Tính chất hóa học của hầu hết các nguyên tố dựa trên khả năng hòa tan trong nước và axit. Việc nghiên cứu các đặc tính của đồng có liên quan đến hoạt động thấp trong điều kiện bình thường. Một tính năng của các quá trình hóa học của nó là sự hình thành các hợp chất với amoniac, thủy ngân, axit nitric và sulfuric. Độ hòa tan thấp của đồng trong nước không có khả năng gây ra các quá trình ăn mòn. Nó có các tính chất hóa học đặc biệt cho phép hợp chất này được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Mô tả mặt hàng
Đồng được coi là kim loại lâu đời nhất mà con người đã học cách chiết xuất ngay cả trước thời đại của chúng ta. Chất này được lấy từ các nguồn tự nhiên dưới dạng quặng. Đồng được gọi là một nguyên tố của bảng hóa học với tên la tinh là cuprum, có số thứ tự là 29. Trong hệ thống tuần hoàn, nó nằm ở chu kỳ thứ 4 và thuộc nhóm thứ nhất.
Chất tự nhiên là kim loại nặng màu đỏ hồng có cấu trúc mềm và dễ uốn. Điểm sôi và điểm nóng chảy của nó làtrên 1000 ° C. Được coi là một chất dẫn điện tốt.
Cấu trúc và tính chất hóa học
Nếu bạn nghiên cứu công thức điện tử của nguyên tử đồng, bạn sẽ thấy rằng nó có 4 mức. Chỉ có một electron trong orbital hóa trị 4s. Trong các phản ứng hóa học, từ 1 đến 3 hạt mang điện âm có thể tách ra khỏi nguyên tử, khi đó thu được các hợp chất đồng có số oxi hóa +3, +2, +1. Các dẫn xuất hóa trị hai của nó là ổn định nhất.
Trong các phản ứng hóa học, nó đóng vai trò là kim loại kém hoạt động. Ở điều kiện bình thường, không có khả năng hòa tan của đồng trong nước. Trong không khí khô không quan sát thấy hiện tượng ăn mòn, nhưng khi nung nóng, bề mặt kim loại được phủ một lớp oxit đen hóa trị II. Tính ổn định hóa học của đồng được thể hiện dưới tác dụng của khí khan, cacbon, một số hợp chất hữu cơ, nhựa phenol và rượu. Nó được đặc trưng bởi các phản ứng hình thành phức tạp với việc giải phóng các hợp chất có màu. Đồng có một chút tương tự với các kim loại nhóm kiềm, liên quan đến sự tạo thành các dẫn xuất của dãy đơn hóa trị.
Độ hòa tan là gì?
Đây là quá trình hình thành các hệ đồng đẳng ở dạng dung dịch trong sự tương tác của một hợp chất với các chất khác. Thành phần của chúng là các phân tử, nguyên tử, ion và các hạt khác. Mức độ hòa tan được xác định bởi nồng độ của chất được hòa tan khi thu được một dung dịch bão hòa.
Đơn vị đo lường thường là phần trăm, khối lượng hoặc khối lượng. Tính tan của đồng trong nước, giống như các hợp chất rắn khác, chỉ có thể thay đổi điều kiện nhiệt độ. Sự phụ thuộc này được thể hiện bằng cách sử dụng các đường cong. Nếu chất chỉ thị rất nhỏ, thì chất đó được coi là không hòa tan.
Khả năng hòa tan của đồng trong nước
Kim loại thể hiện khả năng chống ăn mòn dưới tác dụng của nước biển. Điều này chứng tỏ quán tính của nó ở điều kiện bình thường. Thực tế không quan sát được khả năng hòa tan của đồng trong nước (nước ngọt). Nhưng trong môi trường ẩm ướt và dưới tác dụng của khí cacbonic, trên bề mặt kim loại sẽ hình thành một lớp màng màu xanh lục, đó là muối cacbonat chính:
Cu + Cu + O2+ H2O + CO2→ Cu (OH)2CuCO2.
Nếu chúng ta coi các hợp chất đơn hóa trị của nó ở dạng muối, thì chúng ta có thể quan sát thấy sự hòa tan nhẹ của chúng. Những chất này có thể bị oxy hóa nhanh chóng. Kết quả là, hợp chất đồng hóa trị hai thu được. Các muối này có khả năng hòa tan tốt trong môi trường nước. Sự phân ly hoàn toàn của chúng thành ion xảy ra.
Khả năng hòa tan trong axit
Phản ứng thông thường của đồng với axit yếu hoặc loãng không có lợi cho tương tác của chúng. Không quan sát được quá trình hóa học của kim loại với kiềm. Khả năng hòa tan của đồng trong axit là có thể nếu chúng là chất oxi hóa mạnh. Chỉ trong trường hợp này, tương tác mới diễn ra.
Độ hòa tan của đồng trong axit nitric
Phản ứng như vậy có thể xảy ra do kim loại bị oxi hóa bằng thuốc thử mạnh. Axit nitric loãng và đặchình thức thể hiện tính chất oxy hóa với sự hòa tan của đồng.
