Die chemiese eienskappe van die meeste elemente is gebaseer op hul vermoë om in water en sure op te los. Die studie van die eienskappe van koper word geassosieer met lae aktiwiteit onder normale toestande. 'n Kenmerk van sy chemiese prosesse is die vorming van verbindings met ammoniak, kwik, salpeter- en swaelsuur. Die lae oplosbaarheid van koper in water is nie in staat om korrosieprosesse te veroorsaak nie. Dit het spesiale chemiese eienskappe wat toelaat dat die verbinding in verskeie industrieë gebruik word.
Itembeskrywing
Koper word beskou as die oudste van die metale wat mense al voor ons era geleer het om te ontgin. Hierdie stof word verkry uit natuurlike bronne in die vorm van erts. Koper word 'n element van die chemiese tabel genoem met die Latynse naam cuprum, waarvan die reeksnommer 29 is. In die periodieke stelsel is dit in die vierde periode geleë en behoort dit aan die eerste groep.
Die natuurlike stof is 'n pienk-rooi swaar metaal met 'n sagte en smeebare struktuur. Sy kook- en smeltpunt isoor 1000 °C. Word as 'n goeie dirigent beskou.
Chemiese struktuur en eienskappe
As jy die elektroniese formule van 'n koperatoom bestudeer, sal jy vind dat dit 4 vlakke het. Daar is net een elektron in die valensie 4s orbitaal. Tydens chemiese reaksies kan van 1 tot 3 negatief gelaaide deeltjies van 'n atoom afgesplit word, dan word koperverbindings met 'n oksidasietoestand van +3, +2, +1 verkry. Sy tweewaardige afgeleides is die mees stabiele.
In chemiese reaksies tree dit op as 'n onaktiewe metaal. Onder normale toestande is die oplosbaarheid van koper in water afwesig. In droë lug word korrosie nie waargeneem nie, maar wanneer dit verhit word, is die metaaloppervlak bedek met 'n swart laag van tweewaardige oksied. Die chemiese stabiliteit van koper word gemanifesteer onder die werking van watervrye gasse, koolstof, 'n aantal organiese verbindings, fenoliese harse en alkohole. Dit word gekenmerk deur komplekse vormingsreaksies met die vrystelling van gekleurde verbindings. Koper het 'n effense ooreenkoms met die alkaligroep metale, wat verband hou met die vorming van afgeleides van die eenwaardige reeks.
Wat is oplosbaarheid?
Dit is die proses van vorming van homogene sisteme in die vorm van oplossings in die interaksie van een verbinding met ander stowwe. Hulle komponente is individuele molekules, atome, ione en ander deeltjies. Die mate van oplosbaarheid word bepaal deur die konsentrasie van die stof wat opgelos is toe 'n versadigde oplossing verkry is.
Die eenheid van meting is meestal persentasies, volume of gewigsbreuke. Die oplosbaarheid van koper in water, soos ander vaste verbindings, is slegs onderhewig aan veranderinge in temperatuurtoestande. Hierdie afhanklikheid word uitgedruk met behulp van kurwes. As die aanwyser baie klein is, word die stof as onoplosbaar beskou.
Oplosbaarheid van koper in water
Metaal vertoon weerstand teen korrosie onder die werking van seewater. Dit bewys sy traagheid onder normale toestande. Die oplosbaarheid van koper in water (vars water) word feitlik nie waargeneem nie. Maar in 'n vogtige omgewing en onder die werking van koolstofdioksied word 'n groen film op die metaaloppervlak gevorm, wat die hoofkarbonaat is:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
As ons die eenwaardige verbindings daarvan in die vorm van 'n sout beskou, word hulle effense oplossing waargeneem. Sulke stowwe is onderhewig aan vinnige oksidasie. As gevolg hiervan word tweewaardige koperverbindings verkry. Hierdie soute het goeie oplosbaarheid in waterige media. Hulle volledige dissosiasie in ione vind plaas.
Oplosbaarheid in sure
Normale reaksies van koper met swak of verdunde sure bevoordeel nie hul interaksie nie. Die chemiese proses van die metaal met alkalieë word nie waargeneem nie. Die oplosbaarheid van koper in sure is moontlik as dit sterk oksideermiddels is. Slegs in hierdie geval vind die interaksie plaas.
Oplosbaarheid van koper in salpetersuur
So 'n reaksie is moontlik as gevolg van die feit dat die metaal met 'n sterk reagens geoksideer word. Salpetersuur in verdunde en gekonsentreerdevorm vertoon oksiderende eienskappe met die oplossing van koper.
