Էլեմենտների մեծ մասի քիմիական հատկությունները հիմնված են ջրի և թթուների մեջ լուծվելու նրանց ունակության վրա: Պղնձի բնութագրերի ուսումնասիրությունը կապված է նորմալ պայմաններում ցածր ակտիվության հետ։ Նրա քիմիական պրոցեսների առանձնահատկությունն է ամոնիակի, սնդիկի, ազոտի և ծծմբական թթուների հետ միացությունների առաջացումը: Ջրի մեջ պղնձի ցածր լուծելիությունը ի վիճակի չէ կոռոզիոն պրոցեսներ առաջացնել: Այն ունի հատուկ քիմիական հատկություններ, որոնք թույլ են տալիս միացությունն օգտագործել տարբեր ոլորտներում:
Նյութի նկարագրություն
Պղինձը համարվում է ամենահին մետաղներից, որոնք մարդիկ սովորել են արդյունահանել նույնիսկ մեր դարաշրջանից առաջ: Այս նյութը ստացվում է բնական աղբյուրներից՝ հանքաքարի տեսքով։ Պղինձը կոչվում է լատիներեն cuprum անունով քիմիական աղյուսակի տարր, որի հերթական համարը 29 է։ Պարբերական համակարգում այն գտնվում է չորրորդ շրջանում և պատկանում է առաջին խմբին։
Բնական նյութը վարդագույն-կարմիր ծանր մետաղ է՝ փափուկ և ճկուն կառուցվածքով: Նրա եռման և հալման ջերմաստիճանն է1000 °C-ից բարձր: Համարվում է լավ դիրիժոր։
Քիմիական կառուցվածք և հատկություններ
Եթե ուսումնասիրեք պղնձի ատոմի էլեկտրոնային բանաձեւը, ապա կտեսնեք, որ այն ունի 4 մակարդակ։ Վալենտային 4s ուղեծրում կա միայն մեկ էլեկտրոն։ Քիմիական ռեակցիաների ժամանակ ատոմից կարող են պառակտվել 1-ից 3 բացասական լիցքավորված մասնիկներ, այնուհետև ստացվում են +3, +2, +1 օքսիդացման աստիճանով պղնձի միացություններ։ Նրա երկվալենտ ածանցյալները ամենակայունն են։
Քիմիական ռեակցիաներում այն գործում է որպես ոչ ակտիվ մետաղ: Նորմալ պայմաններում ջրի մեջ պղնձի լուծելիությունը բացակայում է։ Չոր օդում կոռոզիա չի նկատվում, բայց երբ տաքացվում է, մետաղի մակերեսը ծածկվում է երկվալենտ օքսիդի սև ծածկով։ Պղնձի քիմիական կայունությունը դրսևորվում է անջուր գազերի, ածխածնի, մի շարք օրգանական միացությունների, ֆենոլային խեժերի և սպիրտների ազդեցության տակ։ Բնորոշվում է բարդ առաջացման ռեակցիաներով՝ գունավոր միացությունների արտազատմամբ։ Պղինձը մի փոքր նմանություն ունի ալկալային խմբի մետաղների հետ՝ կապված միավալենտ շարքի ածանցյալների առաջացման հետ։
Ի՞նչ է լուծելիությունը:
Սա լուծույթների տեսքով միատարր համակարգերի առաջացման գործընթացն է մի միացության այլ նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ։ Նրանց բաղադրիչներն են առանձին մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ և այլ մասնիկներ։ Լուծելիության աստիճանը որոշվում է նյութի խտությամբ, որը լուծվել է հագեցած լուծույթ ստանալու ժամանակ։
Չափման միավորը ամենից հաճախ տոկոսներն են, ծավալը կամ քաշային կոտորակները:Ջրի մեջ պղնձի լուծելիությունը, ինչպես մյուս պինդ միացությունները, ենթակա է միայն ջերմաստիճանի պայմանների փոփոխության։ Այս կախվածությունը արտահայտվում է կորերի միջոցով: Եթե ցուցանիշը շատ փոքր է, ապա նյութը համարվում է անլուծելի։
Պղնձի լուծելիությունը ջրում
Մետաղը ցուցադրում է կոռոզիոն դիմադրություն ծովի ջրի ազդեցության տակ: Սա ապացուցում է նրա իներցիան նորմալ պայմաններում։ Պղնձի լուծելիությունը ջրում (քաղցրահամ ջուր) գործնականում չի նկատվում։ Բայց խոնավ միջավայրում և ածխաթթու գազի ազդեցության տակ մետաղի մակերեսի վրա ձևավորվում է կանաչ թաղանթ, որը հանդիսանում է հիմնական կարբոնատը՝
