МEДЬ
_Введеніе
Мідь (лат.Cuprum) - хімічний елемент. Один із семи металів, з-
Вестн з глибокої давнини. За деякими археологічними даними -
мідь була добре відома єгиптянам ще за 4000 років до Р.Хр. Знакомс-
тво людства з міддю відноситься до більш ранньої епохи, ніж з залізом;
це пояснюється з одного боку більш частим перебуванням міді в сво-
бодні состаяніі на поверхні землі, а з іншого - порівняльної ліг-
кісткою отримання її із з'єднань. Древня Греція та Рим отримували мідь
з острова Кіпру (Cyprum), звідки і назва її Cuprum. Особливо важлива
мідь для електротехніки.
За електропровідності мідь займає друге місце серед усіх ме-
них металів, після срібла. Однак у наші дні у всьому світі електричні
дроту, на які раніше йшла майже половина виплавлюваної міді,
все частіше роблять з алюмінію. Він гірше проводить струм, але легше і доступ-
неї. Мідь само, як і багато інших кольорові метали, стає все де-
фіцітнее.Еслі в 19 ст. мідь добувалася з руд, де містилося 6-9%
цього елементу, то зараз 5%-і мідні руди вважаються дуже багатими,
а промисловість багатьох країн переробляє руди, в яких всього
0,5% міді.
Мідь входить у число життєво важливих мікроелементів. Вона бере участь
в процесі фотосинтезу і засвоєння рослинами азоту, сприяє син-
тезу цукру, білків, крохмалю, вітамінів. Найчастіше мідь вносять до
грунт у вигляді пятіводного сульфату - мідного купоросу. У значних
кількостях він отруйний, як і багато інших з'єднань міді, особливо
для нижчих організмів. У малих же дозах мідь абсолютно необхідна
всьому живому.
_Хіміческіе І фізичні властивості елемента, що визначають його міграцію.
Мідь - хімічний елемент I групи періодичної системи Менделем-
ва; атомний номер 29, атомна маса 63,546. За геохімічної класифікувалали-
каціі В.М. Гольдшмідт, мідь відноситься до 6халькофільним 0елементам з ви-
сокім спорідненістю до S, Se, Te, які займають висхідні частини на кривій атом-
них обсягів; вони зосереджені в нижній мантії, утворюють сульфідноок-
Сіднею оболонку. Халькофіли мають іони з 18-електронної оболонкою
(також як Zn, Pb, Ag, Hg, Sb та ін)
Вернадським у першій половині 1930 р. були проведені дослідження з-
трансформаційних змін ізотопного складу води, що входить до складу різних мінералів,
і досліди з розділення ізотопів під впливом біогеохімічних процес-
сов, що і було підтверджено наступними ретельними дослідженнями.
Як елемент непарний складається з двох парних ізотопів 63 і 65 На частку
ізотопу Cu (63) припадає 69,09%, процентний вміст ізотопу Cu
(65) - 30,91%. У сполуках мідь проявляє валентність 1 і 2, з-
Вестн також нечисленні з'єднання тривалентне міді.
До валентності 1 відносяться лише глибинні з'єднання, первинні
сульфіди і мінерал Купрій - Cu 42 0O. Всі інші мінерали, близько сотні
відповідають валентності два. Радіус одноволентной міді +0.96, цьому отве-
чає і ек - 0,70. Величина атомного радіусу двовалентній міді - 1,28;
іонного радіусу 0,80.
Дуже цікава величини потенціалів іонізації: для одного електро-
на - 7,69, для двох - 20,2. Обидві цифри дуже великі, особливо друга,
що показує велику трудність відриву зовнішніх електронів. Одновалент-
ва мідь є равноквантовой і тому веде до безбарвним солей і
слабо пофарбованим комплексам, тоді як разноквантовя двох валентна
мідь характеризується забарвленістю солей в поєднанні з водою.
Мідь - метал порівняно мало активний. У сухому повітрі та кисло-
роді при нормальних умовах мідь не окислюється. Вона досить легко
вступає в реакції з галогенами, сіркою, селеном. А от з воднем, уг-
леродом і азотом мідь не взаємодіє навіть при високих температура
рах. Кислоти, що не володіють окисними властивостями, на мідь не
діють.
