Растваральнасць медзі ў вадзе і кіслотах

У аснове хімічных уласцівасцяў большасці элементаў ляжыць іх здольнасць да растварэнню ў водным асяроддзі і кіслотах. Вывучэнне характарыстыкі медзі звязана з малаактыўны дзеяннем ў звычайных умовах. Асаблівасцю яе хімічных працэсаў з'яўляецца адукацыя злучэнняў з аміякам, ртуццю, азотнай і сернай кіслотамі. Нізкая растваральнасць медзі ў вадзе не здольная выклікаць каразійныя працэсы. Ёй ўласцівыя асаблівыя хімічныя ўласцівасці, якія дазваляюць выкарыстоўваць злучэнне ў розных галінах прамысловасці.

апісанне элемента

Медзь лічыцца найстарэйшым з металаў, які навучыліся здабываць людзі яшчэ да нашай эры. Гэта рэчыва атрымліваюць з прыродных крыніц у выглядзе руды. Меддзю называюць элемент хімічнай табліцы з лацінскім назвай cuprum, парадкавы нумар якога роўны 29. У перыядычнай сістэме ён размешчаны ў чацвёртым перыядзе і ставіцца да першай групы.

Прыроднае рэчыва з'яўляецца ружова-чырвоным цяжкім металам з мяккай і каваннем структурай. Тэмпература яго кіпення і плаўлення - больш за 1000 ° С. Лічыцца добрым правадніком.

Хімічны будынак і ўласцівасці

Калі вывучыць электронную формулу меднага атама, то можна выявіць, што ў яго маецца 4 ўзроўню. На валентнай 4s-арбіталь знаходзіцца ўсяго адзін электрон. Падчас хімічных рэакцый ад атама можа отщепляться ад 1 да 3 адмоўна заряжённых часціц, тады атрымліваюцца злучэння медзі са ступенню акіслення +3, +2, +1. Найбольшай устойлівасцю валодаюць яе двухвалентным вытворныя.

У хімічных рэакцыях яна выступае ў якасці малаактыўны металу. У звычайных умовах растваральнасць медзі ў вадзе адсутнічае. У сухім паветры не назіраецца карозія, затое пры награванні паверхню металу пакрываецца чорным налётам з аксіду двухвалентнага. Хімічная ўстойлівасць медзі выяўляецца пры дзеянні бязводных газаў, вугляроду, шэрагу арганічных злучэнняў, фенольных смол і спіртоў. Для яе характэрны рэакцыі комплексообразования з вылучэннем афарбаваных злучэнняў. Медзь валодае невялікім падабенствам з металамі шчолачны групы, звязаным з фарміраваннем вытворных одновалентного шэрагу.

Што такое растваральнасць?

Гэта працэс адукацыі аднародных сістэм у выглядзе раствораў пры ўзаемадзеянні аднаго злучэння з іншымі рэчывамі. Іх складнікамі з'яўляюцца асобныя малекулы, атамы, іёны і іншыя часціцы. Ступень растваральнасці вызначаецца па канцэнтрацыі рэчывы, якое растварылі пры атрыманні насычанага раствора.

Адзінкай вымярэння часцей за ўсё з'яўляюцца працэнты, аб'ёмныя або вагавыя долі. Растваральнасць медзі ў вадзе, як і іншых злучэнняў цвёрдага выгляду, падпарадкоўваецца толькі зменаў тэмпературных умоў. Гэтую залежнасць выказваюць з дапамогай крывых. Калі паказчык вельмі маленькі, то рэчыва лічыцца нерастваральныя.

Растваральнасць медзі ў воднай асяроддзі

Метал праяўляе каразійную стойкасць пад дзеяннем марской вады. Гэта даказвае яго інертнасць у звычайных умовах. Растваральнасць медзі ў вадзе (прэснай) практычна не назіраецца. Затое ў вільготным асяроддзі і пад дзеяннем вуглякіслага газу на металічнай паверхні адбываецца адукацыя плёнкі зялёнага колеру, якая з'яўляецца асноўным карбанатам:

Cu + Cu + O ₂ + H ₂ O + CO ₂ → Cu (OH) ₂ · CuCO _2.

Калі разглядаць яе одновалентного злучэння ў выглядзе солі, то назіраецца іх нязначнае растварэнне. Такія рэчывы схільныя хуткаму акісленню. У выніку атрымліваюцца злучэння медзі двухвалентным. Гэтыя солі валодаюць добрай растваральнасцю ў воднай асяроддзі. Адбываецца іх поўная дысацыяцыя на іёны.

Растваральнасць у кіслотах

Звычайныя ўмовы працякання рэакцый медзі са слабымі ці разведзенымі кіслотамі не спрыяюць іх ўзаемадзеянню. Не назіраецца хімічны працэс металу са шчолачамі. Растваральнасць медзі ў кіслотах магчымая, калі яны з'яўляюцца моцнымі акісляльнікамі. Толькі ў гэтым выпадку працякае ўзаемадзеянне.

