Nguyên tố Đồng (CU) trong bảng tuần hoàn hóa học: Tổng hợp kiến thức

Copper là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học. Trong chương trình hóa phổ thông, đồng là nguyên tố mà các em gặp thường xuyên trong các bài tập, đề thi. Hiểu rõ đồng cũng là cách để giúp các em giải bài tập và làm đề thi tốt hơn. Tìm hiểu kỹ hơn về nguyên tố Copper trong bảng tuần hoàn hóa học với thông tin được Admin chia sẻ trong bài viết dưới đây nhé!

Copper là nguyên tố thứ 29 trong bảng tuần hoàn hóa học. Copper là một kim loại có tính dẻo, khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Copper có màu cam đỏ đặc trưng. Copper và hợp kim của Copper đã được con người phát triển từ cách đây hàng nghìn năm. Nó được đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống.

Nguyên tố Copper là gì?

Thông tin chi tiết về nguyên tố đồng (Cu):

Ký hiệu hóa học: Cu
Tên Latin: Cuprum
Số hiệu nguyên tử: 29
Chu kỳ: 4
Nhóm nguyên tố: IB (Kim loại chuyển tiếp)
Nguyên tử khối tương đối: 63,546 (~64)
Số oxi hóa: 1, 2, 3
Độ âm điện: 1,9
Cấu hình electron: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10} 4 s^{1}$
Trạng thái tự nhiên: Rắn
Khối lượng riêng: $8, 96 g / c m^{3}$
Nhiệt độ sôi: $2567^{0} C$
Nhiệt độ nóng chảy: $1084, 5^{0} C$
Bán kính nguyên tử: 145 pm
Bán kính cộng hóa trị: 138 pm
Nhiệt dung riêng: $0, 385 J K^{- 1} g - 1$
Độ dẫn điện: $401 W m^{- 1} K - 1$
Thời điểm khám phá: Từ thời cổ đại
Độ cứng theo thang Mohs: 3,0
Điện dẫn suất: 6,07.107
Điện trở suất: $0, 0169 . 10^{- 6} Ω . m$
Mô đun Young: 130 GPa
Mô đun cắt: 48 GPa
Đồng vị bền: 2
Đồng vị không bền: 9
Năng lượng ion hóa bậc 1: 7,7264 eV
Năng lượng ion hóa bậc 2: 20,292 eV
Năng lượng ion hóa bậc 3: 36,83 eV

Số oxi hoá của Copper (Cu) thường là +2 và +1. Số oxi hoá +2 phổ biến hơn trong hợp chất với Monkim, trong khi số oxi hoá +1 phổ biến hơn trong các hợp chất hữu cơ của Copper, chẳng hạn như Copper(II) chloride ( $C u C l_{2}$ ). Tuy nhiên, Copper cũng có thể có các số oxi hoá khác như +3 và +4 trong một số hợp chất không phổ biến.

Các tính chất vật lý, hóa học của Copper (Cu) chi tiết như sau:

Các tính chất của Copper (Cu)

Tính chất vật lý của đồng

Copper là một kim loại có tính chất đặc trưng. Nó có màu đỏ, dẻo và có khả năng kéo dãn thành sợi mỏng. Copper là một trong những kim loại dẻo nhất, và nó cũng là một chất dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chỉ sau bạc. Với khối lượng riêng là $8, 98 g / c m^{3}$ và điểm nóng chảy là $1083^{0} C$ , Copper có những tính chất vật lý đáng chú ý.

Khi Copper bị tạp chất pha trộn, khả năng dẫn điện của nó sẽ giảm dần. Tuy nhiên, các hợp kim của Copper thường có độ ổn định khá tốt.

Khi Copper tiếp xúc với không khí, nó sẽ có màu đỏ cam và sau đó chuyển sang màu lam ngọc. Màu sắc đặc trưng của kim loại Copper xuất hiện do sự chuyển tiếp của các electron giữa các phân lớp 3d và 4s.

Sulfur, Copper và vàng là ba trong số các nguyên tố hóa học có màu sắc tự nhiên, khác với màu xám hoặc bạc, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hóa học trong cuộc sống hàng ngày.

Các tính chất hóa học của đồng

Kim loại Copper có tính khử yếu hơn so với nhiều kim loại khác như: Iron, Manganese,... Copper tác dụng được với phi kim, acid và cả dung dịch muối. Chi tiết như sau:

Các tính chất hóa học của Copper

Đồng tác dụng với phi kim

Khi Copper tác dụng với Oxygen với điều kiện đun nóng, nó sẽ tạo ra Copper(II) oxide để bảo vệ Cu không bị oxi hóa.

$2 C u + O_{2} \to C u O$

Tiếp tục đun nóng Copper lên nhiệt độ từ $800 - 1000^{0} C$ sẽ tạo ra Copper(II) oxide có màu đỏ.