Електронегативність атомів - здатність при вступі до Сполучених-
гання притягувати електрони.Електроотріцательность Cu 52 + 0 - 984
кДж/моль, Cu 5 + 0-753 кДж/моль. Елементи з різко різної ЕО утворюють
іонну зв'язок, а елементи з близькою ЕО - ковалентую.Сульфіди важких
металів мають проміжну зв'язок, з більшою часткою ковалентного зв'язку
(ЕО у S-1571, Cu-984, Pb-733). Мідь є амфотерним елементом - про-
разует в земній корі катіони і аніони. За розрахунками Г. А. Гольовий, в силь-
нокіслих водах зони окиснення мідних родовищ Cu знаходиться у фор-
ме Cu 52 + 0 (14-30%), CuHSO 44 5 + 0 (1-25%), недіссоціірованниой молекули Cu-
SO 50 44 0 (70-90%). У лужних хлоридно-гідрокарбонатних водах зони повстати-
вітельних процесів Cu знаходиться у формах CuCO 43 50 0 (15-40%), Cu (CO 43) 2 52 -
(5-20%), Cu (OH) 5 + 0 (5-10%). B кислих хлоридних водах нафтогазоносних
структур переважає аніон Cu (OH) 43 5 - 0 (45-65%), хоча є й катіонні
формиCu 5 + 0 (20-46%), CuCL 5 + 0 (20-35%).
Деякі термічні властивості меді.Температура плавлення-1083 C;
температура кипіння-2595 C; щільність-8, 98 г/см 53 0.
Середній вміст міді в різних геосферах.
в земній корі складає 5,5 * 10 5-3 0 (вага%)
літосфері континентальної 2 * 10 5-3
гранітної оболонки 3 * 10 5-3
в живу речовину 3,2 * 10 5-4
в морській воді 3 * 10 5-7
хондрити 1 * 10 5-2
ультраосновних 2 * 10 5-3
(Дуніт та ін)
основні 1 * 10 5-2
(базальти, габро та ін)
середні 3,5 * 10 5-3
(діорити, андезити)
кислі 2 * 10 5-3
(граніти, гранодіорити)
лужні 5 * 10 5-4
Середній вміст міді в осадових породах.
глини - 4,5 * 10 5-3
сланці - 4,5 * 10 5-3
пісковики - 0,1 * 10 5-3
карбонатні породи - 0,4 * 10 5-3
Середній вміст міді в глибоководних опадах.
ізвестковістие - 3 * 10 5-3
глинисті - 2,5 * 10 5-2
Висновок: вміст міді більше в основних породах, ніж у кислих.
_Мінерали.
Мідь входить більш ніж у 198 мінералів, з яких для промишленнос-
ти важливі тільки 17, переважно сульфідів, фосфатів, силікатів, кар-
бонатов, сульфатів. Головними рудними мінералами є Халькопірит
CuFeS 42 0, ковеллін CuS, борної Cu 45 0FeS 44, 0халькозін Cu 42 0S.
Окисли: тенор, Купрій
Карбонати: малахіт, Аззур
Сульфати: Халькантит, брошантіт
Сульфіди: ковеллін, халькозін, Халькопірит,
Борніт
Чистий мідь - тягучий, в'язкий метал червоного, в зламі рожевого
кольору, в дуже тонких шарах на просвіт мідь виглядає зеленувато-голу-
бій. Ці ж кольори, характерні і для багатьох сполук міді, як в
твердому состаяніі, так і в розчинах.
Зниження забарвлення при підвищенні валентності видно з наступних двох
прикладів:
CuCl - білий Cu 42 0O - червоний
CuCl 42 0 + H 42 0O - блакитний CuO - чорний
Карбонати характеризуються синім і зеленим кольором за умови содер-
жанія води, чим намічається цікавий практичний ознака для поіс-
ков.
Практичне значення мають: самородна мідь, сульфіди, сульфосо-
Чи, і карбонати (силікати).
С. С. Смирнов так характеризує парагенетичних ряди міді:
при окисленні сульфід - Купрій + лимон (цегляна мідна руда)
- Мелаконіт (смоляна мідна руда) - малахіт + хрізоколла.
_Геохімія Міді.
З наведеної характеристики іонів випливає общіі тип міграції ме-
ді: слабка міграція іонів w = 1 і дуже сильна - іонів w = 2 з низкою до-
вільно легко розчинних солей галоідов і аніону (So 44 0); рівним чином
осаждаемость завдяки активній поляризації іонами:
(Co 43 0), (SiO 44 0), (PO 44 0), (AsO 44 0).
Типи розподілу і концентрації міді дуже численні і раз-
нообразни. Ми можемо виділити шість головних типів, причому в основі бу-
дут лежати наступні гохіміческіе положення:
1) легке відщеплення міді з магми з переходом в пневматоліти ще
при діфференцаціі основних порід і навіть може бути при ліквації уль-
траосновних;
2) при гідротермальної процесі головне осадження міді в геофази
прцессов G-H, тобто близько 400-300 50 0;
3) в гіпергенних обстановці фіксація міді переважно аніонами
(So 43 0), (SiO 43 0) при загальній великий міграційної здатності міді (особливо
у вигляді легкорозчинній сульфату).
С.С. Смирнов характеризує міграцію так: "міграція міді тим більше
полегшується, чим вище в рудах ставлення сірки до міді, ніж менш активна
обстановка, ніж менш вологий клімат і чим більше проникна рудна мас-
са ".
Розглянемо більш детально геохімічну міграцію елементу.
