Elementele Tranzitionale

INTRODUCERE

Ponderea chimiei în cultura științifică, ca știință experimentală, se impune prin varietatea sectoareleor de activitate umana în care ea este prezentă, prin solutiile pe care le oferă unor probleme legate de cerintele zilnice ale vieții moderne.

Sub aspect stiintific,cercetarea fenomenelor chimice a contribuit la intelegerea si descrierea mecanismelor si legilor naturii . In sfera aplicatiilor practice chimia a contribuit si contribuie la inbunatatirea conditiilor de viata ale omului prin sinteza de substante noi,prin elaborarea si perfectionarea unor metode de analiza necesare controlului de calitate, medicinei, protectiei mediului etc.

Progresul continuu al stiintei impune instruirea permanenta a individului. Ca urmare, apare evidenta obligativitatea celor ce instruiesc de a furniza elevului structurile care sa il ajute in procesul de pregatire continua, de a-l inzestra cu priceperea folosirii cat mai multor canale informationale. In acest sens ,activitatea experimentala va trebui sa capete o pondere din ce in ce mai mare in studiul unui obiect de invatamant, deci si al chimiei, constituind unul din principalele mijloace de crestere gradului de autonomie a individului in activitatea sa.

Activitatea practica se constituie ca unul din principalele instrumente ale cunoasterii umane si apare firesc ca in invatarea chimiei aceasta sa contribuie la formarea unei reprezentari corecte si complete cu privire la fenomenele si substantele studiate.

In acelasi timp,obligand elevul sa le verifice,sa gaseasca argumente in favoarea sau defavoarea ipotezelor propuse,sa descopere singuri drumul care duce la cunostinte si aspectul logic al fenomenelor,activitatea experimentala dovedeste o valoare formativa deosebita.

Inbinarea pregatirii stiintifice de specialitate aprofesorilor de chimie cu pregatirea

lor psihopedagogica si metodica indeosebi va crea conditii optime realizarii unui invatamant de inalt nivel la aceasta disciplina fundamentala .

Daca pentru pregatirea stiintifica a profesorilor ,literatura din domeniul chimiei este deosebit de bogata ,pentru pregatirea metodica aceasta trebuie inbunatatita;

Daca legile generale care guverneaza fenomenele chimice raman aceleasi,metodele de prezentare a acestora pot fi permanent inbunatatite pentru realizarea unei invatari eficiente. In acest acest context,experienta fiecariu profesor,felul lui unic de a fi,de a pune pe elevi in legatura cu diverse notiuni are un rol important.

CAPITOLUL 1

ELEMENTELE TRANZIȚIONALE

– CARACTERE GENERALE

1.1. Definiție

Elementele tranziționale se găsesc așezate în sistemul periodic între grupele principale II A si a III A Ele alcătuiesc grupele III B si X B,I B si II B.

Examinând tabelul periodic se observă ca elementele tranziționale au un procent foarte mare din totalul elementelor ce compun sistemul periodic. Cu toate acestea ponderea lor în elementele din natură este destul de mică. S-a constatat că doar aproximativ 5% din scoarța pământului se compune din elemente tranziționale. Cele mai cunoscute și utilizate sunt ferul, cuprul, argintul și aurul. Alte metale tranziționale au început să fie utilizate mult mai târziu, mai ales sub forma de aliaje.

Inițial s-a considerat căproprietațile acestor elemente fac trecerea de la caracteristicile metalice ale metalelor alcaline si alcalino-pământoase la caracteristicele nemetalice ale elementelor din grupele principale din dreapta sistemului periodic. Acesta a fost motivul pentru care au fost denumite și elemente tranziționale. Odată ce proprietățile fizice si chimice ale acestor elemente au fost cunoscute mai bine, s-a constatat că ele nu au caractere „de tranziție”, ci dimpotrivă sunt metale tipice. Elementele tranziționale prezinta o serie de particularitati acesta fiind motivul pentru care ele o clasa aparte.

Din punct de vedere al structurii electronice elementele tranziționale se definesc ca acele elemente care au în stare atomică sau în anumite stări de oxidare orbitali d sau f parțial ocupați. Acest lucru stă la baza separării lor in metale tranziționale de tip d și metale tranziționale de tip f. Elementele tranziționale d sunt aranjate în patru serii de câte zece, fiecare din periodele 4, 5, 6 si 7 conținând câte o serie. Elementele tranziționale f formeaza doua serii, fiecare de cate 14 elemente. Prima serie tranziționala f cuprinde elementele numite lantanide și se plaseaza in perioada a 6. Cea de a doua serie, cuprinde elementele numite actinide, ce sunt plasate în perioada 7. Toate actinidele sunt radioactive, adică nu au nici un izotop stabil.

1.2. CONFIGURATIA ELECTRONICA A ELEMENTELOR TRANZIȚIONALE d1

1.3. PROPRIETĂȚI

1.3.1.Caractere generale În cpmparație cu elementele din grupele principale metalele tranziționale formează o clasa aparte, acest lucru datorându-se și proprietăților lor fizice si chimice specifice

Exista deaseamenea o deosebire destul de importantă chiar și între elementele tranziționale d si f. Orbitalii d fiind voluminosi, electronii care se găsesc în ei sunt influentați și influențează mult ionii sau moleculele înconjuratoare. Chimia metalelor tranziționalelor d este influențată de existența electronilor în orbitali d. Se observă diferențe semnificative în comportarea ionilor cu număr diferit de electroni în acesti orbitali. În cazul orbitalilor f, aceștia fiind mult mai proeminenți, electronii sunt ecranați puternic de electronii din straturile exterioare. Din această cauză, elementele tranziționale f și în special lantanidele au caractere chimice foarte asemănătoare.

1.3.2. Caracterul metalic. Elementele tranziționale sunt metale tipice. Prin analiza proprietăților lor se poate observa că punctele de topire și de fierbere sunt ridicate, conductibilitate termică si electrică mare, formează aliaje între ele sau cu alte metale, duritatea lor este mai mare decât a metalelor din grupele principale. Elementele tranziționale au o comportare chimică metalică. Stările de oxidare sunt în general cele pozitive, iar stările de oxidare negative și starea de oxidare 0 apar mai rar doar în anumiți complecsi. Elementele tranziționale avand potențiale de ionizare mici pierd ușor electroni, rezultând ioni pozitivi.Unii dintre aceștia au configurația electronică a gazului rar precedent (Sc3+,Y3+,La3+,Ti4+etc) sau configuratie de gaz rar plus zece electroni d (Cu+,Ag+,Zn2+).

1.3.3. Stari de oxidare.Elementele tranziționale au stări de oxidare variabile. Multe dintre acestea au de stări de oxidare ce diferă printr-o unitate, iar unele stări de oxidare ale metalelor tranziționale pot fi întâlnite doar în complecsi.

De exemplu starea de oxidare maximă în fluoruri crește de-a lungul primei serii tranziționale de la +3(Sc) pana la +6(Cr),apoi scade la +2 (Ni,Cu si Zn). Același lucru poate fi observat și seriile a 2-a si a 3-a tranziționale.

1.3.4. Rețele cristaline. În stare solidă metalele tranziționale cristalizează în rețele compacte. Majoritatea adoptă una din următoarele tipuri de rețea: cubică compactă, hexagonală compactă si cubică centrată intern. Metalele tranziționale prezintă frecvent polimorfism, fiecare formă polimorfă fiind stabilă într-un anumit interval de temperatură. Metalele de la începutul seriilor tranziționale cristalizează, cu rețele hexagonale, cele de la mijloc, cu rețele cubice centrate intern, iar cele de la sfârșitul seriilor cu rețele cubice compacte.

1.3.5.Formarea de complecsi. Elementele tranziționale formează combinații complexe cu molecule sau ioni anorganici sau cu unii compuși organici. Aceste combinații conțin metalul în stari de oxidare care nu se mai întalnesc la alți compuși ai elementului respectiv.

1.3.6.Reactii de oxido-reducere. Multe metale tranziționale sunt agenți reducători destul de puternici pentru a fi oxidate de apa sau de ionul H+ ceea ce înseamnă că potențialele lor de oxidare standard sunt pozitive. Din prima serie tranziționala numai cuprul necesită agenți oxidanți mai puternici decât ionul H+ pentru a putea fi dizolvat.

1.3.7.Culoarea. Ionii metalelor tranziționale sunt în general colorați. Numele unor elemente tranziționale reflecta aceasta proprietate (rodiu-rhodeos = roz-rosu Cr – chroma = culoare). Culoarea ionilor are la bază electronii necuplați din orbitalii d. Ionii cu configurația d0 sau d10 sunt incolori.Culoarea depinde si de natura moleculelor sau a ionilor înconjurători.

CAPITOLUL II

METALE DIN GRUPA IB

II.1.Caracterizare generală.

Orbitalii (n-1)d ai invelisurilor exterioare la atomii de Cu,Ag si.Au sunt ocupati complet cu cite doi electroni cuplati pe fiecare orbital d,iar pe nivelele ns cele mai exterioare se gasesc cite un electron.Conform acestei configuratii valentiale,ar fi de asteptat sa rezulte combinatii numai in starea de oxidare (I) intocmai ca la metalele alcaline.In realitate in formarea combinatiilor pot participa si electroni din orbitalul (n-1)d intocmai ca la celalalte elemente tranziționale,atomii eliminand doi sau mai multi electroni

Cuprul,argintul si aurul sunt metale cu potentiale de oxidare negative: Cu=-0,34V, Ag=-0,80V, Au=-1,42V.Din aceasta cauza ele sunt rezistente la actiunea acizilor daca acestia nu sunt oxidanti. In schimb aceste elemente(chiar aurul,care are cel mai pronuntat caracter de metal nobil)trec relativ usor in solutie prin compexare,in special sub actiunea cianurilor alcaline,cu care formeaza ioni complecsi deosebit de stabili

II.2. Stari de oxidare

Toate elementele grupei I b formeaza combinatii in mai multe stari de oxidare:la cupru stabilitatea relativa a starilor de oxidare +1si +2 depinde ,in mare masura, de natura mediului(felul liganzilor).

Astfel in prezenta apei ionul cupros,Cu+,este instabil fata de ionul cupric hidratat;din aceasta cauza se disproportioneaza:

2Cu→Cu2++Cu0

In schimb starea de oxidare +1 este destul de stabilizata prin formare de compusi covalenti si prin complexare, pentru a avea o existenta de sine statatoare,atat in faza solida cat si in solutie apoasa. Starea de oxidare maxima pe care o atinge cuprul este +3. Compusii continand CuIII sunt instabili si au caracter puternic oxidant.

Cea mai stabila stare de oxidarea argintului este +1.Compusii continand AgII sunt mult mai instabili decat ai cuprului (II).Starea de oxidare +3 este la argint si mai instabil si apare aproape numai in in combinatii complexe.Existenta ionilor Ag+2 si Ag+3 in solutie apoasa este limitata;numai starea de oxidare +1 are importanta pt chimia apoasa a argintului.

Ultimul element al grupei, aurul, formeaza combinatii in starile de oxidare +1 si+3. Nu se cunosc pana in prezent compusi cu Au II. Combinatiile aurului au caracter covalent pronuntat. Din aceasta cauza,combinatiile simple sunt insolubile in apa;combinatiile complexe sunt solubile.

II.3 Configuratia electronică

a elementelor din grupa Ib este d10s1.

29Cu [Ar]3d104s1 I, II

47Ag [Kr]4d105s1 I

79Au[Xe]4f145d10 6s1 I,III

Faptul ca electronii d sint la elementele din grupa Ib destul de usor ionizabil reiese si din compararea primelor trei potentiale de ionizare ale acestor elemente cu cele ale unor metale alcaline:

Dupa cum se vede,energia necesara pentru a obtine ionul M+2 este in cazul litiului de cca 13 ori mai mare,iar in cazul sodiului de cca 9 ori mai mare decat cea necesara pentru ionizarea unui singur electron din atomul neutru.La elementele din grupa Ib, I2 este de numai 2-3 ori mai mare decat I1. Stabilitatea diferitelor stari de oxidare in medii condensate nu depinde numai de valorile potentialelor de ionizare ci este desigur influentata hotarator de solvatare si complexare,caci in aceste procese pot interveni energii mari de ordinul de marime al diferentei I2- I1 observata de exemplu la cupru.

Spectrele acestor elemente mai contin insa, in afara de termenii asemanatori metalelor alcaline,si alte sisteme de termeni care provin din excitarea unor electroni de pe orbitalii d.

Urmeaza de aici ca ,in atomii de cupru,argint si aur nu exista diferente de energie foarte mari intre electronii s si d si ca acestia din urma pot fi excitati destul de usor si pot deci participala formarea de combinatii.sistemele secundare de termeni spectrali se manifesta mult mai intens la Cu si Au decat la Ag,unde liniile respective apar in numar mai mic si sunt mai slabe.

Electronii d din atomii de Cu si Au sunt deci mai mobili decat aceia din atomii de Ag. Prin urmare Cu si Au pot forma mai usor ioni polivalenti decat Ag.

II.4. Istoric

Cuprul a jucat un rol însemnat în istoria civilizației omenești, fiind primul metal fabricat pe scară mai mare si utilizat pentru scopuri practice.

Cuprul era cunoscut și el din cea mai veche Antichitate și aproape sigur imediat după aur și argint. Dar în vreme ce primele două aveau la început utilizări în confecționarea podoabelor și ca mijloc de schimb, apariția cuprului, mult mai dur și mai ieftin, și-a putut extinde utilizările și la fabricarea armelor și a diferitelor ustensile (în special pluguri),făcându-se astfel un salt important în istorie.

Trecerea de la epoca de piatră la epoca bronzului, așa cum și de la aceasta avea să se treacă mai târziu la epoca fierului. Judecând după obiectele vechi de cupru descoperite, se poate afirma că acest metal a apărut în Egipt, cu 5.000 de ani î.e.n. și apoi, cam cu un mileniu mai târziu,în regiunea dintre Tigru și Eufrat, unde se dezvoltase civilizația sumeriană. În Egipt, pe vremea faraonului Turmes cuprul se exploata în Peninsula Sinai (azi bogată în petrol) și și era cunoscută sub numele de komt.

Tot în Antichitate mai apare denumirea chalcos. Cu două mii de ani înaintea erei noastre, cuprul era folosit numai la fabricarea bronzului și, mai târziu, la confecționarea unor podoabe, iar combinații ale cuprului la colorarea sticlei în albastru (folosită ca piatră scumpă, la inele, broșe etc.).

Este sigur că grecii și apoi romanii extrăgeau cupru din insula Cipru (începând cu anul 1.500 î.e.n.). Tot pe insula Cipru se făcea prelucrarea cuprului în bronz.

Denumirea latină ,,aes Cyprium” înseamnă metal din Cipru ; numele aes reprezintă atât cuprul, cât și bronzul (aliajul cupru-cositor) și apoi chiar alama (aliajul cupru-zinc). O lămurire este însă necesară. În mica introducere, de la metelele cunoscute în lumea antică, sunt menționate 7 metale, între care nu este cuprins zincul. Și totuși au fost găsite obiectele, care la analiza chimică arată prezența zincului. Dar zincul nu era cunoscut ca metal izolat, independent, iar faptul că el apare totuși în unele obiecte antice de alamă se explică într-un singur fel. La prelucrarea minereurilor de cupru pentru extragerea metalului se amestecă și minereuri de zinc și astfel rezultă direct aliajul cupru-zinc, adică alama. Se făcea prin alinierea cuprului cu cositorul, care, de altfel, nici nu se găsea în regiunea Mediteranei și era adus la început din Extremul Orient, iar mai târziu, de către fenicieni, din Insulele Britanice.

Cuprul aliat cu zincul se numea aes lutum, de unde derivă și numele francez laiton. Cuprul curat se numea airan roșu sau airan de Cipru.

Homer povestește despre arme făcute din bronz.

Mai târziu apar obiecte din artă, cât și diferite vase din Bronz. Prin anul 900 î.e.n. se folosesc unele săruri de cupru la zugrăvitul locuințelor scumpe, colorând deci huma și mai târziu varul. În Egipt, între anii 430-322 î.e.n. apar monede de Bronz cu compoziția aproximativă 80% cupru și 20% cositor.

Marele filozof al Antichității, Aristotel (330 î.e.n.), scria că în India se găsește un fel de cupru care nu se poate distinge de aur decât prin greutate (fiind mai ușor).

În 1934, Rabbi Glueck descoperise de la 10 km de Marea Moartă minele de cupru ale regelui Solomon, iar 4 ani mai târziu găsește lângă Golful Akaba urmele unei alte vechi mine de cupru, în care lucrează minerii evrei.

Cuprul se găsește în natură, foarte rar, și sub formă nativă.

Purificarea cuprului se făcea, la început, tranformându-l într-o stare solubilă din care prin cimentare (cu fier) se elibera cuprul metalic. Procedeul electrolizei se întrebuințează și astăzi.

În Evul mediu exploatarea sa se extinde în Boemia,Turnigia, Saxonia, Suedia, îar din secolul al XVIII-lea devin mari furnizori de cupru S.U.A., Canada, Chile, Katanga (Congo de azi).

Chimistul francez L. Berthollet (1748- 1822), care l-a însoțit pe Napoleon în campania din Egipt, analizând diferite obiecte de bronz păstrate din Antichitate a stabilit că ele erau formate din aliajeîn care cuprul participă cu 76-86% și în vreme ce bronzul chinezesc antic conținea sub 76% cupru, restul fiind cositor amestecat cu plumb, fier, siliciu.

Cuprul intră, evident, și el pe mâinile alchimiștilor, care în scrierile lor cu limbaj ,,ermetic” îl numesc Venus, această planetă fiind considerată că este reprezentată de cupru.

În America nu a existat nici o epocă a bronzului, nici o epocă a fierului, pentru că acest continent, era foarte bogat în cupru.

În 1778, călugărul Felice Fontana (1730-1805) publică în Journal de Physique analize asupra a două minerale importante ale cuprului, mahalchit și azurit (carbonanți bazici de cupru).

II.5. Stare naturală .

Cuprul se gaseste rar in stare nativa,fiind raspandit in natura 0,007%.Principalele minerale de cupru sunt sulfuri:calcosina –Cu2S,calcopirita –Cu FeS2,erubescita sau bornita-Cu3 FeS3 , covelina-CuS precum si unele sulfoarseniuri si sulfostibiuri.Mai rar apar in natura minerale oxidice de cupru:cuprita- Cu2O si carbonati bazici,malachita-CuCO3∙ Cu(OH)2 si azurita-2 CuCO3∙ Cu(OH)2.

Cupul nu lipseste nici din silicati,cum este dioptasul-H2CuSiO4,hexagonal,verde,folosit ca piatra de podoaba.