In die eerste variant, tydens die reaksie, word kopernitraat en tweewaardige stikstofoksied in 'n verhouding van 75% tot 25% verkry. Die proses met verdunde salpetersuur kan beskryf word deur die volgende vergelyking:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NEE + NEE + 4H2O.
In die tweede geval word kopernitraat en stikstofoksiede tweewaardig en vierwaardig verkry, waarvan die verhouding 1 tot 1 is. Hierdie proses behels 1 mol metaal en 3 mol gekonsentreerde salpetersuur. Wanneer koper opgelos word, word die oplossing sterk verhit, wat lei tot termiese ontbinding van die oksideermiddel en die vrystelling van 'n bykomende volume stikstofoksiede:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + GEEN2 + 2H2O.
Die reaksie word gebruik in kleinskaalse produksie wat verband hou met die verwerking van afval of die verwydering van bedekkings uit afval. Hierdie metode om koper op te los het egter 'n aantal nadele wat verband hou met die vrystelling van 'n groot hoeveelheid stikstofoksiede. Om hulle vas te vang of te neutraliseer, is spesiale toerusting nodig. Hierdie prosesse is baie duur.
Die ontbinding van koper word as voltooi beskou wanneer die produksie van vlugtige stikstofoksiede heeltemal gestaak word. Die reaksietemperatuur wissel van 60 tot 70 °C. Die volgende stap is om die oplossing uit die chemiese reaktor te dreineer. Aan sy onderkant is daar klein stukkies metaal wat nie gereageer het nie. Water word by die resulterende vloeistof gevoeg enfilter.
Oplosbaarheid in swaelsuur
In die normale toestand vind so 'n reaksie nie plaas nie. Die faktor wat die oplossing van koper in swaelsuur bepaal, is die sterk konsentrasie daarvan. 'n Verdunde medium kan nie die metaal oksideer nie. Die oplos van koper in gekonsentreerde swaelsuur gaan voort met die vrystelling van sulfaat.
Die proses word uitgedruk deur die volgende vergelyking:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Eienskappe van kopersulfaat
Dibasiese sout word ook sulfaat genoem, soos volg aangedui: CuSO4. Dit is 'n stof sonder 'n kenmerkende reuk, wat nie wisselvalligheid toon nie. In sy watervrye vorm is sout kleurloos, ondeursigtig en hoogs higroskopies. Koper (sulfaat) het goeie oplosbaarheid. Watermolekules wat by die sout aansluit, kan kristalhidraatverbindings vorm. 'n Voorbeeld is kopersulfaat, wat 'n blou pentahidraat is. Sy formule is: CuSO4 5H2O.
Kristalhidrate het 'n deursigtige struktuur van 'n blouerige tint, hulle vertoon 'n bitter, metaalagtige smaak. Hul molekules is in staat om gebonde water mettertyd te verloor. In die natuur kom hulle voor in die vorm van minerale, wat chalkantiet en butiet insluit.
Geaffekteer deur kopersulfaat. Oplosbaarheid is 'n eksotermiese reaksie. In die proses van southidrasie, 'n aansienlike hoeveelheid vanhitte.
Oplosbaarheid van koper in yster
As gevolg van hierdie proses word pseudo-legerings van Fe en Cu gevorm. Vir metaalyster en koper is beperkte onderlinge oplosbaarheid moontlik. Die maksimum waardes daarvan word waargeneem by 'n temperatuurindeks van 1099,85 °C. Die graad van oplosbaarheid van koper in die vaste vorm van yster is 8,5%. Dit is klein aanwysers. Die oplos van metaalyster in die vaste vorm van koper is ongeveer 4,2%.
Vermindering van die temperatuur tot kamerwaardes maak wedersydse prosesse onbeduidend. Wanneer metaalkoper gesmelt word, is dit in staat om yster in vaste vorm goed nat te maak. Wanneer Fe en Cu pseudo-legerings verkry word, word spesiale werkstukke gebruik. Hulle word geskep deur ysterpoeier te druk of te bak, wat in suiwer of gelegeerde vorm is. Sulke spasies word met vloeibare koper geïmpregneer, wat pseudo-legerings vorm.
Oplos in ammoniak
Die proses gaan dikwels voort deur NH3 in gasvorm oor warm metaal te stuur. Die resultaat is die oplossing van koper in ammoniak, die vrystelling van Cu3N. Hierdie verbinding word eenwaardige nitried genoem.
