Chemické vlastnosti většiny prvků jsou založeny na jejich schopnosti rozpouštět se ve vodě a kyselinách. Studium charakteristik mědi je spojeno s nízkou aktivitou za normálních podmínek. Charakteristickým rysem jeho chemických procesů je tvorba sloučenin s amoniakem, rtutí, dusičnou a sírovou kyselinou. Nízká rozpustnost mědi ve vodě není schopna způsobit korozní procesy. Má speciální chemické vlastnosti, které umožňují použití sloučeniny v různých průmyslových odvětvích.
Popis položky
Měď je považována za nejstarší z kovů, které se lidé naučili těžit ještě před naším letopočtem. Tato látka se získává z přírodních zdrojů ve formě rudy. Měď se nazývá prvek chemické tabulky s latinským názvem cuprum, jehož pořadové číslo je 29. V periodické soustavě se nachází ve čtvrté periodě a patří do první skupiny.
Přírodní látka je růžovo-červený těžký kov s měkkou a tvárnou strukturou. Jeho bod varu a tání jenad 1000 °C. Považován za dobrého dirigenta.
Chemická struktura a vlastnosti
Pokud si prostudujete elektronický vzorec atomu mědi, zjistíte, že má 4 úrovně. Ve valenčním 4s orbitalu je pouze jeden elektron. Při chemických reakcích lze z atomu odštěpit 1 až 3 záporně nabité částice, poté se získají sloučeniny mědi s oxidačním stavem +3, +2, +1. Jeho divalentní deriváty jsou nejstabilnější.
Při chemických reakcích působí jako neaktivní kov. Za normálních podmínek rozpustnost mědi ve vodě chybí. Na suchém vzduchu není koroze pozorována, ale při zahřátí je povrch kovu pokryt černým povlakem dvojmocného oxidu. Chemická stabilita mědi se projevuje působením bezvodých plynů, uhlíku, řady organických sloučenin, fenolových pryskyřic a alkoholů. Vyznačuje se složitými formačními reakcemi s uvolňováním barevných sloučenin. Měď má mírnou podobnost s kovy alkalické skupiny, což souvisí s tvorbou derivátů monovalentní řady.
Co je rozpustnost?
Jedná se o proces tvorby homogenních systémů ve formě roztoků při interakci jedné sloučeniny s jinými látkami. Jejich součástí jsou jednotlivé molekuly, atomy, ionty a další částice. Stupeň rozpustnosti je určen koncentrací látky, která byla rozpuštěna při získávání nasyceného roztoku.
Měrnou jednotkou jsou nejčastěji procenta, objemové nebo hmotnostní zlomky. Rozpustnost mědi ve vodě, stejně jako jiných pevných sloučenin, podléhá pouze změnám teplotních podmínek. Tato závislost je vyjádřena pomocí křivek. Pokud je indikátor velmi malý, pak se látka považuje za nerozpustnou.
Rozpustnost mědi ve vodě
Kov vykazuje odolnost proti korozi působením mořské vody. To dokazuje jeho setrvačnost za normálních podmínek. Rozpustnost mědi ve vodě (sladké vodě) se prakticky nesleduje. Ale ve vlhkém prostředí a působením oxidu uhličitého se na povrchu kovu vytvoří zelený film, který je hlavním uhličitanem:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Pokud uvažujeme jeho jednomocné sloučeniny ve formě soli, pozorujeme jejich mírné rozpouštění. Takové látky podléhají rychlé oxidaci. V důsledku toho se získají sloučeniny dvojmocné mědi. Tyto soli mají dobrou rozpustnost ve vodných médiích. Dochází k jejich úplné disociaci na ionty.
Rozpustnost v kyselinách
Normální reakce mědi se slabými nebo zředěnými kyselinami neupřednostňují jejich interakci. Chemický proces kovu s alkáliemi není pozorován. Rozpustnost mědi v kyselinách je možná, pokud se jedná o silná oxidační činidla. Pouze v tomto případě dojde k interakci.
