Topnost bakra v vodi in kislinah

Kemične lastnosti večine elementov temeljijo na njihovi sposobnosti raztapljanja v vodnih medijih in kislinah. Študija značilnosti bakra je povezana z nizko aktivnostjo v normalnih pogojih. Posebnost kemijskih procesov je tvorba spojin z amoniakom, živim srebrom, dušikom in žveplovih kislin.

Element Opis

Baker se šteje za najstarejšo kovino, ki so jo ljudje naučili izločiti pred našo dobo. Ta snov se pridobiva iz naravnih virov v obliki rude. Baker se imenuje element kemične mize z latinskim imenom cuprum, katerega redna številka je 29. V periodičnem sistemu se nahaja v četrtem obdobju in spada v prvo skupino.

Naravna snov je rožnato-rdeča težka kovina z mehko in kovanjejo. Temperatura vrelišča in taljenja je več kot 1000 ° C. Šteje se za dober dirigent.

Kemijska struktura in lastnosti

Če preučujete elektronsko formulo bakrovega atoma, lahko ugotovite, da ima 4 ravni. Le en elektron se nahaja na valence 4s-orbitals. Med kemijskimi reakcijami atomov lahko odrežemo od 1 do 3 negativno nabite delce, nato dobimo bakrene spojine z oksidacijskim stanjem +3, +2, +1. Bivalentni derivati ​​imajo največjo stabilnost.

Pri kemijskih reakcijah deluje kot nizkoaktivna kovina. V normalnih razmerah baker ni topen v vodi. V suhem zraku se korozija ne opazuje, vendar je pri segrevanju kovinska površina prekrita s črnim premazom dvovalentnega oksida. Kemijska odpornost bakra se kaže z delovanjem brezvodnih plinov, ogljika, številnih organskih spojin, fenolnih smol in alkoholov. Zanj so značilne kompleksacijske reakcije s sproščanjem barvnih spojin. Baker ima rahlo podobnost s kovinami alkalne skupine, ki je povezana s tvorbo derivatov enovalentne serije.

Kaj je topnost?

To je proces nastanka homogenih sistemov v obliki raztopin v interakciji ene spojine z drugimi snovmi. Njihove komponente so posamezne molekule, atomi, ioni in drugi delci. Stopnjo topnosti določimo s koncentracijo snovi, ki jo raztopimo v pripravi nasičene raztopine.

Merska enota je najpogosteje odstotke, volumetrične ali tehtne frakcije. Topnost bakra v vodi, pa tudi drugih spojin trdega tipa, velja samo za spremembe temperaturnih razmer. Ta odvisnost je izražena z uporabo krivulj. Če je kazalnik zelo majhen, se snov šteje za netopno.

Topnost bakra v vodnem mediju

Kovina ima odpornost proti koroziji pod vplivom morske vode. To dokazuje svojo inertnost pod običajnimi pogoji. Topnost bakra v vodi (svež) praktično ni opaziti. Toda v vlažnem okolju in pod vplivom ogljikovega dioksida na kovinski površini nastane zelena folija, ki je glavni karbonat:

Cu + Cu + O₂ + H₂O + CO₂ → Cu (OH)₂ middot-CuCO₂.

Če upoštevamo njene monovalentne spojine v obliki soli, potem opazimo njihovo neznatno raztapljanje. Takšne snovi so dovzetne za hitro oksidacijo. Kot rezultat, so bakrove spojine dvovalentne. Te soli imajo dobro topnost v vodnem mediju. Pojavijo se njihova popolna disociacija v ione.

Topnost v kislinah

Običajni pogoji za reakcijo bakra s šibkimi ali razredčenimi kislinami ne spodbujajo njihove interakcije. Ni opaziti kemični proces kovina z alkalijami. Topnost bakra v kislinah je mogoča, če so močni oksidanti. Samo v tem primeru je interakcija.

Topnost bakra v dušikovi kislini

Takšna reakcija je možna glede na dejstvo, da poteka proces oksidacije kovine z močnim reagentom. Dušikova kislina v razredčeni in koncentrirani obliki kaže oksidativne lastnosti z raztapljanjem bakra.

