Løseligheten av kobber i vann og syrer

De kjemiske egenskapene til de fleste elementer er basert på deres evne til å oppløse i vandige medier og syrer. Studien av egenskapene til kobber er forbundet med lav aktivitet under normale forhold. En egenart av sine kjemiske prosesser er dannelsen av forbindelser med ammoniakk, kvikksølv, salpetersyre og svovelsyrer. Lav kobberoppløselighet i vann er ikke i stand til å forårsake korrosjonsprosesser. Det har spesielle kjemiske egenskaper som gjør det mulig å bruke forbindelsen i ulike bransjer.

Element Beskrivelse

Kobber anses å være det eldste metallet som folk lærte å minne før vår tid. Dette stoffet er hentet fra naturlige kilder i form av malm. Kobber kalles et element i det kjemiske bordet med det latinske navnet cuprum, og det ordinære nummeret er 29. I det periodiske systemet ligger det i fjerde periode og tilhører den første gruppen.

Den naturlige substansen er et rosa-rødt tungmetall med en myk og smi-struktur. Temperaturen av kokende og smeltende er mer enn 1000 ° С. Det regnes som en god dirigent.

Kjemisk struktur og egenskaper

Hvis du studerer den elektroniske formelen av et kobberatom, kan du oppdage at det har 4 nivåer. På valens 4s-orbitaler er det bare en elektron. Under kjemiske reaksjoner kan fra 1 til 3 negativt ladede partikler deles fra atomet, deretter blir kobberforbindelser med en oksidasjonstilstand på +3, +2, +1 oppnådd. Dens bivalente derivater har størst stabilitet.

I kjemiske reaksjoner virker det som et lavaktivitetsmetall. Under normale forhold er løseligheten av kobber i vann fraværende. I tørr luft er det ikke observert korrosjon, men når det blir oppvarmet, er metalloverflaten dekket med et svart belegg av bivalent oksid. Den kjemiske stabiliteten til kobber manifesteres ved virkningen av vannfrie gasser, karbon, et antall organiske forbindelser, fenolharpikser og alkoholer. Det er preget av komplekseringsreaksjoner med frigjøring av fargede forbindelser. Kobber har en liten likhet med metaller av alkali-gruppen, forbundet med dannelsen av derivater av den monovalente serien.

Hva er løselighet?

Dette er prosessen med dannelse av homogene systemer i form av løsninger i samspillet mellom en forbindelse og andre stoffer. Deres komponenter er individuelle molekyler, atomer, ioner og andre partikler. Graden av oppløselighet bestemmes av konsentrasjonen av stoffet, som ble oppløst ved fremstilling av en mettet løsning.

Måleenheten er oftest prosenter, volumetriske eller vektfraksjoner. Løseligheten av kobber i vann, så vel som av andre forbindelser av fast type, er kun gjenstand for endringer i temperaturforhold. Denne avhengigheten uttrykkes ved hjelp av kurver. Hvis indikatoren er svært liten, anses stoffet uoppløselig.

Løseligheten av kobber i et vandig medium

Metallet utviser korrosjonsbestandighet under påvirkning av sjøvann. Dette viser sin inertitet under vanlige forhold. Oppløseligheten av kobber i vann (fersk) blir praktisk talt ikke observert. Men i et fuktig miljø og under påvirkning av karbondioksid på metalloverflaten, dannes en grønn film, som er hovedkarbonatet:

Cu + Cu + O2 + H20 + CO2 → Cu (OH) ₂ · CuCO2.

Hvis vi vurderer sine monovalente forbindelser i form av et salt, observeres deres ubetydelige oppløsning. Slike stoffer er utsatt for rask oksidasjon. Som et resultat er kobberforbindelser divalente. Disse saltene har god oppløselighet i et vandig medium. Det er en fullstendig dissosiasjon i ioner.

Løselighet i syrer

De vanlige forholdene for reaksjonene av kobber med svake eller fortynnede syrer fremmer ikke deres interaksjon. Det er ingen kjemisk prosess av metall med alkalier. Løseligheten av kobber i syrer er mulig hvis de er sterke oksidanter. Bare i dette tilfellet er det interaksjon.