Trong biến thể đầu tiên, trong quá trình phản ứng, đồng nitrat và nitơ oxit hóa trị hai thu được theo tỷ lệ từ 75% đến 25%. Quá trình với axit nitric loãng có thể được mô tả bằng phương trình sau:
8HNO3+ 3Cu → 3Cu (KHÔNG3)2+ KHÔNG + KHÔNG + 4H2O.
Trong trường hợp thứ hai, đồng nitrat và các oxit nitơ thu được hóa trị 2 và 4, tỉ lệ của chúng là 1: 1. Quá trình này bao gồm 1 mol kim loại và 3 mol axit nitric đặc. Khi đồng bị hòa tan, dung dịch bị đốt nóng mạnh, dẫn đến sự phân hủy nhiệt của chất oxi hóa và giải phóng thêm một khối lượng oxit nitric:
4HNO3+ Cu → Cu (KHÔNG3)2+ KHÔNG 2+ KHÔNG2+ 2H2O.
Phản ứng được sử dụng trong sản xuất quy mô nhỏ liên quan đến xử lý phế liệu hoặc loại bỏ lớp phủ từ chất thải. Tuy nhiên, phương pháp hòa tan đồng này có một số nhược điểm liên quan đến việc giải phóng một lượng lớn nitơ oxit. Để bắt hoặc vô hiệu hóa chúng, cần phải có thiết bị đặc biệt. Các quy trình này rất tốn kém.
Sự hòa tan đồng được coi là hoàn toàn khi việc sản xuất oxit nitơ dễ bay hơi ngừng hoàn toàn. Nhiệt độ phản ứng nằm trong khoảng từ 60 đến 70 ° C. Bước tiếp theo là rút dung dịch ra khỏi lò phản ứng hóa học. Ở đáy của nó có những mảnh kim loại nhỏ chưa phản ứng. Nước được thêm vào chất lỏng tạo thành vàlọc.
Tính tan trong axit sunfuric
Ở trạng thái bình thường, phản ứng như vậy không xảy ra. Yếu tố quyết định sự hòa tan của đồng trong axit sunfuric là nồng độ mạnh của nó. Môi trường loãng không thể oxi hóa kim loại. Sự hòa tan đồng trong axit sunfuric đặc dẫn đến việc giải phóng sunfat.
Quá trình được biểu diễn bằng phương trình sau:
Cu + H2SO4+ H2SO4→ CuSO4+ 2H2O + SO2.
Tính chất của đồng sunfat
Muối bazơ còn được gọi là muối sunfat, kí hiệu như sau: CuSO4. Nó là chất không có mùi đặc trưng, không thể hiện tính bay hơi. Ở dạng khan, muối không màu, không trong suốt và có tính hút ẩm cao. Đồng (sunfat) có khả năng hòa tan tốt. Các phân tử nước, tham gia cùng với muối, có thể tạo thành các hợp chất hydrat tinh thể. Một ví dụ là đồng sunfat, là một pentahydrat màu xanh lam. Công thức của nó là: CuSO45H2O.
Hydrat pha lê có cấu trúc trong suốt có màu hơi xanh, chúng có vị đắng, kim loại. Các phân tử của chúng có khả năng mất nước liên kết theo thời gian. Trong tự nhiên, chúng xuất hiện ở dạng khoáng chất, bao gồm chalcanthite và butite.
Bị ảnh hưởng bởi đồng sunfat. Sự hòa tan là một phản ứng tỏa nhiệt. Trong quá trình hydrat hóa muối, một lượng đáng kểnhiệt.
Tính hòa tan của đồng trong sắt
Kết quả của quá trình này, hợp kim giả của Fe và Cu được hình thành. Đối với sắt kim loại và đồng, khả năng hòa tan lẫn nhau bị hạn chế. Giá trị tối đa của nó được quan sát ở chỉ số nhiệt độ 1099,85 ° C. Độ tan của đồng ở thể rắn của sắt là 8,5%. Đây là những chỉ số nhỏ. Sự hòa tan của sắt kim loại ở thể rắn của đồng là khoảng 4,2%.
Giảm nhiệt độ xuống giá trị phòng làm cho các quá trình tương hỗ không đáng kể. Khi đồng kim loại nóng chảy, nó có khả năng làm ướt sắt ở thể rắn rất tốt. Khi thu được hợp kim giả Fe và Cu, người ta sử dụng phôi đặc biệt. Chúng được tạo ra bằng cách ép hoặc nung bột sắt, ở dạng nguyên chất hoặc hợp kim. Những khoảng trống như vậy được ngâm tẩm với đồng lỏng, tạo thành hợp kim giả.
Hòa tan trong amoniac
Quá trình này thường được tiến hành bằng cách cho NH3ở thể khí qua kim loại nóng. Kết quả là sự hòa tan đồng trong amoniac, giải phóng Cu3N. Hợp chất này được gọi là nitrua hóa trị một.
