на тему рефераты Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
на тему рефераты
на тему рефераты
МЕНЮ|
на тему рефераты
поиск
Получение и свойства малахита

Получение и свойства малахита

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО Воронежский государственный университет

Химический факультет

Кафедра материаловедения и индустрии наносистем

Курсовая работа по специальности: «Химия»

На тему: Получение и свойства малахита

Воронеж 2010

Глава 1. Литературный обзор

МЕДЬ (лат. Cuprum), химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 29, атомная масса 63,546.

1.1 Общая характеристика меди

Природная медь состоит из двух стабильных нуклидов

(63)Cu (69,09% по массе) и (65)Cu (30,91%). Конфигурация двух внешних электронных слоев нейтрального атома меди 3s23p63d104s1. Образует соединения в степенях окисления +2 (валентность II) и +1 (валентность I), очень редко проявляет степени окисления +3 и +4.

В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде и входит в группу IВ, к которой относятся такие благородные металлы, как серебро (Ag) и золото (Au).

Радиус нейтрального атома меди 0,128 нм, радиус иона Cu+ от 0,060 нм (координационное число 2) до 0,091 нм (координационное число 6), иона Cu2+ - от 0,071 нм (координационное число 2) до 0,087 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации атома меди 7,726; 20,291; 36,8; 58,9 и 82,7 эВ. Сродство к электрону 1,8 эВ. Работа выхода электрона 4,36 эВ. По шкале Полинга, электроотрицательность меди 1,9; медь принадлежит к числу переходных металлов. Стандартный электродный потенциал Cu/Cu2+ 0,339 В. В ряду стандартных потенциалов медь расположена правее водорода (H) и ни из воды, ни из кислот водорода не вытесняет.

Простое вещество медь - красивый розовато-красный пластичный металл.

Название: латинское название меди происходит от названия острова Кипра (Cuprus), где в древности добывали медную руду; однозначного объяснения происхождения этого слова в русском языке нет.

Промышленное получение меди - сложный многоступенчатый процесс. Добытую руду дробят, а для отделения пустой породы используют, как правило, флотационный метод обогащения. Полученный концентрат (содержит 18-45% меди по массе) подвергают обжигу в печи с воздушным дутьем. В результате обжига образуется огарок - твердое вещество, содержащее, кроме меди, также и примеси других металлов. Огарок плавят в отражательных печах или электропечах. После этой плавки, кроме шлака, образуется так называемый штейн, в котором содержание меди составляет до 40-50%. Далее штейн подвергают конвертированию - через расплавленный штейн продувают сжатый воздух, обогащенный кислородом. В штейн добавляют кварцевый флюс (песок SiO2). В процессе конвертирования содержащийся в штейне как нежелательная примесь сульфид железа FeS переходит в шлак и выделяется в виде сернистого газа SO2:

2FeS + 3O2 + 2SiO2 = 2FeSiO3 + 2SO2^

Одновременно сульфид меди (I) Cu2S окисляется:

2Cu2S + 3О2 = 2Cu2О + 2SO2^

Образовавшийся на этой стадии Cu2О далее реагирует с Cu2S:

2Cu2О + Cu2S = 6Cuv + SО2^

В результате возникает так называемая черновая медь, в которой содержание самой меди составляет уже 98,5-99,3% по массе. Далее черновую медь подвергают рафинированию. Рафинирование на первой стадии - огневое, оно заключается в том, что черновую медь расплавляют и через расплав пропускают кислород. Примеси более активных металлов, содержащихся в черновой меди, активно реагируют с кислородом и переходят в оксидные шлаки. На заключительной стадии медь подвергают электрохимическому рафинированию в сернокислом растворе, при этом черновая медь служит анодом, а очищенная медь выделяется на катоде. При такой очистке примеси менее активных металлов, присутствовавшие в черновой меди, выпадают в осадок в виде шлама, а примеси более активных металлов остаются в электролите. Чистота рафинированной (катодной) меди достигает 99,9% и более.