Растваральнасць медзі ў азотнай кіслаце

Такая рэакцыя магчымая з прычыны таго, што адбываецца працэс акіслення металу моцным рэагентаў. Кіслата азотная ў разведзеным і канцэнтраваным выглядзе праяўляе акісляльныя ўласцівасці з растварэннем медзі.

У першым варыянце падчас рэакцыі атрымліваецца медзі нітрат і азоту двухвалентным аксід у суадносінах 75% да 25%. Працэс з разведзенай кіслатой азотнай можна апісаць наступным раўнаннем:

8HNO ₃ + 3Cu → 3Cu (NO _{3) 2} + NO + NO + 4H ₂ O.

У другім выпадку атрымліваецца медзі нітрат і азоту аксіды двухвалентным і четырёхвалентные, суадносіны якіх 1 да 1. У гэтым працэсе ўдзельнічае 1 моль металу і 3 молячы кіслаты азотнай канцэнтраванай. Пры растварэнні медзі адбываецца моцны разагрэў раствора, у выніку чаго назіраецца тэрмічнае раскладанне акісляльніка і вылучэнне дадатковага аб'ёму азотных аксідаў:

4HNO ₃ + Cu → Cu (NO _{3) 2} + NO ₂ + NO ₂ + 2H ₂ O.

Рэакцыю выкарыстоўваюць у малатанажных вытворчасці, звязаным з перапрацоўкай лому або выдаленнем пакрыцця з адходаў. Аднак такі спосаб растварэння медзі мае шэраг недахопаў, звязаных з вылучэннем вялікай колькасці азотных аксідаў. Для іх ўлоўлівання або нейтралізацыі неабходна спецыяльнае абсталяванне. Працэсы гэтыя вельмі затратныя.

Растварэнне медзі лічыцца што поўным, калі адбываецца поўнае спыненне выпрацоўкі лятучых азоцістых аксідаў. Тэмпература рэакцыі вагаецца ад 60 да 70 ° C. Наступным этапам з'яўляецца спуск раствора з хімічнага рэактара. На яго дне застаюцца невялікія кавалкі металу, які не прарэагаваў. Да атрыманай вадкасці дадаюць ваду і праводзяць фільтрацыю.

Растваральнасць у кіслаце сернай

У звычайным стане такая рэакцыя не працякае. Фактарам, вызначальным растварэнне медзі ў сернай кіслаце, з'яўляецца яе моцная канцэнтрацыя. Разведзеная асяроддзе не можа акісліць метал. Растварэнне медзі ў сернай кіслаце канцэнтраванай працякае з вылучэннем сульфату.

Працэс выяўляецца наступным раўнаннем:

Cu + H ₂ SO ₄ + H ₂ SO ₄ → CuSO ₄ + 2H ₂ O + SO _2.

Ўласцівасці сульфату медзі

Соль двухосновная яшчэ называюць сернокіслой, пазначаюць яе так: CuSO _4. Яна ўяўляе сабой рэчыва без характэрнага паху, не выяўляе лятучасць. У бязводнай форме соль не мае колеру, яна непразрыстая, якая валодае высокай гіграскапічнасцю. У медзі (сульфат) растваральнасць добрая. Малекулы вады, далучаючыся да солі, могуць утвараць кристаллогидратные злучэння. Прыкладам служыць купарвас медны, які з'яўляецца пентагидратом блакітнага колеру. Яго формула: CuSO ₄ · 5H ₂ O.

Кристаллогидратам ўласцівая празрыстая структура сіняватага адцення, яны праяўляюць гаркаваты, металічны прысмак. Малекулы іх здольныя з часам губляць звязаную ваду. У прыродзе сустракаюцца ў выглядзе мінералаў, да якіх адносяць халькантит і бутит.

Схільны ўздзеянню медзі сульфат. Растваральнасць з'яўляецца рэакцыяй экзотермической. У працэсе гідратацыі солі вылучаецца значная колькасць цяпла.

Растваральнасць медзі ў жалезе

У выніку гэтага працэсу утвараюцца псевдосплавы з Fe і Cu. Для металічнага жалеза і медзі магчымая абмежаваная ўзаемная растваральнасць. Максімальныя яе значэння назіраюцца пры тэмпературным паказчыку 1.099,85 ° C. Ступень растваральнасці медзі ў цвёрдай форме жалеза складае 8,5%. Гэта невялікія паказчыкі. Растварэнне металічнага жалеза ў цвёрдай форме медзі складае каля 4,2%.

Зніжэнне тэмпературы да пакаёвых значэнняў робіць ўзаемныя працэсы нязначнымі. Пры расплаўленні металічнай медзі, яна здольная добра змочваць жалеза ў цвёрдай форме. Пры атрыманні псевдосплавов Fe і Cu выкарыстоўваюць асаблівыя нарыхтоўкі. Іх ствараюць шляхам прасавання ці выпякання жалезнага парашка, які знаходзіцца ў чыстай або легаванай форме. Такія нарыхтоўкі прамакаюць вадкай меддзю, утвараючы псевдосплавы.

Растварэнне ў аміяку

Працэс часта працякае пры прапусканні NH ₃ у газападобнай форме над разжараны метал. Вынікам з'яўляецца растварэнне медзі ў аміяку, вылучэнне Cu ₃ N. Гэта злучэнне называюць нітрыду одновалентного.

