Vetitë kimike të shumicës së elementeve bazohen në aftësinë e tyre për t'u tretur në ujë dhe acide. Studimi i karakteristikave të bakrit shoqërohet me aktivitet të ulët në kushte normale. Një tipar i proceseve të tij kimike është formimi i komponimeve me acide amoniak, merkur, nitrik dhe sulfurik. Tretshmëria e ulët e bakrit në ujë nuk është në gjendje të shkaktojë procese korrozioni. Ka veti të veçanta kimike që lejojnë që përbërësi të përdoret në industri të ndryshme.
Përshkrimi i artikullit
Bakri konsiderohet si më i vjetri nga metalet që njerëzit mësuan të nxirrnin edhe para erës sonë. Kjo substancë merret nga burime natyrore në formë xehe. Bakri quhet element i tabelës kimike me emrin latin cuprum, numri rendor i të cilit është 29. Në sistemin periodik ndodhet në periudhën e katërt dhe i përket grupit të parë.
Substanca natyrale është një metal i rëndë rozë-kuqe me një strukturë të butë dhe të lakueshme. Pika e tij e vlimit dhe shkrirjes ështëmbi 1000 °C. Konsiderohet si dirigjent i mirë.
Struktura dhe vetitë kimike
Nëse studioni formulën elektronike të një atomi bakri, do të zbuloni se ai ka 4 nivele. Ekziston vetëm një elektron në orbitalën e valencës 4s. Gjatë reaksioneve kimike, nga një atom mund të ndahen nga 1 deri në 3 grimca të ngarkuara negativisht, pastaj përftohen përbërje bakri me gjendje oksidimi +3, +2, +1. Derivatet e tij dyvalente janë më të qëndrueshmet.
Në reaksionet kimike, ai vepron si një metal joaktiv. Në kushte normale, tretshmëria e bakrit në ujë mungon. Në ajrin e thatë, korrozioni nuk vërehet, por kur nxehet, sipërfaqja metalike mbulohet me një shtresë të zezë të oksidit dyvalent. Stabiliteti kimik i bakrit manifestohet nën veprimin e gazrave anhidër, karbonit, një sërë përbërjesh organike, rrëshirave fenolike dhe alkooleve. Karakterizohet nga reaksionet e formimit kompleks me çlirimin e komponimeve me ngjyrë. Bakri ka një ngjashmëri të lehtë me metalet e grupit alkali, i shoqëruar me formimin e derivateve të serisë njëvalente.
Çfarë është tretshmëria?
Ky është procesi i formimit të sistemeve homogjene në formën e tretësirave në bashkëveprimin e një komponimi me substanca të tjera. Përbërësit e tyre janë molekula individuale, atome, jone dhe grimca të tjera. Shkalla e tretshmërisë përcaktohet nga përqendrimi i substancës që është tretur kur merret një tretësirë e ngopur.
Njësia e matjes është më shpesh përqindja, vëllimi ose fraksionet e peshës. Tretshmëria e bakrit në ujë, si komponimet e tjera të ngurta, i nënshtrohet vetëm ndryshimeve në kushtet e temperaturës. Kjo varësi shprehet duke përdorur kurba. Nëse treguesi është shumë i vogël, atëherë substanca konsiderohet e pazgjidhshme.
Tretshmëria e bakrit në ujë
Metali shfaq rezistencë ndaj korrozionit nën veprimin e ujit të detit. Kjo dëshmon inercinë e saj në kushte normale. Tretshmëria e bakrit në ujë (ujë i freskët) praktikisht nuk vërehet. Por në një mjedis të lagësht dhe nën veprimin e dioksidit të karbonit, në sipërfaqen metalike formohet një shtresë e gjelbër, e cila është karbonati kryesor:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Nëse përbërjet e tij njëvalente i konsiderojmë në formën e një kripe, atëherë vërehet tretje e lehtë e tyre. Substancat e tilla i nënshtrohen oksidimit të shpejtë. Si rezultat, përftohen komponime dyvalente të bakrit. Këto kripëra kanë tretshmëri të mirë në mjedise ujore. Ndodh shpërbërja e tyre e plotë në jone.
Tretshmëria në acide
Reaksionet normale të bakrit me acide të dobëta ose të holluara nuk favorizojnë ndërveprimin e tyre. Procesi kimik i metalit me alkalet nuk vërehet. Tretshmëria e bakrit në acide është e mundur nëse ato janë agjentë të fortë oksidues. Vetëm në këtë rast ndodh ndërveprimi.
Tretshmëria e bakrit në acidin nitrik
Një reagim i tillë është i mundur për faktin se metali oksidohet me një reagent të fortë. Acidi nitrik i holluar dhe i koncentruarforma shfaq veti oksiduese me tretjen e bakrit.
