Enamiku elementide keemilised omadused põhinevad nende võimel lahustuda vees ja hapetes. Vase omaduste uurimist seostatakse normaalsetes tingimustes madala aktiivsusega. Selle keemiliste protsesside tunnuseks on ühendite moodustumine ammoniaagi, elavhõbeda, lämmastik- ja väävelhappega. Vase vähene lahustuvus vees ei suuda põhjustada korrosiooniprotsesse. Sellel on spetsiaalsed keemilised omadused, mis võimaldavad ühendit kasutada erinevates tööstusharudes.
Kauba kirjeldus
Vaske peetakse vanimaks metallidest, mida inimesed õppisid ekstraheerima juba enne meie ajastut. Seda ainet saadakse looduslikest allikatest maagi kujul. Vaske nimetatakse keemilise tabeli elemendiks ladinakeelse nimetusega cuprum, mille järjekorranumber on 29. Perioodilises süsteemis asub see neljandas perioodis ja kuulub esimesse rühma.
Looduslik aine on roosakaspunane raskemetall, millel on pehme ja tempermalmist struktuur. Selle keemis- ja sulamistemperatuur onüle 1000 °C. Peetakse heaks dirigendiks.
Keemiline struktuur ja omadused
Kui uurite vaseaatomi elektroonilist valemit, leiate, et sellel on 4 taset. Valentsi 4s orbitaalil on ainult üks elektron. Keemiliste reaktsioonide käigus saab aatomist eraldada 1 kuni 3 negatiivselt laetud osakest, seejärel saadakse vaseühendid oksüdatsiooniastmega +3, +2, +1. Selle kahevalentsed tuletised on kõige stabiilsemad.
Keemilistes reaktsioonides toimib see mitteaktiivse metallina. Normaalsetes tingimustes vask vees ei lahustu. Kuivas õhus korrosiooni ei täheldata, kuid kuumutamisel on metallpind kaetud musta kahevalentse oksiidi kattega. Vase keemiline stabiilsus avaldub veevabade gaaside, süsiniku, mitmete orgaaniliste ühendite, fenoolvaikude ja alkoholide toimel. Seda iseloomustavad komplekssed moodustumise reaktsioonid värviliste ühendite vabanemisega. Vasel on kerge sarnasus leelisrühma metallidega, mis on seotud monovalentse seeria derivaatide moodustumisega.
Mis on lahustuvus?
See on homogeensete süsteemide moodustumine lahuste kujul ühe ühendi vastasmõjus teiste ainetega. Nende komponendid on üksikud molekulid, aatomid, ioonid ja muud osakesed. Lahustuvusastme määrab küllastunud lahuse saamisel lahustunud aine kontsentratsioon.
Mõõtühikuks on enamasti protsendid, mahu- või massifraktsioonid. Vase lahustuvus vees, nagu ka teised tahked ühendid, sõltub ainult temperatuuritingimuste muutumisest. Seda sõltuvust väljendatakse kõverate abil. Kui indikaator on väga väike, loetakse aine lahustumatuks.
Vase lahustuvus vees
Merevee mõjul on metallil korrosioonikindlus. See tõestab selle inertsust tavatingimustes. Vase lahustuvust vees (magevees) praktiliselt ei täheldata. Kuid niiskes keskkonnas ja süsinikdioksiidi toimel moodustub metallpinnale roheline kile, mis on peamine karbonaat:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Kui arvestada selle ühevalentseid ühendeid soola kujul, siis täheldatakse nende kerget lahustumist. Sellised ained oksüdeeruvad kiiresti. Selle tulemusena saadakse kahevalentsed vaseühendid. Need soolad lahustuvad hästi vesikeskkonnas. Toimub nende täielik dissotsiatsioon ioonideks.
Lahustumine hapetes
Vase normaalsed reaktsioonid nõrkade või lahjendatud hapetega ei soodusta nende koostoimet. Metalli keemilist protsessi leelistega ei täheldata. Vase lahustuvus hapetes on võimalik, kui need on tugevad oksüdeerivad ained. Ainult sel juhul toimub suhtlus.
