Окси́д ме́ди(I) (гемиокси́д ме́ди, окси́д диме́ди, устар. за́кись ме́ди) — 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 минерала: 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 халькотрихит (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 .
Оксид меди(I) кристаллизуется в кубическохй сингонии, пространственная группа P n3m, a = 0,4270 нм, Z = 2.
Химические свойства
Реакции в растворах Оксид меди(I) не реагирует с водой. В очень малой степени (ПР = 1,2) диссоциирует:
Cu2O + H2O -> 2 Cu+ + 2OH^-.
Равновесие диспропорционирования:
2 Cu^+ <-> Cu^{2+}{}+ Cu.
Пример реакции диспропорционирования:
Cu2O + 2 H+ -> Cu^0 + Cu^2+ + H2O.
Оксид меди(I) переводится в раствор: концентрированной соляной кислотой:
Cu2O + 4 HCl -> 2 H[CuCl_2] + H2O;
концентрированной щёлочью (частично):
Cu2O + 2 OH^- + H2O -> 2 [Cu(OH)2]^-
сплавлением с гидроксидом щелочного металла с длительным нагреванием:
Cu2O + 2 NaOH ->[t^o] 2 NaCuO + H2O;
концентрированным гидратом аммиака и концентрированными растворами солей аммония:
Cu2O + 4 (NH3.H2O) -> 2 [Cu(NH3)2]OH + 3 H2O; Cu2O + 2 NH4^+ -> 2 [Cu(H_2O)(NH_3)]^+;
путём окисления до солей меди(II) различными окислителями (например, концентрированными азотной и серной кислотами, кислородом в разбавленной соляной кислоте):
Cu2O + 6 HNO3 -> 2 Cu(NO3)2 + 2 NO2 ^ + 3 H2O; 3Cu2O + 14 HNO3 -> 6Cu(NO3)2 + 2 NO ^ + 7 H2O;Cu2O{}+ 3 H2SO4 -> 2 CuSO4{}+ SO2 ^ + 3 H2O; 2 Cu2O{}+ 8 HCl{}+ O2 -> 4 CuCl2{}+ 4 H2O.
Также оксид меди(I) вступает в водных растворах в следующие реакции: медленно окисляется кислородом до гидроксида меди(II):
2 Cu2O + 4 H2O + O2 -> 4 Cu(OH)2 v;
реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди(I):
Cu2O + 2 HHal -> 2 CuHal v + H2OCu2O + 4 HHal + Hal2-> 4HCuHal; Hal = Cl, Br, I;
в разбавленной серной кислоте дисмутирует на сульфат меди(II) и металлическую медь:
Cu2O + H2SO4 -> CuSO4 + Cu v + H2O;
восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например гидросульфитом натрия в концентрированном растворе:
2 Cu2O + 2 NaHSO3 -> 4 Cu v + Na2SO4 + H2SO4.
Реакции при высоких температурах Оксид меди(I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях: при нагревании до разлагается на элементы:
2 Cu2O ->[1800~\ce{^oC}] 4 Cu{}+ O2;
при нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминием:
Cu2O{}+ H2 ->[>250~\ce{^oC}] 2 Cu{}+ H2O; Cu2O{}+ CO ->[250-300~\ce{^oC}] 2 Cu{}+ CO2; 3 Cu2O{}+ 2 Al ->[1000~\ce{^oC}] 6 Cu{}+ Al2O3;
при нагревании с серой:
2 Cu2O{}+ 3 S ->[>600~\ce{^oC}] 2 Cu2S{}+ SO2; 2 Cu2O + Cu2S ->[1200-1300~\ce{^oC}] 6 Cu{}+ SO2.
Оксид меди(I) может быть окислен до соединений меди(II) в токе кислорода или хлора:
2 Cu2O{}+ O2 ->[500~\ce{^oC}] 4 CuO; Cu2O{}+ Cl2 ->[250~\ce{^oC}] Cu2Cl2O.
Также, при высоких температурах оксид меди(I) реагирует: с аммиаком с образованием нитрида меди(I):
3 Cu2O{}+ 2 NH3 ->[250~\ce{^oC}] 2 Cu3NP{}+ 3 H2O;
c оксидами щелочных металлов и бария (образуются двойные оксиды):
Cu2O{}+ M2O ->[600-800~\ce{^oC}] 2 MCuO; Cu2O{}+ BaO ->[500-600~\ce{^oC}] BaCu2O2.
