Topivost bakra u vodi i kiselinama

Kemijska svojstva većine elemenata temelje se na njihovoj sposobnosti otapanja u vodenim medijima i kiselinama. Proučavanje karakteristika bakra povezano je s niskom aktivnošću u normalnim uvjetima. Posebna značajka njegovih kemijskih procesa je formiranje spojeva s amonijakom, žive, dušika i sumporne kiseline.

Stavka Opis

Bakar se smatra najstarijim metalom koji su ljudi naučili izvući prije naše ere. Ova tvar dobiva se iz prirodnih izvora u obliku rude. Bakar se naziva elementom kemijske tablice s latinskim nazivom cuprum, čiji redni broj je 29. U periodičkom sustavu nalazi se u četvrtom razdoblju i pripada prvoj skupini.

Prirodna tvar je ružičasto-crveno teški metal s mekom i krivotvorenom strukturom. Temperatura ključanja i taljenja je više od 1000 ° C. Smatra se dobrim dirigentom.

Kemijska struktura i svojstva

Ako proučavate elektronsku formulu bakrenog atoma, možete ustanoviti da ima 4 razine. Samo jedan elektron nalazi se na valencijskim 4s-orbitalima. Tijekom kemijskih reakcija iz atoma, od 1 do 3 negativno nabijenih čestica se može cijepati, tada se dobiju spojevi bakra s oksidacijskim statusom od +3, +2, +1. Njegovi dvovalentni derivati ​​posjeduju najveću stabilnost.

U kemijskim reakcijama djeluje kao nisko aktivni metal. U normalnim uvjetima bakar nije topiv u vodi. U suhom zraku ne dolazi do korozije, ali kada se zagrije, metalna površina je prekrivena crnim premazom dvovalentnog oksida. Kemijska otpornost bakra očituje se djelovanjem bezvodnih plinova, ugljika, brojnih organskih spojeva, fenolnih smola i alkohola. Karakterizira ga reakcija kompleksiranja s oslobađanjem obojenih spojeva. Bakar ima malu sličnost s metalima alkalne skupine, povezane s formiranjem derivata monovalentne serije.

Što je topljivost?

To je proces stvaranja homogenih sustava u obliku otopina u interakciji jednog spoja s drugim tvarima. Njihove komponente su pojedinačne molekule, atomi, ioni i druge čestice. Stupanj topljivosti određuje se koncentracijom supstancije koja se otopi u pripravi zasićene otopine.

Jedinica mjerenja najčešće je postotak, volumetrijska ili frakcija težine. Topivost bakra u vodi, kao i ostalih spojeva čvrste vrste, podložna je samo promjenama u temperaturnim uvjetima. Ta se ovisnost izražava pomoću krivulja. Ako je pokazatelj vrlo mali, tvar se smatra netopivom.

Topivost bakra u vodenom mediju

Metal pokazuje otpornost na koroziju pod utjecajem morske vode. To dokazuje inertnost u uobičajenim uvjetima. Topivost bakra u vodi (svježa) praktički se ne opaža. No, u vlažnom okolišu i pod utjecajem ugljičnog dioksida na metalnoj površini formira se zeleni film, koji je glavni karbonat:

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

Ako uzmemo u obzir svoje monovalentne spojeve u obliku soli, onda se uočava njihova beznačajna otapanja. Takve tvari su podložne brzoj oksidaciji. Kao rezultat, bakreni spojevi su dvovalentni. Ove soli imaju dobru topljivost u vodenom mediju. Njihova se potpuna disocijacija u ionima javlja.

Topivost u kiselinama

Uobičajeni uvjeti za reakciju bakra s slabim ili razrijeđenim kiselinama ne promiču njihovu interakciju. Nije promatrano kemijski proces metal s alkalijama. Topivost bakra u kiselinama je moguća ako su jaki oksidanti. Samo u ovom slučaju postoji interakcija.

Topivost bakra u dušičnoj kiselini

Takva reakcija je moguća s obzirom na činjenicu da se proces oksidacije metala s jakim reagensom odvija. Dušična kiselina u razrijeđenom i koncentriranom obliku pokazuje oksidativna svojstva s otapanjem bakra.