Vase lahustuvus lämmastikhappes
Selline reaktsioon on võimalik tänu sellele, et metall oksüdeeritakse tugeva reagendiga. Lämmastikhape lahjendatud ja kontsentreeritud kujulvormil on vase lahustumisel oksüdeerivad omadused.
Esimeses variandis saadakse reaktsiooni käigus vasknitraat ja kahevalentset lämmastikoksiid vahekorras 75% kuni 25%. Protsessi lahjendatud lämmastikhappega saab kirjeldada järgmise võrrandiga:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + EI + EI + 4H2O.
Teisel juhul saadakse kahe- ja neljavalentsed vasknitraat ja lämmastikoksiidid, mille suhe on 1:1. See protsess hõlmab 1 mol metalli ja 3 mol kontsentreeritud lämmastikhapet. Kui vask lahustub, kuumutatakse lahust tugev alt, mille tulemuseks on oksüdeerija termiline lagunemine ja täiendava koguse lämmastikoksiidide vabanemine:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + EI2 + 2H2O.
Reaktsiooni kasutatakse väiketootmises, mis on seotud praagi töötlemise või jäätmetelt katete eemaldamisega. Sellel vase lahustamise meetodil on aga mitmeid puudusi, mis on seotud suure hulga lämmastikoksiidide eraldumisega. Nende püüdmiseks või neutraliseerimiseks on vaja spetsiaalset varustust. Need protsessid on väga kulukad.
Vase lahustumine loetakse lõppenuks, kui lenduvate lämmastikoksiidide tootmine on täielikult lõppenud. Reaktsiooni temperatuur on vahemikus 60 kuni 70 °C. Järgmine samm on lahuse tühjendamine keemilisest reaktorist. Selle põhjas on väikesed metallitükid, mis pole reageerinud. Saadud vedelikule lisatakse vett jafiltreerimine.
Väävelhappes lahustuvus
Normaalolekus sellist reaktsiooni ei esine. Tegur, mis määrab vase lahustumise väävelhappes, on selle tugev kontsentratsioon. Lahjendatud keskkond ei saa metalli oksüdeerida. Vase lahustumine kontsentreeritud väävelhappes toimub koos sulfaadi vabanemisega.
Protsessi väljendatakse järgmise võrrandiga:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Vasksulfaadi omadused
Kahealuselist soola nimetatakse ka sulfaadiks, mida tähistatakse järgmiselt: CuSO4. See on iseloomuliku lõhnata aine, mis ei näita lenduvust. Veevabal kujul on sool värvitu, läbipaistmatu ja väga hügroskoopne. Vasel (sulfaadil) on hea lahustuvus. Soolaga liituvad veemolekulid võivad moodustada kristallhüdraatühendeid. Näiteks on vasksulfaat, mis on sinine pentahüdraat. Selle valem on järgmine: CuSO4 5H2O.
Kristallhüdraatidel on sinaka varjundiga läbipaistev struktuur, neil on mõrkjas metalliline maitse. Nende molekulid on võimelised aja jooksul seotud vett kaotama. Looduses esinevad need mineraalide kujul, sealhulgas kalkantiit ja butiit.
Mõjutatud vasksulfaadist. Lahustuvus on eksotermiline reaktsioon. Soola hüdratatsiooni käigus tekib märkimisväärne kogussoojus.
Vase lahustuvus rauas
Selle protsessi tulemusena tekivad Fe ja Cu pseudosulamid. Metallilise raua ja vase puhul on vastastikune lahustuvus piiratud. Selle maksimumväärtusi täheldatakse temperatuuriindeksil 1099,85 °C. Vase lahustumisaste raua tahkel kujul on 8,5%. Need on väikesed näitajad. Metallilise raua lahustuvus vase tahkel kujul on umbes 4,2%.
Temperatuuri alandamine ruumi väärtustele muudab vastastikused protsessid tähtsusetuks. Metallilise vase sulamisel suudab see tahkel kujul hästi triikida. Fe ja Cu pseudosulamite saamisel kasutatakse spetsiaalseid toorikuid. Need saadakse puhtal või legeeritud rauapulbri pressimisel või küpsetamisel. Sellised toorikud on immutatud vedela vasega, moodustades pseudosulamid.
