Sifat kimia kebanyakan unsur adalah berdasarkan keupayaannya untuk larut dalam air dan asid. Kajian tentang ciri-ciri tembaga dikaitkan dengan aktiviti yang rendah dalam keadaan normal. Ciri proses kimianya ialah pembentukan sebatian dengan ammonia, merkuri, nitrik dan asid sulfurik. Keterlarutan kuprum yang rendah dalam air tidak mampu menyebabkan proses kakisan. Ia mempunyai sifat kimia khas yang membolehkan sebatian itu digunakan dalam pelbagai industri.
Perihalan item
Tembaga dianggap sebagai logam tertua yang dipelajari orang untuk diekstrak sebelum zaman kita. Bahan ini diperoleh daripada sumber semula jadi dalam bentuk bijih. Kuprum dipanggil unsur jadual kimia dengan nama Latin cuprum, yang nombor sirinya ialah 29. Dalam sistem berkala, ia terletak dalam tempoh keempat dan tergolong dalam kumpulan pertama.
Bahan semula jadi ialah logam berat merah jambu-merah dengan struktur lembut dan mudah ditempa. Takat didih dan leburnya ialahmelebihi 1000 °C. Dianggap sebagai konduktor yang baik.
Struktur dan sifat kimia
Jika anda mengkaji formula elektronik atom kuprum, anda akan mendapati ia mempunyai 4 peringkat. Hanya terdapat satu elektron dalam orbital valens 4s. Semasa tindak balas kimia, daripada 1 hingga 3 zarah bercas negatif boleh dipisahkan daripada atom, kemudian sebatian kuprum dengan keadaan pengoksidaan +3, +2, +1 diperolehi. Derivatif divalennya adalah yang paling stabil.
Dalam tindak balas kimia, ia bertindak sebagai logam tidak aktif. Di bawah keadaan biasa, keterlarutan kuprum dalam air tidak hadir. Dalam udara kering, kakisan tidak diperhatikan, tetapi apabila dipanaskan, permukaan logam ditutup dengan salutan hitam oksida divalen. Kestabilan kimia kuprum ditunjukkan di bawah tindakan gas kontang, karbon, sejumlah sebatian organik, resin fenolik dan alkohol. Ia dicirikan oleh tindak balas pembentukan kompleks dengan pembebasan sebatian berwarna. Kuprum mempunyai sedikit persamaan dengan logam kumpulan alkali, dikaitkan dengan pembentukan derivatif siri monovalen.
Apakah itu keterlarutan?
Ini adalah proses pembentukan sistem homogen dalam bentuk larutan dalam interaksi satu sebatian dengan bahan lain. Komponen mereka adalah molekul individu, atom, ion dan zarah lain. Tahap keterlarutan ditentukan oleh kepekatan bahan yang telah dibubarkan apabila memperoleh larutan tepu.
Unit ukuran selalunya ialah peratusan, isipadu atau pecahan berat. Keterlarutan kuprum dalam air, seperti sebatian pepejal lain, hanya tertakluk kepada perubahan dalam keadaan suhu. Kebergantungan ini dinyatakan menggunakan lengkung. Jika penunjuk sangat kecil, maka bahan tersebut dianggap tidak larut.
Keterlarutan kuprum dalam air
Logam mempamerkan rintangan kakisan di bawah tindakan air laut. Ini membuktikan inersianya dalam keadaan normal. Keterlarutan kuprum dalam air (air tawar) boleh dikatakan tidak diperhatikan. Tetapi dalam persekitaran yang lembap dan di bawah tindakan karbon dioksida, filem hijau terbentuk pada permukaan logam, yang merupakan karbonat utama:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Jika kita menganggap sebatian monovalennya dalam bentuk garam, maka pelarutannya sedikit diperhatikan. Bahan-bahan tersebut tertakluk kepada pengoksidaan yang cepat. Akibatnya, sebatian kuprum divalen diperolehi. Garam ini mempunyai keterlarutan yang baik dalam media akueus. Pemisahan lengkapnya kepada ion berlaku.
Keterlarutan dalam asid
Tindak balas normal kuprum dengan asid lemah atau cair tidak memihak kepada interaksi mereka. Proses kimia logam dengan alkali tidak diperhatikan. Keterlarutan kuprum dalam asid adalah mungkin jika ia adalah agen pengoksidaan yang kuat. Hanya dalam kes ini interaksi berlaku.
Keterlarutan kuprum dalam asid nitrik
Tindak balas sedemikian mungkin disebabkan oleh fakta bahawa logam teroksida dengan reagen yang kuat. Asid nitrik dalam cair dan pekatbentuk mempamerkan sifat pengoksidaan dengan pelarutan kuprum.