У гідротермах Cu мігрує у формі різних комплексів Cu 5 + 0і Cu 52 +
і концентрується на геохімічних бар'єри у вигляді халькопіріта і дру-
гих сульфідів (меднопорфіровие, медноколчеданние та ін родовища).
У поверхневих водах звичайно міститься n * 10 5-6 0г/л Cu, що соот-
відповідне коефіцієнт водної міграції 0, n. Більша частина Cu мігрує
з глинистими частками, які енергійно її адсорбують. Найбільш
енергійно мігрує в сірчанокислих водах зони окиснення сульфідних руд,
де утворюється легко розчинна CuSO 44 0. Зміст Cu в таких водах
досягає n г/л, на ділянках родовищ виникають купоросні струмки
та озера.
Однак така міграція нетривала: при нейтралізації кислих
вод на бар'єрі Д1 осождаются вторинні мінерали Cu, вона адсорбується
глинами, гідроксиду марганцю, гумусом, кремнезем. Так утворюється
підвищений вміст міді в грунтах і континентальних відкладах ланд-
Шафт на ділянках родовищ. Мідь тут активно залучається до бі-
ологіческій кругообіг, з'являються рослини, обогощенние міддю, круп-
ные розміри набувають молюски та інші тварини з блакитною
кровью.Многіе рослини і тварини погано переносять високі концентрації
міді і хворіють.
Значно слабше міграція Cu в ландшафтах вологого клімату з
слабокислими водами. Мідь тут частково вищелачівется з грунтів. Через
Вестн хвороби тварин а рослин, викликані недоліком міді. Осо-
бенно бідні Cu піски і трфяннікі, де ефективні мідні добрива та
підживлення тварин.
Мідь енергійно мігрує і у пластових водах, звідки вона осідає
на відновлювальному сірководневої бар'єр. Ці процеси особливо ха-
ракткрни для червонокольорові формації, до яких приурочені месторожде-
ня та рудовияви типу "Медист пісковиків".
_Основние Типи генезису найбільш великих родовищ.
1) У ультраосновних породах і Наріта разом з пірротіном і, слідові-
тельно, в асоціації з нікелем, кобальт, частково з паладієм. Звичайні-
але Халькопірит є останнім сульфідом в цьому ряду кристалізації
і отже приурочений переважно або до ендоконтактовим або
навіть до екзаконтактовим зонам.
2) Виділення міді в порожнинах мелафіра і взагалі в основних ефузивних породах
разом з ціолітамі на початку геофази H.
3) Виділення піриту разом з халькопірітом з дериватів гранодіорити-
вої магми і пов'язаних з ними альбітофіров.Колчіданние лінзи з цинком і
золотом (наприклад Урал).
4) Мідно-жильний комплекс у зв'язку з кислими гранітами, з виділенням
міді в геофазах GH, між комплексами Au-WB і B-Zn-F. До цього типу
відносяться івзривние родовища міді в парфірових рудах і у вторинний-
них кварциту. У цьому випадку цікава зв'язок з молебденом і бором.Ок-
варцеваніе з винесенням всіх катіонів, очевидно, перегрітими гідролізується-
ющімі водами і еманації. Генетичний тип представляє величезний ін-
Терес, але самий хід процесу залишається не зрозумілим. Велике промислове
значення, незважаючи на низький вміст (1-2%) Cu.
5) Контактний тип кислих і гранодіорітових магми зазвичай у другу фазу
коктактового процесу накопичення гранат-піроксенів апатиту; мідь
звичайно накаплівется в геофази GH з молебденітом, піритом, шеелітом,
іноді гематиту серед магнітіта більш ранньої кристалізації. Цей тип
в невеликих кількостях завжди присутня в контактних магнетиту.
Дуже типовий для Срдней Азії (Тянь-Шань).
6) Дуже численна і своєрідна осадові скупчення міді в пес-
чаніках, сланцях, пісках, бітумінозних опадів. Дуже можливий у від-
слушних випадках білогіческій процес освіти (Мансфільд в Тюрін-
гии, пермські пісковики в Приураллі). Геохімічні вивчений погано. Инте-
РЕКН зв'язок з молебденов, хромом, ванадій, що обумовлюють особливі руд-
ные концетраціі. Іноді спостерігаються корелляція між Cu і С, а проте,
далеко не завжди і, як показали дослідження А. Д. Архангельського, най-
великі концентрації міді викликані суто хімічними процесами.
Чотири типу колчеданних родовищ:
1. Родовища Кіпорского і Уральського типу
ставлення Pb: Zn: Cu - 1:10:50
2. Рудно-Алтайський - 1:3:1
3. Малий Кавказ - 1:5:10
4. Курака - 1:4:1
(схема будови колчеданних родовища див. рис 1)
До зон хімічного виветрівнія відносяться мідно-сульфідні місце-
народження (будову зони окиснення мідно-сульфідних родовищ см.
рис 2)
