คุณสมบัติทางเคมีของธาตุส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายในน้ำและกรด การศึกษาลักษณะของทองแดงสัมพันธ์กับกิจกรรมต่ำภายใต้สภาวะปกติ คุณลักษณะของกระบวนการทางเคมีคือการก่อตัวของสารประกอบที่มีกรดแอมโมเนีย ปรอท ไนตริกและกรดซัลฟิวริก ความสามารถในการละลายของทองแดงในน้ำต่ำไม่สามารถทำให้เกิดกระบวนการกัดกร่อนได้ มีคุณสมบัติทางเคมีพิเศษที่ช่วยให้สารประกอบนี้ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆได้
รายละเอียดสินค้า
ทองแดงถือเป็นโลหะที่เก่าแก่ที่สุดที่ผู้คนเรียนรู้ที่จะสกัดก่อนยุคของเรา สารนี้ได้มาจากแหล่งธรรมชาติในรูปของแร่ ทองแดงเรียกว่าองค์ประกอบของตารางเคมีที่มีชื่อละตินคิวรัมซึ่งมีหมายเลขเป็น 29 ในระบบธาตุจะอยู่ในคาบที่สี่และอยู่ในกลุ่มแรก
สารธรรมชาติเป็นโลหะหนักสีชมพู-แดง มีโครงสร้างที่อ่อนนุ่มและอ่อนนุ่ม จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของมันคือมากกว่า 1,000 °C ถือว่าเป็นวาทยกรที่ดี
โครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี
ถ้าศึกษาสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมทองแดงจะพบว่ามี 4 ระดับ มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในวงวาเลนซ์ 4s ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี อนุภาคที่มีประจุลบ 1 ถึง 3 ตัวสามารถแยกออกจากอะตอมได้ จากนั้นจึงได้สารประกอบทองแดงที่มีสถานะออกซิเดชันเป็น +3, +2, +1 อนุพันธ์ของอนุพันธ์นั้นเสถียรที่สุด
ในปฏิกิริยาเคมี จะทำหน้าที่เป็นโลหะที่ไม่ออกฤทธิ์ ภายใต้สภาวะปกติ ความสามารถในการละลายของทองแดงในน้ำจะหายไป ในอากาศแห้งจะไม่พบการกัดกร่อน แต่เมื่อถูกความร้อน พื้นผิวโลหะจะถูกเคลือบด้วยไดวาเลนต์ออกไซด์สีดำ ความคงตัวทางเคมีของทองแดงนั้นแสดงออกภายใต้การกระทำของก๊าซแอนไฮดรัส คาร์บอน สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่ง เรซินฟีนอล และแอลกอฮอล์ มีลักษณะเฉพาะโดยปฏิกิริยาการก่อตัวที่ซับซ้อนด้วยการปลดปล่อยสารประกอบที่มีสี ทองแดงมีความคล้ายคลึงกันเล็กน้อยกับโลหะกลุ่มอัลคาไล ซึ่งสัมพันธ์กับการก่อตัวของอนุพันธ์ของอนุกรมโมโนวาเลนต์
ความสามารถในการละลายคืออะไร
นี่คือกระบวนการสร้างระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันในรูปแบบของสารละลายในอันตรกิริยาของสารประกอบหนึ่งกับสารอื่น ส่วนประกอบของพวกมันคือแต่ละโมเลกุล อะตอม ไอออน และอนุภาคอื่นๆ ระดับความสามารถในการละลายถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของสารที่ละลายเมื่อได้สารละลายอิ่มตัว
หน่วยวัดมักจะเป็นเปอร์เซ็นต์ ปริมาตร หรือเศษส่วนน้ำหนักความสามารถในการละลายของทองแดงในน้ำ เช่นเดียวกับสารประกอบที่เป็นของแข็งอื่นๆ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเท่านั้น การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงโดยใช้เส้นโค้ง หากตัวบ่งชี้มีขนาดเล็กมาก แสดงว่าสารนั้นไม่ละลายน้ำ
การละลายของทองแดงในน้ำ
โลหะมีความต้านทานการกัดกร่อนภายใต้การกระทำของน้ำทะเล สิ่งนี้พิสูจน์ความเฉื่อยของมันภายใต้สภาวะปกติ แทบไม่สังเกตเห็นความสามารถในการละลายของทองแดงในน้ำ (น้ำจืด) แต่ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและภายใต้การกระทำของคาร์บอนไดออกไซด์ ฟิล์มสีเขียวจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวโลหะซึ่งเป็นคาร์บอเนตหลัก:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