In natura ,argintul se gaseste cel mai des combinat cu sulful,mai rar ca,sulfura de argint curata,argentita-Ag2S,de obicei in amestec cu alte sulfuri,mai ales cu sulfurile de plumb,cupru,antimoniu si arsen.Galena(PbS) contine intotdeauna sulfura de argint(pina la 1%);la fel si minereurile de cupru. Mai rar se gasesc in natura, kerargirita-AgCl,bromargirita-AgBr,discrasita-Ag2Sb si argintul in stare nativa.

Aurul se gaseste in natura aproape numai ca metal liber,foarte rar sub forma de telururi,insotite insa intotdeauna de aur nativ.Aurul nativ apare de obicei ca insotitor al cuartului,al piritei si al altor sulfuri. Din aceste minereuri primare,aurul trece in nisipurile riurilor,care au constituit multa vreme o sursa importanta de obtinere a acestui metal. Astazi aceasta sursa este,in mare masura, secatuita.

Dintre mineralele de Ag si Au mentionam (Ag,Au)2Te-petzita, Ag AuTe4-sivanita Ag2Te-hessita.[2]

II.6. Metode de obținere

Mineralele de cupru apar în natură alături de mineralele altor metale, alcătuind minereuri complexe, cu o cantitate mai mare sau mai mică de steril. Conținutul în cupru al acestor minereuri este relativ mic 1-2%; rareori se găsesc minereuri cu 2-5% Cu. Din punct de vedere economic este total nerentabil de a supune direct prelucrării minereuri cu un conținut atât de mic în metal.[3]

Îmbogățirea. Este prima operație în prelucrarea minereurilor de cupru având drept scop separarea minereurilor cu cupru de steril și obținerea unor concentrate cu un conținut cât mai mare în cupru. În toate procesele de concentrare este necesar ca mineralul să fie în prealabil sfărâmat în particule cât mai mici, pentru a elibera mineralul de ganga cu care este asociat. Operația de sfărâmare se efectuează întâi în mașini, numite concasoare, care produc o sfărâmare în particule mai mari. Concasoarele pot fi de diferite tipuri: concasoare cu fălci, concasoare conice sau concasoare cu cilindrii. Urmează apoi o sfărâmare fină și foarte fină care se efectuează în mori speciale (mori cu ciocane, mori cu bile, mori cu pietre rostogolitoare, mori vibrante etc.).

Minereul fin sfărâmat este supus apoi îmbogățirii, operație care în trecut se realiza prin metoda gravitațională, iar în prezent prin metoda flotației. Metoda gravitațională se bazează pe diferența dintre greutatea specifică a mineralului de cupru și a sterilului de care este asociat.

Metoda flotației se bazează pe proprietatea pe care o au particulele anumitor minerale, cum sunt de exemplu sulfurile metalice, de a fi mai mult sau mai puțin hidrofobe, în timp ce particulele de steril (silicați, carbonați etc.) sunt hidrofobe. Dacă într-o suspensie de minereu, fin divizat în apă , se introduc cule mici de aer, particulele care nu se udă, sau sunt greu udate de apă, aderă la bulele de are și se ridică împreună cu acesta la suprafață, formând o spumă care este colectată, în timp ce particulele hidrofile de steril cad la fundul vasului. Unele minerale posedă așa numita flotabilitate naturală, adică capacitatea de a nu se uda. Însă, majoritatea mineralelor pentru a deveni flotabile trebuie să li se adauge anumiți agenți speciali numiți colectori. Colectorii sunt compuși organici polari, care prin unul din polii moleculei se atașează de suprafața particulei de mineral, iar cu celălalt pol aderă la o bulă de aer. Se creează în acest fel la suprafața particulei de mineral o peliculă hidrofobă. Cei mai utilizați colectori sunt alchilxantogenații de potasiu, acidul oleic, acizii naftenici, alchilditiofosfații de sodiu etc. cantitatea de colector necesară este foarte mică.

În afară de colectori, se întrebuințează și alți agenți de flotație. Un rol important îl au spumanții, substanțe organice slab polare, care favorizează formarea unei spume abundente, capabile să se mențină timp îndelungat la suprafață. Cei mai utilizați spumanți sunt uleiurile eterice, în deosebi uleiul de pin, precum și unele fracțiuni ale gudronului de lemn sau huilă.[3]

Inhibitorii sau depresanții sunt substanțe cu acțiune antipodă colectorilor, care împiedică emersiunea particulelor, mărind proprietatea hidrofilă a suprafeței lor. Ca inhibitori se folosesc: laptele de var, soda, cianurile alcaline, silicatul de sodiu, sulfiții și sulfații metalelor alcaline etc.

Agenții de control sau regulatorii sunt substanțe care acționează asupra compoziției și asupra reacției mediului în care se produce flotația, precum și asupra dizolvării, precipitării, coagulării sau peptizării anumitor impurități, mărind astfel eficacitatea procesului de flotație. Exemple de astfel de agenți sunt varul, soda, acidul sulfuric, anumiți sulfați etc.

Minereurile supuse concentrării pot conține substanțe, numite otrăvuri de flotație, care împiedică formarea unei pelicule hidrofobe pe suprafața particulelor de mineral. O astfel de acțiune o exercită compușii solubili în minereuri, în special sărurile metalelor grele, precum și substanțele humice, taninurile etc. În astfel de cazuri, minereul se spală înainte de flotație pentru a îndepărta sărurile solubile și nămolul. Astfel de otrăvuri pot fi conținute și în apa folosită în băile de flotație. Din acest motiv este necesar controlul analitic și al pH-ului apei. Contra otrăvurilor de flotație se întrebuințează antidoți de flotație (lapte de var, hidroxizi alcalini, carbonat de bariu, sulfat de fier, sulfat de zinc etc.)

În flotația simplă sau colectivă toate mineralele din minereu, care au aceeași capacitate de a fi udate, se acumulează în concentrat, iar ca reziduu rămâne întreaga cantitate de steril. Dacă în procesul de flotație se asigură anumite condiții fizico-chimice este posibil să treacă în concentrat numai mineralele de o anumită compoziție, realizându-se astfel o flotație selectivă. În acest scop se întrebuințează diferiți agenți de flotație, menționați mai sus, care intensifică sau reduc în mod selectiv flotabilitatea diverselor minerale din minereu, modifică tensiunea superficială a lichidului, influențează pH-ul, viscozitatea mediului etc. De exemplu dacă în concentratul de flotație al minereurilor de sulfuri de cupru și de fier, urmărim să micșorăm conținutul în sulfură de fier, se adaugă în baia de flotație cianură de potasiu ca depresant care micșorează flotabilitatea acesteia din urmă. Prin adăugarea unei cantități controlate de cianură și la un pH bine stabilit se poate obține un concentrat în sulfură de cupru și sulfură de fir de proporție optimă pentru a putea fi supus prelucrării ulterioare.

Flotația se efectuează în aparate de diferite tipuri. În fig. 1 este reprezentată, schematic, o secțiune verticală a aparatului de flotație cu agitare mecanică a suspensiei. Instalația constă într-o serie de aparate similare legate între ele prin conducte. Partea principală a aparatului este o cameră separată în două compartimente de către grătarul orizontal (1). În compartimentul de jos are loc o amestecare energică a suspensiei și a aerului cu ajutorul agitatorului elicoidal (2) și a curentului de aer care se suflă sub presiune prin țeava (3). Se produce astfel o puternică spumare a lichidului. În compartimentul superior al camerei, unde suspensia este într-o stare mai liniștită, spuma, împreună cu concentratul, se adună la suprafață, de unde se scurge peste prag în camera (4). Sterilul se îndepărtează din camera inferioară prin țeava (8) și o nouă cantitate de suspensie intră în camera inferioară sub agitator. Fereastra (5) cu pragul (6), cu înălțime reglabilă și camera intermediară (7), servesc la trecerea produsului intermediar, sub formă de suspensie, în camera următoare de flotație, unde suspensia este supusă din nou unei operații similare.

Flotația ocupă azi primul loc printre procesele fizico-chimice de prelucrare preliminară a minereurilor de metale neferoase. În urma flotației minereurilor sulfuroase de cupru, se obțin concentrate cu 15-20% Cu.

Fig. 1 Secțiune verticală a aparatului de flotație cu agitare mecanică a suspensiei

Metoda de prelucrare a minereurilor. În vederea extragerii cuprului se plică, în funcție de natura chimică a minereului și de conținutul acestuia în cupru, una din următoarele metode: reducerea cu cărbune; prelucrarea pirometalurgică a sulfurilor; prelucrarea hidrometalurgică.

Reducerea cu cărbune. Se aplică la minereurile oxidice de cupru. Se poate aplica și la minereurile de sulfuri după ce au fost supuse în prealabil unei prăjiri oxidante pentru a le transforma aproape complet în oxizi (CuO, Fe2O3). Este cel mai vechi procedeu de obținere a cuprului, datând din epoca bronzului. La acea epocă reducerea se efectua în gropi săpate în pământ, care se umpleau cu minereul de cupru și deasupra se făcea un foc de lemne. Nimai întâmplător se reducea cu ajutorul cărbunelui rămas la arderea completă a lemnului (mangal).

În epoca modernă minereurile oxidice sunt supuse unei topiri reducătoare într-un cuptor cu cuvă. Minereul de cupru, amestecat cu cocs, se introduce în cuptor. Se adaugă și substanțe bazice, ca de exemplu CaO și FeO, care împreună cu cilicea, prezentă îmtodeauna în minereurile oxidice de cupru să formeze zgura. Cantitatea de cocs care se adaugă trebuie să fie suficientă pentru a reduce minereul de cupru conținut în șarjă și a realiza prin ardere temperatura necesară procesului, dar nu trebuie sa fie nici prea mare, pentru a micșora la minimum cantitatea de fier care rezultă prin reducerea oxidului de fier. Aerul insuflat în cuptor trebuie să asigure o combustie a cocsului, care să realizeze temperatura necesară topirii cuprului și a zgurii. La această temperatură mineralele de carbonați de cupru, aflate în minereu reacționează cu oxizii bazici, introduși în cuptor, pentru a forma zgura de silicați:

(x+y)CuSiO3 + x CaO + y FeO → (x+y) CuO + x CaSiO3 + yFeSiO3

Oxidul de cupru este redus de cărbune sau de monoxidul de carbon, rezultat prin arderea incompletă a cărbunelui:

CuO + C → Cu + CO

CuO + CO → Cu + CO2

Cuprul topit, împreună cu zgura, sunt evacuate pe la partea inferioară a cuptorului și hgura care se adună la suprafață este îndepărtată. Prin această metodă se obține un cupru foarte impur, cu un conținut de aproximativ 1% CuO (care îi dă o culoare neagră), 0,5-1% sulf și 0,5-1% fier. În afară de aceasta, pierderile de cupru în zgură sunt mari.

Prelucrarea pirometalurgică. Se aplică de obicei la minereurile de sulfuri de cupru ce conțin și fier. Peste 75% din producția mondială de cupru se obține prin prelucrarea pirometalurgică. În acest proces de prelucrare deosebim următoarele faze: prăjirea, topirea și afinarea. În fig. 2 este prezentată schema circulației materialelor în decursul prelucrării pirometalurgice a minereurilor.

Fig.2 Schema circulației materialelor în decursul prelucrării pirometalurgice a minereurilor de cupru.

Prăjirea minereului, concentrat prin flotație, se face într-o atmosferă oxidantă, la o temperatură ridicată, dar totuși sub punctul de topire al oricăruia din componenții șarjei. Scopul acestei operații este de a îndepărta o parte din sulf sub formă de SO2 și de a transforma o parte din sulfura de fier in FeO.

Prăjirea minereului se poate efectua în cuptoare mecanice cu mai multe etaje (Fig.3), similare celor întrebuințate la calcinarea piritei în fabricile de acid sulfuric. În instalațiile moderne se întrebuințează cuptoare cu strat fluidizat (fig. 4), în care minereul de cupru, sub formă de granule, este menținut în stare de suspensie de către un curent ascendent de aer, această suspensie dobândind proprietatea de a curge, similar lichidelor. Cuptorul cu strat (sau pat) fluidizat este constituit dintr-o manta cilindrică de oțel, căptușită cu cărămidă refractară și acoperit cu un capac. La baza cuptorului de află distribuitorul de aer, legat de sursa de alimentare cu aer. Produsele volatile de ardere se elimină continuu printr-o tubulatură laterală, amplasată sub capacul cuptorului, iar produsele de reacție (calcina), se descarcă printr-o tubulatură montată lateral, la partea inferioară a cuptorului.

Fig. 3 Cuptor cu vetre supraetajate

Prăjirea concentratelor cu un conținut suficient de mare în sulf se realizează pe seama căldurii degajate în procesele exoterme de oxidare a sulfurilor; este ceea ce se numește prăjire autogenă. Dacă conținutul în sulf al minereului nu este suficient de mare ca să permită prăjirea autogenă, trebuie introdusă în cuptor o anumită cantitate de combustibil pentru a menține temperatura necesară prăjirii. Și în acest caz, o mare parte din căldura necesară prăjirii este furnizată tot de arderea sulfului din concentrat.

Fig. 4 Schema cuptorului cu strat fluidizat

Prăjirea nu este întotdeauna o operație necesară în prelucrarea concentratelor de cupru. Dacă concentratele conțin puțin arsen sau alte produse volatile și dacă proporția de sulfură de fier față de sulfura de cupru este corespunzătoare pentru a se forma așa numita mată cuproasă, în acest caz prăjirea nu mai este necesară.

În faza de prăjire a minereurilor de sulfuri au lor o serie de reacții de descompunere termică și de oxidare a minereurilor, precum si de oxidare a produselor de descompunere a acestora.

În partea superioară a cuptorului, unde temperatura este cuprinsă între 400 și 500°C, reacțiile care au loc sunt următoarele:

2CuFeS2 → Cu2S + 2 FeS + S

FeS2 → FeS + S

2CuS → Cu2S + S

S+ O2 → SO2

În regiunea următoare a furnalului, unde temperatura atinge valoarea de circa 800°C, are loc oxidarea sulfurii de fier (II):

2FeS +3O2 → 2 FeO + 2SO2

Sulfura de cupru nu se oxidează atât timp cât nu s-a oxidat sulfura de fier, iar prăjirea nu se continuă niciodată până la totala epuizare a sulfurii de fier (II). Cu toate acestea nu se poate evita oxidarea unor mici cantități de sulfuri de cupru, care se produce în acele regiuni ale concentratului condițiile oxidante sunt mai energice:

Cu2S + 2O2 → 2CuO + SO2

CuS +3/2 O2 → CuO + SO2

În aceste regiuni are loc și o parțială oxidare a sulfurii de fier (II) la oxid de fier (III), în urma reacției:

2FeS + 7/2 O2 → Fe2O3 + 2SO2

Oxidul de fier (III) împreună cu oxidul de cupru (II) formează feritul de cupru CuFe2O4.

Dacă în concentratele supuse prăjirii se găsesc minerale cu arsen (enargit) sau cu stibiu (tetraedrit), acesta suferă o descompunere oxidativă, conform următoarelor reacții:

4Cu3AsS4 + 13O2 → 6Cu2S +2 As2O3 + 10SO2

4 Cu3SbS3 +9O2 → 6Cu2S +2 Sb2O3 + 6SO2

Oxidul de arsen (III) este volatil și se elimină în mare parte odată cu gazele ce ies pe la partea superioară a furnalului. În regiunile puternic oxidante ale furnalului As2O3 suferă o oxidare la As2O5, care fiind mai puțin volatil, rămâne în șarja solidă a furnalului.

Produsul rămas după prăjirea minereului poartă numele de calcină și este compus, în primul rând, din părți aproximativ egale în greutate de Cu2S și FeS, apoi din FeO și din ganga prezentă în concentratul inițial. Calcina este descărcată pe la partea inferioară a furnalului și supusă fazei următoare a procesului pirometalurgic, topirea.

Topirea are drept scop obținerea matei cuproase și îndepărtarea oxizilor acizi și a oxizilor bazici sub formă de zgură.

Calcina, sau concentratul de flotație care nu a fost supus în prealabil prăjirii, se amestecă cu cocs și silice și se încarcă într-un cuptor cu cuvă sau cu reverberație. Cuptorul cu cuvă cu manta de răcire (Fig. 5), numit și cuptor water-jacket, folosit frecvent în metalurgia neferoasă, are pereții cuvei construiți din cutii metalice plate în interiorul cărora circulă un curent de apă rece. Pe pereții interiori ai cutiilor răcite se prinde zgura, formând un strat izolator. Aerul, necesar arderii, se introduce prin gurile de vânt amplasate la partea superioară a creuzetului.

Șarja se introduce pe la partea superioară a cuptorului și coboară treptat, întâlnind gazele calde care urcă în cuptor. Șarla trebuie încălzită până la aproximativ 1300°C pentru a topi amestecul de Cu2S și FeS, precum și zgura care se formează. Căldura necesară topirii este asigurată prin arderea cocsului și oxidarea sulfurilor.

Fig. 5. Cuptor cu cuva, cu manta de racire

În această fază a prelucrării minereului de cupru, oxizii de cupru, formați în timpul prăjirii concentratului, sau chiar în timpul topirii, reacționează cu sulfurile de fier formând sulfura de cupru (I):

2CuO + 2FeS2 → Cu2S + 2FeS + SO2

Cu2O + FeS → Cu2S + FeO

Aceste reacții au loc deoarece afinitatea cuprului pentru sulf este mai mare decât pentru oxigen. Sulfura de cupru (I) împreună cu o parte din sulfura de fier (II), conținută în minereu, formează mata. Restul sulfurii de fier (II) se oxidează în timpul topirii la FeO, care, împreună cu SiO2, formează silicatul de fier ce trece în zgură.

Mata cuproasă este, ca și zgura, un produs de compoziție nedefinită. Procentul de Cu2S și FeS este determinat în mare măsură de compoziția șarjei introdusă în cuptorul de topire. Studiul roentgenografic pare să indice că matele, cel puțin în stare solidă (probabil și în stare lichidă), sunt amestecuri eutectice de Cu2S și FeS.

Mata, împreună cu zgura, sunt îndepărtate din creuzetul cuptorului fie prin orificii separate, fie că sunt captate la un loc într-un creuzet exterior.

Nefiind miscibile, se separă după un timp în două straturi, după greutatea lor specifică: zgura se ridică la suprafață, iar mata se depune la fundul creuzetului. Mata conține în me4die 30-40% cupru. Cele cu un procent mai mare de cupru nu se pretează bine la procesul următor, de afinare, întrucât prezența unui anumit procent de FeS este indispensabilă pentru a furniza o mare parte din energia necesară afinării.