Rozpustnost mědi v kyselině dusičné
Taková reakce je možná díky skutečnosti, že kov je oxidován silným činidlem. Kyselina dusičná ve zředěné a koncentrované forměforma vykazuje oxidační vlastnosti s rozpouštěním mědi.
V první variantě se během reakce získá dusičnan měďnatý a dvojmocný oxid dusíku v poměru 75 % ku 25 %. Proces se zředěnou kyselinou dusičnou lze popsat následující rovnicí:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NE3)2 + NE + NE + 4H2O.
Ve druhém případě se získá dusičnan měďnatý a oxidy dusíku dvojmocné a čtyřmocné, jejichž poměr je 1:1. Tento proces zahrnuje 1 mol kovu a 3 mol koncentrované kyseliny dusičné. Když se měď rozpustí, roztok se silně zahřeje, což má za následek tepelný rozklad okysličovadla a uvolnění dalšího objemu oxidů dusíku:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NE 2 + NE2 + 2H2O.
Reakce se využívá v malosériové výrobě spojené se zpracováním šrotu nebo odstraňováním nátěrů z odpadu. Tento způsob rozpouštění mědi má však řadu nevýhod spojených s uvolňováním velkého množství oxidů dusíku. K jejich zachycení nebo neutralizaci je zapotřebí speciální vybavení. Tyto procesy jsou velmi nákladné.
Rozpuštění mědi se považuje za úplné, když dojde k úplnému zastavení produkce těkavých oxidů dusíku. Reakční teplota se pohybuje od 60 do 70 °C. Dalším krokem je vypuštění roztoku z chemického reaktoru. Na jeho dně jsou malé kousky kovu, které nezreagovaly. Do výsledné kapaliny se přidá voda afiltrování.
Rozpustnost v kyselině sírové
V normálním stavu k takové reakci nedochází. Faktorem určujícím rozpouštění mědi v kyselině sírové je její silná koncentrace. Zředěné médium nemůže oxidovat kov. Rozpouštění mědi v koncentrované kyselině sírové pokračuje s uvolňováním síranu.
Proces je vyjádřen následující rovnicí:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Vlastnosti síranu měďnatého
Dibazická sůl se také nazývá síran, označuje se takto: CuSO4. Je to látka bez charakteristického zápachu, nevykazující těkavost. Ve své bezvodé formě je sůl bezbarvá, neprůhledná a vysoce hygroskopická. Měď (síran) má dobrou rozpustnost. Molekuly vody, spojující sůl, mohou vytvářet krystalické hydrátové sloučeniny. Příkladem je síran měďnatý, což je modrý pentahydrát. Jeho vzorec je: CuSO4 5H2O.
Krystalické hydráty mají průhlednou strukturu namodralého odstínu, vykazují hořkou, kovovou chuť. Jejich molekuly jsou schopny časem ztrácet vázanou vodu. V přírodě se vyskytují ve formě minerálů, mezi které patří chalcanthit a butit.
Ovlivněno síranem měďnatým. Rozpustnost je exotermická reakce. V procesu hydratace solí vzniká značné množstvíteplo.
Rozpustnost mědi v železe
V důsledku tohoto procesu vznikají pseudoslitiny Fe a Cu. U kovového železa a mědi je možná omezená vzájemná rozpustnost. Jeho maximální hodnoty jsou pozorovány při teplotním indexu 1099,85 °C. Stupeň rozpustnosti mědi v pevné formě železa je 8,5 %. To jsou malé ukazatele. Rozpustnost kovového železa v pevné formě mědi je asi 4,2 %.
Snížení teploty na pokojové hodnoty činí vzájemné procesy bezvýznamnými. Když je kovová měď roztavena, je schopna dobře smáčet železo v pevné formě. Při získávání pseudoslitin Fe a Cu se používají speciální obrobky. Vznikají lisováním nebo vypalováním železného prášku, který je v čisté nebo legované formě. Takové polotovary jsou impregnovány tekutou mědí, tvořící pseudoslitiny.
