Розчинність міді у воді і кислотах

В основі хімічних властивостей більшості елементів лежить їх здатність до розчинення у водному середовищі і кислотах. Вивчення характеристики міді пов`язане з малоактивним дією в звичайних умовах. Особливістю її хімічних процесів є утворення сполук з аміаком, ртуттю, азотної і сірчаної кислотами.

Низька розчинність міді у воді не здатна викликати корозійні процеси. Їй притаманні особливі хімічні властивості, що дозволяють використовувати з`єднання в різних галузях промисловості.

опис елемента

Мідь вважається найстарішим з металів, який навчилися видобувати люди ще до нашої ери. Ця речовина отримують з природних джерел у вигляді руди. Міддю називають елемент хімічної таблиці з латинським найменуванням cuprum, порядковий номер якого дорівнює 29. У періодичній системі він розташований в четвертому періоді і відноситься до першої групи.

Природна речовина є рожево-червоним важким металом з м`якою і куванням структурою. Температура його кипіння і плавлення - понад 1000 ° С. Вважається хорошим провідником.

Хімічна будова і властивості

Якщо вивчити електронну формулу мідного атома, то можна виявити, що у нього є 4 рівня. На валентної 4s-орбіталі знаходиться всього один електрон. Під час хімічних реакцій від атома може отщепляться від 1 до 3 негативно заряджених частинок, тоді виходять сполуки міді зі ступенем окислення +3, +2, +1. Найбільшою стійкістю володіють її двовалентні похідні.

У хімічних реакціях вона виступає в якості малоактивного металу. У звичайних умовах розчинність міді у воді відсутній. У сухому повітрі не спостерігається корозія, зате при нагріванні поверхню металу покривається чорним нальотом з оксиду. Хімічна стійкість міді проявляється при дії безводних газів, вуглецю, ряду органічних сполук, фенольних смол і спиртів. Для неї характерні реакції комплексоутворення з виділенням забарвлених сполук. Мідь володіє невеликим схожістю з металами лужної групи, пов`язаним з формуванням похідних одновалентного ряду.

Що таке розчинність?

Це процес утворення однорідних систем у вигляді розчинів при взаємодії одного з`єднання з іншими речовинами. Їх складовими є окремі молекули, атоми, іони і інші частинки. Ступінь розчинності визначається за концентрацією речовини, яке розчинили при отриманні насиченого розчину.

Одиницею виміру найчастіше є відсотки, об`ємні або вагові частки. Розчинність міді у воді, як і інших з`єднань твердого виду, підпорядковується лише змін температурних умов. Цю залежність виражають за допомогою кривих. Якщо показник дуже маленький, то речовина вважається нерозчинним.

Розчинність міді у водному середовищі

Метал проявляє корозійну стійкість під дією морської води. Це доводить його інертність в звичайних умовах. Розчинність міді у воді (прісній) практично не спостерігається. Зате у вологому середовищі і під дією вуглекислого газу на металевій поверхні відбувається утворення плівки зеленого кольору, яка є основним карбонатом:

Cu + Cu + O₂ + H₂O + CO₂ Cu (OH)₂ ·- CuCO₂.

Якщо розглядати її одновалентні з`єднання у вигляді солі, то спостерігається їх незначне розчинення. Такі речовини схильні до швидкого окислення. В результаті утворюються сполуки міді двовалентні. Ці солі мають гарну розчинність у водному середовищі. Відбувається їх повна дисоціація на іони.

Розчинність в кислотах

Звичайні умови протікання реакцій міді зі слабкими або розведеними кислотами не сприяють їх взаємодії. Чи не спостерігається хімічний процес металу з лугами. Розчинність міді в кислотах можлива, якщо вони є сильними окислювачами. Тільки в цьому випадку протікає взаємодія.

Розчинність міді в азотній кислоті

Така реакція можлива з огляду на те, що відбувається процес окислення металу сильним реагентом. кислота азотна в розбавленому і концентрованому вигляді виявляє окисні властивості з розчиненням міді.