Në variantin e parë, gjatë reaksionit, fitohen nitrat bakri dhe oksidi dyvalent i azotit në raport 75% me 25%. Procesi me acid nitrik të holluar mund të përshkruhet nga ekuacioni i mëposhtëm:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(JO3)2 + JO + JO + 4H2O.
Në rastin e dytë, nitrati i bakrit dhe oksidet e azotit fitohen dyvalente dhe katërvalente, raporti i të cilave është 1 me 1. Ky proces përfshin 1 mol metal dhe 3 mol acid nitrik të koncentruar. Kur bakri tretet, tretësira nxehet fort, duke rezultuar në dekompozimin termik të oksiduesit dhe lirimin e një vëllimi shtesë të oksideve nitrik:
4HNO3 + Cu → Cu (JO3)2 + JO 2 + JO2 + 2H2O.
Reaksioni përdoret në prodhimin në shkallë të vogël që lidhet me përpunimin e skrapit ose heqjen e veshjeve nga mbetjet. Sidoqoftë, kjo metodë e shkrirjes së bakrit ka një sërë disavantazhesh që lidhen me çlirimin e një sasie të madhe të oksideve të azotit. Për kapjen ose neutralizimin e tyre, nevojiten pajisje speciale. Këto procese janë shumë të kushtueshme.
Shpërbërja e bakrit konsiderohet e plotë kur ka një ndërprerje të plotë të prodhimit të oksideve të avullueshme të azotit. Temperatura e reagimit varion nga 60 në 70 °C. Hapi tjetër është kullimi i tretësirës nga reaktori kimik. Në fund të saj ka copa të vogla metali që nuk kanë reaguar. Uji i shtohet lëngut që rezulton dhefiltrim.
Tretshmëria në acidin sulfurik
Në gjendjen normale, një reagim i tillë nuk ndodh. Faktori që përcakton tretjen e bakrit në acidin sulfurik është përqendrimi i tij i fortë. Një medium i holluar nuk mund të oksidojë metalin. Tretja e bakrit në acidin sulfurik të koncentruar vazhdon me çlirimin e sulfatit.
Procesi shprehet me ekuacionin e mëposhtëm:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Vetitë e sulfatit të bakrit
Kripa dibazike quhet gjithashtu sulfate, e shënuar si më poshtë: CuSO4. Është një substancë pa erë karakteristike, që nuk tregon paqëndrueshmëri. Në formën e saj anhidër, kripa është e pangjyrë, e errët dhe shumë higroskopike. Bakri (sulfati) ka tretshmëri të mirë. Molekulat e ujit, duke u bashkuar me kripën, mund të formojnë përbërje kristal hidrate. Një shembull është sulfati i bakrit, i cili është një pentahidrat blu. Formula e tij është: CuSO4 5H2O.
Hidratet e kristalit kanë një strukturë transparente të një ngjyre k altërosh, shfaqin një shije të hidhur, metalike. Molekulat e tyre janë të afta të humbasin ujin e lidhur me kalimin e kohës. Në natyrë, ato shfaqen në formën e mineraleve, të cilat përfshijnë kalkantitin dhe butitin.
Ndikohet nga sulfati i bakrit. Tretshmëria është një reaksion ekzotermik. Në procesin e hidratimit të kripës, një sasi e konsiderueshme enxehtësia.
Tretshmëria e bakrit në hekur
Si rezultat i këtij procesi, formohen pseudoaliazhe të Fe dhe Cu. Për hekurin dhe bakrin metalik, tretshmëria e kufizuar e ndërsjellë është e mundur. Vlerat maksimale të tij vërehen në një indeks të temperaturës prej 1099,85 °C. Shkalla e tretshmërisë së bakrit në formën e ngurtë të hekurit është 8.5%. Këta janë tregues të vegjël. Tretja e hekurit metalik në formën e ngurtë të bakrit është rreth 4,2%.
Reduktimi i temperaturës në vlerat e dhomës i bën proceset e ndërsjella të parëndësishme. Kur bakri metalik shkrihet, ai është në gjendje të laget mirë hekurin në formë të ngurtë. Kur merren pseudoaliazhe Fe dhe Cu, përdoren pjesë speciale të punës. Ato krijohen nga shtypja ose pjekja e pluhurit të hekurit, i cili është në formë të pastër ose të aliazhuar. Të tilla boshllëqe janë të ngopura me bakër të lëngshëm, duke formuar pseudoaliazhe.
Trirje në amoniak
Procesi shpesh vazhdon duke kaluar NH3 në formë të gaztë mbi metal të nxehtë. Rezultati është shpërbërja e bakrit në amoniak, lirimi i Cu3N. Ky përbërës quhet nitrid monovalent.
