ŁUGOWANIE RUD MIEDZI

Jan Drzymała
ŁUGOWANIE RUD MIEDZI
Właściwości miedzi.
Miedź jest metalem miękkim, ciągliwym o charakterystycznym czerwonym zabarwieniu.
Doskonale przewodzi ciepło i elektryczność, w czym ustępuje tylko srebru. Ta cecha tłumaczy
jego wszechstronne zastosowanie w elektrotechnice. Minimalne domieszki np. fosforu, arsenu w
ilości 10-3% znacznie pogarszają właściwości przewodzące. Średnie rozpowszechnienie miedzi
w litosferze wynosi 5.5x10-3%. Miedź może występować w naturze w postaci rodzimej.
Rodzimki miedzi zawierają domieszki Au w ilości do 3% wagowych oraz srebro, arsen,
antymon, german. Pospolitsze są jednak jej minerały, również z zawartością odzyskiwalnych
domieszek złota, srebra, platyny, niklu, molibdenu. Znanych jest ok. 250 minerałów miedzi, w
tym tylko kilka o znaczeniu eksploatacyjnym. Minerały miedzi dzieli się na utlenione
(zawierające miedź w postaci tlenku, węglanu, siarczanu, krzemianu) i siarczkowe (zawierające
miedź w postaci siarczków pierwotnych i wtórnych takich jak chalkopiryt CuFeS 2, chalkozyn
Cu2S, kowelin CuS, bornit Cu5FeS4). Miedź w związkach przyjmuje wartościowości +1 i + 2
(oraz wyjątkowo +3). Związki miedzi jednowartościowej (miedziawe) są na ogół nietrwałe i
łatwo przechodzą na wyższy stopień utlenienia, chociaż tlenek miedziawy Cu2O występuje w
stanie naturalnym. Znacznie bardziej rozpowszechniane i znane są związki miedzi
dwuwartościowej: tlenek CuO, wodorotlenek Cu(OH)2, halogenki CuX2 (X - chlorowiec),
siarczek CuS, octan Cu(CH3COO)2, uwodniony siarczan miedzi CuSO4 x 5 H2O, węglan CuCO3.
Sole miedzi mają barwę niebieską lub zieloną i są w znacznym stopniu toksyczne. Dzięki tej
cesze np. CuSO4 x 5 H2O znalazł zastosowanie w rolnictwie do niszczenia szkodników.
Miedź tworzy z metalami wiele stopów o dużym znaczeniu praktycznym: jak brązy- stopy
miedzi z cyną, mosiądze - stopy miedzi z cynkiem, a także stopy z metalami szlachetnymi:
srebrem i złotem. Miedź jako dodatek zawierają również inne stopy jak: tombak, nikielin,
konstantan, materiał na druty oporowe.
Miedź jest odporna na działanie suchego powietrza w umiarkowanych temperaturach,
natomiast wilgoć sprzyja tworzeniu się cienkiej warstwy zasadowego węglanu miedziowego
barwy zielonej zwanej patyną, o działaniu wybitnie antykorozyjnym.
Kwasy nieutleniające HCl i HF w niskiej temperaturze i w warunkach beztlenowych w
stosunku do metalicznej miedzi są chemicznie neutralne, natomiast kwasy utleniające (stężony
HNO3) i stężony H2SO4 przeprowadzają miedź do roztworu w postaci odpowiednich soli, same
ulegając redukcji (w związku z położeniem miedzi w szeregu napięciowym metali nie zachodzi
wydzielanie wodoru!).
Ługowanie związków miedzi z rud można prowadzić kwasami nieorganicznymi.
CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA
Poddaj ługowaniu siarczkową rudę miedzi z Lubińsko-Głogowskiego Okręgu
Miedziowego i oznacz stężenie wyługowanej miedzi. W tym celu przygotuj trzy 5-cio gramowe
(odważone z dokładnością do 0,01 g) naważki rudy miedzi. Po umieszczeniu materiału w
zlewkach zalej pierwszą zlewkę 50cm3 wody destylowanej, drugą 50 cm3 5 % HCl a trzecią 50
cm3 20%. HCl. Prowadź ługowanie przez 15 minut, w czasie którego mieszaj każdą zawiesinę
bagietką szklana. Po ługowaniu oddziel osady od roztworów przez sączenie a następnie przemyj
je dwa razy wodą destylowaną. Rozcieńcz uzyskane roztwory w kolbach miarowych o objętości
200 cm3 wodą destylowaną do kreski. Oznacz jodometrycznie zawartość miedzi w roztworach
wg podanej poniżej procedury.