Muối của nó tiếp xúc với dung dịch amoniac. Việc thêm thuốc thử như vậy vào đồng clorua dẫn đến kết tủa ở dạng hiđroxit:
CuCl2+ NH3+ NH3+ 2H2O → 2NH4Cl + Cu (OH)2↓.
Dư thừa amoniac góp phần hình thành một hợp chất dạng phức có màu xanh đậm:
Cu (OH)2↓ + 4NH3→ [Cu (NH3)4] (OH)2.
Quy trình này được sử dụng để xác định các ion dạng cốc.
Tính tan trong gang
Trong cấu tạo của gang cầu dẻo, ngoài các thành phần chính, còn có thêm một nguyên tố ở dạng đồng thông thường. Chính cô ấy là người làm tăng quá trình graphit hóa các nguyên tử cacbon, góp phần làm tăng tính lưu động, độ bền và độ cứng của hợp kim. Kim loại có ảnh hưởng tích cực đến mức độ đá trân châu trong sản phẩm cuối cùng. Khả năng hòa tan của đồng trong gang được sử dụng để thực hiện hợp kim hóa thành phần ban đầu. Mục đích chính của quá trình này là thu được một hợp kim dễ uốn. Nó sẽ có các đặc tính cơ học và ăn mòn được cải thiện nhưng giảm độ lún.
Nếu hàm lượng đồng trong gang là khoảng 1%, thì độ bền kéo bằng 40% và tính lưu động tăng lên 50%. Điều này làm thay đổi đáng kể các đặc tính của hợp kim. Sự gia tăng lượng kim loại hợp kim lên 2% dẫn đến sự thay đổi độ bền đến giá trị 65% và chỉ số năng suất trở thành 70%. Với hàm lượng đồng cao hơn trong thành phần của gang, graphit dạng nốt khó hình thành hơn. Việc đưa một nguyên tố hợp kim vào cấu trúc không làm thay đổi công nghệ hình thành hợp kim cứng và mềm. Thời gian quy định cho quá trình ủ trùng với thời gian xảy ra phản ứng trong quá trình sản xuất gang không có tạp chất đồng. Bây giờ là khoảng 10 giờ.
Việc sử dụng đồng để làm caonồng độ silic không thể loại bỏ hoàn toàn cái gọi là quá trình tạo sắt của hỗn hợp trong quá trình ủ. Kết quả là sản phẩm có độ đàn hồi thấp.
Tính hòa tan trong thủy ngân
Khi trộn thủy ngân với kim loại của các nguyên tố khác thì thu được hỗn hống. Quá trình này có thể diễn ra ở nhiệt độ phòng, vì trong điều kiện như vậy Pb là chất lỏng. Sự hòa tan của đồng trong thủy ngân chỉ đi qua khi đun nóng. Đầu tiên kim loại phải được nghiền nhỏ. Khi làm ướt đồng rắn bằng thủy ngân lỏng, chất này xen vào chất khác hoặc khuếch tán. Giá trị độ hòa tan được biểu thị bằng phần trăm và là 7,410-3. Phản ứng tạo ra một hỗn hống đơn giản rắn, tương tự như xi măng. Nếu bạn đun nó lên một chút, nó sẽ mềm ra. Kết quả là, hỗn hợp này được sử dụng để sửa chữa các vật dụng bằng sứ. Cũng có những hỗn hống phức tạp với hàm lượng kim loại tối ưu. Ví dụ, các nguyên tố bạc, thiếc, đồng và kẽm có trong một hợp kim nha khoa. Tỷ lệ phần trăm của chúng là 65: 27: 6: 2. Hỗn hống với thành phần này được gọi là bạc. Mỗi thành phần của hợp kim thực hiện một chức năng cụ thể, cho phép bạn có được miếng trám chất lượng cao.
Một ví dụ khác là hợp kim hỗn hống, có hàm lượng đồng cao. Nó còn được gọi là hợp kim đồng. Thành phần của hỗn hống chứa từ 10 đến 30% Cu. Hàm lượng đồng cao ngăn cản sự tương tác của thiếc với thủy ngân, ngăn cản sự hình thành pha rất yếu và ăn mòn của hợp kim. Ngoại trừNgoài ra, lượng bạc trong miếng trám giảm dẫn đến giá thành cũng giảm theo. Để điều chế hỗn hống, nên sử dụng môi trường trơ hoặc chất lỏng bảo vệ tạo màng. Các kim loại tạo nên hợp kim có khả năng oxi hóa nhanh với không khí. Quá trình nung nóng hỗn hống cuprum với sự có mặt của hydro dẫn đến chưng cất thủy ngân, cho phép tách đồng nguyên tố. Như bạn có thể thấy, chủ đề này rất dễ học. Giờ thì bạn đã biết cách đồng tương tác không chỉ với nước mà còn với axit và các nguyên tố khác.