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Եթե նրա միավալենտ միացությունները դիտարկենք աղի տեսքով, ապա նկատվում է դրանց աննշան տարրալուծում։ Նման նյութերը ենթակա են արագ օքսիդացման։ Արդյունքում ստացվում են երկվալենտ պղնձի միացություններ։ Այս աղերը լավ լուծելի են ջրային միջավայրում: Տեղի է ունենում դրանց ամբողջական տարանջատումը իոնների մեջ։
Լուծելիություն թթուներում
Պղնձի նորմալ ռեակցիաները թույլ կամ նոսր թթուներով չեն նպաստում դրանց փոխազդեցությանը: Ալկալիներով մետաղի քիմիական պրոցեսը չի նկատվում։ Թթուներում պղնձի լուծելիությունը հնարավոր է, եթե դրանք ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են։ Միայն այս դեպքում է փոխազդեցությունը տեղի ունենում։
Պղնձի լուծելիությունը ազոտաթթուում
Նման ռեակցիա հնարավոր է շնորհիվ այն բանի, որ մետաղը օքսիդացվում է ուժեղ ռեագենտով։ Ազոտական թթու նոսր և խտացված վիճակումձևը ցույց է տալիս օքսիդացնող հատկություն՝ պղնձի տարրալուծմամբ։
Առաջին տարբերակում ռեակցիայի ընթացքում ստացվում է պղնձի նիտրատ և ազոտի երկվալենտ օքսիդ՝ 75% և 25% հարաբերակցությամբ։ Նոսրացած ազոտաթթվի հետ կապված գործընթացը կարելի է նկարագրել հետևյալ հավասարմամբ՝
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NO + NO + 4H2O.
Երկրորդ դեպքում պղնձի նիտրատը և ազոտի օքսիդները ստացվում են երկվալենտ և քառավալենտ, որոնց հարաբերակցությունը 1-ին է: Այս գործընթացում ներգրավված է 1 մոլ մետաղ և 3 մոլ խտացված ազոտաթթու: Երբ պղինձը լուծվում է, լուծույթը ուժեղ տաքացվում է, ինչը հանգեցնում է օքսիդիչի ջերմային քայքայմանը և ազոտի օքսիդների լրացուցիչ ծավալի արտազատմանը:
4HNO3 + Cu → Cu (NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2H2O.
Ռեակցիան օգտագործվում է փոքրածավալ արտադրության մեջ՝ կապված ջարդոնի մշակման կամ թափոններից ծածկույթների հեռացման հետ: Այնուամենայնիվ, պղնձի լուծարման այս մեթոդը ունի մի շարք թերություններ, որոնք կապված են մեծ քանակությամբ ազոտի օքսիդների արտազատման հետ: Նրանց բռնելու կամ չեզոքացնելու համար անհրաժեշտ է հատուկ սարքավորում։ Այս գործընթացները շատ ծախսատար են։
Պղնձի տարրալուծումը համարվում է ամբողջական, երբ ցնդող ազոտի օքսիդների արտադրությունը լրիվ դադարում է։ Ռեակցիայի ջերմաստիճանը տատանվում է 60-ից 70 °C: Հաջորդ քայլը լուծույթը քամելն է քիմիական ռեակտորից: Նրա հատակին մետաղի փոքր կտորներ կան, որոնք չեն արձագանքել: Ստացված հեղուկին ջուր են ավելացնում ևզտում։
Լուծելիություն ծծմբաթթվի մեջ
Նորմալ վիճակում նման ռեակցիա չի առաջանում։ Ծծմբաթթվի մեջ պղնձի տարրալուծումը որոշող գործոնը նրա ուժեղ կոնցենտրացիան է։ Նոսրած միջավայրը չի կարող օքսիդացնել մետաղը: Պղնձի տարրալուծումը խտացված ծծմբաթթվի մեջ ընթանում է սուլֆատի արտազատմամբ։
Գործընթացն արտահայտվում է հետևյալ հավասարմամբ՝
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
պղնձի սուլֆատի հատկությունները
Երկհիմնային աղը կոչվում է նաև սուլֆատ, որը նշվում է հետևյալ կերպ՝ CuSO4: Այն իրենից ներկայացնում է առանց բնորոշ հոտի, անկայունություն չցուցաբերող նյութ։ Իր անջուր ձևով աղը անգույն է, անթափանց և խիստ հիգրոսկոպիկ։ Պղինձը (սուլֆատ) ունի լավ լուծելիություն։ Ջրի մոլեկուլները, միանալով աղին, կարող են բյուրեղահիդրատ միացություններ առաջացնել։ Օրինակ է պղնձի սուլֆատը, որը կապույտ հնգահիդրատ է: Դրա բանաձևն է՝ CuSO4 5H2O.