ถ้าเราพิจารณาสารประกอบโมโนวาเลนต์ในรูปของเกลือ ก็จะสังเกตเห็นการละลายเล็กน้อยของพวกมัน สารดังกล่าวอาจเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้ได้สารประกอบทองแดงสองส่วน เกลือเหล่านี้มีความสามารถในการละลายได้ดีในตัวกลางที่เป็นน้ำ เกิดการแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์
ความสามารถในการละลายในกรด
ปฏิกิริยาปกติของทองแดงกับกรดอ่อนหรือกรดเจือจางไม่ชอบปฏิกิริยาของทองแดง ไม่พบกระบวนการทางเคมีของโลหะที่มีด่าง ความสามารถในการละลายของทองแดงในกรดเป็นไปได้หากเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ในกรณีนี้เท่านั้นที่มีการโต้ตอบเกิดขึ้น
ความสามารถในการละลายของทองแดงในกรดไนตริก
ปฏิกิริยาดังกล่าวเป็นไปได้เนื่องจากโลหะถูกออกซิไดซ์ด้วยรีเอเจนต์ที่แรง กรดไนตริกแบบเจือจางและเข้มข้นแบบฟอร์มแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ด้วยการละลายของทองแดง
ในตัวแปรแรก ในระหว่างการทำปฏิกิริยา จะได้คอปเปอร์ไนเตรตและไนโตรเจนไดวาเลนต์ออกไซด์ในอัตราส่วน 75% ถึง 25% กระบวนการด้วยกรดไนตริกเจือจางสามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NO + NO + 4H2O.
ในกรณีที่สอง คอปเปอร์ไนเตรตและไนโตรเจนออกไซด์จะได้รับไดวาเลนต์และเตตระวาเลนต์ ซึ่งมีอัตราส่วน 1 ต่อ 1 กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับโลหะ 1 โมลและกรดไนตริกเข้มข้น 3 โมล เมื่อทองแดงละลาย สารละลายจะได้รับความร้อนสูง ส่งผลให้เกิดการสลายตัวทางความร้อนของตัวออกซิไดเซอร์และปล่อยไนตริกออกไซด์ในปริมาณเพิ่มเติม:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2H2O.
ปฏิกิริยานี้ใช้ในการผลิตขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปเศษเหล็กหรือการกำจัดสารเคลือบออกจากของเสีย อย่างไรก็ตาม วิธีการละลายทองแดงนี้มีข้อเสียหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมาก ในการดักจับหรือทำให้เป็นกลาง จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ กระบวนการเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายสูงมาก
การละลายของทองแดงจะถือว่าสมบูรณ์เมื่อมีการหยุดการผลิตไนโตรเจนออกไซด์ระเหยอย่างสมบูรณ์ อุณหภูมิปฏิกิริยาอยู่ระหว่าง 60 ถึง 70 °C ขั้นตอนต่อไปคือการระบายสารละลายออกจากเครื่องปฏิกรณ์เคมี ด้านล่างมีโลหะเล็กๆ ที่ไม่ทำปฏิกิริยา น้ำถูกเติมลงในของเหลวที่ได้และการกรอง
ความสามารถในการละลายในกรดซัลฟิวริก
ในสภาวะปกติ ปฏิกิริยาดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้น ปัจจัยที่กำหนดการละลายของทองแดงในกรดซัลฟิวริกคือความเข้มข้นสูง ตัวกลางเจือจางไม่สามารถออกซิไดซ์โลหะได้ การละลายของทองแดงในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะดำเนินการด้วยการปล่อยซัลเฟต
กระบวนการนี้แสดงโดยสมการต่อไปนี้:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
คุณสมบัติของคอปเปอร์ซัลเฟต
เกลือ Dibasic เรียกอีกอย่างว่าซัลเฟต แสดงดังนี้: CuSO4 เป็นสารที่ไม่มีกลิ่นเฉพาะตัว ไม่แสดงความผันผวน ในรูปแบบปราศจากน้ำ เกลือไม่มีสี ทึบแสง และดูดความชื้นสูง คอปเปอร์ (ซัลเฟต) มีความสามารถในการละลายได้ดี โมเลกุลของน้ำที่รวมเกลือเข้าด้วยกัน สามารถสร้างสารประกอบคริสตัลไฮเดรตได้ ตัวอย่างคือคอปเปอร์ซัลเฟตซึ่งเป็นเพนทาไฮเดรตสีน้ำเงิน สูตรคือ: CuSO4 5H2O.