Солі яе падвяргаюцца ўздзеянню раствора аміячнага. Прыбытак такога рэактыва да мядзяным хларыд прыводзіць да выпадзення асадка ў выглядзе гідраксіду:

CuCl ₂ + NH ₃ + NH ₃ + 2H ₂ O → 2NH ₄ Cl + Cu (OH) ₂ ↓.

Аміячны лішак спрыяе фармаванню злучэння комплекснага тыпу, які мае афарбоўку цёмна-сінюю:

Cu (OH) ₂ ↓ + 4NH ₃ → [Cu (NH _{3) 4]} (OH) _2.

Гэты працэс выкарыстоўваюць для вызначэння іёнаў двухвалентным медзі.

Растваральнасць у чыгуне

У структуры каванага перлитного чыгуну акрамя асноўных кампанентаў прысутнічае дадатковы элемент у выглядзе звычайнай медзі. Менавіта яна павышае графитизацию вугляродных атамаў, спрыяе павелічэнню жидкотекучести, трываласці і цвёрдасці сплаваў. Метал станоўча ўплывае на ўзровень перліту ў канчатковым прадукце. Растваральнасць медзі ў чыгуне выкарыстоўваюць для правядзення легіравання зыходнага складу. Асноўнай мэтай такога працэсу з'яўляецца атрыманне каванага сплаву. У яго будуць павышаныя механічныя і каразійныя ўласцівасці, але зменшана охрупчивание.

Калі ўтрыманне медзі ў чыгуне складае каля 1%, то паказчык трываласці пры правядзенні расцяжэння прыраўноўваецца да 40%, а цякучасці павялічваецца да 50%. Гэта істотна змяняе характарыстыкі сплаву. Павышэнне колькасці металу, легіравальных да 2%, прыводзіць да змены трываласці да значэння 65%, а паказчык цякучасці становіцца роўны 70%. Пры большым утрыманні медзі ў складзе чыгуну цяжэй утворыцца шарападобных графіт. Ўвядзенне ў структуру легіруючых элементаў не змяняе тэхналогію фарміравання глейкага і мяккага сплаву. Час, якое адводзіцца для адпалу, супадае з працягласцю такой рэакцыі пры вытворчасці чыгуну без прымешкі медзі. Яно складае каля 10 гадзін.

Выкарыстанне медзі для вырабу чыгуну з высокай канцэнтрацыяй крэмнія ня здольнае цалкам ліквідаваць так званае ожелезнение сумесі падчас адпалу. У выніку атрымліваюць прадукт з нізкай пругкасцю.

Растваральнасць у ртуці

Пры змешванні ртуці з металамі іншых элементаў атрымліваюцца амальгамы. Гэты працэс можа праходзіць пры пакаёвай тэмпературы, бо ў такіх умовах Pb ўяўляе сабой вадкасць. Растваральнасць медзі ў ртуці праходзіць толькі падчас награвання. Метал неабходна папярэдне здрабніць. Пры змочванні вадкай ртуццю цвёрдай медзі адбываецца ўзаемнае пранікненне аднаго рэчыва ў іншае або працэс диффундирования. Значэнне растваральнасці выяўляецца ў працэнтах і складае 7,4 * 10 ^-3. У працэсе рэакцыі атрымліваецца цвёрдая простая амальгама, падобная на цэмент. Калі яе трохі нагрэць, то яна размягчается. У выніку такую сумесь выкарыстоўваюць для папраўкі вырабаў з фарфору. Існуюць яшчэ і складаныя амальгамы з аптымальным утрыманнем у ёй металаў. Напрыклад, у стаматалагічным сплаве прысутнічаюць элементы срэбра, волава, медзі і цынку. Іх колькасць у працэнтах ставіцца як 65: 27: 6: 2. Амальгам з такім складам называецца срэбным. Кожны кампанент сплаву выконвае пэўную функцыю, якая дазваляе атрымаць пломбу высокай якасці.

Іншым прыкладам служыць сплаў амальгамный, у якім назіраецца высокае ўтрыманне медзі. Яго яшчэ называюць медным сплавам. У складзе амальгама прысутнічае ад 10 да 30% Cu. Высокае ўтрыманне медзі перашкаджае ўзаемадзеянню волава са ртуццю, што не дазваляе ўтварацца вельмі слабой і коррозирующей фазе сплаву. Акрамя таго, памяншэнне колькасці ў пломбы срэбра прыводзіць да патаннення. Для падрыхтоўкі амальгамы пажадана выкарыстоўваць інертную атмасферу ці ахоўную вадкасць, якая ўтварае плёнку. Металы, якія ўваходзяць у склад сплаву здольныя хутка акісляцца паветрам. Працэс награвання амальгамы Купрум ў прысутнасць вадароду прыводзіць да отгонке ртуці, што дазваляе аддзяліць элементарную медзь. Як бачыце, гэтая тэма нескладана для вывучэння. Цяпер вы ведаеце, як медзь ўзаемадзейнічае не толькі з вадой, але і з кіслотамі і іншымі элементамі.