Малахит (стр. 4 из 4)
Сложность получения малахита в том, что для этого минерала главное – не химическая чистота и прозрачность, важная для таких камней как алмаз или изумруд, а его цветовые оттенки и текстура – неповторимый рисунок на поверхности отполированного образца. Эти свойства камня определяются размером, формой, и взаимной ориентацией отдельных кристалликов, из которых он состоит. Одна малахитовая «почка» образована серией концентрических слоев разной толщины – от долей миллиметра до 1,5 см разных оттенков зеленого цвета. Каждый слой состоит из множества радиальных волокон («иголочек»), плотно прилегающих друг к другу и подчас неразличимых простым глазом. От толщины волокон зависит интенсивность цвета. Например, тонкокристаллический малахит заметно светлее крупнокристаллического, поэтому внешний вид малахита, как природного, так и искусственного, зависит от скорости зарождения новых центров кристаллизации в процессе его образования. Регулировать такие процессы очень трудно; именно поэтому этот минерал долго не поддавался синтезу.
Получить искусственный малахит, не уступающий природному, удалось трем группам российских исследователей – в Научно-исследовательском институте синтеза минерального сырья (город Александров Владимирской области), в Институте экспериментальной минералогии Российской Академии наук (Черноголовка Московской области) и в Петербургском государственном университете. Соответственно было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня – полосчатые, плисовые, почковидные. Отличить искусственный малахит от природного можно было разве что методами химического анализа: в искусственном малахите не было примесей цинка, железа, кальция, фосфора, характерных для природного камня. Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. Так, в музее упомянутого института в Александрове стоит большая ваза, изготовленная из синтезированного здесь же малахита. По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.
Искусственный малахит с красивым тонкослоистым рисунком производится также в Канаде, в ряде других стран.
II. Практическая часть. 2.1. Получение малахита.
Получение малахита по приведенному ниже методу является наиболее простым и удобным. Преимущество заключается в том, что эксперимент не требует много времени, используются доступные реагенты, причем в небольшом количестве, а так же обеспечивается высокий процент практического выхода.
Для получения малахита (Cu2(OH)2CO3) необходимо:
1)Реактивы:
NaHCO3 – 4,065 г.
CuSO4·5H2O – 5,5 г.
2) Приборы:
Фарфоровая ступка с пестиком – 1, термический стакан – 250 мл, штатив, стеклянная палочка – 2, воронка Бюхнера – 1, колба Бунзана – 1, фильтровальная бумага, пробирка, горелка.
Ход работы.
В фарфоровой ступке смешали 5,5 г. тонко стёртой сухой соли CuSO4 ·5H2O с гидрокарбонатом натрия 4,065 г.
В стакане нагрели до кипения 100 мл. воды. Смесь высыпали небольшими порциями в кипящую воду, быстро перемешивая. При этом наблюдается вспенивание. Следующую порцию смеси вносили после прекращения вспенивания. Содержимое стакана кипятили 10-15 мин для удаления из раствора СО2. В результате реакции образуется гидроксокарбонат меди:
2CuSO4 + 4NaHCO3 = CuCО3·Cu(OH)2↓ + 2Na2SO4+3CO2↑ + H2O. (*)
Осадку давали отстояться, затем промывали декантацией горячей водой, отмывая от иона SO42-; делали пробу на полноту промывания (4 раза). Основную соль сушили между листьями фильтровальной бумаги, а затем высушивали в сушильном шкафу при температуре около 40-60°С.
Расчёт и материальный баланс.
Массы исходных веществ:
m (NaHCO3)=4,065г
m (CuSO4*5Н2О)=5,5г
Вычислим их количество:
(NaHCO3) = 4,065/84=0,048 моль (CuSO4*5Н2О) =5,5/249=0,024 мольПо уравнению (*) найдем количество малахита:
(малахита) =0,011 мольmтеор (малахита) =0,011 * 222=2,442 г
Рассчитаем практический выход продукта:
mпракт (малахита)пр=2,21 г
В результате мною было получено 2,21г малахита. Практический выход составил 90,6%
Проведем качественные реакции на обнаружение иона меди Cu2+ . Для этого насыпем малахит в три пробирки:
В первую пробирку добавим избыток раствора карбоната натрия, наблюдаем появление красивой синей окраски раствора:
Cu2(OH)2CO3 + Na2CO3 = Na2[Cu(CO3)2] + Cu(OH)2↓.
Во вторую прильем уксусную кислоту:
(CuOН)2CO3+ 4CH3СООН = 2Cu(CH3COO)2+ CO2↑ + ЗH2O.
К третьей добавим аммиак, который окрашивает при этом раствор в красивый темно-синий цвет:
Cu2(OH)2CO3 + 8NH3 = [Cu(NH3)4]CO3 + [Cu(NH3)4](OH)2.
К четвертой пробирке прильем концентрированный раствор HCl. Окраска станет ярко-зеленой:
Сu2(ОН)2СО3 + 2HCl = 2CuCl2 + CO2↑ + H2O.
Пятую пробирку нагреем над пламенем горелки. Наблюдаем выделение газа и образование черного осадка:
Сu2(ОН)2СО3=2CuO↓ + CO2↑+ H2O.
При выполнении практической части я сократила количество используемых веществ в 2 раза по сравнению с методикой получения, так как в лаборатории находится малое количество данных реагентов. В результате опыта мной было получено 2,21г порошкообразного малахита. Практически выход продукта составил 90,6% от теоретического, что удовлетворяет поставленной цели. Потери вещества произошли во время промывания а также при высушивании на фильтровальной бумаге.
Малахит. БСЭ, т. 15, с. 276;
Ферсман А.Е. "Рассказы о самоцветах" Л., Детгиз, 1952.
Марченков В.И. Ювелирное дело. М.: Высшая школа, 1975, с. 37; М., 1982;
Здорик Т.Б., Фельдман Л.Г. Минералы и горные породы, т. 1. М, «ABF», 1998 г.;
Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. М., Химия, 1994.;
Г.Смит. Драгоценные камни. М., «Мир», 1980;
http://www.velund.ru/2008/04/15/malakhit.html физ свва
http://him.1september.ru/articlef.php?ID=200300705
Карякин Ю.В., Ангелов И.И. «Чистые химические вещества», Издательство «Химия», Москва, 1974 г.;
Реми Г. «Курс неорганической химии» том 1. Издательство «Химия», Москва 1967 г.;
Подчайнова В.Н., Медь, М., Свердловск: Металургиздат, 1991. – 249с.;