Afinarea este operația la acre este supusă mata pentru a îndepărta sulfura de fier (II) și a reduce Cu2S la cupru metalic. Operația se efectuează în convertizoare verticale sau orizontale (cele mai obișnuite) din care cauză se mai numește și convertizare. Convertizorul orizontal (fig. 6) este un vas cilindric de oțel (1) căptușit în interior cu cărămizi refractare de magnezită, care rezistă la acțiunea corozivă a zgurii de silicat de fier. Vasul cilindric, cu axa orizontală, este montat pe role de susținere (2), încât se poate roti cu un unghi ceva mai mare de 90°. Pe o parte a cilindrului se află o deschidere dreptunghiulară (3), gura de încărcare și de descărcare a convertizorului. Când convertizorul este astfel rotit încât deschiderea se află la partea superioară, aceasta ajunge sub un coș prin care gazele din convertizor se evacuează. Când convertizorul este rotit încât deschiderea să ajungă de partea laterală, conținutul topit al convertizorului se elimină prin acesta deschidere. Un șir orizontal de guri de vânt (4), plasate pe o generatoare a cilindrului, nu departe de gura convertizorului, străbat mantaua convertizorului (5), trecând prin căptușeala refractară a acestuia.

Aerul este furnizat de la o conductă specială (6), alimentată cu aer prin unul din capetele convertizorului (7). Un astfel de convertizor se deosebește de convertizorul Bessemer prin amplasarea laterală a gurilor pentru suflarea aerului.

Fig. 6. Convertizor orizontal pentru afinarea cuprului

Mata topită, împreună cu cantitatea necesară de silice, este introdusă în convertizor, iar prin gurile laterale de vânt se suflă aer sau oxigen. În prima etapă sulfura de fier (II) este oxidată la FeO, care, împreună cu SiO2, formează silicatul de fier ce trece în zgură.

Căldura degajată în reacția de oxidare a sulfurii de fier (II) este suficientă pentru a menține temperatura la aproximativ 1200-1300° C, temperatură la care este asigurat un mers autotermic al procesului din convertizor. Dacă în condiții se oxidare energică, are loc în anumite puncte oxidarea sulfurii de cupru (I) la Cu2O, acesta, în contact cu FeS, se retransformă imediat în sulfură.

Prima fază a procesului de convertizare se continuă până când toată sulfura de fier (II) a fost oxidată și transformată în zgură. Se poate recunoaște sfârșitul acestei prime etape după culoarea flăcării care iese prin deschiderea convertizorului. În timpul oxidării monosulfurii de fier culoare flăcării este galbenă-verzie, apoi devine albastră când începe oxidarea sulfurii de cupru (I). În acest moment se oprește insuflarea aerului, iar zgura topită care plutește la suprafața sulfurii de cupru (I) este evacuată prin deschiderea convertizorului, care este rotit în așa fel încât deschiderea să ajungă în poziție laterală. Se repetă de câteva ori această primă fază a operației de convertizare, introducând în convertizor noi șarje de mată amestecată cu silice și evacuând de fiecare dată zgura, în scopul de a acumula p cât mai mare cantitate de Cu2S. zgura de convertizare conține un procent considerabil de cupru (2-5%) și este reintrodusă în cuptorul de topire.

După ce ultima zgură a fost evacuată și în convertizor a rămas numai sulfura de cupru (I) topită, lipsită, sau cel mult cu urme de fier, se trece la cea de a doua etapă a procesului de convertizare. Se suflă din nou aer prin Gurile de vânt, pentru a oxida o parte din Cu2S la oxid:

Cu2S +3/2 O2→ Cu2O + SO2 +125,5 Kcal

Oxidul de cupru (I), pe măsură ce se formează, reacționează cu excesul de Cu2S pentru a forma cupru metalic și dioxid de sulf:

2Cu2O + Cu2S → 6 Cu + SO2

Prima din ceste reacții este exotermă iar cea de a doua este endotermă, însă bilanțul termic dă o eliberare de căldură de 50,93 Kcal pentru fiecare mol de Cu2S transformat în cupru metalic. Această căldură este numai cu puțin mai mare decât cea necesară pentru a acoperi pierderile prin iradiere și convecție, încât temperatura din convertizor nu se ridică prea mult în cursul acestei operații.

În convertizor se continuă introducerea aerului până când tot cuprul a fost redus, ceea ce se poate recunoaște după dispariția culorii albastre a flăcării. În acest moment se rotește convertizorul și cuprul topit este descărcat prin gura convertizorului.

Gazele care ies din convertizor conțin 10-14% SO2 și se întrebuințează, împreună cu gazele rezultate prin prăjirea minereurilor de cupru la fabricarea acidului sulfuric. Este deosebit de rentabil ca uzinele metalurgice de cupru să fie combinate cu fabricile de caid sulfuric, precum și cu instalații de extragere a metalelor prețioase din nămolul anodic, rămas la rafinarea electrolitică a cuprului. În acest fel se realizează o exploatare complexă a materiei prime.

Cuprul brut, obținut în urma convertizării matelor cuproase, poartă numele de cupru negru sau cupru de convertizor, și conține 1-3% impurități metalice (Fe, Pb, Zn, Sb, Sn, Ni, Bi, Ag, Au, eventual Pt) aflate în minereurile supuse prelucrării, mici cantități de sulf și arsen ce nu s-au volatilizat în convertizor, precum și oxigen, provenit din aerul suflat în convertizor. Pentru purificare, cuprul negru este supus unei rafinări termice, iar pentru anumite scopuri și unei rafinări electrolitice.

Rafinarea termică de bazează pe oxidarea impurităților conținute în cuprul brut și îndepărtarea acestora sub formă de compuși volatili (SO2, As2O3) sau sub formă de zgură. Operația se efectuează într-un cuptor cu reverberație în care se trece un curent de aer peste cuprul topit. Deoarece componentul predominant este cuprul, în primul rând o parte din acesta se oxidează la Cu2O, care cedează apoi oxigenul impurităților metalice mai active

Cu2O + MII → 2 Cu + MIIO

Împreună cu Si2O din căptușeala acidă a cuptorului, oxizii MIIO formează silicații ce trec în zgură. Zgura mai conține un procent ridicat de cupru, care se recuperează printr-o nouă prelucrare. Dioxidul de sulf se elimină total din cuptor, iar oxizii mai puțin volatili (As2O3, Sb2O3) se elimină numai parțial, în deosebi oxidul de stibiu.

După oxidarea impurităților, cuprul rămas mai conține Cu2O și SO2, care-l fac să nu fie maleabil. Din această cauză, se introduc în masa metalică vapori de apă. Co, H2, hidrocarburi și carbon, care antrenează și elimină SO2, iar oxidul de cupru (I) ăl reduc la cupru metalic.

Cuprul rafinat termic are o puritate de 99,2-99,8% și poate servi ca atare pentru obținerea diferitelor aliaje de cupru. El conține, în afară de metalele prețioase și mici cantități de stibiu, bismut, arsen, seleniu, telur, oxigen etc. care înrăutățesc proprietățile tehnologice și-i micșorează mult conductibilitatea electrică. Din această cauză, cuprul este supus unei rafinări, pe cale electrolitică.

Rafinarea electrolitică are drept scop obținerea cuprului de mare puritate și recuperarea metalelor prețioase. Aproape întreaga cantitate de cupru folosită azi în tehnică este cupru rafinat electrolitic.

Rafinarea electrolitică se efectuează într-o cuvă de lemn sau beton, căptușită cu tablă de plumb (Fig. 7). Plăci groase de cupru (I), afinat termic, se leagă de anodul sursei de curent și se suspendă în baia de electroliză ce conține ca electrolit o soluție de CuSO4, acidulată cu H2SO4. Între plăcile anodice se intercalează plăci subțiri de cupru pur (2), legate de polul negativ al sursei de curent.

Fig. 7. Baie de electroliza pentru rafinarea cuprului

La trecerea curentului electric, ionii proveniți prin disociația sulfatului de cupru se îndreaptă spre anod, unde se depun în urma neutralizării sarcinii.

CuSO4 → Cu2+ +SO42-

Cu+2 +2e-→ Cu

În același timp, cuprul din plăcile anodice se dizolvă prin cedare de electroni:

Cu→Cu2+ +2e-

Are deci loc o migrare a cuprului de la anod la catod.

Baia de electroliză este menținută la aproximativ 60°C, deoarece la această temperatură depozitul pe catod este mai dens și mai aderent decât dacă temperatura băii este mai scăzută. Electroliza se efectuează la o tensiune de curent joasă, care nu depășește 0,4 V, întrucât, nu există supratensiune la suprafața electrozilor. În aceste condiții trec în soluție, din plăcile anodice, numai ionii de cupru și ionii impurităților metalice (Fe, Zn, Ni, Co), care se găsesc în seria tensiunilor electrochimice înaintea cuprului. La catod se descarcă însă numai ionii de cupru, potențialele de descărcare ale celorlalți ioni fiind mai ridicate, aceștia rămân în soluție. Celelalte impurități (Ag, Au, Pt, Se), aflate în plăcile anodice de cupru, se depun pe fundul băii de electroliză, formând așa numitul nămol anodic, care constituie o sursă importantă pentru obținerea acestor elemente. Cuprul rafinat electrolitic conține peste 99,9% cupru.

Prelucrarea hidrometalurgică. Minereurile sărace în cupru (sub 0,5% Cu), care nu pot fi îmbogățite prin flotație, precum și diferite deșeuri de cupru, rămase la prelucrarea altor minereuri, ce de exemplu a piritei, sunt supuse unei prelucrări pe cale umedă.

Metoda hidrometalurgică se bazează pe îndepărtarea sterilului din minereu din dizolvarea minereului de cupru într-un solvent în care acesta se dizolvă fie ca atare, fie în urma reacției cu solventul. Din soluție cuprul se precipită sub formă de cupru metalic, prin dezlocuire cu un metal mai activ, sau se precipită sub forma unei combinații insolubile sau se separă prin electroliză.

În funcție de componența minereului, se întrebuințează unul din următorii solvenți: o soluție de acid sulfuric, o soluție de sulfat de fier (III), o soluție amoniacală, sau o soluție de cianură alcalină. În toate cazurile minereul supus extracției (leșierii) trebuie adus în prealabil în stare fin divizată.

Extracția cu acid sulfuric se aplică minereurilor oxidice de cupru. Calcantitul, CuSO4·5H2O, este singurul mineral de cupru care se dizolvă în soluție diluată de H2SO4, fără să aibă loc nici o reacție. Alte minerale oxidice, cum sunt tenoritul, cupritul, malachitul, azuritul, brochantitul etc., se dizolvă sub formă de CuSO4 în urma reacției cu acidul sulfuric.

La dizolvarea cupritului, Cu2O, numai jumătate trece în sulfat, cealaltă jumătate se separă sub formă de cupru metalic:

Cu2O + H2SO4 → CuSO4 + Cu + H2O

În prezența oxigenului, sau a ionilor Fe3+, întreaga cantitate de cuprit trece în soluție:

Cu2O + 2H2SO4 +1/2 O2→2Cu SO4 + 2H2O

Cu2O + 2H2SO4 + Fe2(SO4)3 →2Cu SO4 + 2 FeSO4+ 2H2O

Chrisocolul, CuSiO3·2H2O, se dizolvă de asemenea ușor în H2SO4 diluat, lăsând un reziduu de oxid de siliciu.

Extracția cu soluție de sulfat de fier (III) se bazează pe faptul că sulfatul feric oxidează cele mai importante minerale de sulfuri de cupru, transformându-le în sulfat de cupru (II) solubil.

Covelina se dizolvă încet, dar complet conform următoarei reacții:

CuS + Fe2(SO4)3 → CuSO4 +2FeSO4 + S

Dizolvarea calcozinei, Cu2S, decurge în două etape. În prima etapă are loc oxidarea cuprului monovalent la cupru divalent:

Cu2S + Fe2(SO4)3 → CuS + CuSO4 + 2FeSO4

În cea de a doua etapă are loc dizolvarea sulfurii de cupru (II), care decurge cu o viteză mai mare decât în cazul covelinei.

Calcopirita, CuFeS2, unul din cele mai răspândite minerale de cupru, se dizolvă mult mai ușor în soluție de sulfat de fier (III) la rece decât la cald:

CuFeS2 + 2Fe(SO4)3 → CuSO4 + 5FeSO4 +2S

O parte din sulful elemental rezultat în această reacție este oxidat de către oxigenul dizolvat în soluția de sulfat de fier (III) până la acid sulfuric:

2S + 2H2O +3O2 → 2H2SO4

Această oxidare este catalizată, probabil, de către calcopirită.

Dacă minereul supus extracției conține atât minerale oxidice de cupru cât și sulfuri, leșierea se face cu o soluție apoasă ce conține ambii reactivi: H2SO4 și Fe2(SO4)3.

Minereurile sulfuroase sărace în cupru pot fi supuse inițial unei prăjiri sulfatizante sau clorurante și e urmă se tratează cu o soluție diluată de H2SO4, la care s-a adăugat și o mică cantitate de sulfat de fier (III). Prăjirea sulfatizantă constă în calcinarea minereului la 450-500°C într-un curent de aer, când se obține CuSO4 și CuO. Prăjirea clorurantă se realizează prin calcinare la roșu a unui amestec de minereu și de clorură alcalină într-un exces de aer. Prin prăjire clorurantă, cuprul, argintul, plumbul și o serie de alte metale conținute în minereu, trec sub formă de cloruri, iar fierul sub formă de oxid.

Extracția cu soluții amoniacale se plică pentru extragerea cuprului din minereurile sau deșeurile în care se găsește în stare nativă, sau sub formă de carbonați. Se întrebuințează uneori (mai rar) o soluție apoasă de hidroxid de amoniu și carbonat de amoniu. Cuprul trece în soluție sub formă de ion [Cu(NH3)4]2+.

Azuritul și malachitul reacționează cu o soluție amonialacă de carbonat de amoniu în felul următor:

2CuCO3·Cu(OH)2 + (NH4)2CO3 +10NH3→ 3[Cu(NH3)4]CO3 + 2H2O

CuCO3·Cu(OH)2 +(NH4)2CO3 + 6NH3 → 2[Cu(NH3)4]CO3+ 2H2O

Prin fierberea soluției, complexul se descompune:

[Cu(NH3)4]CO3→ CuO + CO2 + 4NH3

Oxidul de cupru este prelucrat pentru obținerea metalului, iar CO2 și NH3 se dizolvă în apă și servesc pentru leșierea unei noi cantități de minereu.

Extracția cu cianuri alcaline se aplică, în deosebi, la minereurile care conțin cupru nativ. O soluție de cianură de sodiu dizolvă cuprul în prezența oxigenului di aer cu formare de cianură complexă, conform următoarei reacții:

4Cu + 8NaCN + 2H2O +O2 → 4Na[Cu(CN)2] +4 NaOH

Din soluțiile de sulfat de cupru (II), rezultate la leșiere cu strujitură de fier (cementare) sau prin reducere catodică. Dacă minereul inițial a conținut o cantitate mai mare de atacamit, CuCl·3Cu(OH)2, în acest caz soluția conține ioni Cl-, care au o acțiune corozivă asupra electrozilor, ducând la formarea de clor elemental. Este necesară o declorizare a soluției, prin agitare de cupru fin divizat, ceea ce duce la precipitarea ionilor Cl- sub formă de clorură de cupru (I):

Cu + Cu+2 + 2Cl-→ 2CuCl

Pe această cale are loc si reducerea ionilor Fe3+:

Cu +2Fe3+→ Cu2+ + 2Fe2+

a căror prezență în procesul electrolizei trebuie evitată, deoarece determină redizolvarea cuprului depus la catod, producând pagube în eficiența curentului electric.[3]

II. 7.1. Metode de obtinere ale argintului .

Exceptand minereurile propriu-zise de argint,se extrage mult argint din plumbul obtinut din galena argintifera.un procedeu mai vechi(PATTINSON1883) se bazeaza pe faptul ca plumbul si argintul sunt insolubili in stare solida. Prin racirea aliajului topit se separa intai cristalele de plumb curat. Acestea se aduna deasupra topiturii,de unde se indeparteaza continuu,pana se atinge temperatura de 3040C,cand se solidifica eutecticul cu 2,55% Ag.

Acesta se supune cupelarii,unul din procedeele metalurgice cele mai vechi constand in suflarea unui curent de aer peste metalul topit,pana ce tot plumbul trece in litarga si ramane argintul aproape pur(95%).

Un alt procedeu( PARKES,1885),singurul intrebuintat astazi,consta in adaugarea unei cantitati mici de zinc1-2 %,in plumbul topit. Plumbul si zincul sunt solubili unul intr-altul numai peste9350C. La temperatura mai joasa zincul se separa ca o spuma, in care este continut tot argintul sub forma de solutie solida. Zincul este apoi indepartat din acest aliaj,prin distilare sau prin topirea oxidanta la 7500C cand trece in oxid .

Din minereuri continand Ag2S,se extrage uneori Ag prin dizolvare cu NaCN. Argintul brut se poate rafina chimic sau prin electroliza.[2]

II.7.2. Metode de obtinere ale aurului

Minereurile de aur contin numai rareori bucati mai mari de metal; acesta apare de obicei in forma fin divizata ,in concentratii de cateva grame pana la cateva sute de grame la tona. De aceea ,pentru izolarea aurului este necesar sa se aplice procedee chimice. Procedeul amalgamarii se bazeaza pe proprietatea aurului de a se dizolva usor in mercur,formand un aliaj lichid,din care se indeparteaza apoi mercurul prin distilare. Procedeul da rezultate bune numai atunci cand particulele de aur nu sunt preamici caci acestea nu sunt udate de mercur. Procedeul cianurarii ,mult intrebuintat astazi ,consta in tratarea minereului in prezenta aurului cu o solutie diluata de cianaura de sodiu care dizolva aurul prin complexare:

2 Au+ 1/2O2+H2O+4CN-→2[Au(CN)2]- +2HO-

Complexul format ,dicianoauratul(I) de sodiu se descompune electrolitic sau cu granule de zinc: acest metal precipita aurul,trecand el insusi intr-o cianura complexa. Zincul in exces se indeparteaza apoi cu acid sulfuric. Aurul astfel obtinut este de obicei,aliat cu argint. Acest metal se indeparteaza prin incalzire cu acid sulfuric concentrat(afinatie)sau cu acid azotic(quartatie). Adesea se rafineaza aurul si electrolitic [2].

CAPITOLUL III

PROPRIETATI FIZICE

III. 1. PRINCIPALELE PROPRIETATI FIZICE ALE METALELOR DIN GRUPA IB

Cuprul metalic are culoare rosie caracteristica; in foite extrem de subtiri apare,prin transparenta,albastru-verzui. Cristalizeaza in retea cubica cu fete centrate si nu prezinta polimorfism. Proprietatile fizice ale cuprului metalic sunt mult influentate de impuritati si,in special caracteristicile mecanice,de procedeele de prelucrare.

