Көптеген элементтердің химиялық қасиеттері олардың суда және қышқылдарда еріу қабілетіне негізделген. Мыстың сипаттамаларын зерттеу қалыпты жағдайда төмен белсенділікпен байланысты. Оның химиялық процестерінің ерекшелігі аммиак, сынап, азот және күкірт қышқылдарымен қосылыстардың түзілуі болып табылады. Мыстың судағы төмен ерігіштігі коррозия процестерін тудыруға қабілетті емес. Оның арнайы химиялық қасиеттері бар, бұл қосылысты әртүрлі салаларда қолдануға мүмкіндік береді.
Элемент сипаттамасы
Мыс біздің дәуірімізге дейін адамдар алуды үйренген металдардың ең көнесі болып саналады. Бұл зат табиғи көздерден кен түрінде алынады. Мыс химиялық кестенің латынша cuprum атауы бар элементі деп аталады, оның реттік нөмірі 29. Периодтық жүйеде ол төртінші периодта орналасқан және бірінші топқа жатады.
Табиғи зат – жұмсақ және иілгіш құрылымы бар қызғылт-қызыл ауыр металл. Оның қайнау және балқу температурасы1000 °C жоғары. Жақсы дирижер деп саналады.
Химиялық құрылымы мен қасиеттері
Мыс атомының электрондық формуласын зерттесеңіз, оның 4 деңгейі бар екенін көресіз. 4s валенттілігі орбитальда бір ғана электрон бар. Химиялық реакциялар кезінде атомнан 1-ден 3-ке дейін теріс зарядталған бөлшектерді бөлуге болады, содан кейін тотығу дәрежесі +3, +2, +1 болатын мыс қосылыстары алынады. Оның екі валентті туындылары ең тұрақты болып табылады.
Химиялық реакцияларда белсенді емес металл ретінде әрекет етеді. Қалыпты жағдайда мыстың суда ерігіштігі болмайды. Құрғақ ауада коррозия байқалмайды, бірақ қыздырылған кезде металл беті екі валентті оксидтің қара жабындысымен жабылады. Мыстың химиялық тұрақтылығы сусыз газдардың, көміртегінің, бірқатар органикалық қосылыстардың, фенолды шайырлардың және спирттердің әсерінен көрінеді. Ол түрлі-түсті қосылыстардың бөлінуімен күрделі түзілу реакцияларымен сипатталады. Мыстың бір валентті қатар туындыларының түзілуімен байланысты сілтілік тобындағы металдармен шамалы ұқсастығы бар.
Ерігіштік дегеніміз не?
Бұл бір қосылыстың басқа заттармен әрекеттесуінде ерітінділер түріндегі біртекті жүйелердің түзілу процесі. Олардың құрамдас бөліктері жеке молекулалар, атомдар, иондар және басқа бөлшектер болып табылады. Ерігіштік дәрежесі қаныққан ерітіндіні алу кезінде еріген заттың концентрациясымен анықталады.
Өлшем бірлігі көбінесе пайыздар, көлем немесе салмақ бөліктері болып табылады. Мыстың суда ерігіштігі басқа қатты қосылыстар сияқты тек температуралық жағдайлардың өзгеруіне ғана ұшырайды. Бұл тәуелділік қисық сызықтар арқылы көрсетіледі. Егер индикатор өте аз болса, онда зат ерімейтін болып саналады.
Мыстың суда ерігіштігі
Металл теңіз суының әсерінен коррозияға төзімділігін көрсетеді. Бұл оның қалыпты жағдайдағы инерттілігін дәлелдейді. Мыстың суда (тұщы суда) ерігіштігі іс жүзінде байқалмайды. Бірақ ылғалды ортада және көмірқышқыл газының әсерінен металл бетінде жасыл қабық пайда болады, ол негізгі карбонат болып табылады:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Оның бір валентті қосылыстарын тұз түрінде қарастырсақ, онда олардың аздап еруі байқалады. Мұндай заттар тез тотығуға ұшырайды. Нәтижесінде екі валентті мыс қосылыстары алынады. Бұл тұздардың сулы ортада жақсы ерігіштігі бар. Олардың иондарға толық диссоциациялануы жүреді.
Қышқылдарда ерігіштігі
Мыстың әлсіз немесе сұйылтылған қышқылдармен қалыпты реакциялары олардың әрекеттесуіне ықпал етпейді. Металдың сілтілермен химиялық процесі байқалмайды. Мыстың қышқылдардағы ерігіштігі, егер олар күшті тотықтырғыштар болса, мүмкін болады. Тек осы жағдайда ғана өзара әрекеттесу орын алады.