Løseligheten av kobber i salpetersyre

En slik reaksjon er mulig i lys av det faktum at en prosess med oksidasjon av metallet med et sterkt reagens foregår. Salpetersyre i fortynnet og konsentrert form viser oksidative egenskaper med kobberoppløsning.

I den første varianten, under reaksjonen, oppnås kobbernitrat og nitrogen-bivalentoksyd i et forhold på 75% til 25%. Prosessen med fortynnet salpetersyre kan beskrives ved følgende ligning:

8HNO3 + 3Cu → 3Cu (NO3) ₂ + NO + NO + 4H20.

I det andre tilfellet oppnås kobbernitrat og nitrogen divalente og tetravalente oksyder, hvis forhold er 1 til 1. I denne prosessen blir 1 mol metall og 3 mol syre konsentrert i nitrogen. Når kobber oppløses, oppvarmes oppløsningen sterkt, noe som resulterer i termisk dekomponering av oksidasjonsmidlet og frigjøring av et ytterligere volum nitrogenoksider.

4HNO3 + Cu → Cu (NO3) ₂ + NO2 + NO2 + 2H20.

Reaksjonen brukes i produksjon av lavt tonnasje, relatert til behandling av skrap eller fjerning av belegg fra avfall. En slik fremgangsmåte for oppløsning av kobber har imidlertid en rekke ulemper forbundet med frigjøring av en stor mengde nitrogenoksyder. For fangst eller nøytralisering er spesialutstyr nødvendig. Disse prosessene er svært dyre.

Oppløsning av kobber betraktes som fullført, når det er en fullstendig opphør av produksjonen av flyktige nitrogenoksyder. Reaksjonstemperaturen varierer fra 60 til 70 ° C. Det neste trinnet er å frigjøre løsningen fra kjemiske reaktoren. På bunnen er små metallbiter, som ikke har reagert. Vann ble tilsatt til den resulterende væske og filtrering ble utført.

Løselighet i svovelsyre

I normal tilstand oppstår ikke denne reaksjonen. Faktoren som bestemmer oppløsningen av kobber i svovelsyre er dens sterke konsentrasjon. Fortynnet media kan ikke oksidere metallet. Oppløsning av kobber i konsentrert svovelsyre fortsetter med frigjøring av sulfat.

Prosessen uttrykkes av følgende ligning:

Cu + H2S04 + H2SO4 → CuSO4 + 2H20 + SO2.

Egenskaper av kobbersulfat

Saltdibasisk kalles også svovelsyre, den er betegnet som CuSO ₄ . Det er et stoff uten en karakteristisk lukt, som ikke viser volatilitet. I vannfri form har saltet ingen farge, det er ugjennomsiktig og har høy hygroskopisitet. Kobber (sulfat) oppløselighet er god. Molekyler av vann, som forbinder saltet, kan danne krystallinske hydratforbindelser. Et eksempel er kobbersulfat, som er et blått pentahydrat. Dens formel: CuSO ₄ · 5H ₂ O.

Krystallhydrater har en gjennomsiktig struktur av en blåaktig nyanse, de utviser en bitter, metallisk smak. Deres molekyler er i stand til å miste bundet vann. I naturen forekommer de i form av mineraler, som inkluderer chalcantitt og butyl.

Kobbersulfat er utsatt for kobber. Løselighet er en eksoterm reaksjon. Under hydrering av salt frigjøres en betydelig mengde varme.

Løseligheten av kobber i jern

Som et resultat av denne prosessen dannes pseudoalloys fra Fe og Cu. For metallisk jern og kobber er begrenset gjensidig løselighet mulig. Dens maksimale verdier blir observert ved en temperatur på 1099.85 ° C. Graden av oppløselighet av kobber i fast form av jern er 8,5%. Dette er små indikatorer. Oppløsningen av metallisk jern i fast form av kobber er ca. 4,2%.

Å redusere temperaturen til romverdier gjør at gjensidige prosesser er ubetydelige. Ved smelting av metallisk kobber er det i stand til å vaske jernet godt i fast form. Ved fremstilling av pseudoalloys Fe og Cu brukes spesielle emner. De er opprettet ved å trykke eller bake et jernpulver i ren eller legert form. Slike emner er impregnert med flytende kobber, som danner pseudoalloys.