Dalam varian pertama, semasa tindak balas, kuprum nitrat dan nitrogen divalen oksida diperoleh dalam nisbah 75% hingga 25%. Proses dengan asid nitrik cair boleh diterangkan melalui persamaan berikut:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NO + NO + 4J2O.
Dalam kes kedua, kuprum nitrat dan nitrogen oksida diperoleh divalen dan tetravalen, nisbahnya ialah 1 hingga 1. Proses ini melibatkan 1 mol logam dan 3 mol asid nitrik pekat. Apabila kuprum dibubarkan, larutan dipanaskan dengan kuat, mengakibatkan penguraian terma pengoksida dan pembebasan isipadu tambahan nitrik oksida:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2J2O.
Tindak balas digunakan dalam pengeluaran berskala kecil yang berkaitan dengan pemprosesan sekerap atau penyingkiran salutan daripada sisa. Walau bagaimanapun, kaedah melarutkan kuprum ini mempunyai beberapa kelemahan yang berkaitan dengan pembebasan sejumlah besar nitrogen oksida. Untuk menangkap atau meneutralkannya, peralatan khas diperlukan. Proses ini sangat mahal.
Pelarutan kuprum dianggap lengkap apabila terdapat pemberhentian sepenuhnya pengeluaran oksida nitrogen yang meruap. Suhu tindak balas adalah antara 60 hingga 70 °C. Langkah seterusnya ialah mengalirkan larutan daripada reaktor kimia. Di bahagian bawahnya terdapat kepingan logam kecil yang tidak bertindak balas. Air ditambah kepada cecair yang terhasil danpenapisan.
Keterlarutan dalam asid sulfurik
Dalam keadaan biasa, tindak balas sedemikian tidak berlaku. Faktor yang menentukan pelarutan kuprum dalam asid sulfurik ialah kepekatannya yang kuat. Medium cair tidak boleh mengoksidakan logam. Pelarutan kuprum dalam asid sulfurik pekat diteruskan dengan pembebasan sulfat.
Proses ini dinyatakan oleh persamaan berikut:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Sifat kuprum sulfat
garam dibasic juga dipanggil sulfat, dilambangkan seperti berikut: CuSO4. Ia adalah bahan tanpa bau ciri, tidak menunjukkan turun naik. Dalam bentuk anhidratnya, garam tidak berwarna, legap, dan sangat higroskopik. Kuprum (sulfat) mempunyai keterlarutan yang baik. Molekul air, bergabung dengan garam, boleh membentuk sebatian hidrat kristal. Contohnya ialah kuprum sulfat, iaitu pentahidrat biru. Formulanya ialah: CuSO4 5H2O.
Hidrat kristal mempunyai struktur lutsinar berwarna kebiruan, ia mempamerkan rasa logam yang pahit. Molekul mereka mampu kehilangan air terikat dari semasa ke semasa. Secara semula jadi, ia berlaku dalam bentuk mineral, yang termasuk chalcantite dan butite.
Dijejaskan oleh kuprum sulfat. Keterlarutan ialah tindak balas eksotermik. Dalam proses penghidratan garam, sejumlah besarpanas.
Keterlarutan kuprum dalam besi
Hasil daripada proses ini, pseudo-aloi Fe dan Cu terbentuk. Untuk besi logam dan kuprum, keterlarutan bersama yang terhad adalah mungkin. Nilai maksimumnya diperhatikan pada indeks suhu 1099.85 °C. Darjah keterlarutan kuprum dalam bentuk pepejal besi ialah 8.5%. Ini adalah penunjuk kecil. Pelarutan besi logam dalam bentuk pepejal kuprum adalah kira-kira 4.2%.
Mengurangkan suhu kepada nilai bilik menjadikan proses bersama menjadi tidak penting. Apabila kuprum logam dicairkan, ia mampu membasahi besi dengan baik dalam bentuk pepejal. Apabila mendapatkan aloi pseudo Fe dan Cu, bahan kerja khas digunakan. Ia dicipta dengan menekan atau membakar serbuk besi, yang dalam bentuk tulen atau aloi. Kosong tersebut diresapi dengan cecair kuprum, membentuk aloi pseudo.
Melarutkan dalam ammonia
Proses selalunya diteruskan dengan melepasi NH3 dalam bentuk gas ke atas logam panas. Hasilnya ialah pelarutan kuprum dalam ammonia, pembebasan Cu3N. Kompaun ini dipanggil nitrida monovalen.