$C u O + C u \to C u_{2} O$ (đỏ)

Ngoài ra, Copper cũng tác dụng với hầu hết các phi kim khác như: $C l_{2}, B r_{2}, S, \dots$

$C u + C l_{2} \to C u C l_{2}$

Cu + S → CuS

Đồng tác dụng với axit

Copper (Cu) sẽ không xảy ra phản ứng với các dung dịch acid HCl, hoặc $H_{2} S O_{4}$ là dạng loãng. Khi có thêm oxygen, Copper có thể tác dụng với dung dịch acid HCl.

$2 C u + 4 H C l + O_{2} \to 2 C u C l_{2} + 2 H_{2} O$

Copper tác dụng với các acid $H N O_{3}, H_{2} S O_{4}$ đặc với phản ứng như sau:

$C u + 2 H_{2} S O_{4} (đ ặ c) \to C u S O_{4} + S O_{2} + H_{2} O$

$C u + 4 H N O_{3} (đ ặ c) \to C u {(N O_{3})}_{2} + 2 N O_{2} + 2 H_{2} O$

Đồng tác dụng với dung dịch muối

Copper có thể khử được các ion kim loại đứng sau khi trong dung dịch muối để tạo ra muối Copper II và kim loại mới.

$C u + 2 A g N O_{3} \to C u (N O_{3})_{2} + 2 A g$

Trạng thái tự nhiên của Copper (Cu) thường được tìm thấy dưới dạng kim loại nguyên chất. Copper là một kim loại khá phổ biến và có sẵn trong nhiều khoáng sản khác nhau trên khắp thế giới. Copper tự nhiên thường xuất hiện dưới dạng khoáng chất như chalcopyrit ( $C u F e S_{2}$ ), bornit ( $C u_{5} F e S_{4}$ ), và malachit ( $C u_{2} C O_{3} (O H)_{2}$ ), cũng như dưới dạng nguyên tố Copper trong các mạch đá, đất và cát. Trong trạng thái tự nhiên, Copper có màu đỏ cam đặc trưng và có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

Cách điều chế

Để điều chế Copper, ta có thể thực hiện quá trình nung các vật liệu chalcocit ( $C u_{2} S$ ) và chalcopyrit ( $C u F e S_{2}$ ) với silica trong phương pháp flash smelting. Quá trình này sẽ dẫn đến hình thành xỉ sắt.

Trong quá trình nung, Sulfide sẽ chuyển đổi thành dạng oxide và sau đó oxide sẽ phản ứng với silicon tạo thành silicate. Công thức phản ứng là:

$2 C u_{2} S + 3 O_{2} \to 2 C u_{2} O + 2 S O_{2}$

Sau đó, oxit Copper sẽ được chuyển đổi thành copper blister, có công thức phản ứng:

$2 C u_{2} O \to 4 C u + O_{2}$

Cách điều chế Copper

Phân loại đồng (Cu) hiện nay

Người ta phân loại Copper thành Copper đỏ và hợp kim của Copper. Cụ thể như sau:

Copper đỏ: Copper đỏ là một loại Copper có màu đỏ đặc trưng. Để sản xuất Copper đỏ, người ta thường sử dụng phương pháp nhiệt phân để luyện đồng, đảm bảo chất lượng gần như 100%. Copper đỏ có độ bền trung bình và khả năng chống ăn mòn của kim loại. Ngoài ra, nó còn được đánh giá cao về mặt thẩm mỹ.
Hợp kim Copper: Hợp kim Copper được chia thành hai loại chính là hợp kim latông và hợp kim brong. Cả hai loại này đều được tạo thành từ sự kết hợp giữa đồng và các kim loại khác như Zinc (Zn), Aluminium (Al), Lead (Pb) và nhiều kim loại khác. Hợp kim Copper được sử dụng rộng rãi trong công nghệ và có tính thẩm mỹ cao. Ngoài ra, hợp kim Copper cũng có độ bền cao, làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng.

Nếu dựa vào công nghệ chế tạo, người ta chia Copper thành Copper đúc và Copper biến dạng. Còn nếu dựa vào quá trình nhiệt luyện hóa bền thì Copper chia thành Copper nhiệt luyện hóa bền và Copper nhiệt liệt không hóa bền. Ngoài ra thì Copper còn được phân chia dựa vào công dụng của nó.

Copper (Cu) có 2 hợp chất là: Copper(II) hydroxide và Copper (II) oxide. Cụ thể như sau:

Một số hợp chất của Copper (Cu)

Đồng(II) hiđroxit (Cu(OH)2)

Tính chất vật lý: $C u (O H)_{2}$ là một chất rắn, có màu xanh lơ và không tan trong nước. Nó có thể được nhận biết bằng cách phản ứng với hydrohalic acid (HCl) để tạo thành dung dịch có màu xanh lam.
Tính chất hóa học: $C u (O H)_{2}$ có các tính chất hóa học sau:
Tác dụng với acid: $C u (O H)_{2} + H_{2} S O_{4} \to C u S O_{4} + 2 H_{2} O$
Phản ứng nhiệt phân: $C u (O H)_{2} \to C u O + H_{2} O$
Hòa tan trong dung dịch ammonia: $C u (O H)_{2} + N H_{3} \to [C u (N H_{3})_{4}]^{2 +} + 2 O H^{-}$ . Hòa tan trong aldehyde và tạo thành phản ứng màu biure khi tác dụng với các peptide trong môi trường kiềm.

