Çoğu elementin kimyasal özellikleri, suda ve asitlerde çözünme yeteneklerine dayanır. Bakırın özelliklerinin incelenmesi, normal koşullar altında düşük aktivite ile ilişkilidir. Kimyasal işlemlerinin bir özelliği, amonyak, cıva, nitrik ve sülfürik asitli bileşiklerin oluşmasıdır. Bakırın sudaki düşük çözünürlüğü, korozyon süreçlerine neden olmaz. Bileşiğin çeşitli endüstrilerde kullanılmasına izin veren özel kimyasal özelliklere sahiptir.
Öğe açıklaması
Bakır, çağımızdan önce bile insanların çıkarmayı öğrendiği metallerin en eskisi olarak kabul edilir. Bu madde, cevher şeklinde doğal kaynaklardan elde edilir. Bakır, seri numarası 29 olan Latince adı cuprum ile kimyasal tablonun bir elementi olarak adlandırılır. Periyodik sistemde dördüncü periyotta yer alır ve birinci gruba aittir.
Doğal madde, yumuşak ve dövülebilir bir yapıya sahip pembe-kırmızı bir ağır metaldir. Kaynama ve erime noktası ise1000 °C'nin üzerinde İyi bir şef olarak kabul edilir.
Kimyasal yapı ve özellikler
Bir bakır atomunun elektronik formülünü incelerseniz, 4 seviyesi olduğunu göreceksiniz. Değerlik 4s orbitalinde sadece bir elektron vardır. Kimyasal reaksiyonlar sırasında, bir atomdan 1 ila 3 negatif yüklü parçacık ayrılabilir, ardından +3, +2, +1 oksidasyon durumuna sahip bakır bileşikleri elde edilir. İki değerli türevleri en kararlı olanlardır.
Kimyasal reaksiyonlarda aktif olmayan bir metal gibi davranır. Normal koşullar altında bakırın sudaki çözünürlüğü yoktur. Kuru havada korozyon gözlenmez, ancak ısıtıldığında metal yüzey siyah bir iki değerli oksit kaplama ile kaplanır. Bakırın kimyasal kararlılığı, susuz gazların, karbonun, bir dizi organik bileşiğin, fenolik reçinelerin ve alkollerin etkisi altında kendini gösterir. Renkli bileşiklerin salınımı ile karmaşık oluşum reaksiyonları ile karakterizedir. Bakır, monovalent serinin türevlerinin oluşumu ile bağlantılı olarak alkali grup metalleriyle hafif bir benzerliğe sahiptir.
Çözünürlük nedir?
Bir bileşiğin diğer maddelerle etkileşiminde çözeltiler şeklinde homojen sistemlerin oluşması sürecidir. Bileşenleri bireysel moleküller, atomlar, iyonlar ve diğer parçacıklardır. Çözünürlük derecesi, doymuş bir çözelti elde edilirken çözülen maddenin konsantrasyonu ile belirlenir.
Ölçü birimi çoğunlukla yüzdeler, hacim veya ağırlık kesirleridir. Bakırın sudaki çözünürlüğü, diğer katı bileşikler gibi, yalnızca sıcaklık koşullarındaki değişikliklere tabidir. Bu bağımlılık eğriler kullanılarak ifade edilir. Gösterge çok küçükse, madde çözünmez olarak kabul edilir.
Bakırın suda çözünürlüğü
Metal, deniz suyunun etkisi altında korozyon direnci gösterir. Bu, normal koşullar altında ataletini kanıtlar. Bakırın suda (tatlı su) çözünürlüğü pratikte gözlenmez. Ancak nemli bir ortamda ve karbondioksitin etkisi altında, ana karbonat olan metal yüzeyde yeşil bir film oluşur:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Tek değerli bileşiklerini tuz şeklinde düşünürsek, hafif çözünmeleri gözlemlenir. Bu tür maddeler hızlı oksidasyona tabidir. Sonuç olarak, iki değerli bakır bileşikleri elde edilir. Bu tuzlar sulu ortamda iyi çözünürlüğe sahiptir. İyonlara tam ayrışmaları gerçekleşir.
Asitlerde çözünürlük
Bakırın zayıf veya seyreltik asitlerle normal reaksiyonları, etkileşimlerini desteklemez. Metalin alkalilerle kimyasal süreci gözlenmez. Bakırın asitlerdeki çözünürlüğü, güçlü oksitleyici maddeler olmaları durumunda mümkündür. Sadece bu durumda etkileşim gerçekleşir.