Rozpouštění v čpavku
Proces často pokračuje průchodem NH3 v plynné formě přes horký kov. Výsledkem je rozpuštění mědi v čpavku, uvolnění Cu3N. Tato sloučenina se nazývá monovalentní nitrid.
Jeho soli jsou vystaveny roztoku čpavku. Přidání takového činidla k chloridu měďnatému vede k vysrážení ve formě hydroxidu:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Přebytek amoniaku přispívá k tvorbě sloučeniny komplexního typu s tmavě modrou barvou:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Tento proces se používá k určení měďných iontů.
Rozpustnost v litině
Ve struktuře tvárné perlitické litiny je kromě hlavních složek přídavný prvek v podobě obyčejné mědi. Právě ona zvyšuje grafitizaci atomů uhlíku, přispívá ke zvýšení tekutosti, pevnosti a tvrdosti slitin. Kov má pozitivní vliv na hladinu perlitu v konečném produktu. Rozpustnost mědi v litině se používá k legování výchozího složení. Hlavním účelem tohoto procesu je získat tvárnou slitinu. Bude mít zlepšené mechanické a korozní vlastnosti, ale sníženou křehkost.
Pokud je obsah mědi v litině asi 1 %, pak se pevnost v tahu rovná 40 % a tekutost se zvýší na 50 %. To výrazně mění vlastnosti slitiny. Zvýšení množství legujícího kovu na 2 % vede ke změně pevnosti na hodnotu 65 % a index kluzu se stává 70 %. Při vyšším obsahu mědi ve složení litiny se nodulární grafit obtížněji tvoří. Zavedení legujícího prvku do struktury nemění technologii vytváření houževnaté a měkké slitiny. Doba vyhrazená pro žíhání se shoduje s dobou trvání takové reakce při výrobě litiny bez příměsí mědi. Je asi 10 hodin.
Použití mědi k dosažení vysoké úrovněkoncentrace křemíku není schopna zcela eliminovat tzv. ferruginizaci směsi při žíhání. Výsledkem je produkt s nízkou elasticitou.
Rozpustnost ve rtuti
Při smíchání rtuti s kovy jiných prvků se získají amalgámy. Tento proces může probíhat při pokojové teplotě, protože za takových podmínek je Pb kapalina. Rozpustnost mědi ve rtuti přechází pouze při zahřívání. Kov se musí nejprve rozdrtit. Při smáčení pevné mědi kapalnou rtutí jedna látka proniká druhou nebo difunduje. Hodnota rozpustnosti je vyjádřena v procentech a je 7,410-3. Reakcí vzniká pevný jednoduchý amalgám, podobný cementu. Když ho trochu zahřejete, změkne. V důsledku toho se tato směs používá k opravě porcelánových předmětů. Existují také komplexní amalgámy s optimálním obsahem kovů. Například prvky stříbra, cínu, mědi a zinku jsou přítomny v dentální slitině. Jejich počet v procentech odpovídá poměru 65:27:6:2. Amalgám s tímto složením se nazývá stříbro. Každá složka slitiny plní specifickou funkci, což vám umožňuje získat vysoce kvalitní náplň.
Dalším příkladem je amalgámová slitina, která má vysoký obsah mědi. Říká se jí také slitina mědi. Složení amalgámu obsahuje od 10 do 30 % Cu. Vysoký obsah mědi zabraňuje interakci cínu se rtutí, což zabraňuje vzniku velmi slabé a korozivní fáze slitiny. Až naPokles množství stříbra v náplni navíc vede ke snížení ceny. Pro přípravu amalgámu je žádoucí použít inertní atmosféru nebo ochrannou kapalinu, která tvoří film. Kovy, které tvoří slitinu, jsou schopny rychle oxidovat vzduchem. Proces zahřívání měďnatého amalgámu v přítomnosti vodíku vede k destilaci rtuti, která umožňuje separaci elementární mědi. Jak vidíte, toto téma je snadné se naučit. Nyní víte, jak měď interaguje nejen s vodou, ale také s kyselinami a dalšími prvky.
