अधिकांश तत्वों के रासायनिक गुण पानी और एसिड में घुलने की उनकी क्षमता पर आधारित होते हैं। तांबे की विशेषताओं का अध्ययन सामान्य परिस्थितियों में कम गतिविधि से जुड़ा है। इसकी रासायनिक प्रक्रियाओं की एक विशेषता अमोनिया, पारा, नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ यौगिकों का निर्माण है। पानी में तांबे की कम घुलनशीलता जंग की प्रक्रिया पैदा करने में सक्षम नहीं है। इसमें विशेष रासायनिक गुण होते हैं जो यौगिक को विभिन्न उद्योगों में उपयोग करने की अनुमति देते हैं।
वस्तु विवरण
तांबे को सबसे पुरानी धातु माना जाता है जिसे लोगों ने हमारे युग से भी पहले निकालना सीखा था। यह पदार्थ प्राकृतिक स्रोतों से अयस्क के रूप में प्राप्त होता है। कॉपर को रासायनिक तालिका का एक तत्व लैटिन नाम कप्रम कहा जाता है, जिसकी क्रम संख्या 29 है। आवर्त प्रणाली में, यह चौथे आवर्त में स्थित है और पहले समूह के अंतर्गत आता है।
प्राकृतिक पदार्थ एक गुलाबी-लाल भारी धातु है जिसमें नरम और लचीला संरचना होती है। इसका क्वथनांक और गलनांक है1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक। एक अच्छा संवाहक माना जाता है।
रासायनिक संरचना और गुण
तांबे के परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र का अध्ययन करने पर आप पाएंगे कि इसके 4 स्तर हैं। संयोजकता 4s कक्षक में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, 1 से 3 नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कणों को एक परमाणु से अलग किया जा सकता है, फिर +3, +2, +1 के ऑक्सीकरण अवस्था वाले तांबे के यौगिक प्राप्त होते हैं। इसके द्विसंयोजक व्युत्पन्न सबसे अधिक स्थिर हैं।
रासायनिक अभिक्रियाओं में यह निष्क्रिय धातु के रूप में कार्य करता है। सामान्य परिस्थितियों में, पानी में तांबे की घुलनशीलता अनुपस्थित होती है। शुष्क हवा में, जंग नहीं देखी जाती है, लेकिन गर्म होने पर, धातु की सतह को डाइवैलेंट ऑक्साइड के काले लेप से ढक दिया जाता है। तांबे की रासायनिक स्थिरता निर्जल गैसों, कार्बन, कई कार्बनिक यौगिकों, फेनोलिक रेजिन और अल्कोहल की क्रिया के तहत प्रकट होती है। यह रंगीन यौगिकों की रिहाई के साथ जटिल गठन प्रतिक्रियाओं की विशेषता है। कॉपर में क्षार समूह की धातुओं के साथ थोड़ी समानता होती है, जो मोनोवैलेंट श्रृंखला के डेरिवेटिव के गठन से जुड़ी होती है।
घुलनशीलता क्या है?