Cuprul pur este un metal moale(duritate 2.5 in scara Mohs),destul de rezistent la rupere si foarte ductil;se lucreaza bine la rece cu ciocanul si se modeleaza la presiuni mari. Conductibilitate calorica a cuprului este aproape tot atat de , mare ca a argintului(0.94 fata dea argintului considerata egala cu 1) si mult mai mare decat a altor metale uzuale. De aceea se utilizeaza cupru ori de cate ori este nevoie sa se transmita usor caldura( tevi fierbatoare la locomotive,cazane de distilare). De asemenea conductibilitatea electrica a cuprului,apropiata de cea a argintului ,intrece mult pe a celorlalte metale. Conductibilitatea scade insa considerabil ,cand cuprul este impurificat ,chiar cu cantitati mici de fosfor P, As, Si sau Fe(cantitati sub 0.1% din aceste elemente reduc valoarea conductibilitatii electrice cu 20 % sau chiar mai mult). Din cauza aceasta in electrotehnica se utilizeaza pe scara mare cuprul cel mai pur,electrolitic.

Metalele din subgrupa cuprului, au duritatea mica,iar din punct de vedere al proprietatilor mecanice sunt foarte maleabile,ductile si tenace putind fi laminate,trefilate si matritate usor. De fapt aurul este cel mai plastic si maleabil dintre metale,putind fi tras in foi de 14µ si fire de 2000 m lungime ,dintr-un gram. Argintul si cuprul ocupa locurile urmatoare dupa aur. Densitatea cuprinsa intre 8,96-19,3 le situeaza in randul metalelor grele,aurul fiind al cincilea ,dupa Os,Ir,Pt si Re. Punctele de topire ridicate au valori intre 960,80-10830 C iar cele de fierbere ajung de la 2210 la 29700 C.

Conductibilitatile electrice si termice mari ,de asemenea ,le incadreaza intre cei mai buni conductori ,in ordinea Ag, Cu, Au.

Se combina usor intre ele si cu alte metale formand aliaje. Dintre aliajele de cupru ,cele mai importante sunt cele cu zincul (alamele) cu Sn,Al,Si,Pb si Be (bronzurile) precum si cele cu Ni,Mn si alte elemente. De asemenea se cunosc numeroase aliaje continand cuprul ca adaos de aliere cum sunt:duraluminiu,otelurile speciale,aliaje tipografice,etc [4]

III.2 ALIAJE DE CUPRU

III.3 ALIAJE DE ARGINT SI AUR

CAPITOLUL IV

PROPRIETĂȚI CHIMICE

Din punct de vedere chimic cuprul este un metal cu reactivitate redusă, deși se combină direct cu oxigenul, sulful, halogenii sau cu alte elemente și reacționează cu HNO3, H2SO4 conc., H2S, NaCl, NaCN, cu sulfații sau cu azotații, cu amoniacul, cu sărurile de amoniu etc.

Pulberea de cupru metalic obținută la 100°C prin reducerea oxizilor săi cu oxid de carbon are proprietăți piroforice.

În aer umed (lipsit de CO2, H2S, SO2 etc.) cuprul metalic se acoperă cu o peliculă protectoare și aderentă formată dintr-un amestec de cupru metalic și oxid de cupru monovalent Cu2O, care rezultă după ecuațiile:

2Cu + O2 +2H2O → 2Cu(OH)2

Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O

Când în aerul umed se află CO2 gazos, H2S gazos și SO2 gazos, cuprul se acoperă cu o peliculă protectoare (denumită patină) formată din carbonat bazic și sulfat bazic de cupru.

Prin încălzire la 100-130°C în aer, cuprul se acoperă cu o peliculă purpurie de oxid de cupru monovalent. Dacă cuprul este încălzit în aer la 200°C rezultă un amestec de Cu2O și CuO. Cuprul încălzit foarte puternic în aer sau oxigen arde cu flacără verde, luminoasă și se transformă in CuO.

În prezența bioxidului de carbon soluțiile apoase ale clorurilor alcaline atacă cuprul cu formare de carbonat bazic (identic cu malachitul) și în absența lui se formează oxiclorură de cupru (identică cu atacamitul din natură).

La cald cuprul metalic reacționează cu fluorul (la 500°C), clorul , bromul (la 300°C) și la rece cu soluțiile apoase ale iodului.[5]

Soluțiile concentrate ale hidracizilor reacționează cu pulberea de cupru metalic la cald, în prezența aerului sau a oxigenului. Exemplu de reacție:

Cu + 4 HCl + O2 → 2CuCl2 +2H2O

Sulful, seleniul și telurul se combină ușor cu cuprul la cald sau prin triturare într-un mojar.

Cuprul se sulfurează când vine în contact cu H2S (gazos sau cu soluția lui apoasă) și cu sulfurile metalelor în prezența aerului sau a oxigenului.

Cuprul reacționează cu hidrogenul sulfurat în prezența sulfurii de carbon cu formare de sulfură de cupru monovalent și metan:

8Cu + 2H2S + CS2 → 4Cu2S + CH4

Tetraclorura de seleniu SeCl4, reacționează cu cuprul metalic, după ecuația:

2Cu + SeCl4 → 2CuCl2 + Se.

Cuprul metalic nu se combină direct cu azotul, dar prin acțiunea amoniacului asupra cuprului încălzit la roșu rezultă nitrura Cu3N. prin atacarea cuprului cu acid azothidric sau prin acțiunea azidei de sodiu asupra sulfatului de cupru se obține azida de cupru CuN3 sub formă de precipitat roșu-brun, care are stabilitate redusă și se descompune cu explozie[6].

La temperatură obișnuită cuprul metalic reduce bioxidul de azot și la circa 200°C cuprul reduce și monoxidul de azot:

2Cu + NO2 → Cu2O + NO

4Cu + 2NO → 2Cu2O + N2

La cald, cuprul metalic se combină în absența aerului, cu fosforul, arsenul, stibiul, carbonul și siliciul cu formare de fosfuri Cu3P, Cu3P2, arseniuri Cu3As2, Cu3As, carbură și siliciuri.

Cuprul metalic se dizolvă în HNO3, în H2SO4 conc. La cald, în soluțiile apoase ale cianurilor alcaline, în amoniac sau în soluțiile (sau topiturile) sărurilor de amoniu și în soluțiile sărurilor fierului trivalent:

3Cu + 8HNO3→ 3Cu(NO3)2 +2NO +4H2O

Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 +2H2O

2Cu + 4KCN + H2O +1/2 O2 → 2K[Cu(CN)2] +2KOH

2Cu + 8KCN + H2O +1/2 O2 → 2K3[Cu(CN)4] +2KOH

Cu +4NH4OH +1/2 O2 → [Cu(NH3)4](OH)2 + 3H2O

Cu + 3 (NH4)2CO3 + 1/2O2→ [Cu(NH3)2 CO3] + H2O

2[Cu(NH3)2 CO3] + 2H2O → CuCO3·Cu(OH)2 +( NH4)2CO3 + 2NH3

Cu + 2NH4NO3 → Cu(NO3)2 +2NH3 + H2

Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4

Acidul ortofosforic dizolvă lent pulbere fină de cupru încălzit. Acizii organici (în soluții apoase cât și în soluții alcoolice, aldehidice, cetonice etc.) reacționează cu cuprul metalic în prezența oxigenului (respectiv a aerului). Cu acidul acetic cuprul reacționează ușor, formând acetat bazic de cupru Cu(CH3COO)2·Cu(OH)2- cocleală

2Cu + 2 CH3COOH + O2 → Cu(CH3COO)2·Cu(OH)2

Cuprul fiind un element cu reactivitate chimică redusă (cu potențial normal de +0,346V pentru sistemul Cu/Cu2+) poate fi deplasat din soluțiile sărurilor sale cu ajutorul elementelor mai active sau prin reducere catodică. Pentru a se evidenția mai bine reactivitatea chimică a cuprului metalic se dă schema din figura 8

Deși majoritatea combinațiilor de cupru (introduse în organism pe cale bucală sau sub formă de injecții intravenoase) sunt foarte toxice, unii compuși ai cuprului servesc în terapeutică la tratarea leprei, la regenerarea sângelui în tratamentul anemiei, a diabetului etc. soluțiile diluate de sulfat de cupru sunt folosite ca vomitiv. Pentru om 2-3g din sărurile de cupru pot provoca moartea.

Cuprul are o importanță deosebită din punct de vedere biologic și este probabil catalizatorul oxidărilor intracelulare.

Fig 8. Schema reactivitatii chimice a cuprului

Combinațiile cuprului (ca de exemplu sulfatul de cupru) servesc la prepararea produselor anticriptogamice folosite în acțiunea de protecție a plantelor (cum ar fi vița de vie), împotriva bolilor produse de ciuperci.

Cele mai folosite produse anticriptogamice sunt sulfatul de cupru cu var sau sulfatul de cupru cu carbonatul de sodiu (respectiv carbonatul bazic de cupru).

CAPITOLUL V

COMBINATII ALE CUPRULUI

Se cunosc numeroase combinații stabile ale cuprului bivalent, un număr redus de compuși ai cuprului monovalent și câteva combinații ale cuprului trivalent.

Alături de combinațiile simple ale cuprului sunt prezentate (sau menționate) numeroase combinații complexe și un număr redus de derivați organo-metalici și compuși interstițiali.

Datorită tendinței accentuate de a forma combinații complexe, la cupru se cunosc numeroase acidocombinații, acvosăruri, ammine complexe, compuși chelați etc.

V.1 Combinații ale cuprului monovalent

(Combinațiile cuproase)

Majoritatea combinațiilor cuprului monovalent sunt albe (CuCl, CuBr, CuI, CuCN, CuSCN, CuCH3COOH) și câteva sunt roșii (Cu2O, CuF, Cu2C2·H2O, Cu2[SiF6]) galbene (CuOH), albastre (Cu2S), negre (Cu2Se, Cu2Te). În general combinațiile cuprului monovalent sunt stabile la temperatură ridicată, au solubilitate redusă în apă. Se oxidează ușor în stare umedă cu oxigenul din aer (au caracter reducător pronunțat) și prezintă tendința de a forma combinații complexe.

Din soluțiile apoase ale sărurilor de cupru monovalent se separă cristalele sărurilor cuprului bivalent, deoarece în soluție se deplasează de la stânga la dreapta echilibrul ecuației:

2Cu+ Cu2+ +Cu

Datorită acestei deplasări în soluție apoasă sărurile cuprului monovalent se formează întotdeauna în prezența reducătorilor.

Prin dizolvarea combinațiilor greu solubile (cum ar fi Cu2O, CuCl. CuBr, CuI, CuCN etc) în exces de amoniac, săruri de amoniu, hidracizi, cianuri alcaline, amine organice (piridină, piperidină, chinolină etc.) rezultă combinații complexe solubile, care în majoritate sunt incolore.

În combinațiile complexe ionul de cupru monovalent poate avea numărul de coordinație 2, 3 și 4.

Oxidul curului monovalent (suboxidul de cupru) Cu2O se găsește în natură ca mineral denumit cuprit sub formă de cristale octaedrice roșii. În laborator oxidul Cu2O se obține prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu soluțiile hidroxizilor (sau a carbonaților) alcalini, în prezența unui reducător cum ar fi glucoza, hidroxilamina etc. La început formează un precipitat galben de CuOH, care la fierbere trece într-un precipitat roșu de Cu2O:

CuSO4 + 2NaOH→ Cu(OH)2 + Na2SO4

2Cu(OH)2 + C6H12O6 → Cu2O + C6H12O7 +2H2O

Acid gluconic

Combinația Cu2O se prezintă în cristale cubice, care sunt colorate de la brun la roșu-carmin, sunt diamagnetice, se topesc la 1229°C (fără descompunere), sunt greu solubile în apă și se dizolvă în amoniac sau in hidracizi cu formare de combinații complexe:

Cu2O + 4NH3 + H2O → 2[Cu(NH3)2]OH

Cu2O + 4HX → 2H[CuX2] + H2O unde X= Cl -, Br -, I-

Cu2O + 8HCl conc. → 2H3[CuCl4] + H2O

Cristalul oxidului de cupru monovalent este format prin întrepătrunderea a două cuburi. În rețeaua cubică (fig. 9) ionii de oxigen sunt așezați tetraedric și ionii de cupru monovalent sunt situați în fiecare grupă tetraedrică între ionii de oxigen.

Fig. 9. Reteaua calcopiritei

La cald oxidul de cupru monovalent poate fi ușor redus la cupru metalic cu hidrogen, monoxid de carbon, sau cu magneziu, zinc, aluminiu, metale alcaline etc.:

Cu2O + H2 2Cu + H2O

Cu2O + Mg → 2Cu + MgO

Cu2O + CO 2Cu + CO2

3Cu2O +2Al → 6Cu + Al2O3

Când reducerea se execută cu magneziu, zinc, aluminiu etc. nu rezultă cupru pur ci aliaje de cupru.

Când oxidul cuprului monovalent Cu2O se încălzește sub 1025°C, se transformă în monoxid de cupru CuO și prin încălzire peste 1050°C se disociază termic în elemente:

Cu2O + O2→ 4CuO

2 Cu2O → 4Cu + O2

Oxidul cuprului monovalent reacționează cu diclorura de cupru, cu diclorura de mercur și triiodura de arsen, după reacțiile:

3 Cu2O +4 CuCl2 +3H2O 6CuCl + CuCl2·3Cu(OH)2

3Cu2O + 3HgCl2 +3H2O → 2 CuCl2 + CuCl2·3Cu(OH)2 + 3Hg

3Cu2O + 2AsI6 → 6CuI + As2O3

Prin calcinarea oxidului Cu2O cu sulf în atmosferă de hidrogen (sau prin acțiunea polifosfurilor sau a tiosulfaților alcalini asupra suboxidului de cupru Cu2O) rezultă sulfura cuprului monovalent Cu2S neagră-albăstruie.

Din oxid de cupru monovalent Cu2O și cupru metalic se confecționează redresorii cuproxid de curent alternativ, care funcționează pe baza trecerii fluxului de electroni numai de la cupru la Cu2O și nu invers.

Oxidul cuprului monovalent Cu2O este folosit ca pigment în industria sticlei și în ceramică.

Hidroxidul cuprului monovalent CuOH se obține prin tratarea sărurilor de cupru monovalent (sau a unui amestec format dintr-o sare de cupru bivalent și un reducător), cu soluția unui hidroxid alcalin, la temperatură joasă și la pH=3:

CuCl + KOH → CuOH +KCl

La fierbere hidroxidul CuOH se transformă ușor în oxidul roșu al cuprului monovalent:

2CuOH → Cu2O + H2O

Combinația CuOH galbenă de densitate 3,368 g/cm3, este nestabilă, ușor oxidabilă, greu solubilă în apă și ușor solubilă în amoniac cu formare de ioni [Cu(NH3)n]+ incolori, care se colorează repede în albastru datorită oxidării cuprului monovalent.

Monofluorura de cupru CuF rezultă prin acțiunea acidului fluorhidric gazos asupra monoclorurii de cupru CuCl la încălzire puternică sau prin încălzirea difluorurii de cupru la 1000-1200°C:

CuCl+ HF → CuF +HCl

2CuF2 → 2CuF + F2

Combinația CuF se prezintă î cristale roșii-rubinii, care se topesc la 908°C, sunt stabile în aer uscat, sunt greu solubile în apă, alcool, acid fluorhidric anhidru și se descompun în aer umed sau în contact cu apa, după ecuația:

2CuF → CuF2+ Cu

Monoclorura de cupru CuCl se prepară prin dizolvarea Cu2O în HCl, prin calcinarea CuCl2 la roșu, prin reducerea CuCl2 cu SO2 (cu diclorură de staniu, săruri de hidrazină sau hidroxilamină, zinc, aluminiu, argint, etc.) prin acțiunea clorului asupra unei suspensii de cupru într-un lichid organic care nu reacționează cu halogenii și prin tratarea cuprului metalic cu acid clorhidric în prezența oxigenului din aer, a acidului azotic sau a cloratului de potasiu etc.:

Cu2O + 2HCl → 2CuCl + H2O

CuCl2 → 2CuCl+ Cl2

2CuCl2 + SO2 + 2H2O → 2CuCl + H2SO4 +2HCl

2CuCl2 + SnCl2→ 2CuCl + SnCl4

2Cu + 2HCl+ ½ O2 → 2CuCl +H2O

Prin arderea cuprului fin divizat (sau a unui fir subțire de cupru) încălzit în atmosferă de clor, rezultă un amestec de monoclorură și diclorură de cupru.

CuCl se prezintă ca o substanță solidă incoloră, care are structură cristalină de tipul blendei ZnS, are densitatea 3,7 g/cm3, se topește la 434oC, are temperatura de fierbere 1367oC, este stabilă în atmosferă uscată, este greu solubilă în apă, eter, acetonă etc., se oxidează și se descompune sub acțiunea luminii sau a umidității.

Monoclorura de cupru se dizolvă în amoniac, în acid clorhidric, în clorurile metalelor alcaline sau NH4Cl, tiosulfați, piridină, piperidină chinoleină etc.

CuCl + HCl → H[CuCl2] ace sidefii-cenușii

CuCl + 2HCl → H2[CuCl3]

Soluțiile amoniacale ale monoclorurii de cupru conțin ioni de forma [Cu(NH3)n]+Cl-.

Prin acțiunea NH3 gazos asupra CuCl la rece sau prin tratarea unei soluții clorhidrice de CuCl cu o cantitate mică de amoniac (prin acțiunea cuprului fin divizat asupra unei soluții fierbinți de NH4Cl sau asupra unei soluții amoniacale de diclorură de cupru) se obțin cristale incolore de [CuNH3]Cl. Când asupra monoclorurii de cupru acționează NH3 gazos la cald se obțin cristale negre de [CuNH] [Cu Cl2] sau 2CuCl·NH3.

Soluțiile monoclorurii de cupru în acid clorhidric, amoniac sau în baze organice (când sunt suficient de concentrate) absorb cu ușurință monoxidul de carbon formând dimerul sub formă de precipitat roșu, care se descompune sub acțiunea apei, în vid sau prin încălzire.

Soluțiile clorhidrice ale monoclorurii de cupru absorb hidrogenul fosforat gazos cu formare de [CuPH3]Cl.

Monoclorura de cupru în soluții amoniacale absoarbe cu ușurință acetilena și hidrocarburile de tipul R-C≡C-H:

R-C≡C-H + CuCl → R-C≡C-Cu + HCl

cu formare precipitate roșii, care devin explozive la uscare și se descompun sub acțiunea acizilor.

Deoarece soluțiile clorhidrice sau amoniacale ale monoclorurii de cupru se oxidează foarte ușor, se păstrează în contact cu cuprul metalic în vase cu închidere etanșă.

Monoclorura de cupru servește în analiza de gaze pentru absorbția monoxidului de carbon, a hidrogenului fosforat și a acetilenei.

Monobromura de cupru CuBr rezultă prin acțiunea bromului asupra unui exces de pulbere fină de cupru metalic, prin încălzirea puternică a cuprului metalic în curent de HBr gazos, prin descompunerea termică a CuBr2, prin încălzirea sulfatului de cupru și a unei bromuri alcaline în prezență de acid acetic și pilitură de cupru, prin acțiunea PBr3 asupra Cu(NO3)2, prin acțiunea bioxidului de sulf asupra unei soluții formate din sulfat de cupru cu bromură alcalină și prin acțiunea acidului bromhidric asupra Cu2O:

2Cu + Br2 → 2CuBr + 49,7 kcal

2Cu + 2HBr → 2CuBr + H2

2CuBr2 → 2CuBr + Br2

CuSO4 + 2KBr + Cu → 2CuBr + K2SO4

2PBr3 + 4Cu(NO3)2 + 8 HOH → 4 CuBr + 2HBr + 2H3PO4 +8NHO3

Cu2O + 2HBr (gazos) → 2CuBr + H2O + 60,6 kcal.