Bakırın nitrik asitte çözünürlüğü
Metalin güçlü bir reaktif ile oksitlenmesi nedeniyle böyle bir reaksiyon mümkündür. Seyreltik ve konsantre haldeki nitrik asitformu bakırın çözünmesi ile oksitleyici özellikler sergiler.
Birinci varyantta, reaksiyon sırasında %75 ila %25 oranında bakır nitrat ve azot divalent oksit elde edilir. Seyreltik nitrik asit ile süreç aşağıdaki denklemle açıklanabilir:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + HAYIR + HAYIR + 4H2O.
İkinci durumda, bakır nitrat ve azot oksitler, oranı 1'e 1 olan iki değerlikli ve dört değerlikli elde edilir. Bu işlem, 1 mol metal ve 3 mol konsantre nitrik asit içerir. Bakır çözüldüğünde, çözelti kuvvetli bir şekilde ısıtılır, bu da oksitleyicinin termal olarak ayrışmasına ve ilave hacimde nitrik oksitlerin salınmasına neden olur:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + HAYIR2 + 2H2O.
Reaksiyon, hurdanın işlenmesi veya atıklardan kaplamaların çıkarılması ile ilişkili küçük ölçekli üretimde kullanılır. Bununla birlikte, bakırı çözmeye yönelik bu yöntemin, büyük miktarda nitrojen oksidin salınmasıyla bağlantılı bir takım dezavantajları vardır. Onları yakalamak veya etkisiz hale getirmek için özel ekipman gereklidir. Bu işlemler çok maliyetlidir.
Uçucu azotlu oksitlerin üretimi tamamen durduğunda bakırın çözünmesi tamamlanmış sayılır. Reaksiyon sıcaklığı 60 ila 70 °C arasındadır. Bir sonraki adım, çözeltiyi kimyasal reaktörden boş altmaktır. Alt kısmında reaksiyona girmemiş küçük metal parçaları vardır. Elde edilen sıvıya su eklenir vefiltreleme.
Sülfürik asitte çözünürlük
Normal durumda böyle bir reaksiyon oluşmaz. Bakırın sülfürik asitte çözünmesini belirleyen faktör, güçlü konsantrasyonudur. Seyreltik bir ortam metali oksitleyemez. Bakırın konsantre sülfürik asit içinde çözünmesi sülfat salınımı ile devam eder.
Süreç aşağıdaki denklemle ifade edilir:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Bakır sülfatın özellikleri
Dibazik tuz, sülfat olarak da adlandırılır ve şu şekilde gösterilir: CuSO4. Karakteristik kokusu olmayan, uçuculuk göstermeyen bir maddedir. Susuz formda tuz renksiz, opak ve oldukça higroskopiktir. Bakır (sülfat) iyi çözünürlüğe sahiptir. Tuza katılan su molekülleri, kristal hidrat bileşikleri oluşturabilir. Bir örnek, mavi bir pentahidrat olan bakır sülfattır. Formülü: CuSO4 5H2O.
Kristal hidratlar mavimsi bir renk tonuna sahip şeffaf bir yapıya sahiptir, acı, metalik bir tat sergilerler. Molekülleri zamanla bağlı su kaybetme yeteneğine sahiptir. Doğada kalkantit ve butit içeren mineraller şeklinde bulunurlar.
Bakır sülfattan etkilenir. Çözünürlük ekzotermik bir reaksiyondur. Tuz hidrasyonu sürecinde önemli miktardaısı.
Bakırın demirde çözünürlüğü
Bu işlemin bir sonucu olarak, Fe ve Cu'nun sahte alaşımları oluşur. Metalik demir ve bakır için sınırlı karşılıklı çözünürlük mümkündür. Maksimum değerleri 1099.85 °C sıcaklık indeksinde gözlenir. Bakırın katı haldeki demirin çözünürlük derecesi %8.5'tir. Bunlar küçük göstergeler. Bakırın katı formunda metalik demirin çözünmesi yaklaşık %4.2'dir.
Sıcaklığın oda değerlerine düşürülmesi karşılıklı işlemleri önemsiz hale getirir. Metalik bakır eritildiğinde, katı haldeki demiri iyi ıslatabilir. Fe ve Cu sözde alaşımları elde edilirken özel iş parçaları kullanılır. Saf veya alaşımlı haldeki demir tozunun preslenmesi veya pişirilmesiyle oluşturulurlar. Bu tür boşluklar, sıvı bakır ile emprenye edilerek sahte alaşımlar oluşturur.
Amonyak içinde çözülür
İşlem genellikle NH3 gaz halinde sıcak metal üzerinden geçirilerek ilerler. Sonuç, bakırın amonyakta çözünmesi, Cu3N'nin salınmasıdır. Bu bileşiğe tek değerli nitrür denir.
