Соединения меди. 
Химия элементов

Если исключить формальную аналогию в стехиометрии соединений Cu (I) и щелочных металлов, то между ними очень мало сходного, что объясняется строением атома меди.

Наиболее важные соединения меди имеют следующее пространственное строение:

Оксид меди (I) Си₂0 красного цвета является малопрочным соединением, при нагревании от 200 до 375 °C подвергается диспропорционированию:

Си₂0 обладает слабыми основными свойствами, в воде нерастворим. Соответствующий ему гидроксид может быть получен обменными реакциями с солями Cu (I).

Соединения одновалентной меди диамагнитны и бесцветны. Окраска, свойственная некоторым из них, определяется окраской аниона или появлением полос переноса заряда.

В водных растворах могут существовать только очень низкие равновесные концентрации Cu (I), поэтому по отношению к воде устойчивы лишь те соединения Cu (I), которые в ней нерастворимы, — CuCl или CuCN.

Время жизни иона Си⁺ в воде обычно очень мало, но разбавленные растворы солей одновалентной меди, полученные восстановлением соединений Cu (II) с помощью соединений V (II) или Сг (П) при отсутствии воздуха, могут сохраняться несколько часов.

Хлорид и бромид Cu (I) получают при восстановлении соответствующих солей Си (П) в кислом растворе медью. При разбавлении осаждается белый CuCl или светло-желтый CuBr. Си1 можно получить разложением Cul₂. Фторид для Cu (I) не описан. Галогениды Cu (I) нерастворимы в воде, однако в избытке галогенид-ионов их растворимость повышается, что связано с образованием комплексов [CuCl₂]", [СиС1₃]² и [СиС1₄]³". Для Cu (I) аквакомплексы малостойки и, следовательно, кристаллогидраты не характерны, но устойчивы амминокомплексы [Cu (NH3)₉]⁺. Этим можно объяснить способность нерастворимых в воде галогенидов Cu (I) растворяться в аммиачных растворах:

Для соединений Cu (I) характерны реакции диспропорционирования:

Оксид меди (Н) СиО — черное кристаллическое вещество, получается при термическом разложении Cu (N0₃)₂ или Си (ОН)₂:

Выше 800 °C СиО разлагается до Си₂0.

Степень окисления +2 наиболее характерна для меди. Координационные числа при этом равны 4 и 6.

Гидроксид меди (Н) Си (ОН)₂ — вещество голубого цвета, выпадает из растворов солей Си²⁺ при действии на них растворов щелочей.

СиО и Си (ОН)₂ являются амфотерными соединениями с преобладанием основных свойств: они легко растворяются в кислотах, а в концентрированных растворах сильных щелочей образуют комплексные гидроксокупраты (П) [Си (ОН)₄]²⁺:

Гидроксид меди (П) растворяется и в аммиаке с образованием темно-синего раствора, что обусловлено образованием комплексного катиона [Cu (NH₃)J²⁺:

Будучи слабым основанием, Си (ОН)₂ со слабыми кислотами образует основные соли, например (СиОН)₂СО_э.

К растворимым солям Cu (Il) относятся CuC1₂-2H₂0, Cu (N0₃)₂ 6H₂0 и CuS0₄ • 5Н₂0. Соли Cu (II) окрашены в различные оттенки от зеленого до синего цвета.

Cu (II) может проявлять окислительные свойства в реакциях с иодидами:

При действии газообразного S0₂ на кипящий концентрированный раствор Си (СН₃СОО)₂ в уксусной кислоте происходит восстановление Си²⁺ в Си⁺:

Растворение СиСО_э, Си (ОН)₂ в кислотах сопровождается образованием сине-зеленого аква-иона [Си (Н₂0)₆]²⁺. Такую же окраску имеют кристаллогидраты, например Cu (N0₃)₂ • 6Н₂0.

В аквакомплексе две молекулы воды расположены намного дальше от металла, чем четыре других. Из кристаллогидратов более всего известен CuS0₄ • 5Н₂0, где вокруг Си²* координированы четыре молекулы Н₉0 и две SO^2- по оси. Пятая молекула воды играет роль мостика, связывающего за счет водородных связей молекулы Н₂0 плоскости и SO² -группу (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Строение CuS0₄ • 5Н₂0.

При дегидратации образуется почти безводный сульфат CuS0₄.

В аквакомплексе молекулы воды могут быть последовательно замещены добавлением к раствору лигандов: [Cu (H₂0)₅NH₃]²⁺, [Cu (H₂0)₄(NH₃)₂]²⁺ и т. д.

Введение

пятой и шестой молекул NH₃ затруднено.

Весьма характерны для Си (П) катионные комплексы, где лигандами являются органические молекулы, содержащие группу — МН₂: этилендиамин NH₂-CH₂-CH₂-NH₂ и аминокислоты R—СН— СООН.

NH₂

С этими молекулами образуются устойчивые хелатные комплексы, окраска которых значительно глубже. Изменение цвета связано с усилением ноля лигандов в ряду ОН₂ —? NH₃ —? этилендиамин, что вызывает смещение полосы поглощения из далекой красной в среднюю красную область спектра.

Хелатные комплексы [Си (еп)(Н₂0)₄]²⁺ и [Cu (en)₂(OH₂)₂]²⁺, где еп — этилендиамин, образуются легко. Примером хелатного комплекса является продукт взаимодействия Си (П) с аминокислотой — гликоколом:

Значительный интерес представляют комплексы Cu (II) с многоатомными спиртами. Образование хелатных комплексов характерно для многоатомных спиртов, поэтому этой реакцией пользуются для их обнаружения (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Образование хелатного комплекса из этиленгликоля.

По сравнению с Cu (I) соединения Cu (II) более устойчивые. Исключение составляет Cul₃, который быстро разлагается с образованием Cul. Такой же неустойчивостью характеризуются Cu (CN)₂ и Cu (SCN)₂:

Качественные реакции на ион меди (П) следующие:

• 1) летучие соли меди (П) окрашивают пламя газовой горелки в интенсивно-голубой или зеленый цвет;
• 2) соли меди (П) окрашивают раствор аммиака в темно-синий цвет:

Биологическая роль меди. Медь — эссенциальный (жизненно необходимый) микроэлемент. Будучи связанной с ферментами, гормонами и витаминами, медь оказывает значительное влияние на такие фундаментальные жизненные процессы, как кроветворение, размножение, тканевое дыхание, пигментацию, рост и развитие организма, обмен углеводов, белков и жиров, окислительно-восстановительные процессы, энергетический обмен. При недостатке меди в рационе животных и человека уменьшается образование гемоглобина и развивается анемия. Медьсодержащие ферменты составляют значительную часть металлоферментов. Наибольшее примение в медицинской практике из соединений меди имеет CuS0₄ • 5Н₂0 наружно в качестве вяжущего и антисептического средства.