Cu2O +2HBr (dizolvat) → 2CuBr + H2O + 20,76 kcal

Combinația CuBr se prezintă în microcristale tetraedrice galben-deschis, care au densitate 4,72 g, se topesc la 483oC, au temperatura de fierbere 1345oC, se albăstresc sub acțiunea luminii, sunt greu solubile în apă și se dizolvă în HCl, HBr, amoniac, săruri amoniacale, piridină, în soluții concentrate de cloruri, bromuri sau tiosulfați alcalini cu formare de combinații complexe.

Sub acțiunea acidului azotic sau sulfuric monobromura de cupru se descompune și prin încălzirea în aer se transformă final în monoxid de cupru CuO.

Multe din proprietățile chimice ale monobromurii de cupru sunt analoge cu ale monoclorurii de cupru.

Monobromura de cupru cu bromurile metalelor alcaline sau cu bromura de amoniu formează bromosăruri de formule generale MeI[CuBr2], [CuBr3].

La răcirea unei soluții slab acide de monobromură de cupru și bromură de amoniu se separă cristale romboedrice incolore de 2NH4[CuBr2]·H2O. La răcirea unei soluții bromhidrice de monobromură de cupru cu bromură de amoniu în contact cu cupru metalic și în atmosferă de CO2 gazos se separă cristale incolore de (NH4)2 [CuBr3].

Prin tratarea la fierbere a hidroxidului tetraaminocupric cu pulbere și cu soluție alcoolică de brom rezultă combinația [Cu(NH3)2] Br.

Monoiodura de cupru CuI se întâlnește în natură ca mineral denumit marshită și poate fi obținută prin tratarea cuprului metalic cu iod (în stare de vapori sau în soluție), prin acțiunea acidului iodhidric asupra cuprului metalic, a monoxidului de cupru sau asupra sărurilor de cupru monovalent și prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu soluția unei ioduri alcaline (formându-se intermediar diiodura de cupru CuI2, care are stabilitate redusă):

2Cu + I2 → 2CuI + 32,8 kcal

2Cu +2HI → 2CuI + H2

2CuO +2HI → 2CuI + H2O + ½ O2

CuSO4 + 2KI → CuI2 +K2SO4

2CuI2 → 2CuI + I2

Combinația CuI proaspăt preparată se prezintă în cristale tetraedrice mici, incolore sau albe, care au densitatea 5,65 g/cm3, se topesc la 588oC, au temperatura de fierbere 1293oC, devin roșii-brune, apoi negre la încălzire, sunt greu solubile în apă, sulfură de carbon sau în soluțiile clorurilor, bromurilor, sulfaților, azotaților alcalini și se dizolvă în cianuri, soluții amoniacale și în amoniac lichid.

Hidroxizii și carbonații metalelor alcaline transformă monoiodura de cupru în hidroxid CuOH și acizii o descompun.

Suspensia de CuI în apă poate fi redusă la cupru metalic prin fierbere cu fier, yinc sau staniu metalic.

Monoiodura de cupru cu diferite ioduri formează iodosăruri, ca de exemplu 2NH4[CuI2]·H2O, Hg[CuI3] etc.

Prin răcirea soluției rezultate prin adăugare de tinctură de iod unei soluții de [Cu(NH3)4](OH)2 la fierbere se separă cristale verzi de [Cu(NH3)4] [CuI2].

Prin acțiunea unei soluții alcoolice de iod asupra hidroxidului [Cu(NH3)4](OH)2 la fierbere, în prezența pulberii de cupru metalic, se formează combinația [Cu(NH3)2]I.

Se cunoaște de asemenea combinația [Cu(C2H5)3As]I.

Sulfura cuprului monovalent Cu2S se întâlnește în natură ca mineral denumit calcozină și poate fi preparată în laborator prin combinarea directă a elementelor componente la încălzire puternică, prin triturarea unui amestec format din floare de sulf cu cupru redus, prin calcinarea oxidului, oxisulfurilor, sulfurii, și a unor săruri ale cuprului bivalent cu sulf în atmosferă de hidrogen (sau de gaz inert), prin acțiunea hidrogenului sulfurat asupra cuprului metalic, prin acțiunea unui mare număr de sulfuri metalice (sau a vaporilor de sulfură de carbon) asupra cuprului metalic, prin reducerea monosulfurii de cupru CuS cu alcool, arsenit de sodiu, hidrogen etc. și prin reducerea sulfatului de cupru cu sulf:

2Cu + S → Cu2S +24,17 kcal

2CuO + 2S → Cu2S + SO2

2CuS + H2 Cu2S +H2S

2Cu + H2S → Cu2S + H2

4Cu + CS2→ 2Cu2S + C

2CuCl + H2S → Cu2S + 2HCl

2CuSO4 + 3S → Cu2S + 4SO2

Combinația Cu2S se prezintă în octaedri albaștri (sau albaștri-negri), care au densitatea 5,97 g/cm3, se topesc la 1100oC, sunt greu solubili în apă și se dizolvă în HNO3 diluat la fierbere. Prin încălzirea combinației Cu2S în atmosferă de hidrogen la 800oC rezultă cupru metalic și hidrogen sulfurat:

Cu2S + H2 → 2Cu + H2S

La încălzirea sulfurii Cu2S în aer (sau oxigen) se formează oxid și sulfat de cupru bivalent:

Cu2S + 5/2O2 → CuO + CuSO4

Acidul sulfuric concentrat și azotatul de argint reacționează cu sulfura cuprului monovalent, după ecuațiile:

Cu2S + 2H2SO4 → CuS + CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu2S + 4AgNO3 → 2Cu(NO3)2 + AgS + 2Ag

Sulfura cuprului monovalent Cu2S cu oxidul de cupru monovalent sau bivalent și cu monoxidul de plumb reacționează după ecuațiile:

Cu2S +2Cu2O → CuS + SO2

Cu2S + 2CuO → 4Cu + SO2

Cu2S + 6CuO → 4Cu2O + SO2

Cu2S + 3PbO → Cu2O + 3Pb +SO2

Sulfura cuprului monovalent cu diferite sulfuri formează sulfuri complexe, duble sau triple, ca de exemplu Na[CuS], K[CuS], 4Cu2S·K2S, Cu2S·CuS·Na2S, 3Cu2S·2CuS·K2S, 4Cu2S·Al2S3, 3Cu2S·As2S3, K2Cu3S10, Rb2Cu3S10 etc.

Sulfitul cuprului monovalent Cu2SO3·H2O rezultă prin trecerea unui curent de SO2 printr-o soluție de acetat de cupru bivalent la care s-a adăugat acid acetic:

2Cu(CH3COO)2 + 2SO2 + 3H2O→ Cu2SO3 + 4CH3COOH + H2SO4

Combinația Cu2SO3·H2O albă sidefie metastabilă sub acțiunea apei fierbinți se transformă în sarea bazică Cu2SO3·9Cu2O violetă și apoi în Cu2O.

Sulfitul cuprului monovalent cu sulfiții metalelor alcaline și sulfiții unor metale trivalente formează săruri duble de formule generale MeI[CuSO3], unde MeI= Na+ , K+, NH4+ etc. MeIII[Cu(SO3)2]·8H2O, unde MeIII = La3+, Ce3+, Nd3+, Pr3+ etc.

Sulfatul cuprului monovalent Cu2SO4 se obține prin încălzirea sulfatului de cupru bivalent cu cupru metalic și prin încălzirea sulfatului de metil sau etil cu Cu2O la 160oC în absența urmelor de apă.

CuSO4 + Cu → Cu2SO4

(CH3)2SO4 + Cu2O → Cu2SO4 + CH3-O-CH3

CuSO4 se prezintă ca pulbere cenușie, care este stabilă la rece, în aer uscat, și se descompune sub acțiunea umidității. Prin încălzirea sulfatului de cupru monovalent la 100oC în aer uscat rezultă sarea bazică CuSO4·CuO.

Sulfatul cuprului monovalent se dizolvă în HCl concentrat, în acid acetic sau în amoniac.

Se cunosc de asemenea sulfații [Cu(NH3)2]2SO4·2H2O, [CuCO]2SO4·H2O.

Seleniura cuprului monovalent Cu2Se rezultă prin reducerea monoseleniurii de cupru CuSe cu hidrogen sau a seleniatului de cupru CuSeO4 cu cărbune la cald și prin acțiunea oxidului de cupru monovalent asupra bioxidului de seleniu:

2CuSe + H2 → Cu2Se +H2Se

2CuSeO4 +6C → Cu2Se + SeO2 + 6CO

4Cu2O + 7SeO2 → Cu2Se +6CuSeO3

Combinația Cu2Se se prezintă ca pulbere neagră sau verde-închis, care descompune sărurile solubile de aur și argint

Telurura cuprului monovalent Cu2Te se obține prin acțiunea vaporilor de telur asupra cuprului încălzit puternic sau prin acțiunea telururii de aluminiu asupra soluțiilor clorhidrice ale monoclorurii de cupru și prin acțiunea oxidului de cupru monovalent asupra bromurii de telur.

Combinația Cu2Te se prezintă în cristale octaedrice mici, de culoare cenușie, sau ca pulbere neagră.

Azotatul cuprului monovalent CuNO3 rezultă ca pulbere albă întotdeauna impurificată cu Cu(NO3)2 din azotatul diaminocupros, prin pierderile de amoniac. Azotatul diaminocupros se obține prin reducerea soluțiilor amoniacale ale azotatului de cupru bivalent cu cupru metalic:

[Cu(NH3)4](NO3)2 + Cu → 2[Cu(NH3)2]NO3

[Cu(NH3)2]NO3→ CuNO3 + 2NH3

Monocianura de cupru CuCN se prepară prin acțiunea soluțiilor apoase ale acidului cianhidric asupra oxidului de cupru monovalent, prin tratarea soluțiilor clorhidrice ale monoclorurii de cupru cu acid cianhidric sau cu cianură de potasiu, prin tratarea soluției de diclorură de cupru cu acid cianhidric în prezență de SO2 gazos sau prin acțiunea unei cianuri alcaline asupra sulfatului de cupru în prezența unui sulfit neutru alcalin etc. :

Cu2O + 2HCN → 2CuCN + H2O

CuCl + HCN → CuCN + HCl

CuCl + KCN → CuCN + KCl

2CuCl2 + 2HCN + SO2 + +H2O → 2CuCN +H2SO4 + 4HCl

2CuSO4 +2KCN + Na2SO4 + H2O → 2CuCN +2KHSO4 +Na2SO4

Combinația CuCN se prezintă în cristale clinorombice albe, care se topesc la 473oC, se descompun la încălzire puternică, sunt greu solubile în apă și se dizolvă în HCl , H2SO4, amoniac, săruri de amoniu, cianuri alcaline etc.

Prin dizolvarea monoclorurii de cupru în soluțiile cianurilor metalelor alcaline se formează cianuri complexe de formule generale:

MeI[Cu(CN)2], Me 2I[Cu(CN)3], Me3 I[Cu(CN)4], MeI[Cu3 (CN)4], Me3I[Cu2(CN)5], Me2 I[Cu3(CN)5], MeI[Cu2 (CN)3], unde MeI= Na+, K+, Rb+, Cs+, NH4+, ½ Ca+2, ½ Sr2+, ½ Ba2+, ½ Mg2+, ½ Zn2+.

Monotiocianatul de cupru CuSCN rezultă sub formă de precipitat alb, prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu tiocianat de potasiu și în prezența unui reducător cum ar fi sulfatul fierului bivalent, bioxidul de sulf sau sulfiții metalelor alcaline:

2CuSO4 +2KSCN + SO2 + 2H2O → 2cuSCN +2KHSO4 + H2SO4

Prin dizolvarea monocianatului de cupru în soluțiile tiocianaților metalelor alcaline sau de amoniu se formează tiocianații complecși, ca de exemplu Cs[Cu(SCN)2], K6[Cu(SCN)7].

Acetatul cuprului monovalent CuCH3COO rezultă prin încălzirea acetatului de cupru bivalent la 270oc și se prezintă în cristale aciculare albe, care se descompun în apă și se alterează în aer.

Acetilura cuprului monovalent Cu2C2·H2O se prepară prin trecerea acetilenei prin soluția amoniacală a unei sări de cupru monovalent

Cu2C2·H2O rezultă ca precipitat brun, care uscat la 80-100oC peste CaCl2 anhidră se deshidratează la Cu2C2, are solubilitate redusă în diferiți solvenți organici, se descompune cu explozie prin încălzire la 120oC sub acțiunea unui șoc sau a luminii puternice și când vine în contact cu agenții oxidanți cum ar fi halogenii.

Prin dizolvarea Cu2C2·H2O în soluție de KCN sau HCl diluat se regenerează acetilena.

Hexafluorosilicatul cuprului monovalent Cu2[SiF6] se obține prin acțiunea acidului hexafluorsilicic asupra cuprului metalic:

H2[SiF6] + 2Cu → Cu2[SiF6] +H2

Combinația Cu2[SiF6] este o substanță solidă, roșie, care se descompune la temperatură ridicată după ecuația:

Cu2[SiF6] → 2CuF + SiF4

Combinații complexe ale cuprului monovalent

Se cunosc numeroase combinații complexe ale cuprului monovalent.

Cuprul monovalent poate fi întâlnit în compoziția cationilor, anionilor complecși sau a complecșilor de tip neelectrolit.

Ca exemple de cationi și anioni complecși ai cuprului monovalent se menționează [Cu(NH3)n]+, [CuCl2]-, [CuCl3]2-, [CuCl4]3-, [CuBr2]-, [CuBr3]2-, [CuI2]-, [CuS]-, [Cu4S3]2-, [Cu(SO3)3]3-, [Cu(CN)2]-, [Cu(CN)3]2-, [Cu(CN)4]3-,[Cu2(CN)3]-, [Cu3(CN)5]2-,[Cu(SCN)2]-, [Cu(SCN)7]6-.

Sărurile cuprului monovalent (la care se adaugă un cristal de Na2SO3 pentru a menține cuprul în forma monovalentă) cu α, α,-dipiridil se colorează în roșu-portocaliu, cu o-fenantrolină în violet ți cu p-dimetilaminobenziliden-rodamina formează un precipitat roșu, care are formula:

V. 2.COMBINAȚIILE CUPRULUI BIVALENT

(Combinațiile cuprice)

Se cunosc numeroase combinații stabile ale cuprului bivalent, care se deosebesc de cele ale cuprului mono- și trivalent prin culoare, stabilitate, solubilitate în apă sau în alți solvenți.

Combinațiile cuprului bivalent sunt albastre în stare hidratată datorită ionului hidratat [Cu(H2O)4]2+, albe în stare anhidră (deshidratată), prezintă un spectru de adsorbție caracteristic, au gust metalic neplăcut și sunt toxice.

Majoritatea sărurilor de cupru bivalent sunt solubile în apă și cu solubilitate redusă sunt: CuS, Cu2[Fe(CN)6], CuC2O4·H2O și sărurile bazice, ca de exemplu Cu(NO3)2·3Cu(OH)2, Cu3(PO4)2·Cu(OH)2·2H2O, Cu3(AsO4)2·Cu(OH)2·6H2O, Cu3(AsO4)2·2Cu(OH)2·nH2O, CuCO3·Cu(OH)2, 2CuCO3·Cu(OH)2, Cu(CH3COO)2·Cu(OH)2·5H2O, Cu(CH3COO)2· mCu(OH)2· nH2O etc.

Cationul Cu2+ prezintă o tendință accentuată de a forma combinații complexe ăn mediu apos clorhidric sau amoniacal. Formarea combinațiilor complexe ale cuprului bivalent este însoțită în majoritatea cazurilor de schimbarea culorii și a solubilității.

Una și aceeași combinație chimică, în funcție de gradul de hidratare și de temperatură, poate prezenta culori diferite, astfel diclorura de cupru în stare solidă și anhidră este verde fiind autocomplexată, Cu[CuCl4], cu cantitate mică de apă este verde brună și cu cantitate mare de apă este albastră fiind hidratată [Cu(H2O)4]Cl2:

Cu[CuCl4] + 8H2O 2[Cu(H2O)4]Cl2

La adăugare de apă echilibrul reacției se deplasează de la stânga la dreapta și la adăugare de acid clorhidric (sau clorură de potasiu) echilibrul se deplasează de la dreapta la stânga.

Prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu cantități foarte mici de hidroxizi alcalini (sau câteva picături de amoniac) rezultă săruri bazice sub formă de precipitate verzi. Când se adaugă un exces de hidroxid alcalin soluțiilor sărurilor de cupru bivalent se precipită hidroxidul Cu(OH)2 gelatinos verde-albastru, care la ușoară încălzire se transformă în monoxid de cupru.

Prin acțiunea acidului tartric, citric sau a altor oxiderivați organici asupra soluțiilor sărurilor de cupru bivalent se formează combinații chelate solubile, care sunt colorate în albastru intens și nu precipită cu hidroxizi alcalini.

Prin tratarea soluțiilor sărurilor (sau a combinațiilor greu solubile) de cupru bivalent cu amoniac în exces se formează combinații solubile albastre-azurii, datorită formării cationului complex [Cu(NH3)4]2+.

Multe dintre combinațiile greu solubile ale cuprului bivalent se dizolvă în HNO3 la cald sau în excesul soluțiilor cianurilor alcaline cu formare de cianuri complexe.

Printre reactivii organici ai cuprului bivalent se menționează xantogenații alcalini, dinitrorezorcina în prezență de acid sulfuric și acetat de sodiu, pirogalolul în prezență de sulfit de sodiu, piridină în prezență de tiocianat de potasiu, benzidină în prezență de ioduri sau cianuri, acetonă în prezență de oxalat de etil etc.

În combinațiile complexe ionul de cupru bivalent are numărul de coordinație 4 și rar 6.

Monoxidul de cupru CuO se găsește în natură în zona oxidată a depozitelor minereurilor de cupru și este denumit cupru negru, melaconit sau tenorit. Oxidul cuprului bivalent se obține prin încălzirea unei suspensii de Cu(OH)2 în apă la 50oC, prin calcinarea azotatului sau carbonatului bazic de cupru bivalent:

Cu + ½ O2 → CuO + 37,6kcal

Cu(OH)2 → CuO + H2O

Cu(NO3)2 → CuO +2NO2 +1/2O2

CuCO3·Cu(OH)2 → CuO + H2O + CO2

Difluorura de cupru cu fluorurile metalelor alvaline, cu fluorură de amoniu sau cu alte fluoruri metalice formează fluorosăruri de formule MeI[CuF3], Me2I[CuF4], unde MeI= K+, Rb+, NH4+,

Combinația (NH4)2[CuF4]·2H2O se separă sub formă de cirstale albastre, greu solubile în apă prin evaporarea unei soluții de NH4Cl saturate cu Cu(OH)2 proaspăt preparat.