Ammoniaagis lahustamine
Protsess kulgeb sageli nii, et NH3 lastakse gaasilisel kujul üle kuuma metalli. Tulemuseks on vase lahustumine ammoniaagis, Cu3N vabanemine. Seda ühendit nimetatakse monovalentseks nitriidiks.
Selle soolad puutuvad kokku ammoniaagilahusega. Sellise reaktiivi lisamine vaskkloriidile põhjustab hüdroksiidi kujul sadestumise:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Liigne ammoniaak aitab kaasa tumesinise värviga komplekstüüpi ühendi moodustumisele:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Seda protsessi kasutatakse vaseoonide määramiseks.
Lahutuvus malmis
Tugeva perliitmalmi struktuuris on lisaks põhikomponentidele täiendav element tavalise vase kujul. Just tema suurendab süsinikuaatomite grafitiseerumist, aitab kaasa sulamite voolavuse, tugevuse ja kõvaduse suurenemisele. Metall mõjutab positiivselt perliidi taset lõpptootes. Vase lahustuvust malmis kasutatakse algkoostise legeerimiseks. Selle protsessi põhieesmärk on saada tempermalmist sulam. Sellel on paremad mehaanilised ja korrosiooniomadused, kuid väheneb rabedus.
Kui vasesisaldus malmis on umbes 1%, on tõmbetugevus 40% ja voolavus suureneb 50% -ni. See muudab oluliselt sulami omadusi. Legeermetalli koguse suurendamine 2% -ni toob kaasa tugevuse muutuse väärtuseni 65% ja saagisindeksiks saab 70%. Suurema vasesisaldusega malmi koostises on mügargrafiiti keerulisem moodustada. Legeerelemendi lisamine konstruktsiooni ei muuda sitke ja pehme sulami moodustamise tehnoloogiat. Lõõmutamiseks ette nähtud aeg langeb kokku sellise reaktsiooni kestusega vaselisanditeta malmi tootmisel. See on umbes 10 tundi.
Vase kasutamine kõrge tootmiseksräni kontsentratsioon ei suuda täielikult kõrvaldada segu nn ferruginiseerumist lõõmutamise ajal. Tulemuseks on madala elastsusega toode.
Lahutuvus elavhõbedas
Elavhõbeda segamisel muude elementide metallidega tekivad amalgaamid. See protsess võib toimuda toatemperatuuril, sest sellistes tingimustes on Pb vedelik. Vase lahustuvus elavhõbedas möödub ainult kuumutamisel. Metall tuleb esm alt purustada. Tahke vase niisutamisel vedela elavhõbedaga tungib üks aine teise või hajub. Lahustuvuse väärtust väljendatakse protsentides ja see on 7,410-3. Reaktsiooni käigus tekib tsemendiga sarnane tahke lihtne amalgaam. Kui seda veidi kuumutada, siis see pehmeneb. Sellest tulenev alt kasutatakse seda segu portselanist esemete parandamiseks. Samuti on optimaalse metallisisaldusega kompleksamalgaame. Näiteks hõbeda, tina, vase ja tsingi elemente leidub hambasulamis. Nende arv protsentides on 65:27:6:2. Sellise koostisega amalgaami nimetatakse hõbedaks. Iga sulami komponent täidab kindlat funktsiooni, mis võimaldab teil saada kvaliteetset täidist.
Teine näide on kõrge vasesisaldusega amalgaamisulam. Seda nimetatakse ka vasesulamiks. Amalgaami koostis sisaldab 10–30% Cu. Kõrge vasesisaldus takistab tina koostoimet elavhõbedaga, mis takistab sulami väga nõrga ja söövitava faasi teket. Välja arvatudLisaks toob hõbeda koguse vähenemine täidises kaasa hinna languse. Amalgaami valmistamiseks on soovitav kasutada inertset atmosfääri või kaitsevedelikku, mis moodustab kile. Sulami moodustavad metallid on võimelised õhuga kiiresti oksüdeeruma. Vasamalgaami kuumutamise protsess vesiniku juuresolekul viib elavhõbeda destilleerimiseni, mis võimaldab elementaarse vase eraldamist. Nagu näete, on seda teemat lihtne õppida. Nüüd teate, kuidas vask suhtleb mitte ainult vee, vaid ka hapete ja muude elementidega.
