концентрированным гидратом аммиака и концентрированными растворами солей аммония

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 4(NH_{3}\cdot H_{2}O)\ \longrightarrow \ 2[Cu(NH_{3})_{2}]OH\ +\ 3H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 2NH_{4}^{+}\ \longrightarrow \ 2[Cu(H_{2}O)(NH_{3})]^{+}}}}$

• путём окисления до солей меди(II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте)

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 6HNO_{3}\ \longrightarrow \ 2Cu(NO_{3})_{2}\ +\ 2NO_{2}\uparrow +\ 3H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 3H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ 2CuSO_{4}\ +\ SO_{2}\uparrow +\ 3H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ 8HCl\ +\ O_{2}\ \longrightarrow \ 4CuCl_{2}\ +\ 4H_{2}O}}}$

Также оксид меди(I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

• медленно окисляется кислородом до гидроксида меди(II)

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ 4H_{2}O\ +\ O_{2}\ \longrightarrow \ 4Cu(OH)_{2}\downarrow }}}$

• реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди(I):

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 2HHal\ \longrightarrow \ 2CuHal\downarrow +\ H_{2}O\ \ (Hal\ =\ Cl,\ Br,\ I)}}}$

• в разбавленной серной кислоте дисмутирует на сульфат меди(II) и металлическую медь

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ H_{2}SO_{4}\ \longrightarrow \ CuSO_{4}\ +\ Cu\downarrow +\ H_{2}O}}}$

• восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ 2NaHSO_{3}\ \longrightarrow \ 4Cu\downarrow +\ Na_{2}SO_{4}\ +\ H_{2}SO_{4}}}}$

Реакции при высоких температурах

Оксид меди(I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

• при нагревании до 1800 °C (разложение)

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ {\xrightarrow {1800\ ^{\circ }C}}\ 4Cu\ +\ O_{2}}}}$

• при нагревании в токе водорода , монооксида углерода , с алюминием

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ H_{2}\ {\xrightarrow {>250\ ^{\circ }C}}\ 2Cu\ +\ H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ CO\ {\xrightarrow {250-300\ ^{\circ }C}}\ 2Cu\ +\ CO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O\ +\ 2Al\ {\xrightarrow {1000\ ^{\circ }C}}\ 6Cu\ +\ Al_{2}O_{3}}}}$

• при нагревании с серой

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ 3S\ {\xrightarrow {>600\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}S\ +\ SO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ Cu_{2}S\ {\xrightarrow {1200-1300\ ^{\circ }C}}\ 6Cu\ +\ SO_{2}}}}$

Оксид меди(I) может быть окислен до соединений меди(II) в токе кислорода или хлора :

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}O\ +\ O_{2}\ {\xrightarrow {500\ ^{\circ }C}}\ 4CuO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ Cl_{2}\ {\xrightarrow {250\ ^{\circ }C}}\ Cu_{2}Cl_{2}O}}}$

Также, при высоких температурах оксид меди(I) реагирует:

• с аммиаком (образуется нитрид меди(I) )

${\displaystyle {\mathsf {3Cu_{2}O\ +\ 2NH_{3}\ {\xrightarrow {250\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{3}N\ +\ 3H_{2}O}}}$

• c оксидами щелочных металлов и бария (образуются двойные оксиды)

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ M_{2}O\ {\xrightarrow {600-800\ ^{\circ }C}}\ 2MCuO}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ BaO\ {\xrightarrow {500-600\ ^{\circ }C}}\ BaCu_{2}O_{2}}}}$

Прочие реакции

Оксид меди(I) реагирует с азидоводородом :

• при охлаждении выпадает осадок азида меди(II)

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 5HN_{3}\ {\xrightarrow {10-15\ ^{\circ }C}}\ 2Cu(N_{3})_{2}\downarrow +\ H_{2}O\ +\ NH_{3}\uparrow +\ N_{2}\uparrow }}}$

• при комнатной температуре в токе азидоводородной кислоты выпадает осадок азида меди(I)

${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\ +\ 2HN_{3}\ {\xrightarrow {20-25\ ^{\circ }C}}\ 2CuN_{3}\downarrow +\ H_{2}O}}}$

Получение

Оксид меди(I) может быть получен:

• нагреванием металлической меди при недостатке кислорода

${\displaystyle {\mathsf {4Cu\ +\ O_{2}\ {\xrightarrow {>200\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O}}}$

• нагреванием металлической меди в токе оксида азота(I) или оксида азота(II)