У першому варіанті під час реакції виходить міді нітрат і азоту двовалентний оксид в співвідношенні 75% до 25%. Процес з розведеною кислотою азотною можна описати таким рівнянням:

8HNO₃ + 3Cu 3Cu (NO₃)₂ + NO + NO + 4H₂O.

У другому випадку виходить міді нітрат і азоту оксиди двовалентні і чотиривалентність, співвідношення яких 1 до 1. У цьому процесі бере участь 1 моль металу і 3 благаючи кислоти азотної концентрованої. При розчиненні міді відбувається сильний розігрів розчину, в результаті чого спостерігається термічний розклад окислювача і виділення додаткового обсягу азотних оксидів:

4HNO₃ + Cu Cu (NO₃)₂ + NO₂ + NO₂ + 2H₂O.

Реакцію використовують в малотоннажному виробництві, пов`язаному з переробкою брухту або видаленням покриття з відходів. Однак такий спосіб розчинення міді має ряд недоліків, пов`язаних з виділенням великої кількості азотних оксидів. Для їх уловлювання або нейтралізації необхідне спеціальне обладнання. Процеси ці досить затратні.

Розчинення міді вважається завершеним, коли відбувається повне припинення вироблення летючих азотистих оксидів. Температура реакції коливається від 60 до 70 ° C. Наступним етапом є спуск розчину з хімічного реактора. На його дні залишаються невеликі шматки металу, який не прореагував. До отриманої рідини додають воду і проводять фільтрацію.

Відео: Унікальні Хімічні Реакції, Дослідна Хімія

Розчинність в кислоті сірчаної

У звичайному стані така реакція не протікає. Фактором, що визначає розчинення міді в сірчаної кислоти, є її сильна концентрація. Розбавлена середовище не може окислити метал. Розчинення міді в сірчаної кислоти концентрованої протікає з виділенням сульфату.

Відео: Стенд "Розчинність кислот, підстав і солей у воді"

Процес виражається наступним рівнянням:

Cu + H₂SO₄ + H₂SO₄ CuSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Властивості сульфату міді

Сіль двухосновную ще називають сернокислой, позначають її так: CuSO₄. Вона являє собою речовина без характерного запаху, що не виявляє летючість. У безводному формі сіль не має кольору, вона непрозора, що володіє високою гігроскопічністю. У міді (сульфат) розчинність хороша. Молекули води, приєднуючись до солі, можуть утворювати кристаллогидратной з`єднання. прикладом служить купорос мідний, який є пентагідрат блакитного кольору. Його формула: CuSO₄·-5H₂O.

Кристалогідрат властива прозора структура синюватого відтінку, вони проявляють гіркуватий, металевий присмак. Молекули їх здатні згодом втрачати зв`язану воду. У природі зустрічаються у вигляді мінералів, до яких відносять Халькантит і бутіт.

схильний до дії міді сульфат. Розчинність є реакцією екзотермічної. В процесі гідратації солі виділяється значна кількість тепла.

Розчинність міді в залозі

В результаті цього процесу утворюються псевдосплави з Fe і Cu. Для металевого заліза і міді може бути обмежено взаємна розчинність. Максимальні її значення спостерігаються при температурному показнику 1099,85 ° C. Ступінь розчинності міді в твердій формі заліза дорівнює 8,5%. Це невеликі показники. Розчинення металевого заліза в твердій формі міді становить близько 4,2%.

Зниження температури до кімнатних значень робить взаємні процеси незначними. При розплавленні металевої міді, вона здатна добре змочувати залізо в твердій формі. При отриманні псевдосплавів Fe і Cu застосовують спеціальні заготовки. Їх створюють шляхом пресування або печива залізного порошку, що знаходиться в чистій або легованої формі. Такі заготовки просочують рідкою міддю, утворюючи псевдосплави.

Розчинення в аміаку

Процес часто протікає при пропущенні NH₃ в газоподібному формі над розпеченим металом. Результатом є розчинення міді в аміаку, виділення Cu₃N. Це з`єднання називають нітридом одновалентним.