Đồng (II) oxit (CuO)

Tính chất vật lý: CuO tồn tại tự nhiên dưới dạng bột và có màu đen.
Tính chất hóa học: CuO có thể phản ứng với các chất sau:
Tác dụng với acid: $C u O + 2 H C l \to C u C l_{2} + H_{2} O$
Tác dụng với oxide acid: $3 C u O + P_{2} O_{5} \to C u_{3} (P O_{4})_{2}$
Tác dụng với chất khử: $H_{2} + C u O \to C u + H_{2} O$

Copper (Cu) có rất nhiều các ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đời sống. Chi tiết như sau:

Ứng dụng của Copper và hợp kim Copper trong đời sống, sản xuất

Điện và điện tử: Copper là một chất dẫn điện tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện và điện tử. Nó được sử dụng trong dây điện, cáp điện, ống dẫn nhiệt, mạch in, bộ phận điện tử, máy tính, điện thoại di động và các thiết bị điện tử khác.
Xây dựng và kiến trúc:Copper có tính năng chống ăn mòn tốt và có tính thẩm mỹ cao, nên được sử dụng trong việc làm ống nước, đường ống, ống thoát nước, ống nhiệt, mái đồng, tấm đồng và các phụ kiện trang trí trong kiến trúc.
Gia dụng: Copper được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm gia dụng như nồi chảo, nồi cơm điện, ấm đun nước, ống hút, vòi sen và các sản phẩm nấu ăn khác. Copper cũng được sử dụng trong các bộ phận của máy lạnh và máy sưởi.
Ngành ô tô: Copper được sử dụng trong việc sản xuất bộ phận đồng hồ đo, ống dẫn nhiệt, bộ phận làm mát, mạch điện và các bộ phận khác trong ngành ô tô.
Mỹ thuật và trang sức: Copper được sử dụng trong nghệ thuật điêu khắc, trang trí nội thất, tượng và các sản phẩm trang sức như vòng cổ, vòng tay, bông tai và đồng hồ.
Y tế: Copper có tính chống khuẩn tự nhiên, do đó được sử dụng trong sản xuất dụng cụ y tế, băng vệ sinh, mặt nạ và các sản phẩm y tế khác.
Năng lượng: Copper được sử dụng trong việc sản xuất các bộ phận của hệ thống điện mặt trời, pin năng lượng mặt trời và các thiết bị lưu trữ năng lượng.

Đối với vấn đề sức khỏe con người, Copper có rất nhiều công dụng tuyệt vời như:

Ứng dụng của Copper và hợp kim Copper trong đời sống, sản xuất

Hỗ trợ hệ tiêu hóa: Copper tham gia vào quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất béo, protein và carbohydrate trong cơ thể. Nó đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của các enzym tiêu hóa, giúp cải thiện quá trình trao đổi chất.
Hỗ trợ hệ cơ: Copper là một thành phần của các enzym chất xúc tác quan trọng trong việc sản xuất năng lượng và hoạt động cơ bản của các tế bào cơ. Nó có vai trò quan trọng trong sự phát triển và chức năng của hệ cơ, bao gồm cả cơ tim.
Hỗ trợ hệ miễn dịch: Copper có khả năng tăng cường chức năng miễn dịch của cơ thể. Nó tham gia vào quá trình tạo ra tế bào miễn dịch, quá trình viêm và cung cấp sức khỏe cho hệ thống miễn dịch.
Chống oxy hóa: Copper có tính chất chống oxi hóa, giúp bảo vệ tế bào khỏi sự tổn thương do các gốc tự do. Nó có khả năng tương tác với các chất oxi hóa và giúp duy trì cân bằng oxi hóa trong cơ thể.
Hỗ trợ hấp thụ sắt: Copper đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp thụ và sử dụng sắt trong cơ thể. Nó tương tác với sắt và giúp cải thiện quá trình hấp thụ sắt từ thực phẩm và sử dụng sắt trong các quá trình sinh tổng hợp tế bào.
Tăng cường sức khỏe da: Copper có tính năng chống vi khuẩn và chống viêm, giúp làm dịu các vấn đề da như viêm nhiễm và mụn. Nó cũng có khả năng thúc đẩy quá trình tái tạo da và duy trì làn da khỏe mạnh.

Như vậy, toàn bộ các kiến thức trong bài viết trên được Admin cung cấp đã giúp các em hiểu rõ hơn về nguyên tố Copper (Cu) trong bảng tuần hoàn hóa học. Các em nắm rõ về tình chất của Copper và nhiều thông tin hữu ích khác để học hóa tốt hơn. Tận dụng bảng tuần hoàn hóa học Online trên FQA để học hóa và các tính năng khác của nền tảng này để giải bài tập hóa dễ dàng hơn nhé!