Garamnya terdedah kepada larutan ammonia. Penambahan reagen sedemikian kepada kuprum klorida membawa kepada pemendakan dalam bentuk hidroksida:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Lebihan ammonia menyumbang kepada pembentukan sebatian jenis kompleks dengan warna biru tua:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Proses ini digunakan untuk menentukan ion cuprous.
Keterlarutan dalam besi tuang
Dalam struktur besi pearlitik mulur, sebagai tambahan kepada komponen utama, terdapat unsur tambahan dalam bentuk tembaga biasa. Dialah yang meningkatkan grafitisasi atom karbon, menyumbang kepada peningkatan kecairan, kekuatan dan kekerasan aloi. Logam mempunyai kesan positif pada tahap perlit dalam produk akhir. Keterlarutan kuprum dalam besi tuang digunakan untuk menjalankan pengaloian komposisi awal. Tujuan utama proses ini adalah untuk mendapatkan aloi yang boleh ditempa. Ia akan mempunyai sifat mekanikal dan kakisan yang lebih baik tetapi mengurangkan kekosongan.
Jika kandungan kuprum dalam besi tuang adalah kira-kira 1%, maka kekuatan tegangan adalah sama dengan 40%, dan kecairan meningkat kepada 50%. Ini dengan ketara mengubah ciri-ciri aloi. Peningkatan dalam jumlah logam mengaloi kepada 2% membawa kepada perubahan kekuatan kepada nilai 65%, dan indeks hasil menjadi 70%. Dengan kandungan kuprum yang lebih tinggi dalam komposisi besi tuang, grafit nodular lebih sukar untuk dibentuk. Pengenalan unsur pengaloian ke dalam struktur tidak mengubah teknologi membentuk aloi yang keras dan lembut. Masa yang diperuntukkan untuk penyepuhlindapan bertepatan dengan tempoh tindak balas sedemikian dalam pengeluaran besi tuang tanpa kekotoran tembaga. Ia adalah kira-kira 10 jam.
Penggunaan tembaga untuk membuat tinggikepekatan silikon tidak dapat menghapuskan sepenuhnya apa yang dipanggil ferruginisasi campuran semasa penyepuhlindapan. Hasilnya ialah produk dengan keanjalan yang rendah.
Keterlarutan dalam merkuri
Apabila merkuri bercampur dengan logam unsur lain, amalgam diperoleh. Proses ini boleh berlaku pada suhu bilik, kerana dalam keadaan sedemikian Pb adalah cecair. Keterlarutan kuprum dalam merkuri hanya berlalu semasa pemanasan. Logam mesti dihancurkan terlebih dahulu. Apabila membasahi kuprum pepejal dengan merkuri cecair, satu bahan bersaling menembusi bahan lain atau meresap. Nilai keterlarutan dinyatakan sebagai peratusan dan ialah 7.410-3. Tindak balas menghasilkan amalgam ringkas pepejal, serupa dengan simen. Jika anda panaskan sedikit, ia akan menjadi lembut. Akibatnya, campuran ini digunakan untuk membaiki barangan porselin. Terdapat juga amalgam kompleks dengan kandungan logam yang optimum. Sebagai contoh, unsur perak, timah, kuprum dan zink terdapat dalam aloi pergigian. Bilangan mereka dalam peratusan merujuk sebagai 65:27:6:2. Amalgam dengan komposisi ini dipanggil perak. Setiap komponen aloi menjalankan fungsi tertentu, yang membolehkan anda mendapatkan isian berkualiti tinggi.
Contoh lain ialah aloi amalgam, yang mempunyai kandungan kuprum yang tinggi. Ia juga dipanggil aloi tembaga. Komposisi amalgam mengandungi dari 10 hingga 30% Cu. Kandungan kuprum yang tinggi menghalang interaksi timah dengan merkuri, yang menghalang pembentukan fasa aloi yang sangat lemah dan menghakis. KecualiDi samping itu, penurunan jumlah perak dalam pengisian membawa kepada pengurangan harga. Untuk penyediaan amalgam, adalah wajar untuk menggunakan suasana lengai atau cecair pelindung yang membentuk filem. Logam-logam yang membentuk aloi mampu dengan cepat teroksida dengan udara. Proses pemanasan amalgam cuprum dengan kehadiran hidrogen membawa kepada penyulingan merkuri, yang membolehkan pemisahan unsur tembaga. Seperti yang anda lihat, topik ini mudah dipelajari. Kini anda tahu bagaimana kuprum berinteraksi bukan sahaja dengan air, tetapi juga dengan asid dan unsur lain.