Oppløsning i ammoniakk

Prosessen oppstår ofte når NH3 føres i gassform over det smeltede metall. Resultatet er oppløsningen av kobber i ammoniakk, frigjøringen av Cu ₃ N. Denne forbindelsen kalles en monovalent nitrid.

Dens salter er utsatt for en løsning av ammoniakk. Tilsetning av et slikt reagens til kobberklorid fører til utfelling av et bunnfall i form av et hydroksyd:

CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H20 → 2NH4Cl + Cu (OH) ₂ ↓.

Ammonium overskudd fremmer dannelsen av en forbindelse av kompleks type som har en mørkblå farge:

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

Denne prosessen brukes til å bestemme ioner av bivalent kobber.

Løselighet i støpejern

I strukturen av formbart pearlitisk jern, i tillegg til hovedkomponentene, er det et ekstra element i form av vanlig kobber. Det øker grafitiseringen av karbonatomer, bidrar til økningen i fluiditet, styrke og hardhet av legeringer. Metal påvirker positivt nivået av perlit i sluttproduktet. Løseligheten av kobber i støpejern brukes til å dope den opprinnelige sammensetningen. Hovedformålet med denne prosessen er å oppnå en formbar legering. Det vil ha økte mekaniske og korroderende egenskaper, men sprøhet reduseres.

Hvis innholdet av kobber i støpejern er ca. 1%, er strekkstyrken lik 40%, og utbyttet øker til 50%. Dette endrer signifikant egenskapene til legeringen. En økning i mengden metalllegering opptil 2% fører til en endring i styrke til en verdi på 65%, og avkastningsverdien blir 70%. Med et høyere kobberinnhold i sammensetningen av støpejern er sfærisk grafitt vanskeligere å danne. Innføring i strukturen av legeringselementet endrer ikke teknologien for dannelse av en viskøs og myk legering. Tiden som er avsatt for annealing sammenfaller med varigheten av en slik reaksjon i produksjon av støpejern uten forurensning av kobber. Det er ca 10 timer.

Bruken av kobber til fremstilling av støpejern med høy konsentrasjon av silisium er ikke i stand til å eliminere den såkalte ferruginisering av blandingen helt under annealing. Som et resultat oppnås et produkt med lav elastisitet.

Løselighet i kvikksølv

Når man blander kvikksølv med metaller av andre elementer, oppnås amalgam. Denne prosessen kan foregå ved romtemperatur, fordi Pb i slike forhold er en væske. Oppløseligheten av kobber i kvikksølv passerer bare under oppvarming. Metall må knuses på forhånd. Når vått kobber kvikksølv er fuktet, er det en gjensidig penetrering av ett stoff i en annen eller en prosess med diffusjon. Oppløselighetsverdien er uttrykt i prosent og er 7,4 * 10 ^-3 . Under reaksjonen oppnås en fast, enkel amalgam, lik sement. Hvis det er litt oppvarmet, blir det mykere. Som et resultat blir denne blandingen brukt til å reparere produkter fra porselen. Det er også komplekse amalgamer med det optimale innholdet av metaller i den. For eksempel er det i tannlegeringen elementer av sølv, tinn, kobber og sink. Prosentandelen i prosent refererer til som 65: 27: 6: 2. Amalgam med denne sammensetningen kalles sølv. Hver del av legeringen oppfyller en viss funksjon, noe som gjør det mulig å skaffe seg en høy kvalitetstetning.

Et annet eksempel er en amalgamlegering, der et høyt kobberinnhold blir observert. Det kalles også kobberlegering. I amalgamblandingen er fra 10 til 30% Cu tilstede. Det høye innholdet av kobber hindrer samspillet mellom tinn og kvikksølv, noe som ikke tillater dannelse av en meget svak og korrosiv fase av legeringen. I tillegg fører en nedgang i mengden sølvfylling til en reduksjon i pris. For fremstilling av amalgam er det ønskelig å bruke en inert atmosfære eller et beskyttende fluid som danner en film. Metaller som utgjør legeringen kan raskt oksyderes med luft. Prosessen med oppvarming av koblingsamalgam til nærvær av hydrogen fører til destillasjon av kvikksølv, noe som gjør det mulig å skille elementært kobber. Som du kan se, er dette emnet lett å lære. Nå vet du hvordan kobber samhandler ikke bare med vann, men også med syrer og andre elementer.