${\displaystyle {\mathsf {2Cu\ +\ N_{2}O\ {\xrightarrow {500-600\ ^{\circ }C}}\ Cu_{2}O\ +\ N_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {4Cu\ +\ 2NO\ {\xrightarrow {500-600\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ N_{2}}}}$

• нагреванием металлической меди с оксидом меди(II)

${\displaystyle {\mathsf {Cu\ +\ CuO\ {\xrightarrow {1000-1200\ ^{\circ }C}}\ Cu_{2}O}}}$

• термическим разложением оксида меди(II)

${\displaystyle {\mathsf {4CuO\ {\xrightarrow {1026-1100\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ O_{2}}}}$

• нагреванием сульфида меди(I) в токе кислорода

${\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}S\ +\ 3O_{2}\ {\xrightarrow {1200-1300\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ 2SO_{2}}}}$

В лабораторных условиях оксид меди(I) может быть получен восстановлением гидроксида меди(II) (например, гидразином ):

${\displaystyle {\mathsf {4Cu(OH)_{2}\ +\ N_{2}H_{4}\cdot H_{2}O\ {\xrightarrow {100\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\downarrow +\ N_{2}\uparrow +\ 7H_{2}O}}}$

Также, оксид меди(I) образуется в реакциях ионного обмена солей меди(I) с щелочами , например:

• в реакции иодида меди(I) с горячим концентрированным раствором гидроксида калия

${\displaystyle {\mathsf {2CuI\ +\ 2KOH\ \longrightarrow \ Cu_{2}O\downarrow +\ 2KI\ +\ H_{2}O}}}$

• в реакции дихлорокупрата(I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия

${\displaystyle {\mathsf {2H[CuCl_{2}]\ +\ 4NaOH\ \longrightarrow \ Cu_{2}O\downarrow +\ 4NaCl\ +\ 3H_{2}O}}}$

В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле ${\displaystyle {\mathsf {CuOH}}}$ (гидроксид меди(I)). Образование оксида меди(I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава ${\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\cdot xH_{2}O}}}$ .

• Окисление альдегидов гидроксидом меди(II) . Если к голубому осадку гидроксида меди(II) прилить раствор альдегида и смесь нагреть , то сначала появляется жёлтый осадок гидроксида меди (I):

${\displaystyle {\mathsf {R-CHO+2Cu(OH)_{2}\ {\xrightarrow[{}]{t}}\ R-COOH+2CuOH\downarrow +H_{2}O}}}$

при дальнейшем нагревании желтого осадка гидроксида меди (I) превращается в красный оксид меди (I) :

${\displaystyle {\mathsf {2CuOH\ {\xrightarrow[{}]{t}}\ Cu_{2}O+H_{2}O}}}$

• Также, для получения Cu ₂ O в небольших количествах можно использовать методику:

1) Готовим 2 раствора. Раствор CuSO ₄ с его массовой долей 10% и раствор NaOH с его массовой долей 20%. Также необходимо взять твёрдую глюкозу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ).

2) Ставим стакан с раствором CuSO ₄ на плитку и добавляем глюкозу.

3) Приливаем раствор NaOH в полученную смесь и перемешиваем стеклянной палочкой или на магнитной мешалке.

4) Дать раствору отстояться, чтобы частицы осадка Cu ₂ O полностью осадились.

Выпадение осадка Cu ₂ O происходит по реакции :

${\displaystyle {\mathsf {2CuSO_{4}\ +\ 4NaOH\ +C_{6}H_{12}O_{6}\xrightarrow {80-90\ ^{\circ }C} \ Cu_{2}O\downarrow +\ 2Na_{2}SO_{4}\ +C_{6}H_{12}O_{7}+\ 2H_{2}O}}}$

После реакции следует профильтровать раствор через воронку с фильтровальной бумагой или через колбу Бунзена с воронкой Бюхнера, высушить и собрать полученный осадок Cu ₂ O.

Применение

Оксид меди(I) применяется как пигмент для окрашивания стекла , керамики , глазурей ; как компонент красок, защищающих подводную часть судна от обрастания; в качестве фунгицида ^{[ источник не указан 1054 дня ]} .

Обладает полупроводниковыми свойствами, используется в меднозакисных вентилях .

Токсичность

Оксид меди(I) — умеренно токсичное вещество: LD ₅₀ 470 мг/кг (для крыс перорально). Вызывает раздражение глаз, может вызывать раздражение кожи и дыхательных путей.

Очень токсично для водной среды: LC ₅₀ для Daphnia magna составляет 0,5 мг/л в течение 48 ч.

Примечания

Ссылки

• от 30 августа 2021 на Wayback Machine
• от 30 августа 2021 на Wayback Machine

п • • р Оксиды
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr