Lielākā daļa elementu ķīmisko īpašību pamatā ir to spēja izšķīst ūdenī un skābēs. Vara īpašību izpēte ir saistīta ar zemu aktivitāti normālos apstākļos. Tā ķīmisko procesu iezīme ir savienojumu veidošanās ar amonjaku, dzīvsudrabu, slāpekļskābi un sērskābi. Vara zemā šķīdība ūdenī nespēj izraisīt korozijas procesus. Tam ir īpašas ķīmiskās īpašības, kas ļauj savienojumu izmantot dažādās nozarēs.
Preces apraksts
Varš tiek uzskatīts par vecāko no metāliem, ko cilvēki iemācījās iegūt pat pirms mūsu ēras. Šo vielu iegūst no dabīgiem avotiem rūdas veidā. Vara sauc par ķīmiskās tabulas elementu ar latīņu nosaukumu cuprum, kura kārtas numurs ir 29. Periodiskajā sistēmā tas atrodas ceturtajā periodā un pieder pie pirmās grupas.
Dabiskā viela ir rozā sarkans smagais metāls ar mīkstu un kaļamu struktūru. Tā viršanas un kušanas temperatūra irvirs 1000 °C. Tiek uzskatīts par labu diriģentu.
Ķīmiskā struktūra un īpašības
Ja pētīsiet vara atoma elektronisko formulu, jūs atklāsiet, ka tai ir 4 līmeņi. Valences 4s orbitālē ir tikai viens elektrons. Ķīmisko reakciju laikā no atoma var atdalīties no 1 līdz 3 negatīvi lādētas daļiņas, tad iegūst vara savienojumus ar oksidācijas pakāpi +3, +2, +1. Tā divvērtīgie atvasinājumi ir visstabilākie.
Ķīmiskajās reakcijās tas darbojas kā neaktīvs metāls. Normālos apstākļos vara nešķīst ūdenī. Sausā gaisā korozija netiek novērota, bet sildot metāla virsmu pārklāj ar melnu divvērtīga oksīda pārklājumu. Vara ķīmiskā stabilitāte izpaužas bezūdens gāzu, oglekļa, vairāku organisko savienojumu, fenola sveķu un spirtu iedarbībā. To raksturo sarežģītas veidošanās reakcijas ar krāsainu savienojumu izdalīšanos. Varam ir neliela līdzība ar sārmu grupas metāliem, kas saistīta ar monovalentās sērijas atvasinājumu veidošanos.
Kas ir šķīdība?
Tas ir homogēnu sistēmu veidošanās process šķīdumu veidā viena savienojuma mijiedarbībā ar citām vielām. To sastāvdaļas ir atsevišķas molekulas, atomi, joni un citas daļiņas. Šķīdības pakāpi nosaka vielas koncentrācija, kas tika izšķīdināta, iegūstot piesātinātu šķīdumu.
Mērvienība visbiežāk ir procenti, tilpuma vai svara daļas. Vara šķīdība ūdenī, tāpat kā citi cietie savienojumi, ir pakļauta tikai temperatūras apstākļu izmaiņām. Šo atkarību izsaka, izmantojot līknes. Ja indikators ir ļoti mazs, tad viela tiek uzskatīta par nešķīstošu.
Vara šķīdība ūdenī
Metālam ir izturība pret koroziju jūras ūdens ietekmē. Tas pierāda tā inerci normālos apstākļos. Vara šķīdība ūdenī (saldūdenī) praktiski netiek novērota. Bet mitrā vidē un oglekļa dioksīda iedarbībā uz metāla virsmas veidojas zaļa plēve, kas ir galvenais karbonāts:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Ja ņemam vērā tā vienvērtīgos savienojumus sāls formā, tad novērojama to neliela izšķīšana. Šādas vielas tiek pakļautas ātrai oksidācijai. Rezultātā tiek iegūti divvērtīgie vara savienojumi. Šiem sāļiem ir laba šķīdība ūdens vidē. Notiek to pilnīga disociācija jonos.
Šīdība skābēs
Parastas vara reakcijas ar vājām vai atšķaidītām skābēm neveicina to mijiedarbību. Metāla ķīmiskais process ar sārmiem netiek novērots. Vara šķīdība skābēs ir iespējama, ja tās ir spēcīgi oksidētāji. Tikai šajā gadījumā notiek mijiedarbība.
Vara šķīdība slāpekļskābē
Šāda reakcija ir iespējama, pateicoties tam, ka metāls tiek oksidēts ar spēcīgu reaģentu. Slāpekļskābe atšķaidītā un koncentrētā veidāformai piemīt oksidējošas īpašības, izšķīdinot varu.
Pirmajā variantā reakcijas laikā tiek iegūts vara nitrāts un slāpekļa divvērtīgais oksīds attiecībās no 75% pret 25%. Procesu ar atšķaidītu slāpekļskābi var aprakstīt ar šādu vienādojumu:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NĒ + NĒ + 4H2O.
Otrajā gadījumā vara nitrātu un slāpekļa oksīdus iegūst divvērtīgus un četrvērtīgus, kuru attiecība ir 1 pret 1. Šajā procesā tiek iesaistīts 1 mols metāla un 3 moli koncentrētas slāpekļskābes. Kad varš ir izšķīdis, šķīdums tiek stipri uzkarsēts, kā rezultātā oksidētājs termiski sadalās un izdalās papildu tilpums slāpekļa oksīdu:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2H2O.
Reakciju izmanto maza mēroga ražošanā, kas saistīta ar lūžņu apstrādi vai pārklājumu noņemšanu no atkritumiem. Tomēr šai vara šķīdināšanas metodei ir vairāki trūkumi, kas saistīti ar liela daudzuma slāpekļa oksīdu izdalīšanos. Lai tos notvertu vai neitralizētu, nepieciešams īpašs aprīkojums. Šie procesi ir ļoti dārgi.
Vara izšķīšana tiek uzskatīta par pabeigtu, ja ir pilnībā pārtraukta gaistošo slāpekļa oksīdu ražošana. Reakcijas temperatūra svārstās no 60 līdz 70 °C. Nākamais solis ir iztukšot šķīdumu no ķīmiskā reaktora. Tās apakšā ir nelieli metāla gabali, kas nav reaģējuši. Iegūtajam šķidrumam pievieno ūdeni unfiltrēšana.
Šīdība sērskābē
Normālā stāvoklī šāda reakcija nenotiek. Faktors, kas nosaka vara šķīšanu sērskābē, ir tā spēcīgā koncentrācija. Atšķaidīta vide nevar oksidēt metālu. Vara šķīdināšana koncentrētā sērskābē notiek līdz ar sulfāta izdalīšanos.
Procesu izsaka ar šādu vienādojumu:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Vara sulfāta īpašības
Dibāzes sāli sauc arī par sulfātu, ko apzīmē šādi: CuSO4. Tā ir viela bez raksturīgas smaržas, kas neuzrāda nepastāvību. Bezūdens formā sāls ir bezkrāsains, necaurspīdīgs un ļoti higroskopisks. Vara (sulfātam) ir laba šķīdība. Ūdens molekulas, savienojoties ar sāli, var veidot kristālhidrātu savienojumus. Piemērs ir vara sulfāts, kas ir zils pentahidrāts. Tās formula ir: CuSO4 5H2O.
Kristāla hidrātiem ir caurspīdīga zilgana nokrāsas struktūra, tiem piemīt rūgta, metāliska garša. To molekulas laika gaitā spēj zaudēt saistīto ūdeni. Dabā tie sastopami minerālu veidā, tostarp halkantīts un butīts.
Ietekmē vara sulfāts. Šķīdība ir eksotermiska reakcija. Sāls hidratācijas procesā ievērojams daudzumskarstums.
Vara šķīdība dzelzē
Šī procesa rezultātā veidojas Fe un Cu pseidosakausējumi. Metālam dzelzs un vara ir iespējama ierobežota savstarpēja šķīdība. Tās maksimālās vērtības tiek novērotas pie temperatūras indeksa 1099,85 °C. Vara šķīdības pakāpe dzelzs cietā formā ir 8,5%. Tie ir nelieli rādītāji. Metāliskā dzelzs šķīšana vara cietā veidā ir aptuveni 4,2%.
Pazeminot temperatūru līdz istabas vērtībām, savstarpējie procesi kļūst nenozīmīgi. Kad metāliskais varš ir izkausēts, tas spēj labi slapināt gludekli cietā veidā. Iegūstot Fe un Cu pseidosakausējumus, tiek izmantotas īpašas sagataves. Tos veido, presējot vai cepot dzelzs pulveri, kas ir tīrā vai leģētā veidā. Šādas sagataves ir piesūcinātas ar šķidru varu, veidojot pseidosakausējumus.
Izšķīdināšana amonjakā
Process bieži notiek, izlaižot NH3 gāzveida formā virs karsta metāla. Rezultāts ir vara izšķīšana amonjakā, Cu3N izdalīšanās. Šo savienojumu sauc par vienvērtīgo nitrīdu.
Tās sāļi ir pakļauti amonjaka šķīduma iedarbībai. Šāda reaģenta pievienošana vara hlorīdam izraisa nogulsnēšanos hidroksīda formā:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Amonjaka pārpalikums veicina kompleksa tipa savienojuma veidošanos ar tumši zilu krāsu:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Šis process tiek izmantots vara jonu noteikšanai.
Šīdība čugunā
Kaļamā perlīta čuguna struktūrā papildus galvenajām sastāvdaļām ir papildu elements parastā vara formā. Tieši viņa palielina oglekļa atomu grafitizāciju, veicina sakausējumu plūstamības, stiprības un cietības palielināšanos. Metālam ir pozitīva ietekme uz perlīta līmeni galaproduktā. Vara šķīdību čugunā izmanto, lai veiktu sākotnējā sastāva leģēšanu. Šī procesa galvenais mērķis ir iegūt kaļamu sakausējumu. Tam būs uzlabotas mehāniskās un korozijas īpašības, bet samazināsies trauslums.
Ja vara saturs čugunā ir aptuveni 1%, tad stiepes izturība ir vienāda ar 40%, un plūstamība palielinās līdz 50%. Tas būtiski maina sakausējuma īpašības. Leģējošā metāla daudzuma palielināšana līdz 2% noved pie stiprības izmaiņām līdz 65%, un ražas indekss kļūst par 70%. Ar lielāku vara saturu čuguna sastāvā mezglains grafīts veidojas grūtāk. Leģējošā elementa ieviešana konstrukcijā nemaina izturīga un mīksta sakausējuma veidošanas tehnoloģiju. Atlaidināšanai atvēlētais laiks sakrīt ar šādas reakcijas ilgumu čuguna ražošanā bez vara piemaisījumiem. Tas ir aptuveni 10 stundas.
Vara izmantošana augstas kvalitātes iegūšanaisilīcija koncentrācija nespēj pilnībā novērst tā saukto maisījuma ferruginizāciju atkausēšanas laikā. Rezultāts ir produkts ar zemu elastību.
Šķīdība dzīvsudrabā
Ja dzīvsudrabu sajauc ar citu elementu metāliem, tiek iegūtas amalgamas. Šis process var notikt istabas temperatūrā, jo šādos apstākļos Pb ir šķidrums. Vara šķīdība dzīvsudrabā izzūd tikai karsēšanas laikā. Vispirms metāls ir jāsadrupina. Mitrinot cieto varu ar šķidru dzīvsudrabu, viena viela iekļūst citā vai izkliedējas. Šķīdības vērtība ir izteikta procentos un ir 7,410-3. Reakcijā veidojas cieta vienkārša amalgama, līdzīga cementam. Ja to nedaudz uzsildīsi, tas mīkstinās. Rezultātā šo maisījumu izmanto porcelāna priekšmetu remontam. Ir arī sarežģītas amalgamas ar optimālu metāla saturu. Piemēram, zobu sakausējumā ir sudraba, alvas, vara un cinka elementi. To skaits procentos ir 65:27:6:2. Amalgamu ar šo sastāvu sauc par sudrabu. Katra sakausējuma sastāvdaļa pilda noteiktu funkciju, kas ļauj iegūt augstas kvalitātes pildījumu.
Cits piemērs ir amalgamas sakausējums, kurā ir augsts vara saturs. To sauc arī par vara sakausējumu. Amalgamas sastāvs satur no 10 līdz 30% Cu. Augstais vara saturs novērš alvas mijiedarbību ar dzīvsudrabu, kas novērš ļoti vājas un korozīvas sakausējuma fāzes veidošanos. IzņemotTurklāt sudraba daudzuma samazināšanās pildījumā noved pie cenas samazināšanās. Amalgamas pagatavošanai vēlams izmantot inertu atmosfēru vai aizsargšķidrumu, kas veido plēvi. Metāli, kas veido sakausējumu, spēj ātri oksidēties ar gaisu. Vara amalgamas sildīšanas process ūdeņraža klātbūtnē noved pie dzīvsudraba destilācijas, kas ļauj atdalīt elementāro varu. Kā redzat, šo tēmu ir viegli apgūt. Tagad jūs zināt, kā varš mijiedarbojas ne tikai ar ūdeni, bet arī ar skābēm un citiem elementiem.
