Chemické vlastnosti väčšiny prvkov sú založené na ich schopnosti rozpúšťať sa vo vode a kyselinách. Štúdium charakteristík medi je spojené s nízkou aktivitou za normálnych podmienok. Charakteristickým znakom jeho chemických procesov je tvorba zlúčenín s amoniakom, ortuťou, dusičnou a sírovou kyselinou. Nízka rozpustnosť medi vo vode nie je schopná spôsobiť korózne procesy. Má špeciálne chemické vlastnosti, ktoré umožňujú použitie zlúčeniny v rôznych priemyselných odvetviach.
Popis položky
Meď je považovaná za najstarší z kovov, ktoré sa ľudia naučili ťažiť ešte pred naším letopočtom. Táto látka sa získava z prírodných zdrojov vo forme rudy. Meď sa nazýva prvok chemickej tabuľky s latinským názvom cuprum, ktorého poradové číslo je 29. V periodickej sústave sa nachádza vo štvrtej perióde a patrí do prvej skupiny.
Prírodná látka je ružovo-červený ťažký kov s jemnou a poddajnou štruktúrou. Jeho bod varu a topenia jenad 1000 °C. Považovaný za dobrého dirigenta.
Chemická štruktúra a vlastnosti
Ak si preštudujete elektronický vzorec atómu medi, zistíte, že má 4 úrovne. Vo valenčnom 4s orbitále je len jeden elektrón. Počas chemických reakcií sa z atómu môžu odštiepiť 1 až 3 negatívne nabité častice, potom sa získajú zlúčeniny medi s oxidačným stavom +3, +2, +1. Jeho dvojmocné deriváty sú najstabilnejšie.
Pri chemických reakciách pôsobí ako neaktívny kov. Za normálnych podmienok rozpustnosť medi vo vode chýba. Na suchom vzduchu sa korózia nepozoruje, ale pri zahriatí je povrch kovu pokrytý čiernym povlakom dvojmocného oxidu. Chemická stabilita medi sa prejavuje pôsobením bezvodých plynov, uhlíka, množstva organických zlúčenín, fenolových živíc a alkoholov. Vyznačuje sa zložitými formačnými reakciami s uvoľňovaním farebných zlúčenín. Meď má miernu podobnosť s kovmi alkalickej skupiny, čo súvisí s tvorbou derivátov monovalentnej série.
Čo je rozpustnosť?
Ide o proces tvorby homogénnych systémov vo forme roztokov pri interakcii jednej zlúčeniny s inými látkami. Ich zložkami sú jednotlivé molekuly, atómy, ióny a iné častice. Stupeň rozpustnosti je určený koncentráciou látky, ktorá bola rozpustená pri získaní nasýteného roztoku.
Mernou jednotkou sú najčastejšie percentá, objemové alebo hmotnostné zlomky. Rozpustnosť medi vo vode, podobne ako iných pevných zlúčenín, podlieha iba zmenám teplotných podmienok. Táto závislosť je vyjadrená pomocou kriviek. Ak je indikátor veľmi malý, látka sa považuje za nerozpustnú.
Rozpustnosť medi vo vode
Kov vykazuje odolnosť proti korózii pri pôsobení morskej vody. To dokazuje jeho zotrvačnosť za normálnych podmienok. Rozpustnosť medi vo vode (sladká voda) sa prakticky nesleduje. Ale vo vlhkom prostredí a pri pôsobení oxidu uhličitého sa na povrchu kovu vytvorí zelený film, ktorý je hlavným uhličitanom:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Ak vezmeme do úvahy jeho jednomocné zlúčeniny vo forme soli, pozorujeme ich mierne rozpúšťanie. Takéto látky podliehajú rýchlej oxidácii. V dôsledku toho sa získajú zlúčeniny dvojmocnej medi. Tieto soli majú dobrú rozpustnosť vo vodnom prostredí. Nastane ich úplná disociácia na ióny.
Rozpustnosť v kyselinách
Normálne reakcie medi so slabými alebo zriedenými kyselinami neprospievajú ich interakcii. Chemický proces kovu s alkáliami nie je pozorovaný. Rozpustnosť medi v kyselinách je možná, ak sú to silné oxidačné činidlá. Iba v tomto prípade dôjde k interakcii.