คริสตัลไฮเดรตมีโครงสร้างโปร่งใสเป็นโทนสีน้ำเงิน มีรสขมและเป็นโลหะ โมเลกุลของพวกมันสามารถสูญเสียน้ำที่ถูกกักไว้เมื่อเวลาผ่านไป โดยธรรมชาติแล้วจะเกิดขึ้นในรูปของแร่ธาตุ ได้แก่ ชัลแคนไทต์และบิวไทต์
รับผลกระทบจากคอปเปอร์ซัลเฟต. ความสามารถในการละลายเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ในกระบวนการให้น้ำเกลือ. จำนวนมากความร้อน
การละลายของทองแดงในเหล็ก
จากกระบวนการนี้ โลหะผสมปลอมของ Fe และ Cu จึงถูกสร้างขึ้น สำหรับโลหะเหล็กและทองแดง ความสามารถในการละลายร่วมกันได้จำกัด ค่าสูงสุดของมันถูกสังเกตที่ดัชนีอุณหภูมิ 1099.85 °C ระดับการละลายของทองแดงในรูปของแข็งของเหล็กคือ 8.5% เหล่านี้เป็นตัวชี้วัดขนาดเล็ก การละลายของเหล็กที่เป็นโลหะในรูปของแข็งของทองแดงอยู่ที่ประมาณ 4.2%
การลดอุณหภูมิเป็นค่าห้องทำให้กระบวนการร่วมกันไม่มีนัยสำคัญ เมื่อหลอมทองแดงเป็นโลหะ จะทำให้เหล็กเปียกได้ดีในรูปของแข็ง เมื่อได้โลหะผสมเทียม Fe และ Cu จะใช้ชิ้นงานพิเศษ สร้างขึ้นโดยการกดหรืออบผงเหล็กซึ่งอยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์หรือเป็นโลหะผสม ช่องว่างดังกล่าวถูกชุบด้วยทองแดงเหลวในรูปแบบโลหะผสมเทียม
ละลายในแอมโมเนีย
กระบวนการมักจะดำเนินไปโดยผ่าน NH3 ในรูปก๊าซเหนือโลหะร้อน ผลที่ได้คือการสลายตัวของทองแดงในแอมโมเนีย การปล่อย Cu3N สารประกอบนี้เรียกว่าโมโนวาเลนต์ไนไตรด์
เกลือของมันสัมผัสกับสารละลายแอมโมเนีย การเติมน้ำยาดังกล่าวลงในคอปเปอร์คลอไรด์จะทำให้เกิดการตกตะกอนในรูปของไฮดรอกไซด์:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
แอมโมเนียส่วนเกินก่อให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีน้ำเงินเข้ม:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
กระบวนการนี้ใช้เพื่อกำหนดคิวรัสไอออน
ความสามารถในการละลายในเหล็กหล่อ
ในโครงสร้างของเหล็กมุกไลต์เหนียว นอกจากส่วนประกอบหลักแล้ว ยังมีองค์ประกอบเพิ่มเติมในรูปของทองแดงธรรมดาอีกด้วย เธอคือผู้ที่เพิ่มการสร้างกราฟต์ของอะตอมคาร์บอน มีส่วนทำให้ความลื่นไหล ความแข็งแรง และความแข็งของโลหะผสมเพิ่มขึ้น โลหะมีผลดีต่อระดับของเพอร์ไลต์ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ความสามารถในการละลายของทองแดงในเหล็กหล่อนั้นใช้ในการผสมส่วนผสมเริ่มต้น วัตถุประสงค์หลักของกระบวนการนี้คือเพื่อให้ได้โลหะผสมที่อ่อนตัวได้ มันจะมีคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อนที่ดีขึ้น แต่ลดการเปราะบางลง
หากปริมาณทองแดงในเหล็กหล่ออยู่ที่ประมาณ 1% ความต้านแรงดึงจะเท่ากับ 40% และการไหลจะเพิ่มขึ้นเป็น 50% สิ่งนี้เปลี่ยนแปลงลักษณะของโลหะผสมอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มปริมาณโลหะเจือเป็น 2% นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงเป็นค่า 65% และดัชนีผลตอบแทนกลายเป็น 70% ด้วยปริมาณทองแดงที่สูงขึ้นในองค์ประกอบของเหล็กหล่อ กราไฟท์เป็นก้อนกลมจึงยากต่อการสร้าง การนำองค์ประกอบอัลลอยมาใช้ในโครงสร้างไม่ได้เปลี่ยนเทคโนโลยีของการขึ้นรูปโลหะผสมที่เหนียวและอ่อนนุ่ม เวลาที่กำหนดสำหรับการหลอมจะสอดคล้องกับระยะเวลาของปฏิกิริยาดังกล่าวในการผลิตเหล็กหล่อที่ไม่มีทองแดงเจือปน ประมาณ 10 ชม.
