Sifa za kemikali za elementi nyingi zinatokana na uwezo wao wa kuyeyuka katika maji na asidi. Utafiti wa sifa za shaba unahusishwa na shughuli za chini chini ya hali ya kawaida. Kipengele cha michakato yake ya kemikali ni malezi ya misombo na amonia, zebaki, asidi ya nitriki na sulfuriki. Umumunyifu mdogo wa shaba katika maji hauwezi kusababisha michakato ya kutu. Ina sifa maalum za kemikali zinazoruhusu kiwanja hicho kutumika katika tasnia mbalimbali.
Maelezo ya kipengee
Shaba inachukuliwa kuwa kongwe zaidi kati ya madini ambayo watu walijifunza kuchimba hata kabla ya enzi zetu. Dutu hii hupatikana kutoka kwa vyanzo vya asili kwa namna ya ore. Shaba inaitwa kipengele cha jedwali la kemikali yenye jina la Kilatini cuprum, ambalo nambari yake ya serial ni 29. Katika mfumo wa mara kwa mara, iko katika kipindi cha nne na ni ya kundi la kwanza.
Dutu asilia ni metali nzito ya waridi-nyekundu yenye muundo laini na unaoweza kunyumbulika. Kiwango chake cha kuchemsha na kuyeyuka nizaidi ya 1000 °C. Inachukuliwa kuwa kondakta mzuri.
Muundo wa kemikali na sifa
Ukisoma fomula ya kielektroniki ya atomi ya shaba, utagundua kuwa ina viwango 4. Kuna elektroni moja tu kwenye obiti ya valence 4s. Wakati wa athari za kemikali, kutoka kwa chembe 1 hadi 3 zenye chaji hasi zinaweza kugawanywa kutoka kwa atomi, kisha misombo ya shaba yenye hali ya oxidation ya +3, +2, +1 hupatikana. Viingilio vyake tofauti ndivyo vilivyo thabiti zaidi.
Katika athari za kemikali, hufanya kama metali isiyotumika. Katika hali ya kawaida, umumunyifu wa shaba katika maji haupo. Katika hewa kavu, kutu haizingatiwi, lakini inapokanzwa, uso wa chuma hufunikwa na mipako nyeusi ya oksidi ya divalent. Utulivu wa kemikali wa shaba unaonyeshwa chini ya hatua ya gesi zisizo na maji, kaboni, idadi ya misombo ya kikaboni, resini za phenolic na alkoholi. Inajulikana na athari za malezi tata na kutolewa kwa misombo ya rangi. Shaba ina mfanano kidogo na metali za kikundi cha alkali, inayohusishwa na uundaji wa vinyago vya mfululizo monovalent.
Umumunyifu ni nini?
Huu ni mchakato wa uundaji wa mifumo ya homogeneous katika mfumo wa suluhu katika mwingiliano wa kiwanja kimoja na dutu nyingine. Vipengele vyao ni molekuli ya mtu binafsi, atomi, ioni na chembe nyingine. Kiwango cha umumunyifu hubainishwa na mkusanyiko wa dutu iliyoyeyushwa wakati wa kupata myeyusho uliojaa.
Kipimo cha kipimo mara nyingi zaidi ni asilimia, ujazo au sehemu za uzito. Umumunyifu wa shaba katika maji, kama misombo mingine ngumu, inategemea tu mabadiliko ya hali ya joto. Utegemezi huu unaonyeshwa kwa kutumia curves. Ikiwa kiashirio ni kidogo sana, basi dutu hii inachukuliwa kuwa isiyoyeyuka.
Umumunyifu wa shaba katika maji
Chuma huonyesha ukinzani wa kutu chini ya utendakazi wa maji ya bahari. Hii inathibitisha hali yake katika hali ya kawaida. Umumunyifu wa shaba katika maji (maji safi) hauzingatiwi. Lakini katika mazingira yenye unyevunyevu na chini ya hatua ya kaboni dioksidi, filamu ya kijani huundwa kwenye uso wa chuma, ambayo ni carbonate kuu:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Ikiwa tutazingatia misombo yake ya monovalent katika umbo la chumvi, basi kuyeyuka kwake kidogo huzingatiwa. Dutu kama hizo zinakabiliwa na oxidation ya haraka. Matokeo yake, misombo ya shaba ya divalent hupatikana. Chumvi hizi zina umumunyifu mzuri katika vyombo vya habari vya maji. Mgawanyiko wao kamili katika ayoni hutokea.
Umumunyifu katika asidi
Miitikio ya kawaida ya shaba yenye asidi dhaifu au iliyoyeyushwa haipendekezi mwingiliano wao. Mchakato wa kemikali wa chuma na alkali hauzingatiwi. Umumunyifu wa shaba katika asidi inawezekana ikiwa ni mawakala wa vioksidishaji vikali. Ni katika kesi hii pekee ndipo mwingiliano unafanyika.
Umumunyifu wa shaba katika asidi ya nitriki
Mitikio kama hii inawezekana kutokana na ukweli kwamba chuma kimeoksidishwa na kitendanishi kikali. Asidi ya nitriki katika kuondokana na kujilimbikiziafomu huonyesha sifa za vioksidishaji na kuyeyushwa kwa shaba.
Katika lahaja ya kwanza, wakati wa majibu, nitrati ya shaba na oksidi ya nitrojeni divalent hupatikana kwa uwiano wa 75% hadi 25%. Mchakato wa kuongeza asidi ya nitriki unaweza kuelezewa na mlinganyo ufuatao:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NO + NO + 4H2O.
Katika kesi ya pili, nitrati ya shaba na oksidi za nitrojeni hupatikana divalent na tetravalent, uwiano ambao ni 1 hadi 1. Mchakato huu unahusisha 1 mol ya chuma na 3 mol ya asidi ya nitriki iliyokolea. Wakati shaba inapoyeyuka, suluhisho huwashwa kwa nguvu, na kusababisha mtengano wa joto wa kioksidishaji na kutolewa kwa kiasi cha ziada cha oksidi za nitriki:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + NO2 + 2H2O.
Mitikio hutumika katika uzalishaji mdogo unaohusishwa na uchakataji wa chakavu au uondoaji wa mipako kutoka kwa taka. Hata hivyo, njia hii ya kufuta shaba ina idadi ya hasara zinazohusiana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha oksidi za nitrojeni. Ili kuzikamata au kuzipunguza, vifaa maalum vinahitajika. Michakato hii ni ya gharama sana.
Uyeyushaji wa shaba huzingatiwa kuwa umekamilika kunapokuwa na kukoma kabisa kwa uzalishaji wa oksidi tete za nitrojeni. Joto la mmenyuko huanzia 60 hadi 70 ° C. Hatua inayofuata ni kukimbia suluhisho kutoka kwa reactor ya kemikali. Chini yake kuna vipande vidogo vya chuma ambavyo havijaitikia. Maji huongezwa kwa kioevu kilichosababisha nakuchuja.
Umumunyifu katika asidi ya sulfuriki
Katika hali ya kawaida, jibu kama hilo halifanyiki. Sababu inayoamua kufutwa kwa shaba katika asidi ya sulfuri ni mkusanyiko wake wa nguvu. Kati ya dilute haiwezi oxidize chuma. Uyeyushaji wa shaba katika asidi ya sulfuriki iliyokolea huendelea na kutolewa kwa salfati.
Mchakato unaonyeshwa na mlinganyo ufuatao:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Sifa za sulfate ya shaba
Chumvi ya dibasic pia huitwa sulfate, inayoashiria hivi: CuSO4. Ni dutu isiyo na harufu ya tabia, isiyoonyesha tete. Katika hali yake isiyo na maji, chumvi haina rangi, isiyo na rangi, na yenye RISHAI. Copper (sulfate) ina umumunyifu mzuri. Molekuli za maji, kuunganisha chumvi, zinaweza kuunda misombo ya hidrati ya kioo. Mfano ni sulfate ya shaba, ambayo ni pentahydrate ya bluu. Mfumo wake ni: CuSO4 5H2O.
Hidrati za kioo zina muundo wa uwazi wa rangi ya samawati, zinaonyesha ladha chungu na ya metali. Molekuli zao zina uwezo wa kupoteza maji yaliyofungwa kwa muda. Kwa asili, hutokea katika umbo la madini, ambayo ni pamoja na chalcanthite na butite.
Imeathiriwa na salfa ya shaba. Umumunyifu ni mmenyuko wa joto. Katika mchakato wa unyevu wa chumvi, kiasi kikubwa chajoto.
Umumunyifu wa shaba katika chuma
Kutokana na mchakato huu, aloi bandia za Fe na Cu huundwa. Kwa chuma cha chuma na shaba, umumunyifu mdogo wa pamoja unawezekana. Viwango vyake vya juu huzingatiwa kwa index ya joto ya 1099.85 ° C. Kiwango cha umumunyifu wa shaba katika fomu imara ya chuma ni 8.5%. Hizi ni viashiria vidogo. Muyeyuko wa chuma cha metali katika umbo gumu wa shaba ni takriban 4.2%.
Kupunguza halijoto hadi thamani za chumba hufanya michakato ya pande zote kuwa ndogo. Wakati shaba ya metali inapoyeyuka, inaweza kuyeyusha chuma vizuri katika hali ngumu. Wakati wa kupata Fe na Cu pseudo-alloys, kazi maalum hutumiwa. Wao huundwa kwa kushinikiza au kuoka poda ya chuma, ambayo iko katika fomu safi au alloyed. Nafasi hizo zilizoachwa wazi hupachikwa shaba ya kioevu, na kutengeneza aloi bandia.
Kuyeyusha katika amonia
Mchakato mara nyingi huendelea kwa kupitisha NH3 katika umbo la gesi juu ya chuma moto. Matokeo yake ni kuyeyuka kwa shaba katika amonia, kutolewa kwa Cu3N. Kiwanja hiki kinaitwa nitridi monovalent.
Chumvi zake huwekwa kwenye myeyusho wa amonia. Kuongezwa kwa kitendanishi kama hicho kwenye kloridi ya shaba husababisha kunyesha kwa njia ya hidroksidi:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Ziada ya Amonia huchangia uundaji wa mchanganyiko wa aina changamano na rangi ya samawati iliyokolea:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Mchakato huu hutumika kubainisha ioni za maji.
Umumunyifu katika chuma cha kutupwa
Katika muundo wa chuma cha pearlitic ductile, pamoja na vipengele vikuu, kuna kipengele cha ziada katika mfumo wa shaba ya kawaida. Ni yeye ambaye huongeza graphitization ya atomi za kaboni, inachangia kuongezeka kwa maji, nguvu na ugumu wa aloi. Ya chuma ina athari nzuri juu ya kiwango cha perlite katika bidhaa ya mwisho. Umumunyifu wa shaba katika chuma cha kutupwa hutumiwa kutekeleza aloi ya muundo wa awali. Kusudi kuu la mchakato huu ni kupata aloi inayoweza kutumika. Itakuwa na sifa bora za kimitambo na kutu lakini itapunguza unyakuzi.
Ikiwa maudhui ya shaba katika chuma cha kutupwa ni takriban 1%, basi nguvu ya mkao ni sawa na 40%, na unyevu huongezeka hadi 50%. Hii inabadilisha sana sifa za aloi. Kuongezeka kwa kiasi cha chuma cha alloying hadi 2% husababisha mabadiliko ya nguvu kwa thamani ya 65%, na index ya mavuno inakuwa 70%. Kwa maudhui ya juu ya shaba katika utungaji wa chuma cha kutupwa, grafiti ya nodular ni vigumu zaidi kuunda. Kuanzishwa kwa kipengele cha alloying katika muundo haubadili teknolojia ya kutengeneza alloy ngumu na laini. Muda uliowekwa kwa ajili ya annealing unafanana na muda wa mmenyuko huo katika uzalishaji wa chuma cha kutupwa bila uchafu wa shaba. Ni takribani saa 10.
Matumizi ya shaba kufanya juumkusanyiko wa silicon hauwezi kuondoa kabisa kinachojulikana kama ferruginization ya mchanganyiko wakati wa annealing. Matokeo yake ni bidhaa yenye unyumbufu mdogo.
Umumunyifu katika zebaki
Zebaki inapochanganywa na metali za elementi nyingine, amalgamu hupatikana. Utaratibu huu unaweza kufanyika kwa joto la kawaida, kwa sababu chini ya hali hiyo Pb ni kioevu. Umumunyifu wa shaba katika zebaki hupita tu wakati wa joto. Chuma lazima kwanza kupondwa. Wakati wa kulowesha shaba dhabiti na zebaki kioevu, dutu moja hupenya nyingine au kueneza. Thamani ya umumunyifu inaonyeshwa kama asilimia na ni 7.410-3. Mwitikio hutokeza unganishi rahisi, sawa na saruji. Ikiwa unawasha moto kidogo, itapunguza. Matokeo yake, mchanganyiko huu hutumiwa kutengeneza vitu vya porcelaini. Pia kuna amalgamu changamano na maudhui bora ya chuma. Kwa mfano, vipengele vya fedha, bati, shaba na zinki zipo kwenye alloy ya meno. Idadi yao kwa asilimia inarejelea 65:27:6:2. Amalgam na muundo huu inaitwa fedha. Kila sehemu ya aloi hufanya kazi maalum, ambayo inakuwezesha kupata kujazwa kwa ubora wa juu.
Mfano mwingine ni aloi ya amalgam, ambayo ina shaba nyingi. Pia inaitwa aloi ya shaba. Muundo wa amalgam una kutoka 10 hadi 30% Cu. Maudhui ya shaba ya juu huzuia mwingiliano wa bati na zebaki, ambayo huzuia uundaji wa awamu dhaifu sana na ya babuzi ya alloy. IsipokuwaAidha, kupungua kwa kiasi cha fedha katika kujaza husababisha kupunguza bei. Kwa ajili ya maandalizi ya amalgam, ni kuhitajika kutumia anga ya inert au kioevu cha kinga ambacho huunda filamu. Metali zinazounda aloi zina uwezo wa kuongeza oksidi haraka na hewa. Mchakato wa kupokanzwa cuprum amalgam mbele ya hidrojeni husababisha kunereka kwa zebaki, ambayo inaruhusu mgawanyiko wa shaba ya msingi. Kama unaweza kuona, mada hii ni rahisi kujifunza. Sasa unajua jinsi shaba inavyoingiliana si tu na maji, bali pia na asidi na vipengele vingine.