Rozpustnosť medi v kyseline dusičnej
Takáto reakcia je možná vďaka skutočnosti, že kov je oxidovaný silným činidlom. Kyselina dusičná je zriedená a koncentrovanáforma vykazuje oxidačné vlastnosti s rozpúšťaním medi.
V prvom variante sa počas reakcie získa dusičnan meďnatý a dvojmocný oxid dusíka v pomere 75 % ku 25 %. Proces so zriedenou kyselinou dusičnou možno opísať nasledujúcou rovnicou:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NIE + NIE + 4H2O.
V druhom prípade sa získa dusičnan meďnatý a oxidy dusíka dvojmocné a štvormocné, ktorých pomer je 1:1. Tento proces zahŕňa 1 mol kovu a 3 mol koncentrovanej kyseliny dusičnej. Keď sa meď rozpustí, roztok sa silne zahreje, čo vedie k tepelnému rozkladu oxidačného činidla a uvoľneniu ďalšieho objemu oxidov dusíka:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2H2O.
Reakcia sa využíva v malosériovej výrobe spojenej so spracovaním šrotu alebo odstraňovaním náterov z odpadu. Tento spôsob rozpúšťania medi má však množstvo nevýhod spojených s uvoľňovaním veľkého množstva oxidov dusíka. Na ich zachytenie alebo neutralizáciu je potrebné špeciálne vybavenie. Tieto procesy sú veľmi nákladné.
Rozpustenie medi sa považuje za úplné, keď dôjde k úplnému zastaveniu produkcie prchavých oxidov dusíka. Reakčná teplota sa pohybuje od 60 do 70 °C. Ďalším krokom je vypustenie roztoku z chemického reaktora. Na jeho dne sú malé kúsky kovu, ktoré nezreagovali. Do výslednej kvapaliny sa pridá voda afiltrovanie.
Rozpustnosť v kyseline sírovej
V normálnom stave k takejto reakcii nedochádza. Faktor určujúci rozpúšťanie medi v kyseline sírovej je jej silná koncentrácia. Zriedené médium nemôže oxidovať kov. Rozpúšťanie medi v koncentrovanej kyseline sírovej pokračuje uvoľňovaním síranu.
Proces je vyjadrený nasledujúcou rovnicou:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Vlastnosti síranu meďnatého
Dibázická soľ sa tiež nazýva síran, označuje sa takto: CuSO4. Je to látka bez charakteristického zápachu, nevykazuje prchavosť. Vo svojej bezvodej forme je soľ bezfarebná, nepriehľadná a vysoko hygroskopická. Meď (síran) má dobrú rozpustnosť. Molekuly vody, spájajúce soľ, môžu vytvárať zlúčeniny kryštálových hydrátov. Príkladom je síran meďnatý, čo je modrý pentahydrát. Jeho vzorec je: CuSO4 5H2O.
Kryštáľové hydráty majú priehľadnú štruktúru modrastého odtieňa, prejavujú horkú, kovovú chuť. Ich molekuly sú schopné časom stratiť viazanú vodu. V prírode sa vyskytujú vo forme minerálov, medzi ktoré patrí chalkantit a butit.
Ovplyvnené síranom meďnatým. Rozpustnosť je exotermická reakcia. V procese hydratácie soli vzniká značné množstvoteplo.
Rozpustnosť medi v železe
V dôsledku tohto procesu vznikajú pseudozliatiny Fe a Cu. Pre kovové železo a meď je možná obmedzená vzájomná rozpustnosť. Jeho maximálne hodnoty sú pozorované pri teplotnom indexe 1099,85 °C. Stupeň rozpustnosti medi v pevnej forme železa je 8,5 %. Toto sú malé ukazovatele. Rozpustnosť kovového železa v pevnej forme medi je asi 4,2 %.
Zníženie teploty na izbové hodnoty robí vzájomné procesy bezvýznamnými. Keď je kovová meď roztavená, je schopná dobre zmáčať železo v pevnej forme. Pri získavaní pseudozliatin Fe a Cu sa používajú špeciálne obrobky. Vznikajú lisovaním alebo vypaľovaním železného prášku, ktorý je v čistej alebo legovanej forme. Takéto polotovary sú impregnované tekutou meďou, ktorá vytvára pseudozliatiny.