В земной коре содержание меди составляет около 5·10-3% по массе. Очень редко медь встречается в самородном виде (самый крупный самородок в 420 тонн найден в Северной Америке). Из руд наиболее широко распространены сульфидные руды: халькопирит, или медный колчедан, CuFeS2 (30% меди), ковеллин CuS (64,4% меди), халькозин, или медный блеск, Cu2S (79,8% меди), борнит Cu5FeS4 (52-65% меди). Существует также много и оксидных руд меди, например: куприт Cu2O, (81,8% меди), малахит CuCO3·Cu(OH)2 (57,4% меди) и другие. Известно 170 медьсодержащих минералов, из которых 17 используются в промышленных масштабах.

Различных руд меди много, а вот богатых месторождений на земном шаре мало, к тому же медные руды добывают уже многие сотни лет, так что некоторые месторождения полностью исчерпаны. Часто источником меди служат полиметаллические руды, в которых, кроме меди, присутствуют железо (Fe), цинк (Zn), свинец (Pb), и другие металлы. Как примеси медные руды обычно содержат рассеянные элементы (кадмий, селен, теллур, галлий, германий и другие), а также серебро, а иногда и золото. Для промышленных разработок используют руды, в которых содержание меди составляет немногим более 1 % по массе, а то и менее. В морской воде содержится примерно 1·10-8 % меди.

Малахит, являющийся одним из соединений меди, один из красивейших минералов. По выражению А.Е. Ферсмана, это «камень яркой, сочной, жизнерадостной и вместе с тем шелковисто-нежной зелени». Название этот минерал получил от греческого к (маляхэ) - мальва, окраска листвы которой похожа на цвет малахита.

Окраска малахита очень богата оттенками от светло-зеленого, почти голубого, до темного, густо-зеленого тона с характерным черноватым отливом. Очень прихотлива узорчатая разрисовка малахита: ленточная, струистая, лучисто-звезчатая, конценрически-круговая.

В моей курсовой работе речь пойдет именно об этом замечательном минерале, который по праву может считаться русским, так как только в нашей стране были открыты те громадные месторождения, которые прославили его на весь мир.

1.2 История открытия и применения малахита

Малахит в предгорьях Урала был впервые открыт в 1635 г. и использовался для выплавки из него меди. В конце XVIII века на уральских медных рудниках стали попадаться крупные скопления сплошного густозеленого малахита. Первым прославился малахит Гумишевского рудника; Замечательные образцы этого камня хранятся во многих наших музеях. До сих пор в музее Горного института в Ленинграде находится великолепный монолит гумишевского малахита, весящий более 1,5 тонны.

Яркая красота уральского камня произвела большое впечатление. Малахит быстро завоевал общие симпатии, стал модным камнем, сравнявшись в цене с дорогими самоцветами. Наряду с лучшими драгоценными камнями он употреблялся на мелкие изделия - бусы, броши, серьги, вставки для колец. В большом ходу были также малахитовые табакерки.

Но в начале XIX века (1810-1814 годы) были открыты Меднорудянские залежи малахита, подобных которым человечество еще не знало. Здесь были какие-то особенные геологические условия, приведшие к одновременному скоплению больших количеств меди и больших количеств углекислоты. Исключительная мощность месторождения наводит на мысль, что малахит возник здесь не обычным путем переработки первичных медных руд холодными углекислыми водами поверхности. Можно предполагать, что горячие, поднимающиеся из глубины медоносные растворы внедрились по трещинам в сплошную массу известняков, растворяли и перерабатывали их, образуя среди них большие неправильные массы жилы малахита. Богатства этого месторождения были обнаружены не сразу. В первые годы добыча малахита из новооткрытого Меднорудянского месторождения была невелика. Лишь в двадцатых годах XIX столетия разработки рудника достигли основных залежей малахита и показали невиданный их масштаб. Уже не куски и кусочки нарядного камня, годные для брошей и табакерок, а громадные глыбы превосходного сплошного малахита извлекались из чудесного рудника, слава о котором быстро разнеслась по всему свету. Рудник выдавал ежегодно от 30 до 80 тонн первоклассного цветного камня. Вес наибольшей глыбы малахита, обнаруженной в недрах рудника, был путем расчета определен в 500 тонн.

Это месторождение по своему богатству, мощности, пригодности для изделий и для облицовки архитектурных украшений, а так же по красоте узоров и по чистоте окраски зеленых тонов является до сих пор единственным на всем земном шаре. Не приходится удивляться тому, что после такого открытия в истории нашего камня наступила на несколько десятков лет «малахитовая эпоха». Малахит стал излюбленным поделочным камнем. Но теперь кроме бесчисленных мелких предметов, ювелирных украшений и тому подобного, малахит начинает применяться в крупных изделиях и даже в зодчестве, прекрасные образцы которых стали теперь достоянием народа.

