Sifat kimia sebagian besar unsur didasarkan pada kemampuannya untuk larut dalam air dan asam. Studi tentang karakteristik tembaga dikaitkan dengan aktivitas rendah dalam kondisi normal. Fitur dari proses kimianya adalah pembentukan senyawa dengan amonia, merkuri, nitrat dan asam sulfat. Kelarutan tembaga yang rendah dalam air tidak mampu menyebabkan proses korosi. Ini memiliki sifat kimia khusus yang memungkinkan senyawa untuk digunakan di berbagai industri.
Deskripsi barang
Tembaga dianggap sebagai logam tertua yang dipelajari orang untuk diekstraksi bahkan sebelum zaman kita. Zat ini diperoleh dari sumber alam berupa bijih. Tembaga disebut unsur tabel kimia dengan nama latin tembaga, yang nomor urutnya 29. Dalam sistem periodik, ia terletak pada periode keempat dan termasuk dalam golongan pertama.
Bahan alaminya adalah logam berat berwarna merah muda-merah dengan struktur yang lembut dan mudah dibentuk. Titik didih dan titik lelehnya adalahlebih dari 1000 °C. Dianggap sebagai konduktor yang baik.
Struktur dan sifat kimia
Jika Anda mempelajari rumus elektronik atom tembaga, Anda akan menemukan bahwa ia memiliki 4 tingkatan. Hanya ada satu elektron dalam orbital valensi 4s. Selama reaksi kimia, dari 1 hingga 3 partikel bermuatan negatif dapat dipisahkan dari atom, maka senyawa tembaga dengan keadaan oksidasi +3, +2, +1 diperoleh. Turunan divalennya adalah yang paling stabil.
Dalam reaksi kimia, ia bertindak sebagai logam tidak aktif. Dalam kondisi normal, kelarutan tembaga dalam air tidak ada. Di udara kering, korosi tidak diamati, tetapi ketika dipanaskan, permukaan logam ditutupi dengan lapisan hitam oksida divalen. Stabilitas kimia tembaga dimanifestasikan di bawah aksi gas anhidrat, karbon, sejumlah senyawa organik, resin fenolik, dan alkohol. Hal ini ditandai dengan reaksi pembentukan kompleks dengan pelepasan senyawa berwarna. Tembaga memiliki sedikit kesamaan dengan logam golongan alkali, terkait dengan pembentukan turunan dari deret monovalen.
Apa itu kelarutan?
Inilah proses pembentukan sistem homogen berupa larutan dalam interaksi satu senyawa dengan zat lain. Komponen mereka adalah molekul individu, atom, ion dan partikel lainnya. Derajat kelarutan ditentukan oleh konsentrasi zat yang terlarut ketika memperoleh larutan jenuh.
Satuan pengukuran paling sering adalah persentase, volume, atau fraksi berat. Kelarutan tembaga dalam air, seperti senyawa padat lainnya, hanya tunduk pada perubahan kondisi suhu. Ketergantungan ini dinyatakan dengan menggunakan kurva. Jika indikatornya sangat kecil, maka zat tersebut dianggap tidak larut.
Kelarutan tembaga dalam air
Logam menunjukkan ketahanan korosi di bawah pengaruh air laut. Ini membuktikan inersianya dalam kondisi normal. Kelarutan tembaga dalam air (air tawar) praktis tidak diamati. Tetapi di lingkungan yang lembab dan di bawah aksi karbon dioksida, lapisan hijau terbentuk pada permukaan logam, yang merupakan karbonat utama:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (OH)2 CuCO2.
Jika kita menganggap senyawa monovalennya dalam bentuk garam, maka pembubarannya sedikit diamati. Zat tersebut tunduk pada oksidasi cepat. Akibatnya, senyawa tembaga divalen diperoleh. Garam-garam ini memiliki kelarutan yang baik dalam media berair. Disosiasi lengkap mereka menjadi ion terjadi.
Kelarutan dalam asam
Reaksi normal tembaga dengan asam lemah atau asam encer tidak mendukung interaksinya. Proses kimia logam dengan alkali tidak diamati. Kelarutan tembaga dalam asam dimungkinkan jika mereka adalah oksidator kuat. Hanya dalam kasus ini interaksi terjadi.
Kelarutan tembaga dalam asam nitrat
Reaksi seperti itu dimungkinkan karena fakta bahwa logam dioksidasi dengan reagen yang kuat. Asam nitrat encer dan pekatbentuk menunjukkan sifat pengoksidasi dengan pelarutan tembaga.
Pada varian pertama, selama reaksi, tembaga nitrat dan nitrogen divalen oksida diperoleh dengan perbandingan 75% sampai 25%. Proses dengan asam nitrat encer dapat dijelaskan dengan persamaan berikut:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(TIDAK3)2 + TIDAK + TIDAK + 4H2O.
Dalam kasus kedua, tembaga nitrat dan nitrogen oksida diperoleh divalen dan tetravalen, rasionya adalah 1 banding 1. Proses ini melibatkan 1 mol logam dan 3 mol asam nitrat pekat. Ketika tembaga dilarutkan, larutan menjadi sangat panas, menghasilkan dekomposisi termal oksidator dan pelepasan volume tambahan oksida nitrat:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + TIDAK2 + 2H2O.
Reaksi ini digunakan dalam produksi skala kecil yang terkait dengan pemrosesan skrap atau penghilangan lapisan dari limbah. Namun, metode melarutkan tembaga ini memiliki sejumlah kelemahan terkait dengan pelepasan sejumlah besar nitrogen oksida. Untuk menangkap atau menetralisirnya, diperlukan peralatan khusus. Proses ini sangat mahal.
Pembubaran tembaga dianggap selesai bila ada penghentian total produksi oksida nitrogen yang mudah menguap. Suhu reaksi berkisar antara 60 hingga 70 °C. Langkah selanjutnya adalah mengalirkan larutan dari reaktor kimia. Di bagian bawahnya terdapat potongan-potongan kecil logam yang belum bereaksi. Air ditambahkan ke cairan yang dihasilkan danpenyaringan.
Kelarutan dalam asam sulfat
Dalam keadaan normal, reaksi seperti itu tidak terjadi. Faktor yang menentukan kelarutan tembaga dalam asam sulfat adalah konsentrasinya yang kuat. Medium encer tidak dapat mengoksidasi logam. Pelarutan tembaga dalam asam sulfat pekat berlanjut dengan pelepasan sulfat.
Prosesnya dinyatakan dengan persamaan berikut:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2.
Sifat tembaga sulfat
Garam dibasa juga disebut sulfat, dilambangkan sebagai berikut: CuSO4. Ini adalah zat tanpa bau khas, tidak menunjukkan volatilitas. Dalam bentuk anhidratnya, garam tidak berwarna, buram, dan sangat higroskopis. Tembaga (sulfat) memiliki kelarutan yang baik. Molekul air, bergabung dengan garam, dapat membentuk senyawa kristal hidrat. Contohnya adalah tembaga sulfat, yang merupakan pentahidrat biru. Rumusnya adalah: CuSO4 5H2O.
Kristal hidrat memiliki struktur transparan berwarna kebiruan, mereka menunjukkan rasa logam yang pahit. Molekul mereka mampu kehilangan air terikat dari waktu ke waktu. Di alam, mereka terjadi dalam bentuk mineral, yang meliputi kalkantit dan butit.
Dipengaruhi oleh tembaga sulfat. Kelarutan merupakan reaksi eksoterm. Dalam proses hidrasi garam, sejumlah besarpanas.
Kelarutan tembaga dalam besi
Sebagai hasil dari proses ini, paduan semu Fe dan Cu terbentuk. Untuk besi logam dan tembaga, kelarutan timbal balik yang terbatas dimungkinkan. Nilai maksimumnya diamati pada indeks suhu 1099,85 °C. Tingkat kelarutan tembaga dalam bentuk padat dari besi adalah 8,5%. Ini adalah indikator kecil. Kelarutan logam besi dalam bentuk padat tembaga adalah sekitar 4,2%.
Mengurangi suhu ke nilai kamar membuat proses timbal balik menjadi tidak signifikan. Ketika logam tembaga dilebur, ia mampu membasahi besi dengan baik dalam bentuk padat. Saat mendapatkan paduan semu Fe dan Cu, benda kerja khusus digunakan. Mereka dibuat dengan menekan atau memanggang bubuk besi, yang dalam bentuk murni atau paduan. Kosong semacam itu diresapi dengan tembaga cair, membentuk paduan semu.
Larut dalam amonia
Proses sering berlangsung dengan melewatkan NH3 dalam bentuk gas di atas logam panas. Hasilnya adalah pelarutan tembaga dalam amonia, pelepasan Cu3N. Senyawa ini disebut nitrida monovalen.