Солі її піддаються впливу розчину аміачного. Додаток такого реактиву до мідного хлориду призводить до випадання осаду у вигляді гідроксиду:

CuCl₂ + NH₃ + NH₃ + 2H₂O 2NH₄Cl + Cu (OH)₂&darr-.

Аміачний надлишок сприяє формуванню з`єднання комплексного типу, що має забарвлення темно-синю:

Cu (OH)₂&darr- + 4NH₃ [Cu (NH₃)₄] (OH)₂.

Відео: Афінаж - срібла срібло з дзеркал

Цей процес використовують для визначення іонів двухвалентной міді.

Розчинність в чавуні

У структурі ковкого перлитного чавуну крім основних компонентів присутній додатковий елемент у вигляді звичайної міді. Саме вона підвищує графітизацію вуглецевих атомів, сприяє збільшенню жидкотекучести, міцності і твердості сплавів. Метал позитивно впливає на рівень перліту в кінцевому продукті. Розчинність міді в чавуні використовують для проведення легування вихідного складу. Основною метою такого процесу є отримання ковкого сплаву. У нього будуть підвищені механічні та корозійні властивості, але зменшено охрупчивание.

Якщо вміст міді в чавуні становить близько 1%, то показник міцності при проведенні розтягування прирівнюється до 40%, а плинності збільшується до 50%. Це істотно змінює властивості металу. Підвищення кількості металу, легирующего до 2%, призводить до зміни міцності до значення 65%, а показник плинності стає дорівнює 70%. При більшому вмісті міді в складі чавуну важче утворюється кулястий графіт. Введення в структуру легуючого елемента не змінює технологію формування вузького і м`якого сплаву. Час, який відводиться для відпалу, збігається з тривалістю такої реакції при виробництві чавуну без домішки міді. Воно становить близько 10 годин.

Використання міді для виготовлення чавуну з високою концентрацією кремнію не здатна повністю усунути так зване озалізнений суміші під час відпалу. В результаті отримують продукт з низькою пружністю.

Розчинність в ртуті

При змішуванні ртуті з металами інших елементів виходять амальгами. Цей процес може проходити при кімнатній температурі, адже в таких умовах Pb є рідиною. Розчинність міді в ртуті проходить тільки під час нагрівання. Метал необхідно попередньо подрібнити. При змочуванні рідкою ртуттю твердої міді відбувається взаємне проникнення однієї речовини в іншу або процес диффундирования. Значення розчинності виражається у відсотках і становить 7,4 * 10^-3. В процесі реакції виходить тверда проста амальгама, схожа на цемент. Якщо її трохи нагріти, то вона розм`якшується. В результаті таку суміш використовують для лагодження виробів з фарфору. Існують ще й складні амальгами з оптимальним вмістом в ній металів. Наприклад, в стоматологічному сплаві присутні елементи срібла, олова, міді і цинку. Їх кількість у відсотках відноситься як 65: 27: 6: 2. Амальгам з таким складом називається срібним. Кожен компонент сплаву виконує певну функцію, яка дозволяє отримати пломбу високої якості.

Іншим прикладом служить сплав амальгамний, в якому спостерігається високий вміст міді. Його ще називають мідним сплавом. У складі амальгама присутній від 10 до 30% Cu. Високий вміст міді перешкоджає взаємодії олова зі ртуттю, що не дозволяє утворюватися дуже слабкою і коррозирующего фазі сплаву. Крім того, зменшення кількості в пломбі срібла призводить до здешевлення. Для приготування амальгами бажано використовувати інертну атмосферу або захисну рідину, яка утворює плівку. Метали, що входять до складу сплаву здатні швидко окислюватися повітрям. Процес нагрівання амальгами купруму в присутність водню призводить до отгонке ртуті, що дозволяє відокремити елементарну мідь. Як бачите, ця тема нескладна для вивчення. Тепер ви знаєте, як мідь взаємодіє не тільки з водою, але і з кислотами та іншими елементами.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!