Fluorurile bazice (oxifluorurile) ale cuprului bivalent. Combinația CuF2·CuO neagră rezultă prin acțiunea fluorului asupra monixidului de cupru CuO sau asupra sulfatului CuSO4 încălzit la roșu.

Combinația CuF2·Cu(OH)2 rezultă ca pulbere verde-pal, prin descompunerea CuF2·2H2O la cald, prin tratarea unei soluții de acid fluorhidric cu un exces de monoxid sau de carbonat bazic de cupru și prin acțiunea KF asupra unei soluții de sulfat sau diclorură de cupru.

Dimerul diclorurii anhidre de cupru Cu2Cl2 sau Cu[CuCl4] se obține prin acțiunea unui exces de clor gazos asupra cuprului fin divizat sau asupra monoclorurii de cupru, prin deshidratarea diclorurii hidratate de cupru sub acțiunea căldurii sau în vid, prin acțiunea unui curent de HCl gazos asupra sulfatului anhidru de cupru CuSO4 și prin tratarea diclorurii hidratate de cupru cu H2SO4 de 66oC Bé:

2Cu + 2Cl2 → Cu2Cl4 +106,8 kcal

2CuCl + Cl2 Cu2Cl2 +31,8 kcal

2CuSO4 + 4HCl → Cu2Cl4 +H2SO4

2CuCl2·nH2O Cu2Cl4 + 2nH2O

Cu2Cl4 se prezintă ca pulbere cristalină monoclină care are culoare brună-închis, are densitatea 3,054 g/cm3, se topește la 537oC, are temperatura de fierbere 954-1032oC în atmosferă de clor și se transformă în oxiclorură de cupru și în CuO prin încălzire în aer.

Prin încălzirea Cu2Cl4 la temperatură peste 344oC în atmosferă de gaz inert rezultă monoclorura de cupru și clor

Cu2Cl4→ 2CuCl + Cl2

Diclorura de cupru se dizolvă în apă, în amoniac lichid, în piridină, piperidină, chinolină, în acetonă, eter, acetat de etil, alcool metilic, alcool etilic etc. cu formare de combinații complexe.

La cald hidrogenul și monoxidul de fier reduc Cu2Cl4 la cupru metalic:

Cu2Cl4 +2H2 → 2Cu +4HCl

Cu2Cl4 + 6FeO → 2Cu + 2FeCl2 +2Fe2O3

Se cunosc mai mulți cristalohidrați CuCl2·nH2O unde n= 1,2,3,4. Monohidratul diclorurii de cupru CuCl2·H2O se prezintă în cristale galbene-albastre.

Dihidtratul diclorurii de cupru CuCl2·2H2O se prezintă în cristale ortorombice verzi care au densitatea 2,47g/cm3, se topesc la 110oC, se deshidratează la temperatura obișnuită în prezență de H2SO4 concentrat sau P4O10 și se prepară prin expunerea combinației Cu2Cl4 în aer umed sau prin cristalizarea diclorurii de cupru din soluții alcoolice fierbinți.

Trihidratul și tetrahidratul diclorurii de cupru CuCl2·3H2O, CuCl2·4H2O se separă sub formă de cristale albastre la concentrarea soluțiilor apoase de diclorură de cupru sub 0oC.

Culoare soluțiilor apoase ale diclorurii de cupru este influențată de temperatura și de diluția soluției. Soluțiile apoase ale diclorurii de cupru de concentrație medie sunt verzi la rece și galbene sau chiar brune la cald. Soluțiile concentrate ale diclorurii de cupru la cald sunt galbene și prin diluare cu apă caldă trec în verde-albastru și chiar în albastru. În soluțiile apoase de concentrație medie ale diclorurii de cupru se găsesc ioni verzi de [CuCl4]2- și în soluțiile diluate ioni albaștri se [Cu(H2O)4]2-:

Cu[CuCl4] +8H2O 2[Cu(H2O)4]Cl2

Dacă la soluțiile diluate și albastre ale diclorurii de cupru se adaugă clorura de potasiu apare culoarea verde.

Diclorura de cupru cu acidul clorhidric formează combinațiile CuCl2·HCl·2H2O, CuCl2·2HCl·5H2O, CuCl2·3HCl·nH2O.

Combinația CuCl2·HCl·2H2O rezultă sub formă de cristale roșii prin acțiunea HCl gazos asupra diclorurii hidratate de cupru sau prin răcirea la 0oC a unei soluții concentrate de diclorură de cupru saturată cu HCl gazos.

Combinația CuCl2·2HCl·5H2O se prepară sub formă de cristale aciculare se culoarea granatului prin răcirea la -10oC a soluției de diclorură de cupru saturată cu HCl gazos.

Combinația CuCl2·3HCl·nH2O se prezintă în cristale roșii.

Diclorura de cupru cu clorurile metalelor alcaline, cu clorură de amoniu, diclorură de mercur, diclorură de plumb etc. formează clorosăruri de formulele generale MeI[CuCl3], MeI[CuCl3]·2H2O, Me 2I[CuCl4]·2H2O unde MeI= Li+, K+, Cs+, NH4+, ½ Hg2+, ½ Pb2+ etc.

Combinația Li[CuCl3]·2H2O se separă prin evaporarea unei soluții concentrate formate din soluție de diclorură de cupru cu clorură de litiu și se prezintă în prisme de culoarea granatului, care se topesc la 130oC.

Combinația K[CuCl3] se separă sub formă de cristale aciculare roșii sin soluțiile clorhidrice de diclorură de cupru cu KCl.

Combinația NH4[CuCl3]·2H2O se separă sub formă de cristale albastre, la adăugare de NH4Cl unei soluții de HCl saturate cu carbonat bazic de cupru.

La evaporarea soluției rezultate prin acțiunea amoniacului gazos asupra unei soluții calde și saturate de diclorură de cupru se separă cristale octaedrice albastre închis de [Cu(NH3)4]Cl2·2H2O.

Fosforul, mercurul, argintul, diclorura de staniu și glucoza se comportă ca reducători față de diclorura de cupru.

Soluțiile diclorurii de cupru în prezență de cupru metalic absorb rapid monoxidul de carbon.

Diclorura de cupru servește la prepararea unor coloranți, apoi drept catalizator (la oxidarea acidului clorhidric după procedeul Deacon etc) și prin pirotehnie.

Se cunosc mai multe cloruri bazice ale cuprului bivalent, ca de exemplu: CuCl2·2 sau 3CuO, CuCl2·CuO·H2O, CuCl2·4CuO·6H2O, CuCl2·6CuO·9H2O, CuCl2·8CuO·12H2O etc.

Dibromura de cupru CuBr2 rezultă în soluție apoasă prin acțiunea unui exces de brom lichid asupra cuprului metalic în prezența apei sau prin neutralizarea acidului bromhidric cu monoxid, hidroxid sau carbonat bazic de cupru bivalent:

Cu+Br2(lichid)→ CuBr2 + 41,3kcal

2HBr + Cu(OH)2 → CuBr2 +2H2O

2HBr + CuO → CuBr2 +H2O

4HBr+ CuCO3·Cu(OH)2 → 2CuBr2 + 3H2O +CO2

Prin concentrarea soluției apoase de dibromură de cupru la 20oC se separă tetrahidratul dibromurii de cupru CuBr2·4H2O și prin evaporarea aceleiași soluții în vid pe H2SO4 oncentrat se separă cristale de CuBr2.

Cristalele clinorombice negre de CuBr2 cu structură în lanț, se topesc la 327oC și se dizolvă în apă sau alcool cu formare de soluție brună, în acetonă cu formarea de soluție verde ți în piridină cu formare de soluție albastră.

Dihidtratul dibromurii de cupru CuBr2·2H2O se prezintă în ace clinorombice verzi strălucitoare, eflorescente în aer uscat și delicvescente în aer umed.

Soluțiile apoase și concentrate ale dibromurii de cupru sunt roșii-brune și soluțiile diluate sunt albastre la rece și verzi la cald.

La trecerea unui curent de HBr gazos printr-o soluție concentrată de dibromură de cupru se separă cristale clinorombice negre de CuBr2, care se dizolvă în cantitate mică de apă și din soluția purpurie la rece se separă cristale negre de H[CuBr3]·2H2O. se cunoaște de asemenea și decahidratul acestui acid H[CuBr3]·10H2O.

Bromosărurile de formă generală MeI[CuBr3] unde MeI= Li+, K+, Cs+ etc. sunt colorate roșu-purpuriu.

Proprietățile chimice ale dibromurii de cupru sunt asemănătoare cu cele ale diclorurii de cupru.

Prin adăugare de oxid sau hidroxid de cupru bivalent la soluțiile reci ale dibromurii de cupru se formează sarea bazică CuBr2·3CuO·3H2O.

Diiodura de cupru CuI2 și poliiodurile de cupru. Până în prezent diiodura de cupru CuI2nu a fost izolată, deoarece la tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu soluțiile iodurilor metalelor alcaline rezultă mooiodură de cupru cu separare de iod elementar:

2CuSO4 + 4KI → 2CuI + K2SO4 +I2

La agitarea energică a unei soluții de sulfat de cupru (de concentrație medie) cu iodură de potasiu solidă se separă, după un anumit timp, o substanță verde, foarte densă, parșial solubilă în apă, de formulă CuI2, care încălzită la 80oC cu iod formează CuI6 care se colorează în albastru (caracteristic ionului Cu2+) la agitare cu monoiodură de cupru CuI.

CuI6 + 4CuI 5CuI2

Prin acțiunea amoniacului asupra diiodurii sau poliiodurii de cupru se formează combinațiile [Cu(NH3)4]I2, [Cu(NH3)4]I4, [Cu(NH3)4]I6.

Se cunoaște de asemenea sarea K2[CuI4].

Prin acțiunea unei soluții de iodură de potasiu asupra hidroxidului de cupru bivalent se formează diferite săruri bazice verzi: CuI2·Cu(OH)2, CuI2·3Cu(OH)2·9H2O.

Cloratul bazic al cuprului bivalent Cu(ClO3)2·6H2O se separă prin evaporarea în vid a soluției rezultate prin dizolvarea Cu(OH)2 ăn acid clorhidric sau prin acțiunea Ba(ClO3)2 asupra soluției de sulfat de cupru:

Cu(OH)2 + 2HClO3→ Cu(ClO3)2 +2H2O

CuSO4 + Ba(ClO3)2 → Cu(ClO3)2 + BaSO4

Cu(ClO3)2·6H2O se prezintă în cristale octaedrice albastre, delicvescente, care se topesc la 65oC și se dizolvă în apă sau alcool.

Cloratul bazic al cuprului bivalent Cu(ClO3)2·3CuO·3H2O se obține prin descompunerea cristalohidratului Cu(ClO3)2·6H2O la 100oC sau prin acțiunea Cu(OH)2 asupra unei soluții apoase de clorat neutru de cupru bivalent.

Combinația Cu(ClO3)2·3CuO·3H2O se prezintă în cristale verzi (sau pulbere albastră), care sunt greu solubile în apă și se dizolvă în acizii minerali diluați.

Bromatul cuprului bivalent Cu(BrO3)2·6H2O se separă din soluția rezultată prin neutralizarea carbonatului bazic bivalent cu soluție apoasă de acid bromic.

Combinația Cu(BrO3)2·6H2O se prezintă în cristale albastre-verzi, care prin încălzire la 200oC se transformă în pulbere verde de Cu(BrO3)2 și prin încălzire puternică în CuO și în bromură bazică de cupru bivalent.

Se cunoaște bromatul bazic al cuprului bivalent Cu(BrO3)2·5CuO·10H2O, care se prezintă ca pulbere verde cu solubilitate redusă în apă.

Iodatul cuprului bivalent Cu(IO3)2·H2O se obține prin adăugarea unei sări de cupru bivalent în soluție concentrată de acid iodic sau prin acțiunea acidului azotic adăugat în picături asupra amestecului format din iodură de potasiu cu azotat de cupru bivalent.

Combinația Cu(IO3)2·H2O se prezintă în cristale tricline albastre, care sunt greu solubile în apă, se dizolvă în amoniac, se transformă în sarea anhidră verde Cu(IO3)2 prin încălzire la 240oC și în CuO prin încălzire la temperatură ridicată.

Prin tratarea monoxidului de cupru cu acid iodic rezultă iodatul bazic se cupru CuOHIO3 de culoare verde.

Periodații cuprului bivalent. Ortoperiodatul de cupru Cu2HIO6·nH2O (unde n= 1,2,3) rezultă ca pulbere cristalină galbenă-verzuie prin uscarea la 45oC a precipitatului obșinut prin acțiunea acidului ortoperiodic asupra unei suspensii de carbonat bazic de cupru în apă sau a ortoperiodatului de sodiu asupra unui exces de sulfat de cupru bivalent:

CuCO3·Cu(OH)2 + H5IO6 →Cu2HIO6 + 3H2O + CO2

2CuSO4 + Na2H3IO6 →Cu2HIO6 +2NaHSO4

Ortoperiodatul Cu5(IO6)2·nH2O (unde n= 3,5,7) se prezintă ca pulbere verde.

Diperiodatul de cupru Cu2I2O9 ·6H2O se separă sub formă de cristale verzi, prin evaporarea soluției rezultate prin dizolvarea hidroxidului de cupru bivalent într-o soluție apoasă de acid ortoperiodic:

2Cu(OH)2 +2H5IO6 → Cu2I2O9 + 7H2O

Metaperiodatul de cupru Cu(IO4)2 se obține sub formă de precipitat albastru la fierberea unei soluții de acetat de cupru bivalent cu acid ortoperiodic:

Cu(CH3COO)2 +2H5IO6 → Cu(IO4)2 + CH3COOH + 4H2O

Monosulfura de cupru CuS se găsește în natură ca mineral denumit covelină și poate fi preparată în laborator prin acțiunea hidrogenului sulfurat (sau a sulfurilor metalelor alcaline) asupra soluțiilor sărurilor de cupru bivalent în mediu acid, prin încălzirea cuprului metalic în vapori de sulf, prin încălzirea sulfurii Cu2S cu floare de sulf prin acțiunea tiocianatului de amoniu asupra sulfatului de cupru la 810oC:

CuSO4 + H2S → CuS +H2SO4

Cu + S → CuS

Cu2S + S → 2CuS

CuSO4 + 2NH4SCN → CuS +2SO2 +2NH3 + 2HCN

Prin tratarea soluțiilor amoniacale ale sărurilor de cupru bivalent cu hidrogen sulfurat se formează monosulfură de cupru coloidală neagră-brună, care prezintă fluorescență verde și se coagulează sub acțiunea electroliților.

Combinația CuS se prezintă sub formă de pulbere neagră, care are densitatea 3,9 g/cm3 este greu solubil în apă, în hidroxizi alcalini, în amoniac și se dizolvă în soluțiile cianurilor alcaline.

La cald monosulfura de cupru se dizolvă în acid sulfuric concentrat sau în acid azotic după ecuațiile:

CuS + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 +S + 2H2O

6CuS + 22HNO3→ 6Cu(NO3)2 +3H2SO4 +3S +10NO + 8H2O

Prin acțiunea monosulfurii de cupru asupra unei soluții de AgNO3 rezultă azotat de cupru și sulfură de argint:

CuS + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + Ag2S

În aer umed monosulfura de cupru se transformă în sulfat de cupru bivalent sub acțiunea ozonului.

Prin încălzirea monosulfurii de cupru la roșu, în absența aerului rezultă Cu2S și prin încălzirea mai puternică CuS se descompune în elementele componente.

Prin încălzirea monosulfurii de cupru la 600oC în atmosferă de hidrogen rezultă cupru metalic.

Se cunosc următoarele polisulfuri ale cuprului Cu2S3 , Cu2S5, Cu2S6, Cu2S7, care se prezintă ca substanșe amorfe de culoare brună.

Se cunoaște de asemenea sulfura bazică 5CuS·CuO.

Sulfitul cuprului bivalent CuSO3 este foarte nestabil și se obține prin tratarea carbonatului bazic sau a hidroxidului de cupru bivalent cu apă saturată cu SO2 gazos

Se cunosc sulfiții bazici 2CuSO3·Cu(OH)2·1/2 H2O galben, 2CuSO3·3CuO·7 H2O galben-verziu.

Sulfatul anhidru al cuprului bivalent CuSO4 se obține prin deshidratarea hidraților săi la 250oC sau sub acțiunea H2SO4 concentrat, prin acțiunea H2SO4 concentrat la cald asupra cuprului metalic și prin acțiunea sulfatului neutru de metil sau de etil asupra monoxidului de cupru CuO:

CuSO4·5H2O CuSO4 +5H2O

Cu + H2SO4→ CuSO4 + SO2+2 H2O

CuO + (CH3)2SO4 → CuSO4 + CH3-O-CH3

Combinația CuSO4 se prezintă în prisme ortorombice albe, care au densitatea 3,6g/cm3, se transformă în CuSO4·H2O sub acțiunea umidității din aer, se dizolvă în apă, glicerină, acid sulfuric diferite amine și sunt greu solubile în amoniac lichid.

Prin încălzirea combinației CuSO4 rezultă o sare bazică și apoi monoxid de cupru CuO negru.

La cald hidrogenul, monoxidul de carbon și carbonul reduc sulfatul cuprului bivalent.

Sulfatul anhidru al cuprului bivalent servește la prepararea alcoolului absolut, deoarece este avid de apă și este greu solubil în alcool.

Se cunosc mai mulți cristalohidrați ai sulfatului de cupru bivalent CuSO4·nH2O unde n= 1,3,5,6 și7

Monohidratul CuSO4·H2O rezultă prin deshidratarea CuSO4·5H2O la 100oC sau în vid pe H2SO4 concentrat (sau pe P4O10) și se prezintă ca pulbere albă-verzuie, care are densitatea 3,2 g/cm3, este avidă de apă și se descompune prin încălzire peste 200oC.

Trihidratul CuSO4·3H2O se obține ca pulbere albastră (de densitate 2,66 g/cm3) prin păstrarea CuSO4·5H2O în aer la temperatura obișnuită sau prin cristalizarea sulfatului de cupru din soluție care conține 50-55% H2SO4.

Pentahidratul CuSO4·5H2O sau [Cu(H2O)4]SO4·H2O denumit piatră vânătă (sau vitriol albastru) este cel mai stabil chisralohidrat al sulfatului de cupru bivalent și se prezintă în cristale paralelipipedice triclinice albastre, care au densitatea 2,27 g/cm3, se transformă în CuSO4·3H2O prin ședere în aer și sunt solubile în apă.