Բյուրեղային հիդրատներն ունեն կապտավուն երանգի թափանցիկ կառուցվածք, դրսևորում են դառը, մետաղական համ: Նրանց մոլեկուլներն ունակ են ժամանակի ընթացքում կորցնել կապված ջուրը: Բնության մեջ դրանք հանդիպում են հանքանյութերի տեսքով, որոնք ներառում են քալկանտիտը և բութիտը։
Ազդում է պղնձի սուլֆատից: Լուծելիությունը էկզոտերմիկ ռեակցիա է: Աղի խոնավացման գործընթացում զգալի քանակությամբջերմություն.
Պղնձի լուծելիությունը երկաթում
Այս գործընթացի արդյունքում առաջանում են Fe-ի և Cu-ի կեղծ համաձուլվածքներ։ Մետաղական երկաթի և պղնձի համար հնարավոր է սահմանափակ փոխլուծելիություն: Նրա առավելագույն արժեքները դիտվում են 1099,85 °C ջերմաստիճանի ինդեքսում: Պղնձի լուծելիության աստիճանը երկաթի պինդ վիճակում կազմում է 8,5%։ Սրանք փոքր ցուցանիշներ են։ Մետաղական երկաթի տարրալուծումը պղնձի պինդ ձևով կազմում է մոտ 4,2%։
Ջերմաստիճանի իջեցումը սենյակային արժեքներին փոխադարձ գործընթացները դարձնում է աննշան: Երբ մետաղական պղինձը հալվում է, այն կարողանում է լավ թրջել պինդ ձևով երկաթը։ Fe և Cu կեղծ համաձուլվածքներ ստանալու ժամանակ օգտագործվում են հատուկ աշխատանքային կտորներ։ Դրանք առաջանում են երկաթի փոշի սեղմելով կամ թխելով, որը մաքուր կամ համաձուլված վիճակում է։ Նման բլանկները ներծծվում են հեղուկ պղնձով, առաջացնելով կեղծ համաձուլվածքներ։
Ամոնիակում լուծվող
Գործընթացը հաճախ ընթանում է NH3 գազային ձևով տաք մետաղի վրայով անցնելով: Արդյունքն ամոնիակում պղնձի տարրալուծումն է, Cu3N-ի արտազատումը։ Այս միացությունը կոչվում է միավալենտ նիտրիդ։
Դրա աղերը ենթարկվում են ամոնիակի լուծույթին: Նման ռեագենտի ավելացումը պղնձի քլորիդին հանգեցնում է տեղումների՝ հիդրօքսիդի տեսքով՝
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Ամոնիակի ավելցուկը նպաստում է բարդ տիպի միացության առաջացմանը՝ մուգ կապույտ գույնով:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Այս պրոցեսն օգտագործվում է պղնձի իոնները որոշելու համար:
լուծելիություն չուգունում
Պարլիտային ճկուն երկաթի կառուցվածքում, բացի հիմնական բաղադրիչներից, կա լրացուցիչ տարր՝ սովորական պղնձի տեսքով։ Նա է, ով մեծացնում է ածխածնի ատոմների գրաֆիտացումը, նպաստում է համաձուլվածքների հեղուկության, ամրության և կարծրության բարձրացմանը: Մետաղը դրական է ազդում վերջնական արտադրանքի պեռլիտի մակարդակի վրա։ Պղնձի լուծելիությունը թուջում օգտագործվում է սկզբնական կազմի համաձուլման համար։ Այս գործընթացի հիմնական նպատակը ճկուն համաձուլվածք ստանալն է։ Այն կունենա բարելավված մեխանիկական և կոռոզիոն հատկություններ, բայց կնվազեցնի փխրունությունը:
Եթե չուգունում պղնձի պարունակությունը կազմում է մոտ 1%, ապա առաձգական ուժը հավասար է 40%, իսկ հեղուկությունը մեծանում է մինչև 50%: Սա զգալիորեն փոխում է խառնուրդի բնութագրերը: Լեգիրվող մետաղի քանակի ավելացումը մինչև 2% հանգեցնում է ուժի փոփոխության մինչև 65%, իսկ եկամտաբերության ինդեքսը դառնում է 70%: Չուգունի բաղադրության մեջ ավելի բարձր պղնձի պարունակությամբ հանգույցային գրաֆիտը ավելի դժվար է ձևավորվում: Կառուցվածքում համաձուլվածքային տարրի ներմուծումը չի փոխում կոշտ և փափուկ համաձուլվածքի ձևավորման տեխնոլոգիան։ Հալման համար հատկացված ժամանակը համընկնում է առանց պղնձի կեղտերի չուգունի արտադրության նման ռեակցիայի տեւողության հետ։ Մոտ 10 ժամ է։
Պղնձի օգտագործումը բարձր դարձնելու համարՍիլիցիումի կոնցենտրացիան ի վիճակի չէ ամբողջությամբ վերացնել խառնուրդի այսպես կոչված ֆերուգինացումը եռացման ժամանակ: Արդյունքը ցածր առաձգականությամբ արտադրանք է։
Լուծելիություն սնդիկի մեջ
Երբ սնդիկը խառնում են այլ տարրերի մետաղների հետ, ստացվում են ամալգամներ։ Այս գործընթացը կարող է տեղի ունենալ սենյակային ջերմաստիճանում, քանի որ նման պայմաններում Pb-ն հեղուկ է։ Սնդիկի մեջ պղնձի լուծելիությունը անցնում է միայն տաքացման ժամանակ։ Մետաղը նախ պետք է մանրացնել: Պինդ պղինձը հեղուկ սնդիկով թրջելիս մի նյութը ներթափանցում է մյուսի մեջ կամ ցրվում։ Լուծելիության արժեքը արտահայտվում է որպես տոկոս և կազմում է 7,410-3: Ռեակցիան առաջացնում է պինդ պարզ ամալգամ, որը նման է ցեմենտին: Եթե մի քիչ տաքացնեք, այն կփափկի։ Արդյունքում այս խառնուրդն օգտագործվում է ճենապակյա իրերը վերանորոգելու համար։ Կան նաև բարդ ամալգամներ՝ օպտիմալ մետաղի պարունակությամբ: Օրինակ՝ արծաթի, անագի, պղնձի և ցինկի տարրերը առկա են ատամնաբուժական համաձուլվածքում։ Նրանց թիվը տոկոսային հարաբերությամբ վերաբերում է 65:27:6:2: Այս բաղադրությամբ ամալգամը կոչվում է արծաթ։ Համաձուլվածքի յուրաքանչյուր բաղադրիչ կատարում է որոշակի գործառույթ, որը թույլ է տալիս ստանալ բարձրորակ լցոնում։
Մեկ այլ օրինակ է ամալգամի համաձուլվածքը, որն ունի բարձր պղնձի պարունակություն: Այն նաև կոչվում է պղնձի համաձուլվածք։ Ամալգամի բաղադրությունը պարունակում է 10-ից 30% Cu: Պղնձի բարձր պարունակությունը կանխում է անագի փոխազդեցությունը սնդիկի հետ, ինչը կանխում է համաձուլվածքի շատ թույլ և քայքայիչ փուլի ձևավորումը։ ԲացառությամբԲացի այդ, միջուկում արծաթի քանակի նվազումը հանգեցնում է գնի նվազման։ Ամալգամի պատրաստման համար ցանկալի է օգտագործել իներտ մթնոլորտ կամ թաղանթ գոյացնող պաշտպանիչ հեղուկ։ Մետաղները, որոնք կազմում են համաձուլվածքը, կարողանում են արագ օքսիդանալ օդի հետ: Ջրածնի առկայության դեպքում կուպրումի ամալգամի տաքացման գործընթացը հանգեցնում է սնդիկի թորման, որը թույլ է տալիս տարանջատել տարրական պղնձը: Ինչպես տեսնում եք, այս թեման հեշտ է սովորել: Այժմ դուք գիտեք, թե ինչպես է պղինձը փոխազդում ոչ միայն ջրի, այլ նաև թթուների և այլ տարրերի հետ:
