Наряды от Хозяйки Медной горы

№ 3 (25) / 2026

 Алексей Похвощев,

ученик 7 класса ГБОУ г. Москвы «Школа № 1530 «Школа Ломоносова»

---

И.В. Гуревич,

куратор направления «Научные приключения» Клуба юных геологов ГГМ РАН

---

В июне 2025 г. вместе с группой учеников и преподавателей Клуба юных геологов Государственного геологического музея им. В.И. Вернадского РАН мне удалось побывать в Оренбургской области, то есть в предгорье Южного Урала. Там я многое узнал о добыче меди, а также о том, в каком виде она встречается в природе и как используется в промышленности.

Медь (Cu) – химический элемент 11 группы четвертого периода Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева с атомным номером 29.

Латинское слово Cuprum (медь) произошло от названия острова Кипр (лат. Aes cyprium – «кипрская руда»), где в древности находились богатые месторождения этого металла. Русское слово «медь» имеет славянское происхождение, возможно, родственное древнегерманскому smida (металл) или связанное с мягкостью материала.

Также я узнал, что медь часто используется для нанесения гальванических покрытий, когда некоторое количество металла осаждается на какую-либо, чаще металлическую, поверхность.

Гальваника – это осаждение металла или его оксида на поверхности изделия для придания ему новых функциональных свойств или улучшения внешнего вида. Гальваника выполняется под действием электрического тока, отсюда возникает понятие «электролиз».

Электролиз с практической точки зрения является комплексом окислительно-восстановительных реакций, протекающих под действием электрического тока в электролите.

Электролит – это обычно водный раствор, обладающий ионной электрической проводимостью, то есть жидкость, способная проводить через себя электрический ток. Электрический ток проводится в основном за счет находящихся в растворителе ионов. При растворении происходит сольватация – в этом случае ионы как бы «растаскиваются» из прочной кристаллической решетки твердого вещества диполями воды. В результате каждый ион оказывается окружен некоторым количеством молекул воды и в этом виде передвигается либо к положительному, либо к отрицательному электроду. Когда через электролит пропускается электрический ток, то первоначально происходит направленное движение электронов в металлических проводниках. От анода электроны переходят к катоду, в результате чего на аноде образуется избыточный положительный заряд. При включенной электрической цепи с внешним источником тока на растворимом аноде будет происходить отнятие электронов у атомов металла – основы анода, а на нерастворимом – отнятие электронов у тех анионов, которые находятся в прианодной области. На катоде же появляется избыточный отрицательный заряд за счет скопившихся на нем электронов. К положительному аноду начинают движение противоположно заряженные анионы, а к катоду – катионы. Достигнув электродов, катионы и анионы могут претерпевать определенные химические превращения.

Возможны три варианта гальванического процесса:

1. Электролиз с растворимыми анодами. Металл анода растворяется, и его ионы переходят в раствор, а на катоде эти же ионы восстанавливаются, в результате чего осаждается металлическое покрытие. Примеры такого процесса – цинкование, меднение, никелирование и т. п.

2. Электролиз с нерастворимыми анодами. Анод не растворяется, на нем происходит побочная реакция, например, выделение кислорода. На катоде происходит восстановление металла, ионы которого подтягиваются из электролита. Происходит непрерывное снижение концентрации ионов металла в растворе.

3. Анодирование – получение оксидного покрытия на детали, помещенной в ванну в качестве анода, на катоде же в этом случае происходит выделение водорода.

Для гальванического меднения используется кислый электролит, состоящий из медного купороса, или пятиводного сульфата меди (CuSO₄⋅5H₂O), серной кислоты (H₂SO₄) и воды. В процессе электролиза происходит растворение медного анода и осаждение меди на катоде. Это обеспечивает достаточную работу ванны практически без изменения состава электролита. Схема простейшего электролизера (рис. 1) всегда включает в себя:

• емкость с электролитом, через который протекает электрический ток;

• катод(ы) – покрываемые детали (отрицательный электрический полюс, на котором происходит процесс принятия электронов, то есть восстановление); при этом катод, на который наносится покрытие, также может называться подложкой или основой, а покрытие на катоде – осадком;

• аноды – противоэлектроды (положительный электрический полюс, на котором происходит процесс отдачи электронов – окисление);

• источник электрического тока.

Рис. 1. Принципиальная схема электролизера [1]

В случае нанесения анодного оксидного покрытия, например, на меди (процесс анодирования), покрываемые изделия находятся на аноде, а катоды выполняют роль противоэлектродов.

Уравнение для электролиза водного раствора сульфата меди (II) CuSO4 с растворимым (медным) электродом:

Катодный процесс: Cu²⁺ + 2e^– → Cu (восстановление ионов меди до металлической меди).

Анодный процесс: Cu^о – 2e^– → Cu²⁺ (окисление меди с анода и переход ее в раствор).

Суммарное уравнение электролиза:

CuSO₄ + H₂O → Cu + O₂ + H₂SO₄.

На катоде выделяется металл – медь, на аноде – газообразный кислород, в растворе же накапливается серная кислота.