यह एक यौगिक की अन्य पदार्थों के साथ अन्योन्यक्रिया में विलयन के रूप में समांगी प्रणालियों के निर्माण की प्रक्रिया है। उनके घटक व्यक्तिगत अणु, परमाणु, आयन और अन्य कण हैं। घुलनशीलता की डिग्री उस पदार्थ की सांद्रता से निर्धारित होती है जो संतृप्त घोल प्राप्त करते समय घुल गई थी।
माप की इकाई प्रायः प्रतिशत, आयतन या भार भिन्न होती है।पानी में तांबे की घुलनशीलता, अन्य ठोस यौगिकों की तरह, केवल तापमान की स्थिति में परिवर्तन के अधीन है। यह निर्भरता वक्रों का उपयोग करके व्यक्त की जाती है। यदि सूचक बहुत छोटा है, तो पदार्थ अघुलनशील माना जाता है।
तांबे की पानी में घुलनशीलता
धातु समुद्री जल की क्रिया के तहत संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करती है। यह सामान्य परिस्थितियों में इसकी जड़ता को सिद्ध करता है। पानी (ताजे पानी) में तांबे की घुलनशीलता व्यावहारिक रूप से नहीं देखी जाती है। लेकिन आर्द्र वातावरण में और कार्बन डाइऑक्साइड की क्रिया के तहत, धातु की सतह पर एक हरे रंग की फिल्म बनती है, जो मुख्य कार्बोनेट है:
Cu + Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu (ओएच)2 CuCO2।
अगर हम इसके मोनोवैलेंट यौगिकों को नमक के रूप में देखें, तो उनका थोड़ा सा विघटन देखा जाता है। ऐसे पदार्थ तेजी से ऑक्सीकरण के अधीन हैं। नतीजतन, द्विसंयोजक तांबे के यौगिक प्राप्त होते हैं। जलीय मीडिया में इन लवणों की घुलनशीलता अच्छी होती है। इनका आयनों में पूर्ण वियोजन होता है।
एसिड में घुलनशीलता
तांबे की दुर्बल या तनु अम्लों के साथ सामान्य अभिक्रिया उनके परस्पर क्रिया के अनुकूल नहीं होती है। क्षार के साथ धातु की रासायनिक प्रक्रिया नहीं देखी जाती है। एसिड में तांबे की घुलनशीलता संभव है यदि वे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं। केवल इसी मामले में बातचीत होती है।
नाइट्रिक एसिड में तांबे की घुलनशीलता
ऐसी प्रतिक्रिया इस तथ्य के कारण संभव है कि धातु एक मजबूत अभिकर्मक के साथ ऑक्सीकृत हो जाती है। तनु और सांद्र में नाइट्रिक अम्लरूप तांबे के विघटन के साथ ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है।
पहले संस्करण में अभिक्रिया के दौरान कॉपर नाइट्रेट और नाइट्रोजन डाइवैलेंट ऑक्साइड 75% से 25% के अनुपात में प्राप्त होते हैं। तनु नाइट्रिक एसिड के साथ प्रक्रिया को निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:
8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + NO + NO + 4एच2ओ.
दूसरे मामले में, कॉपर नाइट्रेट और नाइट्रोजन ऑक्साइड द्विसंयोजक और टेट्रावेलेंट प्राप्त होते हैं, जिसका अनुपात 1 से 1 है। इस प्रक्रिया में 1 mol धातु और 3 mol सांद्र नाइट्रिक एसिड शामिल है। जब तांबे को भंग कर दिया जाता है, तो समाधान को दृढ़ता से गर्म किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीडाइज़र का थर्मल अपघटन होता है और नाइट्रिक ऑक्साइड की अतिरिक्त मात्रा निकलती है:
4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO 2 + नहीं2 + 2H2O.
प्रतिक्रिया का उपयोग स्क्रैप के प्रसंस्करण या कचरे से कोटिंग्स को हटाने से जुड़े छोटे पैमाने पर उत्पादन में किया जाता है। हालांकि, तांबे को घोलने की इस पद्धति में बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड की रिहाई से जुड़े कई नुकसान हैं। उन्हें पकड़ने या बेअसर करने के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है। ये प्रक्रियाएं बहुत महंगी हैं।
वाष्पशील नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्पादन की पूर्ण समाप्ति होने पर तांबे का विघटन पूर्ण माना जाता है। प्रतिक्रिया तापमान 60 से 70 डिग्री सेल्सियस तक होता है। अगला कदम रासायनिक रिएक्टर से समाधान निकालना है। इसके तल पर धातु के छोटे-छोटे टुकड़े हैं जिन पर कोई प्रतिक्रिया नहीं हुई है। परिणामी तरल में पानी मिलाया जाता है औरछानना।
सल्फ्यूरिक एसिड में घुलनशीलता
सामान्य अवस्था में ऐसी प्रतिक्रिया नहीं होती है। सल्फ्यूरिक एसिड में तांबे के विघटन का निर्धारण करने वाला कारक इसकी मजबूत एकाग्रता है। एक तनु माध्यम धातु का ऑक्सीकरण नहीं कर सकता। सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड में तांबे का विघटन सल्फेट की रिहाई के साथ होता है।
प्रक्रिया निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:
Cu + H2SO4 + H2SO 4 → CuSO4 + 2H2O + SO2।
कॉपर सल्फेट के गुण
डिबासिक नमक को सल्फेट भी कहा जाता है, जिसे निम्नानुसार दर्शाया जाता है: CuSO4। यह एक विशिष्ट गंध के बिना एक पदार्थ है, अस्थिरता नहीं दिखा रहा है। अपने निर्जल रूप में, नमक रंगहीन, अपारदर्शी और अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक होता है। कॉपर (सल्फेट) में अच्छी घुलनशीलता होती है। पानी के अणु, नमक से जुड़कर क्रिस्टल हाइड्रेट यौगिक बना सकते हैं। एक उदाहरण कॉपर सल्फेट है, जो एक नीला पेंटाहाइड्रेट है। इसका सूत्र है: CuSO4 5H2O.
क्रिस्टल हाइड्रेट्स में एक नीले रंग की पारदर्शी संरचना होती है, वे एक कड़वा, धात्विक स्वाद प्रदर्शित करते हैं। उनके अणु समय के साथ बाध्य पानी खोने में सक्षम हैं। प्रकृति में, वे खनिजों के रूप में पाए जाते हैं, जिनमें कैल्केन्थाइट और ब्यूटाइट शामिल हैं।
कॉपर सल्फेट से प्रभावित। घुलनशीलता एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है। नमक जलयोजन की प्रक्रिया में, की एक महत्वपूर्ण मात्रागर्मी।
लौह में तांबे की घुलनशीलता
इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप Fe और Cu की छद्म मिश्र धातुएँ बनती हैं। धातु के लोहे और तांबे के लिए, सीमित पारस्परिक घुलनशीलता संभव है। इसका अधिकतम मान 1099.85 डिग्री सेल्सियस के तापमान सूचकांक पर देखा जाता है। लोहे के ठोस रूप में तांबे की घुलनशीलता की डिग्री 8.5% है। ये छोटे संकेतक हैं। धात्विक लोहे का तांबे के ठोस रूप में विघटन लगभग 4.2% है।
तापमान को कमरे के मूल्यों तक कम करना आपसी प्रक्रियाओं को महत्वहीन बना देता है। जब धात्विक तांबे को पिघलाया जाता है, तो यह लोहे को ठोस रूप में अच्छी तरह से गीला करने में सक्षम होता है। Fe और Cu छद्म मिश्र धातु प्राप्त करते समय, विशेष वर्कपीस का उपयोग किया जाता है। वे लोहे के पाउडर को दबाकर या पकाकर बनाए जाते हैं, जो शुद्ध या मिश्र धातु के रूप में होता है। इस तरह के रिक्त स्थान को तरल तांबे के साथ लगाया जाता है, जिससे छद्म मिश्र धातु बनते हैं।
अमोनिया में घुलना
प्रक्रिया अक्सर गर्म धातु के ऊपर से गैसीय रूप में NH3 गुजरने से आगे बढ़ती है। परिणाम अमोनिया में तांबे का विघटन, Cu3N की रिहाई है। इस यौगिक को मोनोवैलेंट नाइट्राइड कहते हैं।
इसके लवण अमोनिया के घोल के संपर्क में हैं। कॉपर क्लोराइड में ऐसे अभिकर्मक के जुड़ने से हाइड्रॉक्साइड के रूप में वर्षा होती है:
CuCl2 + NH3 + NH3 + 2H 2O → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓.