U prvoj varijanti, tijekom reakcije, bakreni nitrat i bivalentni oksid dušika dobiveni su u omjeru od 75% do 25%. Proces s razrijeđenom dušičnom kiselinom može se opisati sljedećom jednadžbom:

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu (NO₃)₂ + NO + NO + 4H₂O.

U drugom slučaju, bakreni nitrat i dušikov oksid su dvovalentni i četverovalentni, omjer od kojih je 1 do 1. U tom procesu se koncentrira 1 mola metala i 3 mola kiseline. Kada se bakar otopi, otopina se jako zagrijava, zbog čega se opaža termička razgradnja oksidansa i oslobađanje dodatnog volumena dušikovih oksida:

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

Reakcija se koristi pri proizvodnji niske tonaže, vezano za obradu otpadaka ili uklanjanje premaza iz otpada. Međutim, ova metoda otapanja bakra ima niz nedostataka povezanih s oslobađanjem velike količine dušikovih oksida. Za njihovo hvatanje ili neutralizaciju potrebna je posebna oprema. Ti su procesi vrlo skupe.

Razgradnja bakra smatra se potpunom, kada postoji potpuni prestanak proizvodnje nestabilnih dušikovih oksida. Temperatura reakcije je u rasponu od 60 do 70 ° C. Sljedeći korak je otpustiti rješenje iz kemijski reaktor. Na dnu su mali komadi metala koji nisu reagirali. U dobivenu tekućinu dodana je voda i provedena je filtracija.

Topivost u sumpornoj kiselini

U normalnom stanju, ova reakcija se ne pojavljuje. Čimbenik koji određuje otapanje bakra u sumpornoj kiselini jaka je njegova koncentracija. Razrijeđeni mediji ne mogu oksidirati metal. Otpuštanje bakra u koncentriranoj sumpornoj kiselini nastaje oslobađanjem sulfata.

Proces se izražava sljedećom jednadžbom:

Cu + H₂SO₄ + H₂SO₄ CuSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Svojstva bakrenog sulfata

Dijalazični sol se također naziva sulfatna kiselina, označava se kao CuSO₄. To je supstancija bez karakterističnog mirisa, ne pokazuje volatilnost. U bezvodnom obliku, sol nema boju, neprozirna je i ima visoku higroskopnost. Bakar (sulfat) ima dobru topljivost. Molekule vode, spajanje soli, mogu oblikovati kristalne hidratne spojeve. Primjer je bakreni sulfat, koji je plavi pentahidrat. Njegova formula: CuSO₄middot-5H₂O.

Kristalni hidrati imaju prozirnu strukturu plave boje, pokazuju gorak, metalni okus. Njihove molekule mogu na vrijeme izgubiti vezanu vodu. U prirodi se nalaze u obliku minerala, koji uključuju kalkkanit i butil.

Bakarni sulfat je izložen bakru. Topivost je egzotermna reakcija. Tijekom hidratacije soli, oslobađa se značajna količina topline.

Topivost bakra u željezo

Kao rezultat ovog postupka nastaju pseudo-legure od Fe i Cu. Za metalno željezo i bakar je moguća ograničena međusobna topivost. Njegove maksimalne vrijednosti se promatraju pri temperaturi od 1099,85 ° C. Stupanj topljivosti bakra u krutom obliku željeza iznosi 8,5%. To su mali pokazatelji. Otpuštanje metalnog željeza u čvrstom obliku bakra je oko 4,2%.

Smanjenje temperature na sobne vrijednosti čini međusobne procese neznatnim. Kada se topi metalni bakar, može dobro vlažiti željezni sloj u krutom obliku. Prilikom pripreme pseudooslovlja Fe i Cu, koriste se posebni praznine. Oni se stvaraju pritiskom ili pečenje željeznog praha u čistom ili legiranom obliku. Takvi prahovi su impregnirani tekućim bakrom, stvarajući pseudo-ljepljive podloge.

Rastvaranje amonijaka

Proces se često događa kada NH prođe kroz₃ u plinovitom obliku iznad vrućeg metala. Rezultat je otapanje bakra u amonijaku, izolaciju Cu₃N. Ovaj spoj se naziva monovalentnim nitridom.

