Wszystkie kolory miedzi

Miedź to temat rzeka: ma tysiące zastosowań i niezwykle ciekawe właściwości chemiczne. To także jeden z najpowszechniej występujących metali. Nie mam tu na myśli jej występowania w przyrodzie, a raczej obecność w naszym otoczeniu. Ponieważ jest jednym z najlepszych przewodników ciepła i  elektryczności, wykonywane są z niej przewody sieci elektrycznej i rury systemów grzewczych. Jest również składnikiem brązu i mosiądzu – dwóch stopów metali, których znaczenie historyczne (i współczesne) jest nie do przecenienia. Wspomnijmy choćby nazwy dwóch epok w (pre)historii, czyli epokę miedzi i epokę brązu. Ale nie na ten temat chciałbym dzisiaj pisać.

Miedź należy do moich ulubionych pierwiastków (wiem, że normalni ludzie mówią o ulubionych kolorach, potrawach, czy zwierzętach domowych, ale wierzcie mi, że chemicy mają swoje ulubione związki i pierwiastki). A to dlatego, że jest taka… kolorowa! Wiem, wiem, z pewnością popukacie się w czoło i zasugerujecie teleporadę z lekarzem wiadomej specjalności (i nie mam na myśli okulisty). Ale dajcie mi szansę, a udowodnię Wam, że miedź naprawdę może kojarzyć się z wieloma kolorami.

Kolor miedziany, czyli jaki?

Dla większości ludzi miedź ma kolor miedziany. To wbrew pozorom najsensowniejsza definicja. No bo powiedzcie sami, nie jest to ani czerwony ani pomarańczowy. Może najbliższe prawdzie byłoby powiedzieć, że miedź jest ruda, ale znawcy tematu (tzn. włosów) powiedzą, że miedziany a rudy to zdecydowanie dwa różne kolory.

Jakkolwiek byśmy nie chcieli określić koloru miedzianego, to przyznajcie, że jest to kolor bardzo atrakcyjny. Ciepły, z metalicznym połyskiem, świetnie nadający się do celów dekoracyjnych. Z tym, że nie jest to barwa wybitnie trwała. Dzieje się tak dlatego, że choć miedź jest metalem półszlachetnym (a szlachetność w chemii oznacza niską reaktywność), to miedź powoli, acz nieubłaganie, reaguje ze składnikami powietrza, tj. tlenem, wodą i dwutlenkiem węgla.

Szlachetna patyna…

W zależności od lokalnych warunków (przede wszystkim wilgotności i temperatury) miedź pokrywa się nalotem szaro- lub jasnozielonym, który nazywa się patyną lub śniedzią. Powłoka ta, będaca chemicznie przede wszystkim węglanem hydroksomiedzi(II), [Cu(OH)]2CO3, ma tą cenną właściwość, że pokrywszy miedź, lub jeden z jej stopów, tworzy barierę uniemożliwiającą dalsze utlenianie miedzi.

Patyna nie tylko więc nadaje miedzianym przedmiotom cech szacownego antyku, ale stanowi ich naturalną ochronę ¹. Warunkiem jest jednak brak w powietrzu tlenków siarki (a te często pojawiają się przy spalaniu paliw kopalnych), ponieważ one wchodząc w reakcję z miedzią tworzą nalot porowaty i niechroniący przed dalsza korozją.

Patyna bywa nazywana także grynszpanem szlachetnym i nie należy jej mylić z grynszpanem właściwym, czyli hydroksyoctanem miedzi(II), Cu(CH3COO)2·Cu(OH)2, który ma odcień zielono-niebieski (rzekłbym turkusowy). Jest to związek występujący czasem naturalnie, ale w dużej mierze otrzymywany jest sztucznie, ponieważ od wieków stanowił cenny barwnik, składnik farb malarskich.

Najpopularniejsza sól miedzi

Przechodząc od zielonej patyny przez zielono-niebieski grynszpan zatrzymajmy się na niebieskim odczynniku, bez którego nie może się obejść żadne szkolne (i uniwersyteckie) laboratorium chemiczne. Mowa oczywiście o siarczanie(VI) miedzi(II), którego szafirowoniebieskie kryształy są po prostu piękne. Tu oczywiście należy się przypomnienie, że to nie tyle sam siarczan(VI) miedzi(II) jest niebieski, a jego uwodniona postać, tzw. pięciowodny siarczan(VI) miedzi(II). Pozbawiony wody związek ten jest zwyczajnie biały.

Siarczan(VI) miedzi jest stosowany do wykrywania i oznaczania zawartości białek (w tzw. próbie biuretowej) oraz do hitu wszystkich matur z chemii, czyli próby Trommera. Dla przypomnienia, w tej reakcji, w obecności reduktora (zwykle cukrów redukujących) miedź(II) (dwuwartościowa, a więc z atomami pozbawionymi dwóch elektronów walencyjnych) staje się miedzią(I) (jednowartościową). Towarzyszy temu zmiana barwy z niebieskiej na ceglastoczerwoną (marchewkową bym rzekł).

Wiemy już, że miedź może tworzyć związki w różnych odcieniach zieleni i błękitu/granatu oraz zdarza jej się zwrócić bliżej swemu mienianemu kolorowi dając czerwone związki. Ale to nie wszystko. Miedź dwuwartościowa (na tzw. drugim stopniu utlenienia) tworzy z kolei tlenek, który jest czarny jak węgiel.

Jeszcze więcej odcieni

Podobnie szeroką paletę barw (od zielonej przez niebieską po szaro-czarną, a nawet purpurowo-niebieską) mają zawierające miedź minerały. Znany jest malachit, ale także np. chalkopiryt, chalkozyn, kupryt oraz azuryt. Niektóre z nich są także stosowane w jubilerstwie. A nie możemy zapomnieć, że w skałach pojawia się również miedź w czystej postaci, czyli miedź rodzima.

Miedź nie jest może rekordzistką, jeśli chodzi o różnorodność barw, jaką tworzy ona i jej związki, ale z pewnością należy do ścisłej czołówki w tej konkurencji. Ja sam bardzo lubię z nimi pracować, bo nie tylko są bardzo użyteczne w pracy laboratoryjnej, ale co by nie mówić, niezmiernie cieszą oko swoimi żywymi kolorami…

Wojciech Smułek