Tuzları amonyak çözeltisine maruz kalır. Bakır klorüre böyle bir reaktifin eklenmesi, hidroksit şeklinde çökelmeye yol açar:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Amonyak fazlalığı, koyu mavi renkli karmaşık tipte bir bileşiğin oluşumuna katkıda bulunur:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Bu işlem bakır iyonlarını belirlemek için kullanılır.
Dökme demirde çözünürlük
Sfero perlitik demirin yapısında ana bileşenlere ek olarak sıradan bakır şeklinde ek bir element vardır. Karbon atomlarının grafitleşmesini artıran, alaşımların akışkanlığında, mukavemetinde ve sertliğinde bir artışa katkıda bulunan kişidir. Metal, nihai üründeki perlit seviyesi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Bakırın dökme demir içindeki çözünürlüğü, ilk bileşimin alaşımlanmasını gerçekleştirmek için kullanılır. Bu işlemin temel amacı, dövülebilir bir alaşım elde etmektir. İyileştirilmiş mekanik ve korozyon özelliklerine sahip olacak, ancak kırılganlığı az altacaktır.
Dökme demirdeki bakır içeriği yaklaşık %1 ise, çekme mukavemeti %40'a eşittir ve akışkanlık %50'ye yükselir. Bu, alaşımın özelliklerini önemli ölçüde değiştirir. Alaşım metali miktarının %2'ye çıkarılması, mukavemette %65'lik bir değişikliğe yol açar ve verim indeksi %70 olur. Dökme demir bileşiminde daha yüksek bakır içeriği ile sfero grafit oluşturmak daha zordur. Bir alaşım elementinin yapıya katılması, sert ve yumuşak bir alaşım oluşturma teknolojisini değiştirmez. Tavlama için ayrılan süre, bakır safsızlıkları olmadan dökme demir üretiminde böyle bir reaksiyonun süresi ile çakışmaktadır. Yaklaşık 10 saat.
Yüksek yapmak için bakır kullanımısilikon konsantrasyonu, tavlama sırasında karışımın sözde ferruginizasyonunu tamamen ortadan kaldıramaz. Sonuç, düşük elastikiyete sahip bir üründür.
Cıvada çözünürlük
Cıva diğer elementlerin metalleriyle karıştırıldığında amalgamlar elde edilir. Bu işlem oda sıcaklığında gerçekleşebilir, çünkü bu koşullar altında Pb bir sıvıdır. Bakırın cıvadaki çözünürlüğü sadece ısıtma sırasında geçer. Metal önce ezilmelidir. Katı bakırı sıvı cıva ile ıslatırken, bir madde diğerine nüfuz eder veya yayılır. Çözünürlük değeri yüzde olarak ifade edilir ve 7.410-3 şeklindedir. Reaksiyon, çimentoya benzer katı, basit bir amalgam üretir. Biraz ısıtırsanız yumuşayacaktır. Sonuç olarak bu karışım porselen eşyaların tamirinde kullanılır. Optimum metal içeriğine sahip karmaşık amalgamlar da vardır. Örneğin, bir diş alaşımında gümüş, kalay, bakır ve çinko elementleri bulunur. Yüzde olarak sayıları 65:27:6:2 şeklindedir. Bu bileşime sahip amalgama gümüş denir. Alaşımın her bir bileşeni, yüksek kaliteli bir dolgu elde etmenizi sağlayan belirli bir işlevi yerine getirir.
Başka bir örnek, yüksek bakır içeriğine sahip amalgam alaşımıdır. Bakır alaşımı olarak da adlandırılır. Amalgamın bileşimi %10 ila %30 Cu içerir. Yüksek bakır içeriği, kalayın cıva ile etkileşimini engeller, bu da alaşımın çok zayıf ve aşındırıcı bir fazının oluşmasını engeller. DışındaAyrıca dolgudaki gümüş miktarının azalması fiyatın düşmesine neden olur. Amalgamın hazırlanması için, inert bir atmosferin veya bir film oluşturan koruyucu bir sıvının kullanılması arzu edilir. Alaşımı oluşturan metaller hava ile hızla oksitlenebilir. Cuprum amalgamını hidrojen varlığında ısıtma işlemi, cıvanın damıtılmasına yol açar, bu da elementel bakırın ayrılmasını sağlar. Gördüğünüz gibi, bu konuyu öğrenmek kolaydır. Artık bakırın sadece su ile değil, asitler ve diğer elementlerle de nasıl etkileştiğini biliyorsunuz.