Die soute daarvan word aan ammoniakoplossing blootgestel. Die byvoeging van so 'n reagens by koperchloried lei tot presipitasie in die vorm van hidroksied:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Ammoniakoormaat dra by tot die vorming van 'n kompleks-tipe verbinding met 'n donkerblou kleur:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Hierdie proses word gebruik om koperione te bepaal.
Oplosbaarheid in gietyster
In die struktuur van rekbare pêrelitiese yster is daar, benewens die hoofkomponente, 'n bykomende element in die vorm van gewone koper. Dit is sy wat die grafitisering van koolstofatome verhoog, bydra tot 'n toename in vloeibaarheid, sterkte en hardheid van legerings. Die metaal het 'n positiewe uitwerking op die vlak van perliet in die finale produk. Die oplosbaarheid van koper in gietyster word gebruik om legering van die aanvanklike samestelling uit te voer. Die hoofdoel van hierdie proses is om 'n smeebare legering te verkry. Dit sal verbeterde meganiese en korrosie-eienskappe hê, maar verminderde brosheid.
As die koperinhoud in gietyster ongeveer 1% is, dan is die treksterkte gelyk aan 40%, en die vloeibaarheid neem toe tot 50%. Dit verander die eienskappe van die legering aansienlik. 'n Toename in die hoeveelheid legeringsmetaal tot 2% lei tot 'n verandering in sterkte tot 'n waarde van 65%, en die opbrengsindeks word 70%. Met 'n hoër koperinhoud in die samestelling van gietyster, is nodulêre grafiet moeiliker om te vorm. Die invoering van 'n legeringselement in die struktuur verander nie die tegnologie om 'n taai en sagte legering te vorm nie. Die tyd wat vir uitgloeiing toegeken word, val saam met die duur van so 'n reaksie in die vervaardiging van gietyster sonder koper onsuiwerhede. Dit is ongeveer 10 uur.
Die gebruik van koper om hoog te maaksilikonkonsentrasie is nie in staat om die sogenaamde ferruginisering van die mengsel tydens uitgloeiing heeltemal uit te skakel nie. Die resultaat is 'n produk met lae elastisiteit.
Oplosbaarheid in kwik
Wanneer kwik met metale van ander elemente gemeng word, word amalgame verkry. Hierdie proses kan by kamertemperatuur plaasvind, want onder sulke toestande is Pb 'n vloeistof. Die oplosbaarheid van koper in kwik gaan slegs tydens verhitting verby. Die metaal moet eers fyngedruk word. Wanneer vaste koper met vloeibare kwik benat word, dring een stof 'n ander binne of diffundeer. Die oplosbaarheidswaarde word as 'n persentasie uitgedruk en is 7.410-3. Die reaksie produseer 'n soliede eenvoudige amalgaam, soortgelyk aan sement. As jy dit 'n bietjie verhit, sal dit sag word. Gevolglik word hierdie mengsel gebruik om porselein-items te herstel. Daar is ook komplekse amalgame met 'n optimale metaalinhoud. Byvoorbeeld, die elemente van silwer, tin, koper en sink is teenwoordig in 'n tandheelkundige legering. Hulle getal in persentasie verwys na 65:27:6:2. Amalgaam met hierdie samestelling word silwer genoem. Elke komponent van die legering verrig 'n spesifieke funksie, wat jou toelaat om 'n hoë kwaliteit vulsel te kry.
Nog 'n voorbeeld is die amalgaamlegering, wat 'n hoë koperinhoud het. Dit word ook koperlegering genoem. Die samestelling van die amalgaam bevat van 10 tot 30% Cu. Die hoë koperinhoud verhoed die interaksie van tin met kwik, wat die vorming van 'n baie swak en korrosiewe fase van die legering verhoed. BehalweDaarbenewens lei 'n afname in die hoeveelheid silwer in die vulsel tot 'n verlaging in prys. Vir die voorbereiding van amalgaam is dit wenslik om 'n inerte atmosfeer of 'n beskermende vloeistof te gebruik wat 'n film vorm. Die metale waaruit die legering bestaan, kan vinnig met lug oksideer. Die proses van verhitting van cuprum amalgaam in die teenwoordigheid van waterstof lei tot die distillasie van kwik, wat die skeiding van elementêre koper moontlik maak. Soos u kan sien, is hierdie onderwerp maklik om te leer. Nou weet jy hoe koper nie net met water in wisselwerking tree nie, maar ook met sure en ander elemente.
