Оксид меди(II)

Оксид меди​(II)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид меди​(II)​
Хим. формула	CuO
Физические свойства
Состояние	черный порошок
Молярная масса	79,545 г/моль
Плотность	6,31 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	1447
• кипения	2000 °C
• разложения	-
Химические свойства
Растворимость
• в воде	нерастворим
Классификация
Рег. номер CAS	[1317-38-0]
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Оксид меди(II) в виале

Окси́д ме́ди(II) (окись меди) CuO — оксид двухвалентной меди. Кристаллы чёрного цвета, в обычных условиях довольно устойчивые, практически нерастворимые в воде. В природе встречается в виде минерала тенорита (мелаконита) чёрного цвета.

Кристаллическая решётка оксида меди характеризуется следующими параметрами: моноклинная сингония, пространственная группа C_2h, параметры ячейки a = 0.46837(5) нм, b = 0.34226(5) нм, c = 0.51288(6) нм, α = 90°, β = 99,54(1)°, γ = 90°. Атом меди окружён четырьмя атомами кислорода и имеет искажённую плоскую конфигурацию.

Получение

Получить оксид меди(II) можно:

• нагревая металлическую медь на воздухе (в интервале температур 200-375 °C):

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}$

• нагревая гидроксид меди(II), её нитрат или карбонат:

$\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

• нагревая малахит:

$\mathsf{C}{\mathsf{u}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\stackrel{{}^{o}t}{\to }\mathsf{2}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

Химические свойства

Оксид меди(II) реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей меди(II) и воды:

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

При сплавлении CuO со щелочами образуются купраты:

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{K}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{{}^{o}t}{\to }{\mathsf{K}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{u}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

При нагревании до 1100 °C разлагается на оксид меди I и кислород.

Оксиду меди(II) соответствует гидроксид меди(II) Cu(OH)₂, который является очень слабым основанием. Он способен растворяться в концентрированных растворах щелочей с образованием комплексов (то есть обладает слабыми амфотерными свойствами):

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}\mathsf{]}$ (тетрагидроксокупрат(II) натрия).

Оксид меди(II) восстанавливается до металлической меди аммиаком, монооксидом углерода, водородом, углем:

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{C}\mathsf{\to }\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{+}\mathsf{C}\mathsf{O}$

$\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{=}\mathsf{C}\mathsf{u}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$

Физические свойства

Оксид меди (II) относится к моноклинной кристаллической системе.
Работа выхода электрона из кристалла CuO составляет 5,3 эВ.
Оксид меди (II) представляет собой полупроводник p-типа с узкой шириной запрещенной зоны 1,2 эВ.
Оксид меди может быть использован для производства сухих батарей.

Применение

CuO используют при производстве стекла и эмалей для придания им зелёной и синей окраски. Кроме того, оксид меди применяют в производстве медно-рубинового стекла.

В лабораториях применяют для обнаружения восстановительных свойств веществ. Вещество восстанавливает оксид до металлической меди, при этом чёрный цвет оксида меди переходит в розовую окраску меди.

Литература

• Реми Г. «Курс неорганической химии» М.: Иностранная литература, 1963
• The effect of hydrostatic pressure on the ambient temperature structure of CuO, Forsyth J.B., Hull S., J. Phys.: Condens. Matter 3 (1991) 5257-5261