Мыстың азот қышқылында ерігіштігі
Мұндай реакция металдың күшті реагентпен тотығуына байланысты мүмкін. Азот қышқылы сұйылтылған және концентрліпішін мыс еріген кезде тотықтырғыш қасиет көрсетеді.
Бірінші нұсқада реакция кезінде 75%-тен 25%-ға дейінгі арақатынаста мыс нитраты мен азоттың екі валентті оксиді алынады. Сұйылтылған азот қышқылымен процесті келесі теңдеу арқылы сипаттауға болады:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + ЖОҚ + ЖОҚ + 4сағ2O.
Екінші жағдайда мыс нитраты мен азот оксидтері екі және төрт валентті алынады, олардың арақатынасы 1-ден 1-ге дейін. Бұл процеске 1 моль металл және 3 моль концентрлі азот қышқылы қатысады. Мыс еріген кезде ерітінді қатты қызады, нәтижесінде тотықтырғыш термиялық ыдырап, азот оксидтерінің қосымша көлемі бөлінеді:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + ЖОҚ 2 + ЖОҚ2 + 2H2O.
Реакция сынықтарды өңдеумен немесе қалдықтардан жабындарды алумен байланысты шағын өндірісте қолданылады. Дегенмен, мысты ерітудің бұл әдісі азот оксидтерінің көп мөлшерін шығарумен байланысты бірқатар кемшіліктерге ие. Оларды ұстау немесе бейтараптандыру үшін арнайы жабдық қажет. Бұл процестер өте қымбат.
Ұшқыш азот оксидтерінің өндірісі толық тоқтаған кезде мыстың еруі толық деп саналады. Реакция температурасы 60-тан 70 °C-қа дейін ауытқиды. Келесі қадам химиялық реактордан ерітіндіні төгу болып табылады. Оның түбінде реакцияға түспеген металл бөлшектері бар. Алынған сұйықтыққа су қосылады жәнесүзу.
Күкірт қышқылында ерігіштігі
Қалыпты күйде мұндай реакция болмайды. Мыстың күкірт қышқылында еруін анықтайтын фактор оның күшті концентрациясы болып табылады. Сұйылтылған орта металды тотықтыра алмайды. Мыстың концентрлі күкірт қышқылында еруі сульфаттың бөлінуімен жүреді.
Процесс келесі теңдеумен өрнектеледі:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Мыс сульфатының қасиеттері
Екі негізді тұзды сульфат деп те атайды, оны былай белгілейді: CuSO4. Бұл ұшпалығын көрсетпейтін өзіне тән иісі жоқ зат. Сусыз түрінде тұз түссіз, мөлдір емес және жоғары гигроскопиялық. Мыс (сульфат) жақсы ерігіштікке ие. Су молекулалары тұзға қосылып, кристал гидрат қосылыстарын түзе алады. Мысал ретінде мыс сульфаты, ол көк пентагидрат болып табылады. Оның формуласы: CuSO4 5H2O.
Кристалл гидраттар көкшіл реңктің мөлдір құрылымына ие, олар ащы, металл дәмін көрсетеді. Олардың молекулалары уақыт өте байланысты суды жоғалтуға қабілетті. Табиғатта олар минералдар түрінде кездеседі, олардың құрамына халкантит пен бутит кіреді.
Мыс сульфаты әсер етеді. Ерігіштік – экзотермиялық реакция. Тұзды ылғалдандыру процесінде айтарлықтай мөлшердеқызу.
Мыстың темірде ерігіштігі
Осы процестің нәтижесінде Fe және Cu псевдоқорытпалары түзіледі. Металл темір мен мыс үшін шектеулі өзара ерігіштік мүмкін. Оның максималды мәндері 1099,85 °C температура индексінде байқалады. Мыстың темірдің қатты күйінде ерігіштік дәрежесі 8,5%. Бұл шағын көрсеткіштер. Мыстың қатты түріндегі металдық темірдің еруі шамамен 4,2% құрайды.
Температураны бөлме мәндеріне дейін төмендету өзара процестерді елеусіз етеді. Металл мыс еріген кезде ол қатты күйде үтікті жақсы ылғалдандыруға қабілетті. Fe және Cu псевдоқорытпаларын алу кезінде арнайы дайындамалар қолданылады. Олар таза немесе легирленген түрінде болатын темір ұнтағын престеу немесе пісіру арқылы жасалады. Мұндай дайындамалар псевдоқорытпаларды құрайтын сұйық мыспен сіңдірілген.
Амиакта еріту
Процесс көбінесе NH3 газ түрінде ыстық металдың үстінен өту арқылы жүреді. Нәтижесінде мыстың аммиакта еруі, Cu3N бөлінуі. Бұл қосылыс бір валентті нитрид деп аталады.