После многих лет непрерывной добычи малахита мощные месторождения Урала были, конечно, сильно истощены. Но говорить об их полной выработанности, конечно, не приходится. В недрах земли, может быть даже в районе знаменитых уральских месторождений, еще хранятся многие десятки тонн яркого зеленого камня.

В 1835 г. была обнаружена огромная глыба малахита массой 250 тонн, а в 1913 г. - массой более 100 тонн.

Из маленьких кусков малахита изготовлялись великолепные краски.

Этот красивый ювелирно-поделочный камень с эпохи неолита вплоть до античного времени служил для человека, прежде всего медной рудой, а также краской и химической добавкой в стекло.

Изделия из малахита разнообразны по своим формам и назначению. Монументальные вазы украшали интерьеры дворцов, освещенные торшерами из камня. В парадных комнатах дворцов стояли столы, инкрустированные зеленым камнем. Мелкие изделия вроде шкатулок, ларцов, чернильных приборов, табакерок стали предметами обихода более широких слоев общества. Строгие формы малахитовых изделий великолепно сочетаются с цветовым богатством камня и его рисунком.

Металлурги в эпоху бронзового века, когда малахит был основным источником чистой меди, просто выплавляли ее из него. Медь, получаемая из него, была гораздо важнее самого поделочного камня.

Этот минерал издавна привлекал внимание людей. Древние греки украшали малахитом нарядные здания и залы. В Древнем Египте из малахита, добываемого на Синайском полуострове, изготовляли камеи, амулеты и украшения.

Активно применяли малахит в косметических целях: в Древнем Египте его порошок наносили на верхние веки, защищая таким образом роговицу глаза от беспощадного африканского солнца. Лишь во времена Древнего Рима камнерезы оценили его как великолепный поделочный камень, в полной мере открыв в нем сочность природных растительных красок и очарование нежного узора.

Из малахита стали изготовлять амулеты, печати, вставки, а также детали интерьеров. В практических целях малахит используется до сих пор. Он является спутником, а значит поисковым признаком медных руд, залегающих близко к земле.

1.3 Происхождение

Малахит - экзогенный минерал, образующийся в зонах окисления скарновых и стратиформных медно-сульфидных месторождений.

Образуется он чаще всего там, где медные руды выходят на земную поверхность. Особенно крупные залежи малахита образуются там, где медная руда залегает среди известняков. (Тогда грунтовые воды, размывая залежи сульфидов меди и окисляя их, постепенно насыщаются сульфатными и медными ионами. Эти активные растворы, попадая затем в известняки, легко растворяют их. А карбонатные ионы частично переходят в тот же раствор.) Как только концентрация меди и углекислоты становится достаточной, в трещинах, пустотах и маленьких пещерах, возникающих при растворении, отлагается новый минерал меди, ее водный карбонат - медная зелень, в том числе ее благородная разновидность - малахит.

Обычно в каждой пустоте сферолитов множество. Теснясь, сдавливая друг друга, наползая один на другой, они сливаются в прихотливые гроздевидные и почковидные сростки. Медные растворы, питающие растущие почки, содержат меди то чуть больше, то чуть меньше. Подчас между слоями малахита кристаллизуются другие, вторичные минералы, и каждый из вновь нарастающих слоев становится то темнее, то светлее. Волокна в таких почках часто и не видны, гораздо заметнее их концентрически-зональное строение.

1.4 Распространение

Родина лучшего в мире поделочного малахита - Урал. Известные месторождения малахита на Урале - Меднорудянское и Гумишевское - практически выработаны. Открыты крупные месторождения в Африке (Колвези в Заире), в Южной Австралии и в США, однако по цвету и красоте узоров малахит зарубежных месторождений не может сравниться с уральским. В связи с этим малахит с Урала считается самым ценным на мировом рынке.

Там этот зеленый самоцвет тоже возникает вблизи залежей медной руды. Но бывает, что малахит выглядит блеклым зеленым порошком. Порошковатый малахит покрывает и самородки меди сперва легким налетом, потом тонкой «рубашкой», а потом и вовсе замещает их.

Страницы: 1, 2



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.