Jodometryczne oznaczanie zawartości miedzi w roztworze
Jodometryczne
oznaczenie
zawartości
+2
miedzi
polega
na
redukcji
miedzi
+
dwuwartościowej (Cu ) do jednowartościowej (Cu ) przy zastosowaniu KI w myśl reakcji:
2Cu2+ + 4 I-
Cu2I2 + I2,
wydziela się przy tym trudno rozpuszczalny osad jodku miedziawego, warunkujący ilościowy
przebieg reakcji w kierunku na prawo oraz wolny jod. Wydzielony ilościowo jod (w ilości
równoważnej do początkowej zawartości Cu2+) miareczkuje się mianowanym roztworem
tiosiarczanu sodu w obecności skrobi jako wskaźnika. Wolny jod barwi roztwór skrobi na kolor
granatowy, który znika po związaniu całej ilości jodu według reakcji:
I2 + 2S2O3-2
2I- + S4O6-2.
Ponieważ utlenienie jonu I- zachodzi powoli, dlatego oznaczenie należy rozpocząć po
upływie kilku - kilkunastu minut od momentu dodania KI. Ten czas jest potrzebny, aby reakcja
przebiegała ilościowo, tzn. aby użyty do miareczkowania mianowany roztwór tiosiarczanu
związał całkowitą ilość jodu równoważną zawartości miedzi w roztworze.
Wykonanie miareczkowania
Weź 50 cm3 roztworu z kolby miarowej i umieść go w kolbie stożkowej o pojemności
200 cm3. Do kolby dodaj 1cm3 50% roztworu KI a całość mieszaj przez 3-4 minuty. Następnie
poddaj roztwór miareczkowaniu mianowanym roztworem (0,10 molowym) tiosiarczanu sodu
umieszczonym w biurecie. Zauważ, że miareczkowaniu towarzyszy zmiana zabarwienia z
brunatnego do jasnożółtego w wyniku zaniku jodu. Kiedy roztwór będzie jeszcze jasnożółty
dodaj do roztworu parę kropli 0,5% roztworu skrobi. Za koniec miareczkowania należy przyjąć
moment, od którego po 30 sek. nie nastąpi powrót niebieskiego zabarwienia. Powtórz
miareczkowanie z nową porcją (50 cm3) roztworu po ługowaniu.
Obliczanie wyników miareczkowania.
Zanotuj
objętość
roztworu
tiosiarczanu
sodu
zużytego
do
miareczkowania
poszczególnych próbek. Odpisz z butelki stężenie tiosiarczanu sodu. Wiedząc z reakcji
chemicznych, że na zmiareczkowanie jednego mola jonów miedziowych potrzeba jeden mol
jonów tiosiarczanowych oblicz stężenie jonów miedzi w roztworach po ługowaniu znajdujących
się w kolbach miarowych. Stężenie miareczkowanego roztworu można wyliczyć ze wzoru:
v1 c1 = v2 c2,
gdzie v1 jest objętością roztworu miareczkowanego (w cm3), c1 stężeniem tego roztworu w
mol/dm3 zaś v2 i c2 odpowiednio objętością i stężeniem roztworu miareczkującego. Zauważ, że
objętość roztworu wzięta do miareczkowania wynosiła 50 cm3.
Zrób wykres opisujący zależność stężenia jonów miedzi w roztworach miareczkowanych
od stężenia kwasu solnego użytego do ługowania. Oblicz procentowy stopień wyługowania
miedzi biorąc pod uwagę fakt, że procentowa zawartość miedzi w rudzie wynosi 1,5% a
całkowita objętość roztworu po ługowaniu była 200cm3. W sprawozdaniu dokładnie zinterpretuj
rysunek i omów obliczenia oraz reakcje chemiczne.