Rozpúšťanie v amoniaku
Proces často pokračuje prechodom NH3 v plynnej forme cez horúci kov. Výsledkom je rozpustenie medi v amoniaku, uvoľnenie Cu3N. Táto zlúčenina sa nazýva monovalentný nitrid.
Jeho soli sú vystavené pôsobeniu roztoku amoniaku. Pridanie takéhoto činidla k chloridu meďnatému vedie k vyzrážaniu vo forme hydroxidu:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Prebytok amoniaku prispieva k tvorbe zlúčeniny komplexného typu s tmavomodrou farbou:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Tento proces sa používa na určenie medných iónov.
Rozpustnosť v liatine
V štruktúre tvárnej perlitickej liatiny sa okrem hlavných komponentov nachádza dodatočný prvok vo forme obyčajnej medi. Je to ona, ktorá zvyšuje grafitizáciu atómov uhlíka, prispieva k zvýšeniu tekutosti, pevnosti a tvrdosti zliatin. Kov má pozitívny vplyv na hladinu perlitu v konečnom produkte. Rozpustnosť medi v liatine sa používa na legovanie pôvodného zloženia. Hlavným účelom tohto procesu je získať kujnú zliatinu. Bude mať zlepšené mechanické a korózne vlastnosti, ale zníži sa krehnutie.
Ak je obsah medi v liatine asi 1 %, potom sa pevnosť v ťahu rovná 40 % a tekutosť sa zvýši na 50 %. To výrazne mení vlastnosti zliatiny. Zvýšenie množstva legujúceho kovu na 2% vedie k zmene pevnosti na hodnotu 65% a index výťažnosti sa stáva 70%. Pri vyššom obsahu medi v zložení liatiny sa nodulárny grafit ťažšie tvorí. Zavedenie legujúceho prvku do štruktúry nemení technológiu vytvárania húževnatej a mäkkej zliatiny. Čas vyhradený na žíhanie sa zhoduje s trvaním takejto reakcie pri výrobe liatiny bez prímesí medi. Je asi 10 hodín.
Použitie medi na dosiahnutie vysokej úrovnekoncentrácia kremíka nie je schopná úplne eliminovať takzvanú feruginizáciu zmesi pri žíhaní. Výsledkom je produkt s nízkou elasticitou.
Rozpustnosť v ortuti
Keď sa ortuť zmieša s kovmi iných prvkov, získajú sa amalgámy. Tento proces môže prebiehať pri izbovej teplote, pretože za takýchto podmienok je Pb kvapalina. Rozpustnosť medi v ortuti prechádza iba počas zahrievania. Kov sa musí najskôr rozdrviť. Pri zmáčaní pevnej medi kvapalnou ortuťou jedna látka preniká do druhej alebo difunduje. Hodnota rozpustnosti je vyjadrená v percentách a je 7,410-3. Reakciou vzniká pevný jednoduchý amalgám, podobný cementu. Ak ho trochu zohrejete, zmäkne. V dôsledku toho sa táto zmes používa na opravu porcelánových predmetov. Existujú aj komplexné amalgámy s optimálnym obsahom kovov. Napríklad prvky striebra, cínu, medi a zinku sú prítomné v dentálnej zliatine. Ich počet v percentách je 65:27:6:2. Amalgám s týmto zložením sa nazýva striebro. Každý komponent zliatiny plní špecifickú funkciu, čo vám umožňuje získať vysokokvalitnú výplň.
Ďalším príkladom je amalgámová zliatina, ktorá má vysoký obsah medi. Nazýva sa tiež zliatina medi. Zloženie amalgámu obsahuje od 10 do 30 % Cu. Vysoký obsah medi zabraňuje interakcii cínu s ortuťou, čo zabraňuje vzniku veľmi slabej a korozívnej fázy zliatiny. OkremPokles množstva striebra vo výplni navyše vedie k zníženiu ceny. Na prípravu amalgámu je žiaduce použiť inertnú atmosféru alebo ochrannú kvapalinu, ktorá vytvára film. Kovy, ktoré tvoria zliatinu, sú schopné rýchlo oxidovať vzduchom. Proces zahrievania meďnatého amalgámu v prítomnosti vodíka vedie k destilácii ortuti, ktorá umožňuje oddelenie elementárnej medi. Ako vidíte, táto téma sa dá ľahko naučiť. Teraz viete, ako meď interaguje nielen s vodou, ale aj s kyselinami a inými prvkami.