Garamnya terkena larutan amonia. Penambahan reagen tersebut ke tembaga klorida menyebabkan pengendapan dalam bentuk hidroksida:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
Kelebihan amonia berkontribusi pada pembentukan senyawa tipe kompleks dengan warna biru tua:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (OH)2.
Proses ini digunakan untuk menentukan ion tembaga.
Kelarutan dalam besi cor
Dalam struktur besi perlit yang ulet, selain komponen utama terdapat unsur tambahan berupa tembaga biasa. Dialah yang meningkatkan grafitisasi atom karbon, berkontribusi pada peningkatan fluiditas, kekuatan dan kekerasan paduan. Logam memiliki efek positif pada tingkat perlit dalam produk akhir. Kelarutan tembaga dalam besi tuang digunakan untuk melakukan paduan komposisi awal. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mendapatkan paduan lunak. Ini akan meningkatkan sifat mekanik dan korosi tetapi mengurangi embrittlement.
Jika kandungan tembaga dalam besi tuang sekitar 1%, maka kekuatan tariknya sama dengan 40%, dan fluiditasnya meningkat menjadi 50%. Ini secara signifikan mengubah karakteristik paduan. Peningkatan jumlah logam paduan menjadi 2% menyebabkan perubahan kekuatan ke nilai 65%, dan indeks hasil menjadi 70%. Dengan kandungan tembaga yang lebih tinggi dalam komposisi besi tuang, grafit nodular lebih sulit terbentuk. Pengenalan elemen paduan ke dalam struktur tidak mengubah teknologi pembentukan paduan yang keras dan lunak. Waktu yang diberikan untuk anil bertepatan dengan durasi reaksi seperti itu dalam produksi besi tuang tanpa pengotor tembaga. Ini sekitar 10 jam.
Penggunaan tembaga untuk membuat tinggikonsentrasi silikon tidak dapat sepenuhnya menghilangkan apa yang disebut ferruginisasi campuran selama anil. Hasilnya adalah produk dengan elastisitas rendah.
Kelarutan dalam merkuri
Saat merkuri dicampur dengan logam dari unsur lain, diperoleh amalgam. Proses ini dapat berlangsung pada suhu kamar, karena dalam kondisi seperti itu Pb berbentuk cair. Kelarutan tembaga dalam merkuri hanya lewat selama pemanasan. Logam harus dihancurkan terlebih dahulu. Saat membasahi tembaga padat dengan merkuri cair, satu zat menembus zat lain atau berdifusi. Nilai kelarutan dinyatakan dalam persentase dan adalah 7,410-3. Reaksi tersebut menghasilkan amalgam sederhana yang padat, mirip dengan semen. Jika Anda memanaskannya sedikit, itu akan melunak. Akibatnya, campuran ini digunakan untuk memperbaiki barang-barang porselen. Ada juga amalgam kompleks dengan kandungan logam yang optimal. Misalnya, unsur-unsur perak, timah, tembaga dan seng hadir dalam paduan gigi. Jumlah mereka dalam persentase mengacu pada 65:27:6:2. Amalgam dengan komposisi ini disebut perak. Setiap komponen paduan melakukan fungsi tertentu, yang memungkinkan Anda mendapatkan isian berkualitas tinggi.
Contoh lain adalah paduan amalgam, yang memiliki kandungan tembaga tinggi. Ini juga disebut paduan tembaga. Komposisi amalgam mengandung 10 sampai 30% Cu. Kandungan tembaga yang tinggi mencegah interaksi timah dengan merkuri, yang mencegah pembentukan fase paduan yang sangat lemah dan korosif. KecualiSelain itu, penurunan jumlah perak dalam isian menyebabkan penurunan harga. Untuk pembuatan amalgam, diinginkan untuk menggunakan atmosfir inert atau cairan pelindung yang membentuk film. Logam yang membentuk paduan dapat dengan cepat teroksidasi dengan udara. Proses pemanasan amalgam tembaga dengan adanya hidrogen menyebabkan distilasi merkuri, yang memungkinkan pemisahan unsur tembaga. Seperti yang Anda lihat, topik ini mudah dipelajari. Sekarang Anda tahu bagaimana tembaga tidak hanya berinteraksi dengan air, tetapi juga dengan asam dan elemen lainnya.