Prin încălzire pentahidratul sulfatului de cupru bivalent se deshidratează astfel:

CuSO4·5H2O → CuSO4·3H2O → CuSO4·H2O → CuSO4

Soluțiile apoase ale sulfatului de cupru bivalent sunt albastre, au reacție acidă datorită hidrolizei și se obțin prin dizolvarea cuprului, monoxidului, hidroxidului sau carbonatului bazic de cupru în acid sulfuric.

CuSO4 +2H2O ↔Cu(OH)2 +H2SO4

Din soluțiile concentrate ale sulfatului de cupru bivalent se separă cristale albastre de CuSO4·5H2O.

Sulfatul de cupru cu sulfații metalelor alcaline sau cu sulfatul de amoniu formează sulfații dubli izomorfi de formulă generală SO4· CuSO4·6H2O unde = NH4+, K+, Rb+, Cs+ etc.

Se cunosc sulfați micști formați din sulfatul de cupru bivalent cu sulfatul de mangan, zinc, cadmiu, cobalt, nichel, magneziu sau fier bivalent.

Prin acțiunea unui exces de NH3 gazos asupra sulfatului hidratat de cupru bivalent se formează combinația [Cu(NH3)4]·SO4·H2O.

Prin tratarea soluției apoase de sulfat de cupru cu soluție foarte diluată de NH4OH se precipită sulfatul bazic Cu2(OH)2·SO4 de culoare verde:

2CuSO4 + 2 NH4OH → Cu2(OH)2·SO4 +(NH4)2SO4

Sulfatul cuprului bivalent cu hidroxilamina formează complexul [CuNH2OH]·SO4, care se descompune în apă și este stabil în aer, în soluție de eter sau de alcool etilic absolut.

Prin acțiunea monoxidului de carbon asupra unei soluții de sulfat de cupru bivalent care conține cupru fin divizat în suspensie, rezultă combinația [CuCO]2·SO4·H2O.

Sulfatul cuprului bivalent servește la prepararea unui mare număr de combinații ale cuprului, apoi în pilele Daniell, în galvanoplastie, la afinarea electrolitică a cuprului, ca antiseptic contra bacteriilor (mai puțin asupra mucegaiurilor), precum stropirea semințelor și pe4ntru prepararea produselor care servesc la combaterea criptogamelor.

Se cunosc sulfați bazici ai cuprului bivalent ca de exemplu SO3·4CuO·nH2O, SO3·8CuO·12H2O, SO3·10CuO·nH2O,(unde n=2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5; sau 16).

Monoseleniura de cupru CuSe rezultă prin barbotarea hidrogenului seleniat H2Se printr-o soluție de sulfat de cupru bivalent, prin acțiunea vaporilor de seleniu asupra cuprului metalic sau prin încălzirea diclorurii de cupru într-un curent de hidrogen seleniat:

CuSO4+ H2Se → CuSe +H2SO4

Cu + Se → CuSe

CuCl2 +H2Se → CuSe +2HCl

Combinația CuSe se prezintă în cristale aciculare negre, care sunt greu solubile în apă și se descompun prin încălzire la roșu după ecuașia:

2CuSe → Cu2Se + Se

Seleniatul cuprului bivalent CuSeO4·5H2O se separă prin evaporarea la 40-50oC a soluției rezultate prin dizolvarea oxidului sau a hidroxidului de cupru bivalent în acid selenic.

Combinația CuSeO4·5H2O se prezintă în cristale albastre, foarte stabile, care au densitatea 2,6 g/cm3 sunt solubile în apă și se descompun la cald:

CuSeO4·5H2O → CuSeO4·H2O → CuSeO4 → CuSeO3 + ½ O2

CuSeO3 →SeO2 + CuO

Dihidratul seleniatului de cupru bivalent CuSeO4·2H2O se prezintă în microcristale incolore și monohidratul CuSeO4·H2O ca pulbere albă.

Se cunosc seleniații dubli de formulă generală SeO4· CuSeO4·6H2O (unde = NH4+, K+, Na+) și selenitul bazic SeO3·4CuO·nH2O unde n= 2,3,4.

Azotatul cuprului bivalent Cu(NO3)2·nH2O (unde n= 3,6,9) se separă din soluțiile concentrate rezultate prin dizolvarea cuprului metalic în soluție 40-44% Bé HNO3 și prin dizolvarea oxidului, hidroxidului sau a carbonatului bazic al cuprului bivalent în HNO3 diluat:

3Cu + 8 HNO3 → 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2O

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O

Sarea anhidră Cu(NO3)2 albă verzuie se separă la răcirea soluției formate prin dizolvarea trihidratului Cu(NO3)2·3H2O în HNO3 fumans sau prin agitarea la 0oC a azotatului de acetil cu monoxid de cupru.

Trihidratul Cu(NO3)2·3H2O se separă din soluțiile concentrate ale azotatului de cupru bivalent la temperatură sub 25oC și se prezintă în prisme albastre, care au densitatea 2,047 g/cm3 se topesc la 114,5oC, au gust neplăcut, sunt caustice și sunt ușor solubile în apă, în alcool sau în HNO3 diluat.

Hexahidratul Cu(NO3)2·6H2O se separă prin concentrarea soluțiilor apoase ale azotatului de cupru bivalent la temperatură cuprinsă între -20oC și 24,5oC și se prezintă în cristale albastre, care sunt delicvescente, se topesc la 26,4oC și sunt foarte solubile în apă, în alcool sau în HNO3 diluat:

Cu(NO3)2·3H2O + 3H2O (solidă) → Cu(NO3)2·6H2O +3,9kcal.

Cristalohidratul Cu(NO3)2·9H2O are culoare albastră, este foarte solubil în apă sau în alcool și se separă din soluțiile apoase ale azotatului de cupru bivalent la temperatura de -24oC.

Prin încălzire puternică azotatul de cupru se descompune termic după ecuația:

Cu(NO3)2→ CuO + 2 NO2 + ½ O2

Azotatul cuprului bivalent este oxidant energic care transformă fosforul în acid hipofosforic.

Se cunosc azotați dubli de formula generală Cu3(NO3)12·24H2O, unde MeIII= Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sn3+ etc.

Azotatul tetraaminocupric [Cu(NH3)4](NO3)2 rezultă sub formă de cristale ortorombice albastre, prin acțiunea amoniacului gazos asupra unei soluții calde și saturate de azotat de cupru bivalent.

Azotatul bazic al cuprului bivalent Cu(NO3)2·3Cu(OH)2 rezultă prin fierberea soluțiilor diluate ale azotatului neutru de cupru bivalent, prin tratarea oxidului hidratat brun CuO·nH2O, a hidroxidului sau a carbonatului bazic de cupru cu o soluție de azotat neutru de cupru bivalent, prin adăugarea unei cantități mici de hidroxid alcalin (sau hidroxid de amoniu) la soluția azotatului neutru de cupru bivalent și prin încălzirea la circa 186oC a azotatului hidratat de cupru bivalent:

Cu(NO3)2·3H2O + 3CuO → Cu(NO3)2·3Cu(OH)2 + 12,1 kcal

4Cu(NO3)2 +6NaOH→ Cu(NO3)2·3Cu(OH)2 + 6NaNO3

Combinația Cu(NO3)2·3Cu(OH)2 se prezintă ca o pulbere cristalină verde, care ste greu solubilă în apă și se dizolvă în acizi diluați.

Fosfații cuprului bivalent. Ortofisfatul diacid de cupru Cu(H2PO4)2 se separă din soluțiile apoase acide ale P4O10 tratate cu CuO și se prezintă în cristale verzi, care sunt higroscopice și ușor hidrolizabile.

Ortofosfatul monoacid de cupru CuHPO4 se separă din soluțiile apoase slab acide ale P4O10 tratate cu CuO și se prezintă sub formă de cristale verzi, care au densitatea 3,4 g/cm3 și duritatea 3-4 în scara Mohs. Dacă aciditatea soluției apoase al P4O10 tratate cu CuO este redusă, se formează sarea bazică Cu3(PO4)2·Cu(OH)2.

Prin acțiunea unei soluții de acid fosforic asupra hidroxidului de cupru bivalent se formează combinația 2Cu3(PO4)2·2CuHPO4·7H2O metastabilă.

În natură se întâlnește combinația Cu3(PO4)2·Cu(OH)2·2H2O, care se prezintă în cristale clinorombice verzi de densitate 4 g/cm3.

Se cunosc de asemenea numeroși fosfați dubli, ca de exemplu KCuPO4·Cu3(PO4)2, Na2HPO4·Cu3(PO4)2, NaH2PO4·Cu3(PO4)2.

Pirofosfatul cuprului bivalent Cu2P2O7·5H2O se prezintă în cristale verzi, care sunt greu solubile în apă, se dizolvă în amoniac (cu formare de amime complexe), în acizi minerali diluați, în pirofosfatii metalelor alcaline (cu formare de săruri duble) și se descompun sub acțiunea hidroxizilor alcalini, a hidrogenului sulfurat sau a sulfurilor alcaline.

Se cunosc, de asemenea, pirofosfatul bazic al cuprului bivalent Cu2P2O7·Cu(OH)2·3H2O.

Prin încălzireaCuO cu acid fosforic de densitate 1,68-1,75 g/cm3 sau prin încălzirea la 316oC a produsului rezultat prin evaporarea la sec a soluției diluate de acid fosforic și azotat neutru de cupru bivalent rezultă metafosfat de cupru bivalent Cu(PO3)2 sub formă de pulbere albastră, care are solubilitatea redusă în hidroxizi alcalini și în majoritatea acizilor.

Prin tratarea cu alcool a amestecului format din soluție de sulfat de cupru cu metafosfat de sodiu se separă o pulbere cristalină albastră de Cu(PO3)2·4H2O.

Prin amestecarea soluțiilor concentrate de diclorură de cupru cu hexametafosfat de sodiu rezultă hexametafosfatul de cupru Cu3(P3O9)2 sub formă de precipitat albastru, care se transformă într-o masă sticloasă cu solubilitate redusă în apă.

Arseniții și arseniații suprului bivalent. Se cunosc numeroși arseniți și arseniați ai curului bivalent de exemplu verdele lui Scheele HCuAsO3, HCuAsO3·H2O, Cu2As2O5, Cu(AsO3)2·2H2O, Cu(AsO3)2·3CuO, Cu(H2AsO4)2·2H3AsO4, Cu(H2AsO4)2·2H3AsO4·2H2O, Cu(HAsO4)·H2O, Cu3(AsO4)2·4H2O, Cu3(AsO4)2·Cu(OH)2, Cu3(AsO4)2·Cu(OH)2·6H2O, Cu3(AsO4)2·2Cu(OH)2, Cu3(AsO4)2·2Cu(OH)2·7 H2O etc.

Carbonații cuprului bivalent. Prin acțiunea carbonaților alcalini asupra soluțiilor sărurilor de cupru bivalent rezultă carbonații bazici ai cuprului bivalent, a căror compoziție este determinată de condițiile de precipitare.

Malachitul CuCO3·2Cu(OH)2 se găsește în natură ca mineral și se poate obține prin tratarea soluțiilor de sulfat de cupru cu cantitatea stoechiometric necesară de carbonat de sodiu, prin fierberea monoxidului de cupru cu soluție de (NH4)2CO3prin încălzirea CaCO3 la 200-250o cu diclorură de cupru sau cu soluție de sulfat de cupru și prin electroliza soluțiilor carbonaților metalelor alcaline folosind anod din cupru metalic.

Combinația CuCO3·Cu(OH)2 se prezintă ca pulbere verde-deschis, care are solubilitate redusă în apă, în amoniac lichid, în piridină și se dizolvă în soluții apoase de CO2gazos, în soluțiile cianurilor alcaline, ale sărurilor de amoniu sau în acizii diluați. Se cunoaște, de asemenea, malachitul hidratat CuCO3·Cu(OH)2·1/2H2O.

Azuritul 2CuCO3·Cu(OH)2 rezultă la trecerea unui curent de CO2gazos (sub presiune de 50 At.) prin malahit sau prin încălzirea carbonatului de calciu cu o soluție de azotat de cupru bivalent și se prezintă în cristale clinorombice albastre, birefringente, care au densitatea 3,5-3,9 g/cm3 și duritatea 4 în scara Mohs.

Se cunosc carbonații dubli de formulă generală [Cu(CO3)2] (unde Me) Na, K, etc.), care se prezintă în cristale clinorombice albastre. Prin încălzire sau sub acțiunea apei acești carbonați dubli se descompun astfel:

[Cu(CO3)2] + CO3 + CO2 (la încălzire)

Dicianura de cupru Cu(CN)2 rezultă sub formă de precipitat galben-brun, prin tratarea sulfatului de cupru bivalent cu cantitatea stoechiometric necesară de cianură de potasiu sau prin acțiunea acidului cianhidric asupra acetatului de cupru bivalent:

CuSO4 +2KCN → Cu(CN)2 + K2SO4

Cu(CH3COO)2 + 2HCN→ Cu(CN)2 + 2 CH3COOH

Combinația Cu(CN)2 are stabilitate redusă, se transformă ușor în Cu[Cu(CN)2]·H2O și apoi în monocianură de cupru cu degajare de dician:

2Cu(CN)2→ Cu(CN)2 +(CN)2

Ditiocianatul de cupru se obține sub formă de precipitat negru cristalin, prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu cantitatea stoechiometric necesară de tiocianat de potasiu:

CuSO4 +2KSCN→ Cu(SCN)2 + K2SO4

Combinația Cu(SCN)2 are stabilitate redusă și în contact cu apă (mai repede în prezența unui sulfit sau a bioxidului de sulf în soluție apoasă ) se transformă în monotiocianat de cupru:

2Cu(SCN)2 → 2CuSCN + (SCN)2

2Cu(SCN)2 +H2SO3+ H2O → 2CuSCN + H2SO4 +2NSCN

După uscare rapidă ditiocianatul de cupru poate fi păstrat bine la temperatura obișnuită.

Dacă la soluția unei sări de cupru bivalent se adaugă piridină până se formează o colorație albastră și apoi câteva picături din soluția unui tiocianat alcalin, rezultă un precipitat verde-mazăre, datorită formării complexului [CuPy2(SCN)2]:

CuSO4 + 2Py +2KSCN → [CuPy2(SCN)2] + K2SO4

[CuPy2(SCN)2] se dizolvă în cloroform sau în acizi și servește ca examplu de combinație cu solubilitate reduă în apă la dozarea cuprului.

Acetatul cuprului bivalent Cu(CH3COO)2 ∙H2O se separă prin concentrarea la 30oC a soluțiilor care au rezultat prin dizolvarea oxidului, carbonatului bazic sau a acetatului bazic de cupru bivalent în acid acetic și prin tratarea sulfatului de cupru cu acetat de calciu, cu acetat de bariu sau cu acetat de plumb:

CuO + 2CH3COOH → Cu(CH3COO)2 + H2O

CuCO3∙Cu(OH)2 + 4CH3COOH → 2Cu(CH3COO)2 + 3H2O +CO2

CuSO4 + Ba(CH3COO)2 → Cu(CH3COO)2 +BaSO4

Combinația Cu(CH3COO)2 ∙H2O se prezintă în cristale clinorombice verzi-închis (cu nuanță albastră), care sunt ușor solubile în apă.

Pe lângă monohidratul acetatului de cupru bivalent se cunoaște și pentahidratul Cu(CH3COO)2 ∙5H2O sub formă de cristale albastre care pierd apa de cristalizare la 140oC și se descompun la 250oC.

Prin fierberea soluțiilor apoase ale acetatului de cupru bivalent se separă cristale albastre (solubile în mare exces de amoniac) de acetați bazici de cupru bivalent ca de exemplu :Cu(CH3COO)2∙Cu(OH)2∙5H2O, 2Cu(CH3COO)2∙Cu(OH)2∙5H2O, Cu(CH3COO)2∙ 2Cu(OH)2, Cu(CH3COO)2∙ 3Cu(OH)2∙2H2O.

Acetații bazici ai cuprului bivalent sunt folosiți la combaterea tăciunelui la cereale și ca pigment în vopselele de ulei și apă. Acetatul cuprului bivalent cu acetatul de amoniu sau cu acetații a o serie de elemente formează acetații dubli 2Cu(CH3COO)2∙-NH4CH3COO∙, H2O, Cu(CH3COO)2∙Ca(CH3COO)2∙6H2O.

Prin combinarea acetatului de cupru bivalent cu arsenitul cuprului bivalent se formează verdele Schweinfurt, de formulă Cu(CH3COO)2∙3Cu(AsO2)2 sau [Cu(Cu(AsO2)2)3](CH3COO)2, care nu se folosește în pictură deoarece sub acțiunea reducătoare a mucegaiurilor furnizează AsH3 toxic.

Oxalatul cuprului bivalent CuC2O4 ·H2O rezultă ca precipitat albastru verzui prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu cantitatea stoechiometric necesară de acid oxalic.

Prin tratarea combinației CuC2O4 ∙H2O cu soluția unui oxalat alcalin (sau oxalat de amoniu) se obțin oxalatosăruri de formulă generală Me2I[Cu(C2O4)2] ·2H2O

Acetilura cuprului bivalent CuC2· ½ H2O se prepară prin trecerea acetilenei prin soluția amoniacală a unei sări de cupru bivalent.

Combinația CuC2· ½ H2O rezultă ca precipitat roșu-brun, care la uscare se descompune cu explozie și în stare proaspăt preparată poate fi descompus ușor de acizii diluați cu degajare de acetilenă.

Hexafluorosilicații cuprului bivalent Cu[SiF6]∙4H2O se separă sub formă de cristale clinorombice albastre, prin concentrarea la 50oC a soluției rezultate prin acțiunea acidului hexafluorsilicic asupra hidroxidului de cupru bivalent:

Cu(OH)2 + H2[SiF6] → Cu[SiF6] +2H2O

Dacă concentrarea se execută la temperatură obișnuită, se separă prisme hexagonale albastre , care au compoziția Cu[SiF6]∙6H2O și sunt foarte sulubile în apă. Sub acțiunea încălzirii la 100oC a cristalohidraților hexafluorosilicatului de cupru bivalent rezultă sarea anhidră și la 120oC se produce descompunerea sării anhidre cu pierdere de SiF4.

Metaboratul cuprului bivalent Cu(BO2)2 se obține prin calcinarea la 900oC a sării rezultate prin evaporarea la sec a unei soluții care conține două molecule de acid boric la o moleculă de azotat de cupru bivalent.

Combinația Cu(BO2)2 se prezintă în cristale albastre, birefringente, care sunt foarte dure, sunt greu solubile în apă sau în acizi și se descompun prin încălzire la 1150oC, transformându-se în metaboratul cuprului monovalent CuBO2.

V. 3. COMBINAȚII COMPLEXE

Ionul de cupru bivalent formează multe combinații complexe stabile cu numeroși reactivi anorganici sau organici. Cuprul bivalent poate fi întâlnit în compoziția cationilor sau a anionilor complecși, precum și în complecși de tip neelectrolit.

