TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐỒNG (Cu)

1. Lịch sử về nguyên tố Cu

-  Đồng đã được ghi chép trong các tư liệu của một số nền văn minh cổ đại, và nó có lịch sử sử dụng ít nhất là 10.000 năm.

-  Việc sử dụng đồng đỏ đã phát triển trong thời đại của các nền văn minh được đặt tên là thời đại đồ đồng hay thời đại đồng đỏ. Thời kỳ quá độ trong các khu vực nhất định giữa thời kỳ đồ đá mới và thời kỳ đồ sắt được đặt tên là thời kỳ đồ đồng, với một số công cụ bằng đồng có độ tinh khiết cao được sử dụng song song với các công cụ bằng đá.

2. Tính chất vật lí

-  Đồng là kim loại màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi và dát mỏng. đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao (chỉ kém bạc). Độ dẫn điện của đồng giảm nhanh nếu có lẫn tạp chất. khối lượng riêng của đồng là 8,98 g/cm³; nhiệt độ nóng chảy là 1083⁰C.

 

3. Tính chất hóa học

 - Đồng là kim loại có tính khử yếu.

 

a. Tác dụng với phi kim

 - Cu phản ứng với oxi khi đun nóng tạo CuO bảo vệ nên Cu không bị oxi hoá tiếp tục.  

    2Cu + O₂ →   CuO

 - Khi tiếp tục đun nóng tới (800-1000^oC)

     CuO  +  Cu  →  Cu₂O  (đỏ)

 - Tác dụng trực tiếp với Cl₂, Br₂, S...

     Cu  +  Cl₂ →  CuCl₂ 

           Cu  +  S →  CuS

 

b. Tác dụng với axit

 - Cu không tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng.

 - Khi có mặt oxi, Cu tác dụng với dung dịch HCl, nơi tiếp xúc giữa dung dịch axit với không khí.

    2 Cu  +  4HCl + O₂  →  2 CuCl₂  +  2 H₂O

 - với HNO₃, H₂SO₄ đặc: 

    Cu + 2 H₂SO₄ đ →  CuSO₄  +  SO₂ +  H₂O

    Cu   + 4HNO₃  đặc →  Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

 

c. Tác dụng với dung dịch muối

 - Khử được ion kim loại đứng sau nó trong dung dịch muối.

   Ví dụ: Cu  +  2 AgNO₃ →  Cu(NO₃)₂ + 2 Ag

4. Trạng thái tự nhiên

 -  Đồng có 29 đồng vị. ⁶³Cu và  ⁶⁵Cu là đồng vị bền, với ⁶³Cu chiếm khoảng 69% đồng có mặt trong tự nhiên. Đồng có thể tìm thấy như là đồng tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất.

 -  Có nhiều dạng khoáng chứa đồng như cacbonat azurit (2CuCO₃Cu(OH)₂) và malachit (CuCO₃Cu(OH)₂) là các nguồn để sản xuất đồng, cũng như là các sulfua như chalcopyrit (CuFeS₂), bornit (Cu₅FeS₄), covellit (CuS), chalcocit (Cu₂S) và các ôxít như cuprit (Cu₂O).

 

5. Điều chế

 -  Hầu hết quặng thương mại là các loại đồng sulfua, đặc biệt là chalcopyrit (CuFeS₂) và ít hơn là chalcocit (Cu₂S). Các khoáng này được tách ra từ các quặng được nghiền để nâng hàm lượng lên 10–15% đồng bằng froth flotation hay bioleaching. Nung vật liệu này với silica trong flash smelting để loại sắt ở dạng xỉ. Quá trình này khai thác dễ dàng chuyển sắt sulfua thành dạng ôxit của nó, sau đó các ôxit này phản ứng với silica để tạo ra xỉ silicat nổi lên trên khối nóng chảy. Sản phẩm tạo ra copper matte chứa Cu₂S sau đó được roasted để chuyển tất cả các sulfua thành ôxit.

2 Cu₂S + 3 O₂ → 2 Cu₂O + 2 SO₂

 -  Ôxit đồng được chuyển thành đồng blister theo phản ứng nung

2 Cu₂O → 4 Cu + O₂

 

6. Ứng dụng

   Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm:

 - Dây điện.

 - Que hàn đồng.

 - Tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà cửa.

 - Đúc tượng: Ví dụ tượng Nữ thần Tự Do chứa 81,3 tấn (179.200 pao) đồng hợp kim

 - Cuộn từ của nam châm điện.

 - Động cơ, đặc biệt là các động cơ điện.

 - Động cơ hơi nước của Watt.

 - Rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và các chuyển mạch điện.

 - Ống chân không, ống tia âm cực và magnetron trong các lò vi ba.

 - Bộ dẫn sóng cho các bức xạ vi ba.

 - Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ biến hơn để thay thế cho nhôm vì độ dẫn điện cao của nó.

 - Là một thành phần trong tiền kim loại.

 - Trong đồ nhà bếp, chẳng hạn như chảo rán.

 - Phần lớn các đồ dùng bằng niken trắng dùng ở bàn ăn (dao, nĩa, thìa) có chứa một lượng đồng nhất định.

 - Trong chế tạo đồ đựng thức ăn bằng bạc (hàm lượng bạc từ 92,5% trở lên), có chứa một số phần trăm đồng.

 - Là thành phần của gốm kim loại và thủy tinh màu.

 - Các loại nhạc khí, đặc biệt là các loại nhạc khí từ đồng thau.

 - Làm bề mặt tĩnh sinh học trong các bệnh viện hay các bộ phận của tàu thủy để chống hà.

 - Các hợp chất, chẳng hạn như dung dịch Fehling, có ứng dụng trong phân tích hóa học.

 - Đồng (II) Sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng