Химичните свойства на повечето елементи се основават на способността им да се разтварят във вода и киселини. Изучаването на характеристиките на медта е свързано с ниска активност при нормални условия. Характерна особеност на неговите химични процеси е образуването на съединения с амоняк, живак, азотна и сярна киселини. Ниската разтворимост на медта във вода не е в състояние да причини корозионни процеси. Той има специални химични свойства, които позволяват на съединението да се използва в различни индустрии.
Описание на артикула
Медта се смята за най-стария от металите, които хората са се научили да извличат още преди нашата ера. Това вещество се получава от естествени източници под формата на руда. Медта се нарича елемент от химическата таблица с латинското име cuprum, чийто сериен номер е 29. В периодичната система тя се намира в четвъртия период и принадлежи към първата група.
Естественото вещество е розово-червен тежък метал с мека и ковка структура. Неговата точка на кипене и топене енад 1000 °C. Смятан за добър диригент.
Химична структура и свойства
Ако изучавате електронната формула на медния атом, ще откриете, че той има 4 нива. Във валентната 4s орбитала има само един електрон. По време на химични реакции от един атом могат да се отделят от 1 до 3 отрицателно заредени частици, след което се получават медни съединения със степен на окисление +3, +2, +1. Неговите двувалентни производни са най-стабилни.
При химични реакции той действа като неактивен метал. При нормални условия разтворимостта на медта във вода отсъства. При сух въздух корозия не се наблюдава, но при нагряване металната повърхност е покрита с черно покритие от двувалентен оксид. Химичната стабилност на медта се проявява под действието на безводни газове, въглерод, редица органични съединения, фенолни смоли и алкохоли. Характеризира се с реакции на комплексно образуване с освобождаване на оцветени съединения. Медта има леко сходство с металите от алкалната група, свързано с образуването на производни от едновалентния ред.
Какво е разтворимост?
Това е процесът на образуване на хомогенни системи под формата на разтвори при взаимодействието на едно съединение с други вещества. Техните компоненти са отделни молекули, атоми, йони и други частици. Степента на разтворимост се определя от концентрацията на веществото, което е разтворено при получаване на наситен разтвор.
Единицата за измерване най-често са проценти, обемни или тегловни фракции. Разтворимостта на медта във вода, подобно на други твърди съединения, подлежи само на промени в температурните условия. Тази зависимост се изразява с помощта на криви. Ако индикаторът е много малък, тогава веществото се счита за неразтворимо.
Разтворимост на мед във вода
Металът проявява устойчивост на корозия под действието на морска вода. Това доказва неговата инертност при нормални условия. Разтворимостта на медта във вода (сладка вода) практически не се наблюдава. Но във влажна среда и под действието на въглероден диоксид върху металната повърхност се образува зелен филм, който е основният карбонат:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Ако разгледаме неговите едновалентни съединения под формата на сол, тогава се наблюдава лекото им разтваряне. Такива вещества са подложени на бързо окисляване. В резултат на това се получават двувалентни медни съединения. Тези соли имат добра разтворимост във водна среда. Настъпва пълната им дисоциация на йони.
Разтворимост в киселини
Нормалните реакции на медта със слаби или разредени киселини не благоприятстват тяхното взаимодействие. Химичният процес на метала с алкали не се наблюдава. Разтворимостта на медта в киселини е възможна, ако те са силни окислители. Само в този случай се осъществява взаимодействието.
Разтворимост на мед в азотна киселина
Такава реакция е възможна поради факта, че металът се окислява със силен реагент. Азотна киселина в разредена и концентриранаформата проявява окислителни свойства с разтварянето на медта.
При първия вариант по време на реакцията се получават меден нитрат и азотен двувалентен оксид в съотношение 75% към 25%. Процесът с разредена азотна киселина може да бъде описан със следното уравнение:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + НЕ + НЕ + 4H2O.
Във втория случай се получават двувалентен и четиривалентен меден нитрат и азотни оксиди, чието съотношение е 1 към 1. Този процес включва 1 mol метал и 3 mol концентрирана азотна киселина. Когато медта се разтвори, разтворът се нагрява силно, което води до термично разлагане на окислителя и освобождаване на допълнителен обем азотни оксиди:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + НЕ2 + 2H2O.
Реакцията се използва в дребномащабно производство, свързано с преработка на скрап или отстраняване на покрития от отпадъци. Този метод за разтваряне на мед обаче има редица недостатъци, свързани с отделянето на голямо количество азотни оксиди. За улавянето или неутрализирането им е необходимо специално оборудване. Тези процеси са много скъпи.
Разтварянето на медта се счита за завършено, когато има пълно спиране на производството на летливи азотни оксиди. Реакционната температура варира от 60 до 70 °C. Следващата стъпка е източването на разтвора от химическия реактор. На дъното му има малки парченца метал, които не са реагирали. Към получената течност се добавя вода ифилтриране.
Разтворимост в сярна киселина
В нормално състояние такава реакция не се случва. Факторът, определящ разтварянето на медта в сярна киселина, е нейната силна концентрация. Разредена среда не може да окисли метала. Разтварянето на медта в концентрирана сярна киселина протича с отделянето на сулфат.