การใช้ทองแดงทำให้สูงความเข้มข้นของซิลิกอนไม่สามารถขจัดสิ่งที่เรียกว่าเฟอร์รูจิไนเซชันของส่วนผสมได้อย่างสมบูรณ์ระหว่างการหลอม ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีความยืดหยุ่นต่ำ
ความสามารถในการละลายในปรอท
เมื่อปรอทผสมกับโลหะของธาตุอื่นๆ จะได้อมัลกัม กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้องเพราะภายใต้สภาวะดังกล่าว Pb เป็นของเหลว ความสามารถในการละลายของทองแดงในปรอทจะผ่านไปในระหว่างการให้ความร้อนเท่านั้น โลหะจะต้องถูกบดขยี้ก่อน เมื่อทำให้ทองแดงที่เป็นของแข็งเปียกด้วยปรอทเหลว สารหนึ่งจะแทรกซึมอีกสารหนึ่งหรือกระจายตัว ค่าความสามารถในการละลายจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และเท่ากับ 7.410-3 ปฏิกิริยาจะทำให้เกิดมัลกัมอย่างง่ายที่เป็นของแข็ง คล้ายกับซีเมนต์ ถ้าให้ร้อนสักหน่อยก็จะนิ่มลง เป็นผลให้ส่วนผสมนี้ใช้ซ่อมแซมเครื่องลายคราม นอกจากนี้ยังมีอมัลกัมที่ซับซ้อนซึ่งมีปริมาณโลหะที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบของเงิน ดีบุก ทองแดง และสังกะสีมีอยู่ในโลหะผสมทางทันตกรรม จำนวนของพวกเขาเป็นเปอร์เซ็นต์หมายถึง 65:27:6:2 อมัลกัมที่มีองค์ประกอบนี้เรียกว่าเงิน ส่วนประกอบแต่ละส่วนของโลหะผสมทำหน้าที่เฉพาะ ซึ่งทำให้คุณได้ไส้ที่มีคุณภาพสูง
อีกตัวอย่างหนึ่งคือโลหะผสมอมัลกัมซึ่งมีปริมาณทองแดงสูง เรียกอีกอย่างว่าโลหะผสมทองแดง องค์ประกอบของมัลกัมมีตั้งแต่ 10 ถึง 30% Cu ปริมาณทองแดงที่สูงจะช่วยป้องกันปฏิกิริยาระหว่างดีบุกกับปรอท ซึ่งป้องกันการก่อตัวของเฟสที่อ่อนแอและกัดกร่อนมากของโลหะผสม ยกเว้นนอกจากนี้ การลดลงของปริมาณเงินในการเติมทำให้ราคาลดลง สำหรับการเตรียมมัลกัมควรใช้บรรยากาศเฉื่อยหรือของเหลวป้องกันที่สร้างฟิล์ม โลหะที่ประกอบเป็นโลหะผสมสามารถออกซิไดซ์กับอากาศได้อย่างรวดเร็ว กระบวนการให้ความร้อนคิวรัมอะมัลกัมต่อหน้าไฮโดรเจนนำไปสู่การกลั่นปรอท ซึ่งช่วยให้แยกธาตุทองแดงได้ อย่างที่คุณเห็น หัวข้อนี้ง่ายต่อการเรียนรู้ ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าทองแดงทำปฏิกิริยาอย่างไร ไม่เพียงแต่กับน้ำ แต่ยังรวมถึงกรดและองค์ประกอบอื่นๆ ด้วย