Оксид меди(II)

Оксид меди(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 C2h, 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):

2 C u + O 2 → 2 C u O {displaystyle {mathsf {2Cu+O_{2} ightarrow 2CuO}}}

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

2 C u ( N O 3 ) 2 → 2 C u O + 4 N O 2 + O 2 {displaystyle {mathsf {2Cu(NO_{3})_{2} ightarrow 2CuO+4NO_{2}+O_{2}}}} C u C O 3 → C u O + C O 2 {displaystyle {mathsf {CuCO_{3} ightarrow CuO+CO_{2}}}} C u ( O H ) 2 → C u O + H 2 O {displaystyle {mathsf {Cu(OH)_{2} ightarrow CuO+H_{2}O}}}

• нагревая малахит:

C u 2 C O 3 ( O H ) 2 → o t 2 C u O + C O 2 + H 2 O {displaystyle {mathsf {Cu_{2}CO_{3}(OH)_{2}{xrightarrow {^{o}t}}2CuO+CO_{2}+H_{2}O}}}

Химические свойства

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

C u O + 2 H N O 3 → C u ( N O 3 ) 2 + H 2 O {displaystyle {mathsf {CuO+2HNO_{3} ightarrow Cu(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}}

При сплавлении CuO со щелочами образуются купраты:

C u O + 2 K O H → o t K 2 C u O 2 + H 2 O {displaystyle {mathsf {CuO+2KOH{xrightarrow {^{o}t}}K_{2}CuO_{2}+H_{2}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):

C u ( O H ) 2 + 2 N a O H → N a 2 [ C u ( O H ) 4 ] {displaystyle {mathsf {Cu(OH)_{2}+2NaOH ightarrow Na_{2}[Cu(OH)_{4}]}}} (тетрагидроксокупрат(II) натрия).

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

C u O + H 2 → C u + H 2 O {displaystyle {mathsf {CuO+H_{2} ightarrow Cu+H_{2}O}}} C u O + C → C u + C O {displaystyle {mathsf {CuO+C ightarrow Cu+CO}}} C u O + C O = C u + C O 2 {displaystyle {mathsf {CuO+CO=Cu+CO_{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.