Njegove soli su izložene otopini amonijaka. Dodavanje takvog reagensa bakrenom kloridu dovodi do precipitacije taloga u obliku hidroksida:

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

Amonijak suviška potiče stvaranje spoja tipa kompleksa koji ima tamno plavu boju:

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

Taj se postupak koristi za određivanje iona bivalentnog bakra.

Topivost u lijevanom željeza

U strukturi plijesni pearliticnog željeza, uz glavne komponente, postoji dodatni element u obliku običnog bakra. Povećava grafizaciju atoma ugljika, pridonosi povećanju fluidnosti, čvrstoće i tvrdoće legura. Metal pozitivno utječe na razinu perlija u konačnom proizvodu. Topivost bakra u lijevano željezo koristi se za dopiranje izvornog sastava. Glavna svrha ovog postupka je dobivanje lakne legure. Imat će povećana mehanička i korozivna svojstva, ali se smanjuje embrittlement.

Ako je sadržaj bakra u lijevano željezo oko 1%, tada je vlačna čvrstoća jednaka 40%, a prinos povećava do 50%. To značajno mijenja karakteristike legure. Povećanje količine legure metala do 2% dovodi do promjene čvrstoće na vrijednost od 65%, a indeks prinosa postaje 70%. S većim sadržajem bakra u sastavu lijevanog željeza, sferični grafit je teže oblikovati. Uvod u strukturu legiranog elementa ne mijenja tehnologiju stvaranja viskozne i meke legure. Vrijeme koje je posvećeno žarenju podudara se s trajnošću takve reakcije na proizvodnja sirovog željeza bez mješavine bakra. To je oko 10 sati.

Upotreba bakra za proizvodnju lijevanog željeza s visokom koncentracijom silicija ne može potpuno eliminirati tzv. Ferruginizaciju smjese tijekom žarenja. Kao rezultat toga, dobiva se proizvod s niskom elastičnosti.

Topivost u živu

Kada se živa miješa s metalima drugih elemenata, dobivaju se amalgami. Taj se proces može odvijati na sobnoj temperaturi, jer je u takvim uvjetima Pb tekućina. Topivost bakra u živu prolazi samo tijekom zagrijavanja. Metal mora najprije biti slomljen. Kada se vlažna bakrena živa navlaži, dolazi do međusobnog prodiranja jedne tvari u drugi ili u procesu difuzije. Vrijednost topljivosti se izražava u postotku i iznosi 7,4 x 10^-3. Tijekom reakcije dobiva se kruti, jednostavni amalgam, sličan cementu. Ako se malo zagrijava, omekšava. Kao rezultat, ova mješavina se koristi za popravak proizvoda od porculana. Postoje i složeni amalgami s optimalnim sadržajem metala u njemu. Na primjer, u zubnoj slitini postoje elementi srebra, kositra, bakra i cinka. Njihov postotak u postocima odnosi se na 65: 27: 6: 2. Amalgam s takvim sastavom zove se srebro. Svaka komponenta legure izvodi određenu funkciju, što omogućuje dobivanje visoko kvalitetnog brtvljenja.

Drugi primjer je legura amalgama, u kojoj se opaža visok sadržaj bakra. Također se naziva legura bakra. U smjesi amalgama prisutan je 10 do 30% Cu. Visoki sadržaj bakra sprečava interakciju kositra sa žive, što ne dopušta stvaranje vrlo slabe i korozivne faze legure. Osim toga, smanjenje količine srebrnog punjenja dovodi do smanjenja cijene. Za pripravu amalgama poželjno je koristiti inertnu atmosferu ili zaštitnu tekućinu koja tvori film. Metali koji čine leguru mogu se brzo oksidirati zrakom. Postupak zagrijavanja amalgama kupruma do prisutnosti vodika dovodi do destilacije žive, što omogućuje odvajanje elementarnog bakra. Kao što možete vidjeti, ova je tema lako naučiti. Sada znate kako bakar ne reagira samo s vodom, već s kiselinama i drugim elementima.