V prvi varianti med reakcijo dobimo bakrov nitrat in dušikov dvovalentni oksid v razmerju od 75% do 25%. Postopek z razredčeno dušikovo kislino lahko opišemo z naslednjo enačbo:

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu (NO₃)₂ + NE + NE + 4H₂O.

V drugem primeru sta bakrov nitrat in dušikov oksid dvovalentna in tetravalentna, razmerje med njimi pa je 1 do 1. V tem postopku koncentriramo 1 mol kovine in 3 mol kislin. Ko se baker raztopi, se raztopina močno segreje, zaradi česar se opazuje toplotna razgradnja oksidanta in sproščanje dodatne količine dušikovih oksidov:

4HNO₃ + Cu → Cu (NO₃)₂ + NE₂ + NE₂ + 2H₂O.

Reakcija se uporablja pri proizvodnji nizke tonaže, ki je povezana s predelavo odpadkov ali odstranitvijo prevleke iz odpadkov. Vendar pa ta metoda raztapljanja bakra ima številne pomanjkljivosti, povezane s sproščanjem velike količine dušikovih oksidov. Za njihovo zajemanje ali nevtralizacijo je potrebna posebna oprema. Ti procesi so zelo dragi.

Razpad bakra se šteje za popolnega, ko je popolna prenehanje proizvodnje hlapnih dušikovih oksidov. Reakcijska temperatura se giblje od 60 do 70 ° C. Naslednji korak je sprostitev rešitve iz kemični reaktor. Na dnu so majhni kosi kovine, ki se niso odzvali. V nastalo tekočino dodamo vodo in izvedemo filtracijo.

Topnost v žvepleni kislini

V normalnem stanju se ta reakcija ne pojavi. Faktor, ki določa raztapljanje bakra v žvepleni kislini, je njegova močna koncentracija. Razredčeni mediji ne morejo oksidirati kovine. Raztopitev bakra v koncentrirani žveplovi kislini nadaljuje z osvoboditvijo sulfata.

Postopek je izražen z naslednjo enačbo:

Cu + H₂Tako₄ + H₂Tako₄ → CuSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Lastnosti bakrovega sulfata

Dvobazna sol se imenuje tudi žveplova kislina, označena je kot CuSO₄. To je snov brez značilnega vonja, ki ne kaže volatilnosti. V brezvodni obliki sol ni barva, je neprozorna in ima visoko higroskopnost. Baker (sulfat) ima dobro topnost. Molekule vode, ki združujejo sol, lahko tvorijo kristalne hidratne spojine. Primer je bakrov sulfat, ki je modri pentahidrat. Njegova formula: CuSO₄middot-5H₂O.

Kristalni hidrati imajo prozorno strukturo modrikastega odtenka, imajo grenak, kovinski okus. Njihove molekule so sposobne pravočasno izgubiti vezano vodo. V naravi najdemo minerale, ki vključujejo halkantit in butil.

Bakrov sulfat je izpostavljen bakru. Topnost je eksotermna reakcija. Med hidratacijo soli se sprosti znatna količina toplote.

Topnost bakra v železu

Kot posledica tega procesa nastanejo psevdoaloji iz Fe in Cu. Za kovinsko železo in baker je možna omejena vzajemna topnost. Njegove največje vrednosti opazujemo pri temperaturi 1099,85 ° C. Stopnja topnosti bakra v trdni obliki železa je 8,5%. To so majhni kazalniki. Raztapljanje kovinskega železa v trdni obliki bakra je približno 4,2%.

Zmanjšanje temperature na sobne vrednosti pomeni medsebojne procese nepomembne. Pri taljenju kovinskega bakra je zmožen vlažiti železo v trdni obliki. Pri pripravi psevdoalojnosti Fe in Cu se uporabljajo posebni prazni deli. Ustvarjajo jih s stiskanjem ali pečenjem železa v prahu v čisti ali legirani obliki. Take prazne blazine so impregnirane s tekočim bakrom, ki tvori psevdaloje.

Raztapljanje v amonijaku

Postopek se pogosto zgodi, ko se prenese NH₃ v plinastem stanju preko vroče kovine. Rezultat je raztapljanje bakra v amonijaku, izolacija Cu₃N. Ta spojina se imenuje monovalentni nitrid.