Изучив теорию процесса гальванизации, я понял, что наносить медное покрытие можно на различные предметы, как металлические, так и неметаллические. Но на неметаллические предметы должно быть нанесено токопроводящее покрытие. В качестве токопроводящего покрытия рекомендуется использовать смесь строительного лака и графитовой стружки.

Я попробовал нанести такое токопроводящее покрытие на различные образцы из моих коллекций: минералогической и палеонтологической.

Покрытие я наносил на ростры белемнитов, на обломки морских раковин, а также на части кварцевых жеод. Одновременно я решил проверить, как поведут себя закрепленные на катоде образцы пирита и змеевика, найденные мною в Оренбургской области (рис. 2).

Рис. 2. Образцы подготовлены к проведению опыта

Затем я погрузил подготовленные образцы в гальваническую ячейку с электролитом, состоящим из 200 г медного купороса, 180 г серной кислоты и 1 л дистиллированной воды, на 48 часов (рис. 3, 4).

Рис. 3. Начало опыта

Рис. 4. Идет процесс электролиза

Результат опыта:

На образцах, покрытых токопроводящим составом, произошло осаждение меди. На образце пирита без покрытия (на рис. 5 справа вверху) также произошло осаждение меди. На образце змеевика (на рис. 5 справа внизу) осаждение меди не произошло, омедненная проволока легко отделяется от образца (рис. 5).

Рис. 5. Образцы после проведения опыта

Поскольку в моей минералогической коллекции много кварцевых жеод, я решил использовать их для своих опытов. Я наносил токопроводящее покрытие как на нерасколотые жеоды, так и на их обломки, покрывая их либо полностью, либо частично (рис. 6).

Рис. 6. Жеоды частично покрыты токопроводящим составом

Результаты опыта:

Произошло омеднение всех жеод в зонах, покрытых токопроводящим составом.

На многих образцах область омеднения распространялась за пределы токопроводящего покрытия на кристаллы кварца (рис. 7, 8).

Рис. 7. Кварцевая жеода покрыта токопроводящим составом

Рис. 8. Та же жеода после проведения гальванизации

Отложения меди на кристаллах кварца напоминали образцы самородной меди (рис. 9).

Рис. 9. Образцы кварца после проведения процесса электролиза

Я решил продолжить мои опыты с жеодами. На некоторые жеоды я не наносил покрытие, а просто обматывал их медной проволокой. Эти образцы покрывались медью, но на небольших участках, и процесс омеднения проходил гораздо медленнее. Некоторые образцы находились в электролите от 48 до 72 часов (рис. 10).

Рис. 10. Работа гальванической ячейки. Виден процесс растворения анода и осаждение меди на образце

В результате этого опыта произошло омеднение образцов, не покрытых токопроводящим составом, но на небольших участках. Отложения меди вокруг проволоки особенно напоминали самородную медь (рис. 11, 12).

Рис. 11. Кварцевая жеода после проведения гальванизации: распространение медного покрытия на кристаллы кварца

Рис. 12. Аметистовая жеода после проведения гальванизации

Следует отметить, что в тех случаях, когда медь осаждалась на токопроводящем покрытии, это покрытие легко отделялось от образца. В тех случаях, когда состав не наносился, отделить медь от кристаллов кварца очень сложно: медь отламывается вместе с фрагментами кристаллов. Предполагаю, что такой результат связан с тем, что в состав кристаллов входят молекулы таких металлов, как железо и алюминий.

Павел Петрович Бажов в своих «Уральских сказах» упоминает «королек с витком» – так называли самородную медь. Поскольку отложения меди на моих жеодах напоминают такие самородки, я решил назвать свою работу «Наряды от Хозяйки Медной горы» (рис. 13–16).

Рис. 13. Крупнозернистые отложения меди на кварце

Рис. 14. Отложения меди на жеоде напоминают самородную медь

Рис. 15. Самородная медь [5]

Выводы:

1. Благодаря явлению электролиза можно наносить металлическое покрытие на различные предметы, если они обработаны токопроводящим составом.

2. Медь может осаждаться на кристаллах кварца, что свидетельствует о присутствии в них железа или алюминия.

3. Осаждение меди на кварце происходит в виде узловатых соединений, которые напоминают самородную медь. Следовательно, корольковая медь могла появиться благодаря природному электролизу.

Рис. 16. Жеоды в медных «нарядах»

Фотографии: Алексей Похвощев

---

Список литературы

1. Что такое гальваника? Теоретические основы нанесения гальванических покрытий // НПП Электрохимия URL: https://zctc.ru/sections/osnovi_ naneseniya_galvanicheskih_pokritij (дата обращения: 05.08.2026).

2. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. – М.: Металлургия, 1978. 240 с.

3. Горева О.В. Волшебство преображения камня. – М.: «Первый издательско-полиграфический холдинг», 2015.

4. Бажов П.П. Сочинения в трех томах. Том 1. – М.: издательство «Правда», 1976.

5. Тайна медной горы. О каких минералах писал Павел Бажов в своих сказках? / Сказки в каске // Дзен URL: https://dzen.ru/a/Ym_m15tR70_q3wZA?utm_ medium=organic&utm_source=yandexsmartcamera (дата обращения: 05.08.2026).