Оның тұздарына аммиак ерітіндісі әсер етеді. Мұндай реагентті мыс хлоридіне қосу гидроксид түріндегі тұнбаға әкеледі:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Аммиактың артық мөлшері қою көк түске ие күрделі типті қосылыстың түзілуіне ықпал етеді:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Бұл процесс шыны иондарды анықтау үшін қолданылады.
Шойындағы ерігіштік
Иілгіш перлиттік шойынның құрылымында негізгі компоненттерден басқа кәдімгі мыс түріндегі қосымша элемент бар. Ол көміртегі атомдарының графиттенуін арттырады, құймалардың өтімділігін, беріктігін және қаттылығын арттыруға ықпал етеді. Металл соңғы өнімдегі перлит деңгейіне оң әсер етеді. Мыстың шойындағы ерігіштігі бастапқы құрамды легірлеуді жүзеге асыру үшін қолданылады. Бұл процестің негізгі мақсаты иілгіш қорытпаны алу болып табылады. Оның механикалық және коррозияға қарсы қасиеттері жақсарады, бірақ сынғыштық азаяды.
Егер шойындағы мыс мөлшері шамамен 1% болса, онда созылу беріктігі 40% тең, ал өтімділік 50% дейін артады. Бұл қорытпаның сипаттамаларын айтарлықтай өзгертеді. Легирленген металдың мөлшерінің 2%-ға дейін артуы беріктіктің 65%-ға дейін өзгеруіне әкеледі, ал шығымдылық көрсеткіші 70%-ға айналады. Шойынның құрамындағы мыс мөлшері жоғары болса, түйінді графиттің түзілуі қиынырақ. Құрылымға легірлеуші элементті енгізу қатты және жұмсақ қорытпаны қалыптастыру технологиясын өзгертпейді. Күйдіруге бөлінген уақыт мыс қоспалары жоқ шойын өндірісінде мұндай реакцияның ұзақтығымен сәйкес келеді. Бұл шамамен 10 сағат.
Мысты жоғары жасау үшін пайдаланукремний концентрациясы күйдіру кезінде қоспаның ферругинизациясы деп аталатынды толығымен жоя алмайды. Нәтиже – икемділігі төмен өнім.
Сынапта ерігіштігі
Сынапты басқа элементтердің металдарымен араластырғанда амальгамалар алынады. Бұл процесс бөлме температурасында жүруі мүмкін, өйткені мұндай жағдайларда Pb сұйық болып табылады. Мыстың сынаптағы ерігіштігі қыздыру кезінде ғана өтеді. Металды алдымен ұсақтау керек. Қатты мысты сұйық сынаппен сулағанда бір зат екіншісіне енеді немесе диффузияланады. Ерігіштік мәні пайызбен көрсетілген және 7,410-3. Реакция нәтижесінде цементке ұқсас қатты қарапайым амальгама түзіледі. Аздап қыздырсаңыз, ол жұмсарады. Нәтижесінде бұл қоспа фарфор бұйымдарын жөндеу үшін қолданылады. Оңтайлы металды құрайтын күрделі амальгамалар да бар. Мысалы, стоматологиялық қорытпада күміс, қалайы, мыс және мырыш элементтері бар. Олардың саны пайызбен 65:27:6:2 болып табылады. Бұл құрамы бар амалгам күміс деп аталады. Қорытпаның әрбір құрамдас бөлігі жоғары сапалы толтыруды алуға мүмкіндік беретін белгілі бір функцияны орындайды.
Тағы бір мысал - мыс мөлшері жоғары амальгам қорытпасы. Оны мыс қорытпасы деп те атайды. Амальгамның құрамында 10-30% Cu бар. Мыстың жоғары мөлшері қалайының сынаппен әрекеттесуіне жол бермейді, бұл қорытпаның өте әлсіз және коррозиялық фазасының пайда болуына жол бермейді. қоспағандаСонымен қатар, толтырудағы күміс мөлшерінің төмендеуі бағаның төмендеуіне әкеледі. Амальгамды дайындау үшін инертті атмосфераны немесе пленка түзетін қорғаныс сұйықтықты қолданған жөн. Қорытпаны құрайтын металдар ауамен тез тотығуға қабілетті. Шыны амальгаманы сутегінің қатысуымен қыздыру процесі сынаптың дистилляциясына әкеледі, бұл элементтік мысты бөлуге мүмкіндік береді. Көріп отырғаныңыздай, бұл тақырыпты үйрену оңай. Енді мыстың тек сумен ғана емес, қышқылдармен және басқа элементтермен де әрекеттесетінін білесіз.