Njene soli so izpostavljene raztopini amoniaka. Dodajanje takega reagenta na bakrov klorid vodi do precipitacije oborine v obliki hidroksida:

CuCl₂ + NH₃ + NH₃ + 2H₂O → 2NH₄Cl + Cu (OH)₂darr-.

Presežek amonijev spodbuja tvorbo spojine kompleksnega tipa s temno modro barvo:

Cu (OH)₂darr- + 4NH₃ → [Cu (NH₃)₄] (OH)₂.

Ta postopek se uporablja za določanje ionov bivalentnega bakra.

Topnost v litjem

V strukturi voljnega pearlitskega železa je poleg glavnih sestavin dodaten element v obliki navadnega bakra. Poveča grafitizacijo atomov ogljika, prispeva k povečanju tekočine, trdnosti in trdote zlitin. Kovina pozitivno vpliva na raven perlita v končnem izdelku. Topnost bakra v litem železu se uporablja za doping prvotne sestave. Glavni namen tega postopka je pridobiti kovinsko zlitino. Povečal bo mehanske in korozivne lastnosti, vendar se zmanjša krčenje.

Če je vsebnost bakra v litjem približno 1%, je natezna trdnost 40%, pridelek pa se poveča na 50%. To bistveno spremeni značilnosti zlitine. Povečanje količine kovinskih zlitin do 2% povzroči spremembo moči na vrednost 65% in indeks donosa postane 70%. Z višjo vsebnostjo bakra v sestavi litega železa je sferični grafit težje oblikovati. Uvod v strukturo legirnega elementa ne spreminja tehnologije tvorbe viskozne in mehke zlitine. Čas, ki je namenjen žarjenju, sovpada s trajanjem takšne reakcije na proizvodnja surovega železa brez primesi bakra. Je približno 10 ur.

Uporaba bakra za proizvodnjo litega železa z visoko koncentracijo silicija ne more popolnoma odpraviti tako imenovane ferruginizacije zmesi med žarjenjem. Posledično dobimo produkt z nizko elastičnostjo.

Topnost v živem srebru

Pri mešanju živega srebra s kovinami drugih elementov dobimo amalgame. Ta postopek lahko poteka pri sobni temperaturi, ker je v takšnih pogojih Pb tekočina. Topnost bakra v živem srebru poteka samo med segrevanjem. Kovina je treba najprej zdrobiti. Ko se omoči mokro živo srebro, pride do vzajemnega prodiranja ene snovi v drugo ali procesa difuzije. Vrednost topnosti je izražena v odstotkih in je 7,4 * 10^-3. Med reakcijo dobimo trdno, enostavno amalgam, podobno cementu. Če se rahlo segreje, se mehča. Kot rezultat, se ta zmes uporablja za popravilo izdelkov iz porcelana. Obstajajo tudi kompleksni amalgami z optimalno vsebnostjo kovin v njem. Na primer, v zobozdravstveni zlitini so elementi srebra, kositra, bakra in cinka. Njihov odstotek v odstotkih se nanaša na 65: 27: 6: 2. Amalgam s takšno sestavo imenujemo srebro. Vsaka komponenta zlitine opravlja določeno funkcijo, kar omogoča pridobitev visokokakovostnega tesnila.

Drug primer je zlitina amalgama, v kateri je opazna visoka vsebnost bakra. Imenuje se tudi bakrove zlitine. V sestavi amalgama je prisoten 10 do 30% Cu. Visoka vsebnost bakra preprečuje interakcijo kositra z živim srebrom, kar ne omogoča tvorbe zelo šibke in jedke faze zlitine. Poleg tega zmanjšanje količine srebrovega polnila povzroči znižanje cene. Za pripravo amalgam je zaželeno, da uporabimo inertno ozračje ali zaščitno tekočino, ki tvori film. Kovine, ki tvorijo zlitino, se lahko hitro oksidirajo z zrakom. Postopek segrevanja amalgama cuprumja do prisotnosti vodika vodi k destilaciji živega srebra, kar omogoča ločevanje osnovnega bakra. Kot lahko vidite, je ta tema lahko naučiti. Zdaj veste, kako baker ne deluje samo z vodo, temveč tudi s kislinami in drugimi elementi.