Ca exemple de anioni și cationi complecși ai cuprului bivalent se menționează: [Cu(OH)4]2-, [Cu(OH)6]4-, [CuCl3]-, [Cu(OH)4]2-, [CuCl4]2-, [CuBr3]-, [CuBr4]2-, [Cu(NH3)Br3]-, [Cu(CO3)2]2-, [Cu(H2O)4]2+, [Cu(NH3)4]2+, [Cu(NH3)3Br]+, [Cu(CH3- OH)2]2+, [Cu(C2H5- OH)2]2+.

Prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu acid tartric, citric, aminoacetic sau cu alți oxiderivați organici rezultă combinații chelate. În prezența acidului tartric hidroxidul de sodiu nu precipită cuprul, soluția se colorează în albastru intens și se formează complexul:

Prin încălzirea hidroxidului de cupru bivalent Cu(OH)2 cu soluție apoasă de acid aminoacetic (glicocol) se obține glicocolatul de cupru sub formă de cristale albastre:

Xantogenații alcalini cu soluțiile sărurilor de cupru bivalent formează un precipitat brun de xantogenat cupric, care se reduce la xantigenat al cuprului monovalent sub formă de precipitat galben.

Acidul rubeanic cu sărurile cuprului bivalent acidulate cu acid acetic formează un precipitat negru-verzui de rubeanat de cupru bivalent astfel formulat:

Prin tratarea soluțiilor sărurilor de cupru bivalent cu soluție de nitrozofenilhidroxilamină (cupferon) se formează un precipitat alb cenușiu, care poate fi formulat astfel:

Se cunoaște, de asemenea, dioxalatocupriatul de sodium Na2[Cu(C2O4)2]2H2O.

Combinațiile cuprului trivalent

În comparație cu numărul combinațiilor cuprului monovalent și bivalent, se cunoaște un număr foarte redus de combinații ale cuprului trivalent [7]

Se cunosc unele combinații complexe bine definite și foarte stabile ale cuprului trivalent, care se obțin prin oxidarea anodică a compușilor de cupru bivalent sau prin oxidarea sărurilor de cupru bivalent în mediu alcalin, care conține un iodat sau un telurat.

Oxidul cuprului trivalent Cu2O3, rezultă prin oxidarea Cu(OH)2 la -20oC în soluție 35% de KOH, cu K2S2O8, Na2O2, Cl2, Br2, KOCl, KOBr. La început soluția se colorează în roșu-violet (sau negru-brun) și apoi se separă cristale roșii de Cu2O3, care sunt solubile în acid sulfuric sau clorhidric și se descompun sub acțiunea încălzirii începând de la 75oC, după ecuația:

Cu2O3 → 2CuO + ½ O2

Cupriatul monopotasic KcuO2 este de culoare albastră și se obține prin încălzirea monoxidului de cupru cu K2O4 la 400-500oC.

Hexafluorocupriatul tripotasic K3[CuF6] este de culoare albastră și se obține prin încălzirea la 300oC a amestecului format din pulbere de cupru metalic cu fluorură de potasiu sau prin încălzirea în atmosferă de fluor a amestecului format din potasiu metalic cu pulbere de cupru metalic.

Diortoperiodatcombinații ale cuprului trivalent. Combinația K7[Cu(IO6)2]·7H2O derivă de la acidul H7[Cu(IO6)2] și se obține prin oxidarea cu K2S2O8 la 100oC, a unei soluții 15% alcaline de periodat de potasiu și sulfat de cupru bivalent.

CAPITOLUL VI

ROLUL BIOLOGIC AL CUPRULUI IN ORGANISM

Cuprul din organismul nostru protejează de artrita, ne face parul sa strălucească, ne apără de dureri articulare, dureri de plămâni sau chiar boli venerice.Este uimitor sa observăm multiplele moduri în care cuprul poate deveni un aliat de încredere al sănătății corpului nostru. Dar întrebarea care se pune este cum de poate un metal sa acționeze atât de favorabil asupra organismului? Deoarece cuprul este esențial în procesul de sinteza a colagenului, în folosirea fierului în hemoglobina și în metabolismul vitaminei C. Astfel cuprul devine un agent activ ce ne ajută să diminuam durerile articulare, să avem un păr mai frumos.El susține producerea de celule sangvine in măduva osoasa. Ajuta la generarea energiei la nivel celular. Cuprul are deasemenea și proprietati antiseptice, contribuie la creșterea activitatii insulinei si la o utilizare deplina a hidraților de carbon. Contribuie la formarea structurii proteinelor din tesutul conjunctiv, colagen si elastina, acestea fiind componente structurale ale tesutului osos, cartilaginos, al pielii, al plamanilor, ale vaselor de sange. Este antiinflamator (in reumatisme inflamatorii, artroza). În combinație cu vitamina C, cuprul își dovedeste eficiența în caz de gripă.

Totuși, cel mai mare avantaj din partea cuprului îl au persoanele care suferă de artrita. Purtat sub forma de brățară în jurul încheieturii mâinii, acest metal le diminuează simptomele si le reduce durerile. În trecut, femeile purtau cuprul sub forma de cercei in acelasi scop – pentru prevenirea sau tratarea artritei. Recent s-a inventat o nouă metodă, de a beneficia de efectele curative ale cuprului – sub forma de mici discuri de cupru care se lipesc pe interiorul ceasurilor de mână. Unii specialiști afirmă ca purtarea unei brățări de cupru în jurul încheieturii mâinii timp de 30 zile duce la absorbirea în organism a 13 mg de cupru – în timp ce doza zilnică recomandată de cupru pentru sistemul nostru metabolic este de 1,5-3mg.

Suplimentarea dozei se poate face și prin consumul de surse naturale de cupru, cum sunt fasolea, mazarea, vinul roșu, ciupercile, fructele de mare, , ciocolata, nucile, etc.

Calitățile terapeutice ale cuprului se observă și în cazul bolilor de piele, cataractei, bolilor venerice sau afectiunilor plămânilor. Deficiența de cupru din organism poate afecta tesuturile conjunctive si articulațiile.

Deficitul de minerale nutritive (calciu, cupru, zinc, crom, magneziu) din organismul oamenilor poate avea efecte mult mai grave, având în vedere faptul că un studiu – condus de Dr. Lynn Wecker de la Louisiana State Medical Centre – a demonstrat că majoritatea persoanelor care suferă de autism prezintă dezechilibre nutriționale de minerale la nivelul organismului.

Însă, trebuie sa acordăm o atenție sporită dozei de cupru din organismul nostru deoarece, consumat în cantități mari, acest metal nutritiv poate deveni element toxic care provoacă o serie de boli deosebit de grave, influențând în special carența de.

Cuprul se întalneste în aproape toate organismele animale precum și în plante. S-au izolat un numar mare de proteinate de cupru, inclusiv enzime. Ascorbin-oxidaza este mult raspândită în plante si microorganisme catalizând oxidarea acidului ascorbic la acid dehidroascorbic, în prezența O2 ca acceptor de electroni. Tirozinaza a fost prima enzimă, în activitatea căreia cuprul s-a dovedit a avea rol esențial. În hemolimfa unor crustacee și a unor moluste se află o substanță proteică, de culoare albastră, hemocianina, care conține cupru. Analog fierului conținut în hemoglobină, cuprul din hemocianina funcționează drept catalizator în procesele redox ale celulelor.

Cuprul se gasește în alimente, fiind introdus odata cu acestea in organismul animal. Cea mai mare parte din cupru se elimiă prin bilă. – 0.03mg/zi. În calculii biliari s-au gasit pana la 300 mg Cu la 100 calculi. Mici cantități de săruri de cupru, spre deosebire de sărurile altor metale grele (Plumb) nu sunt dăunatoare pentru om. Compușii insolubili de cupru nu sunt toxici, cei solubili devin însă toxici cand doza lor creste: 10 g CuSO4 este o doză mortală pentru om, iar o doză la 1-2 g CuSO4 poate provoca accidente toxice.

Sărurile de cupru au acțiune foarte toxică, chiar în cantități mici, asupra organismelor inferioare (alge si ciuperci). Vița de vie se stropește cu o soluție de sulfat de cupru și lapte de var (zeama bordeleza ) pentru a o apara de dăunători și cu aceeasi solutie se stropesc frunzele de cartofi pentru a le feri de gândacul de Colorado.. Lemnul se impregneazaă cu o solutie de sulfat de cupru II pentru a-l proteja de ciuperci.

METODE DE ÎNVĂȚĂMÂNT FOLOSITE ÎN PREDAREA CHIMIEI

În procesul de învățământ profesorul acționează cu ajutorul unor metode de predare – învățare.

Metoda reprezintă calea ce trebuie urmată pentru atingerea unui scop. Pentru a obține un rezultat. Proveniența termenului este dată de grecescul ”methodos” ce este alcătuit din ”odos” – cale și ”metha” – spre, adică ” cale de urmat” pentru a atinge un anumit scop.

Metoda de învățământ reprezintă un mod de organizare a unei acțiuni determinate de predare – învățare. Metoda de învățământ ne spune cum și în ce fel trebuie să acționeze profesorii și elevii pentru a atinge obiectivele propuse. Metoda de învățământ are o triplă semnificație:

tehnică de predare pentru profesor

tehnică de învățare pentru elevi

mod de lucru în comun pentru profesori și elevi

FUNCȚIILE METODELOR DE ÎNVĂȚĂMÂNT

Metodele didactice prezintă câteva funcții atât cu caracter general câr și comun.

funcția cognitivă – de dirijare și organizare a învățării

funcția normativă – de a arăta cum să se predea și cum să se învețe.

funcția motivațională – de stimulare a curiozității și de trezire a interesului

funcția instrumentală – de intermediar între elev si obiectul de studiat

funcția formativ – educativă – de însușire a cunoștințelor și formarea priceperilor și deprinderilor.

Metodele didactice utilizate în predarea lecțiilor de chimie sunt:

Explicația

Conversația

Problematizarea

Experimentul de laborator

Modelarea

Descoperirea

Algoritmizarea

Rezolvarea de exerciții și probleme

Instruirea asistată de calculator

EXPERIMENTUL DE LABORATOR

Reprezintă o metodă fundamentală de predare – învățare în chimie. Deoarece chimia este o știință experimentală, își găsește corespondent în încercările de laborator și are la bază experimentul atât ca metodă de investigație cât și ca metodă de învățare. Experimentul reprezintă o observare provocată, înseamnă a-i pune pe elevi în postura de executa ei însiși anumite operații cu scopul de observa, dovedi, studia, măsura, verifica rezultatele muncii lor. Experimentul de laborator este o metodă euristică de organizare și realizare a activităților practice pentru deducerea informațiilor teoretice.

CRITERII DE CLASIFICARE A EXPERIMETULUI DE LABORATOR

Criteriul locului în ierarhia învățării

În acest caz experimentul de laborator poate fi:

reproductiv – experimentul de realizează după un program stabilit indicându-se ce trebuie să se observe și la ce concluzie trebuie să se ajungă.

productiv – creativ și de cercetare – au loc în context problematizat în care se afirmă capacități operaționale la nivel superior.

Succesiunea etapelor pentru un experiment productiv – creativ sunt:

crearea unei motivații

formularea problemei

enunțarea ipotezei

elaborarea unor sisteme experimentale

desfășurarea experimentului

organizarea observațiilor

discutarea procedeelor utilizate

asimilarea unor noțiuni noi

prelucrarea datelor

formularea concluziilor

verificarea rezultatelor

aplicarea în practică

Criteriul participativ al elevilor

În acest caz experimentul de laborator poate fi:

demonstrativ când este efectuat de profesor sau de un grup de elevi

Pentru ca experimentul demonstrativ să-și atingă scopul, trebuie parcurse următoarele etape:

motivația demonstrației

efectuarea demonstrației

enumerarea observațiilor

interpretarea rezultatelor

concluzionarea observațiilor

frontal când este realizat de toți elevii, în același timp, individual sau pe grupe

Poate fi efectuat atât individual cât și pe grupe de lucru. În acest caz elevul participă în mod activ și direct la perceperea fenomenelor, la cunoașterea proprietăților substanțelor.

Criteriul capacității umane

În acest caz experimentele pot fi

experimente pentru deprinderi motorii

Prin efectuarea experimentelor elevii reușesc să-și formeze deprinderile motorii necesare

experimente pentru deprinderi intelectuale

În această categorie putem include:

experimente pentru rezolvarea unor probleme

experimente pentru verificarea unor reguli

experimente pentru învățarea de noțiuni și concepte

Criteriul locului în lecția de chimie

După pe care îl ocupă în lecție, experimentele de laborator se pot clasifica astfel:

experimente pentru stimularea interesului pentru noile informații

experimente pentru fixarea cunoștințelor

experimente pentru învățarea noilor informații

experimente pentru evaluare

La începutul anului școlar, dupa perioada de recapitulare s-a susținut testul inițial la elevii clasei a VIII-a, după următorul model.

TEST DE EVALUARE INIȚIALĂ

CHIMIE VIII

Disciplina: chimie

Clasa: a VIII-a

Data susținerii testului: ………………….

Conținuturi evaluate:

Structura atomului. Izotopi

Soluții

Reacții chimice

Calcule chimice pe baza formulelor chimice

Concentrația procentuală

Competențe corespunzătoare nivelurilor taxonomice:

C1: identificarea legilor, principiilor, caracteristicilor definitorii ale unor particule, mărimi caracteristice, proprietăți ale unor substanțe chimice;

C2: clasificarea și compararea diferitelor particule, componente ale soluțiilor, a unor reacții chimice studiate;

C3: rezolvarea unor probleme cu caracter teoretic sau aplicativ;

C4: analizarea/generalizarea/interpretarea relațiilor cauzale prezente în cadrul fenomenelor fizice și chimice studiate

C5: aprecierea/evaluarea/transferul proceselor, fenomenelor, situațiilor în contexte diferite.

Relația competențe specifice urmărite – conținuturi de evaluat:

Relația competențe specifice urmărite – itemi:

Numele și prenumele Data

…………………………………… ………………………

T E S T I N I T I A L

CHIMIE VIII

Partea I (40puncte)

Adevărat sau fals? (A/F)

Soluția din paharul A e cea mai concentrată.

Amestecând soluțiile B și C obținem o soluție de concentrație A.

Dizolvarea are loc mai repede în paharul B.

Soluțiile din paharele B și C au concentrații egale.

Care din următoarele relații sunt corecte? (A/F)

Încercuiește litera corecpunzătoare răspunsului corect:

Zahărul se topește/dizolvă în apă.

Doi izotpi ai aceluiași element diferă prin numărul de protoni/neutroni.

Concentrația procentuală reprezintă cantitatea de substanță dizolvată în 100 g apă/soluție.

Numărul electronilor de pe ultimul strat indică grupa/perioada în care se află un element în sistemul periodic.

Soluția obținută prin dizolvarea unui kg de zahăr într-un kg de apă are concentrația procentuală …………….…………

Completează spațiile punctate după modelul primului element:

Partea a II-a (50puncte)

Completați ecuațiile reacțiilor chimice următoare și notați alături tipul fiecărei reacții:

… H2SO4 + …………. = … Na2SO4 + … HCl (reacție de………….………….)

… Al + …………… = … Al2O3 (reacție de …………………….)

… Mg + … HCl = …………… + ………. (reacție de …………………….)

… H2O2 = …………….. + …………. (reacție de ……………..…….)

Completați pentru MgSO4:

a) Raportul atomic: Mg: S: O = …………….… c) Masa moleculară:………..

b) Raportul de masă: Mg: S: O = ……………… d) c Mg = ……….%

O gospodină dorește să prepare 5L saramură de concentrație 20%. Pentru asta, ea adaugă peste 1kg sare de bucătărie cu 2%impurități apă astfel încât, după dizolvare și filtrare, rămân 5kg de soluție.

Ce cantitate de apă adaugă gospodina?

Ce concentrație are soluția obținută?

Reușește gospodina să obțină cantitatea de saramură dorită? Argumentează.

Notă: Rezolvarea subiectelor 7(b, d) și 8 este obligatorie și se realizează pe verso.

Se acordă 10 puncte din oficiu. Succes!

BAREM DE EVALUARE SI NOTARE

CHIMIE VIII

REZULTATE OBȚINUTE

Media clasei: VIII – 5,38

Repartiția procentuală este următoarea

Concluzii:

Se constată câteva probleme cu care se confruntă elevii, în special în primii ani de studiu ai chimiei:

nerecunoașterea simbolurilor chimice

greutate în scrierea formulelor chimice

egalarea unei reacții chimice

dificultăți în rezolvarea problemelor

Măsuri de remediere:

S-a alcatuit un plan de consolidare si aprofundare a acestor cunoștințe, care stau la baza înțelegerii chimei în anii de studiu cre urmează

EVOLUȚIA ELEVILOR IN ANUL SCOLAR 2013/2014

CHIMIE cls a VIII-a

Se observă că, în general, notele obținute la testele inițiale sunt mai mici decât notele obținute pe parcursul anului școlar. Unele din cauzele care duc la aceste rezultate pot fi:

lipsa motivației. Elevii cunosc faptul că aceste note nu se vor trece în catolog și în consecință și implicarea lor în rezolvarea acestor teste este mult diminuată.

neacomodarea cu ritmul școlar. Veniți după o vancanță de 2 luni elevilor le este dificil să se adapteze rigorilor si regimului impus de școală.

prea multe teste într-un timp foarte scurt. Ca o consecință a punctului precedent, elevii sunt obligati să susțină aceste teste inițiale la toate disciplinele de studiu într-un timp foarte scurt de maxim 2 săptămâni, uneori chiar si câte 2 teste pe zi.

În cadrul orelor de chimie, comform planificării anuale s-a predat elevilor lecția cu tema ”Cuprul – răspândire, proprietăți fizice și chimice, metode de obținere”. Această temă a fost urmată de un test de verificare.

TEST DE VERIFICARE, cl a VIII-a A

Rezultatele obținute de elevi au fost următoarele

Media clasei : 7,40

Același test a fost aplicat apoi elevilor de la două clase a VIII-a dintr-o școala situată în alt cartier al orasului. De menționat că una din clase este alcătuită în proporție de 80% din copii proveniți din Organizația ”Salvați copiii ” sau cu o situație materială și familială foarte precară. Rezultatele obținute de elevii celor două clase sunt prezentate în tabele de mai jos

CLASA a VIII-a A

Media clasei : 7,27

CLASA a VIII-a B

Media clasei: 5,50

Analizând rezultatele obținute de elevi se observa că între cele două clase VIII-A nu există diefernțe majore între rezultatele elevilor. Aceste diefrențe se pot observa însă la rezultatele obținute de elevii clasei VIII-a B. Situația materială precară, abandonul partental, copii aflați în grija unor rude sau bunici, copii abandonați aflați sub ocrotirea Organizației ”Salvați copiii”, duc din păcate la aceste rezultate, care se regăsesc și la celelalte discipline. Și cu toată stăruința și implicarea cadrelor didactice, foarte greu mai poate fi remediată.