Прочие реакции Оксид меди(I) реагирует при охлаждении с азидоводородом выпадает осадок азида меди(II):
Cu2O{}+ 5HN3 ->[10-15~\ce{^oC}] 2 Cu(N3)2 {}+ H2O{}+ NH3{}+ N2 .
При комнатной температуре в токе азидоводородной кислоты выпадает осадок азида меди(I):
Cu2O{}+ 2 HN3 ->[20-255~\ce{^oC}] 2 {CuN3}{}+ H2O.
Также выступает восстановителем с солями железа(III)(аналитическая реакция на определение сахаров):
Cu2O{}+ Fe2(SO4)3 + H2SO4 ->2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O.
Во влажной воздушной среде медленно коррозирует:
2Cu2O{}+ 2H2O + 2CO2 + O2 ->2 Cu2(OH)2CO3v .
Получение Оксид меди(I) может быть получен: нагреванием металлической меди при недостатке кислорода:
4 Cu{}+ O2 ->[>200~\ce{^oC}] 2 Cu2O;
нагреванием металлической меди в токе оксида азота(I) или оксида азота(II):
2 Cu{}+ N2O ->[500-600~\ce{^oC}] Cu2O{} + N2; 4 Cu{}+ 2 NO ->[500-600~\ce{^oC}] 2 Cu2O{}+ N2;
нагреванием металлической меди с оксидом меди(II):
Cu{}+ CuO ->[1000-1200~\ce{^oC}] Cu2O;
термическим разложением оксида меди(II):
4 CuO ->[1026-1100~\ce{^oC}] 2 Cu2O{}+ O2;
нагреванием сульфида меди(I) в токе кислорода:
2 Cu2S + 3 O2 ->[1200-1300~\ce{^oC}] 2 Cu2O{}+ 2 SO2.
В лабораторных условиях оксид меди(I) может быть получен восстановлением гидроксида меди(II) (например, гидразином):
4 Cu(OH)2{}+ N2H4.H2O ->[100~\ce{^oC}] 2 Cu2O{}+ N2{}+ 7 H2O.
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:
2 CuI + 2 KOH -> Cu2O v + 2 KI + H2O;
в реакции дихлорокупрата(I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия:
2 H[CuCl_2] + 4 NaOH -> Cu2O v + 4 NaCl + 3 H2O.
В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле CuOH (гидроксид меди(I)). Образование оксида меди(I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава Cu2O.xH2O. Окислением 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):
R-CHO + 2 Cu(OH)2 ->[t] R-COOH + 2 CuOH v + H2O;
при дальнейшем нагревании желтого осадка гидроксида меди (I) превращается в красный оксид меди (I):
2 CuOH ->[t] Cu2O + H2O.
Также, для получения Cu2O в небольших количествах можно использовать методику: 1) Приготавливается 2 раствора. Раствор CuSO4 с его массовой долей 10 % и раствор NaOH с его массовой долей 20 %. Также необходима твёрдая глюкоза (C6H12O6). 2) Стакан с раствором CuSO4 устанавливается на нагреватель и добавляется глюкоза. 3) Приливается раствор NaOH в полученную смесь и перемешивается стеклянной палочкой или магнитной мешалкой. 4) Раствор отстаивается до полного оседания частиц Cu2O. Выпадение осадка Cu2O происходит по реакции:
2 CuSO4{}+ 4 NaOH{}+ C6H12O6 ->[80-90~\ce{^oC}] Cu2O{}+ 2 Na2SO4{}+ C6H12O7{}+ 2 H2O.
Профильтровать жидкость через воронку с фильтровальной бумагой]] или через колбу Бунзена с воронкой Бюхнера]], высушить и собрать полученный осадок Cu2O.
Применение Оксид меди(I) применяется как пигмент для окрашивания стекла, керамики, глазурей. Входит в состав красок, защищающих подводную часть судна от обрастания моллюсками. Используется в качестве фунгицида.
Обладает полупроводниковыми свойствами, формируется на поверхности меди в медно-закисных вентилях.
Токсичность Оксид меди(I) — умеренно токсичное вещество: LD50 (для крыс перорально). Вызывает раздражение глаз, может вызывать раздражение кожи и дыхательных путей.
Очень токсично для водных организмов: LC50 для дафний (Daphnia magna) составляет в течение 48 часов.
См. также Оксид меди(II)
Примечания
Ссылки Use of Copper-Based Antifouling Paint: A U.S. Regulatory Update Antifouling
Категория:Соединения меди Категория:Оксиды меди Категория:Фунгициды Категория:Полупроводниковые материалы меди