Процесът се изразява със следното уравнение:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Свойства на медния сулфат
Двуосновната сол се нарича още сулфатна, означена по следния начин: CuSO4. Това е вещество без характерна миризма, непроявяващо летливост. В безводната си форма солта е безцветна, непрозрачна и силно хигроскопична. Медта (сулфат) има добра разтворимост. Водните молекули, присъединявайки се към солта, могат да образуват кристалнохидратни съединения. Пример за това е медният сулфат, който е син пентахидрат. Формулата му е: CuSO4 5H2O.
Кристалните хидрати имат прозрачна структура със синкав оттенък, проявяват горчив, метален вкус. Техните молекули са способни да губят свързана вода с течение на времето. В природата те се срещат под формата на минерали, които включват халкантит и бутит.
Засегнато от меден сулфат. Разтворимостта е екзотермична реакция. В процеса на хидратация на солта, значително количество оттоплина.
Разтворимост на мед в желязо
В резултат на този процес се образуват псевдо-сплави на Fe и Cu. За метално желязо и мед е възможна ограничена взаимна разтворимост. Максималните му стойности се наблюдават при температурен индекс от 1099,85 °C. Степента на разтворимост на медта в твърда форма на желязо е 8,5%. Това са малки показатели. Разтварянето на металното желязо в твърдата форма на медта е около 4,2%.
Намаляването на температурата до стайни стойности прави взаимните процеси незначителни. Когато металната мед се стопи, тя е в състояние да намокри добре желязото в твърда форма. При получаването на Fe и Cu псевдосплави се използват специални заготовки. Те се създават чрез пресоване или печене на желязо на прах, което е в чиста или легирана форма. Такива заготовки са импрегнирани с течна мед, образувайки псевдо-сплави.
Разтваряне в амоняк
Процесът често протича чрез преминаване на NH3 в газообразна форма върху горещ метал. Резултатът е разтварянето на медта в амоняк, освобождаването на Cu3N. Това съединение се нарича моновалентен нитрид.
Неговите соли са изложени на разтвор на амоняк. Добавянето на такъв реагент към меден хлорид води до утаяване под формата на хидроксид:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Излишъкът от амоняк допринася за образуването на съединение от комплексен тип с тъмносин цвят:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Този процес се използва за определяне на медни йони.
Разтворимост в чугун
В структурата на ковкото перлитно желязо, в допълнение към основните компоненти, има допълнителен елемент под формата на обикновена мед. Именно тя увеличава графитизацията на въглеродните атоми, допринася за увеличаване на течливостта, здравината и твърдостта на сплавите. Металът има положителен ефект върху нивото на перлит в крайния продукт. Разтворимостта на медта в чугун се използва за извършване на легиране на първоначалния състав. Основната цел на този процес е да се получи ковка сплав. Той ще има подобрени механични и корозионни свойства, но намалено крехкост.
Ако съдържанието на мед в чугуна е около 1%, тогава якостта на опън е равна на 40%, а течливостта се увеличава до 50%. Това значително променя характеристиките на сплавта. Увеличаването на количеството на легиращия метал до 2% води до промяна в якостта до стойност от 65%, а индексът на добив става 70%. С по-високо съдържание на мед в състава на чугуна, нодуларният графит се образува по-трудно. Въвеждането на легиращ елемент в структурата не променя технологията на образуване на здрава и мека сплав. Времето, определено за отгряване, съвпада с продължителността на такава реакция при производството на чугун без примеси от мед. Това е около 10 часа.
Използването на мед за получаване на висококонцентрацията на силиций не е в състояние напълно да елиминира така нареченото феругинизиране на сместа по време на отгряване. Резултатът е продукт с ниска еластичност.
Разтворимост в живак
Когато живакът се смеси с метали от други елементи, се получават амалгами. Този процес може да се осъществи при стайна температура, тъй като при такива условия Pb е течност. Разтворимостта на медта в живака преминава само при нагряване. Металът първо трябва да бъде смачкан. При намокряне на твърда мед с течен живак едно вещество прониква взаимно в друго или дифундира. Стойността на разтворимост се изразява като процент и е 7,410-3. Реакцията произвежда твърда проста амалгама, подобна на цимента. Ако го загреете малко, ще омекне. В резултат на това тази смес се използва за ремонт на порцеланови предмети. Съществуват и сложни амалгами с оптимално съдържание на метал. Например, елементите сребро, калай, мед и цинк присъстват в денталната сплав. Техният брой в проценти се отнася до 65:27:6:2. Амалгамата с този състав се нарича сребро. Всеки компонент на сплавта изпълнява специфична функция, която ви позволява да получите висококачествен пълнеж.
Друг пример е амалгамната сплав, която има високо съдържание на мед. Нарича се още медна сплав. Съставът на амалгамата съдържа от 10 до 30% Cu. Високото съдържание на мед предотвратява взаимодействието на калай с живак, което предотвратява образуването на много слаба и корозивна фаза на сплавта. С изключениеОсвен това намаляването на количеството сребро в пълнежа води до намаляване на цената. За приготвянето на амалгама е желателно да се използва инертна атмосфера или защитна течност, която образува филм. Металите, които съставляват сплавта, могат бързо да се окисляват с въздух. Процесът на нагряване на медна амалгама в присъствието на водород води до дестилация на живак, което позволява отделянето на елементарна мед. Както можете да видите, тази тема е лесна за научаване. Сега знаете как медта взаимодейства не само с вода, но и с киселини и други елементи.