Kripërat e tij janë të ekspozuara ndaj tretësirës së amoniakut. Shtimi i një reagjenti të tillë në klorur bakri çon në reshje në formën e hidroksidit:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Teprica e amoniakut kontribuon në formimin e një përbërjeje të tipit kompleks me një ngjyrë blu të errët:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Ky proces përdoret për të përcaktuar jonet e bakrit.
Tretshmëria në gize
Në strukturën e hekurit pearlitik duktil, përveç përbërësve kryesorë, ka një element shtesë në formën e bakrit të zakonshëm. Është ajo që rrit grafitizimin e atomeve të karbonit, kontribuon në një rritje të rrjedhshmërisë, forcës dhe ngurtësisë së lidhjeve. Metali ka një efekt pozitiv në nivelin e perlitit në produktin përfundimtar. Tretshmëria e bakrit në gize përdoret për të kryer lidhjen e përbërjes fillestare. Qëllimi kryesor i këtij procesi është të përftohet një aliazh i lakueshëm. Do të ketë veti të përmirësuara mekanike dhe korrozioni, por do të reduktojë brishtësinë.
Nëse përmbajtja e bakrit në gize është rreth 1%, atëherë forca në tërheqje është e barabartë me 40%, dhe rrjedhshmëria rritet në 50%. Kjo ndryshon ndjeshëm karakteristikat e aliazhit. Një rritje në sasinë e metalit aliazh në 2% çon në një ndryshim të forcës në një vlerë prej 65%, dhe indeksi i rendimentit bëhet 70%. Me një përmbajtje më të lartë të bakrit në përbërjen e gize, grafiti nodular është më i vështirë për t'u formuar. Futja e një elementi aliazh në strukturë nuk ndryshon teknologjinë e formimit të një aliazh të fortë dhe të butë. Koha e caktuar për pjekjen përkon me kohëzgjatjen e një reagimi të tillë në prodhimin e gize pa papastërti bakri. Është rreth 10 orë.
Përdorimi i bakrit për të bërë të lartëPërqendrimi i silikonit nuk është në gjendje të eliminojë plotësisht të ashtuquajturin ferruginizimin e përzierjes gjatë pjekjes. Rezultati është një produkt me elasticitet të ulët.
Tretshmëria në merkur
Kur përzihet merkuri me metale të elementeve të tjerë, fitohen amalgame. Ky proces mund të zhvillohet në temperaturën e dhomës, sepse në kushte të tilla Pb është një lëng. Tretshmëria e bakrit në merkur kalon vetëm gjatë ngrohjes. Metali fillimisht duhet të shtypet. Kur laget bakri i ngurtë me merkur të lëngshëm, një substancë depërton në një tjetër ose shpërndahet. Vlera e tretshmërisë shprehet në përqindje dhe është 7.410-3. Reagimi prodhon një amalgamë të thjeshtë të ngurtë, të ngjashëm me çimento. Nëse e ngrohni pak, do të zbutet. Si rezultat, kjo përzierje përdoret për riparimin e artikujve prej porcelani. Ekzistojnë gjithashtu amalgame komplekse me një përmbajtje optimale metalike. Për shembull, elementët e argjendit, kallajit, bakrit dhe zinkut janë të pranishëm në një aliazh dentar. Numri i tyre në përqindje i referohet 65:27:6:2. Amalgama me këtë përbërje quhet argjend. Çdo komponent i aliazhit kryen një funksion specifik, i cili ju lejon të merrni një mbushje me cilësi të lartë.
Një shembull tjetër është aliazhi i amalgamit, i cili ka një përmbajtje të lartë bakri. Quhet edhe aliazh bakri. Përbërja e amalgamës përmban nga 10 deri në 30% Cu. Përmbajtja e lartë e bakrit parandalon ndërveprimin e kallajit me merkurin, gjë që parandalon formimin e një faze shumë të dobët dhe gërryese të aliazhit. PërveçPër më tepër, një rënie në sasinë e argjendit në mbushje çon në një ulje të çmimit. Për përgatitjen e amalgamit, është e dëshirueshme të përdoret një atmosferë inerte ose një lëng mbrojtës që formon një film. Metalet që përbëjnë aliazhin janë në gjendje të oksidohen shpejt me ajër. Procesi i ngrohjes së amalgamës së bakrit në prani të hidrogjenit çon në distilimin e merkurit, i cili lejon ndarjen e bakrit elementar. Siç mund ta shihni, kjo temë është e lehtë për t'u mësuar. Tani e dini se si bakri ndërvepron jo vetëm me ujin, por edhe me acidet dhe elementët e tjerë.