अमोनिया की अधिकता गहरे नीले रंग के साथ एक जटिल-प्रकार के यौगिक के निर्माण में योगदान करती है:
Cu(OH)2↓+ 4NH3 → [Cu(NH3)4] (ओएच)2.
इस प्रक्रिया का उपयोग कपरस आयनों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
कच्चा लोहा में घुलनशीलता
नमनीय मोती लोहे की संरचना में मुख्य घटकों के अतिरिक्त साधारण तांबे के रूप में एक अतिरिक्त तत्व होता है। यह वह है जो कार्बन परमाणुओं के रेखांकन को बढ़ाता है, मिश्र धातुओं की तरलता, शक्ति और कठोरता में वृद्धि में योगदान देता है। अंतिम उत्पाद में पेर्लाइट के स्तर पर धातु का सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। कच्चा लोहा में तांबे की घुलनशीलता का उपयोग प्रारंभिक संरचना के मिश्र धातु को करने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया का मुख्य उद्देश्य एक निंदनीय मिश्र धातु प्राप्त करना है। इसमें यांत्रिक और संक्षारण गुणों में सुधार होगा लेकिन कम उत्सर्जन होगा।
यदि कच्चा लोहा में तांबे की मात्रा लगभग 1% है, तो तन्य शक्ति 40% के बराबर होती है, और तरलता 50% तक बढ़ जाती है। यह मिश्र धातु की विशेषताओं को महत्वपूर्ण रूप से बदलता है। मिश्र धातु की मात्रा में 2% की वृद्धि से ताकत में 65% के मूल्य में परिवर्तन होता है, और उपज सूचकांक 70% हो जाता है। कच्चा लोहा की संरचना में उच्च तांबे की सामग्री के साथ, गांठदार ग्रेफाइट बनाना अधिक कठिन होता है। संरचना में एक मिश्र धातु तत्व की शुरूआत एक कठिन और नरम मिश्र धातु बनाने की तकनीक को नहीं बदलती है। एनीलिंग के लिए आवंटित समय तांबे की अशुद्धियों के बिना कच्चा लोहा के उत्पादन में इस तरह की प्रतिक्रिया की अवधि के साथ मेल खाता है। यह लगभग 10 घंटे का है।
उच्च बनाने के लिए तांबे का उपयोगएनीलिंग के दौरान सिलिकॉन सांद्रण मिश्रण के तथाकथित फेरुगिनाइजेशन को पूरी तरह से समाप्त करने में सक्षम नहीं है। परिणाम कम लोच वाला उत्पाद है।
पारा में घुलनशीलता
पारा को अन्य तत्वों की धातुओं के साथ मिलाने पर अमलगम प्राप्त होता है। यह प्रक्रिया कमरे के तापमान पर हो सकती है, क्योंकि ऐसी परिस्थितियों में Pb एक तरल है। पारा में तांबे की घुलनशीलता गर्म करने के दौरान ही गुजरती है। धातु को पहले कुचल दिया जाना चाहिए। तरल पारा के साथ ठोस तांबे को गीला करते समय, एक पदार्थ दूसरे में प्रवेश करता है या फैलता है। घुलनशीलता मान प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और 7.410-3 है। प्रतिक्रिया सीमेंट के समान एक ठोस सरल अमलगम बनाती है। यदि आप इसे थोड़ा गर्म करते हैं, तो यह नरम हो जाएगा। नतीजतन, इस मिश्रण का उपयोग चीनी मिट्टी के बरतन वस्तुओं की मरम्मत के लिए किया जाता है। इष्टतम धातु सामग्री के साथ जटिल मिश्रण भी हैं। उदाहरण के लिए, एक दंत मिश्र धातु में चांदी, टिन, तांबा और जस्ता के तत्व मौजूद होते हैं। प्रतिशत में उनकी संख्या 65:27:6:2 है। इस रचना के साथ अमलगम को चांदी कहा जाता है। मिश्र धातु का प्रत्येक घटक एक विशिष्ट कार्य करता है, जो आपको उच्च गुणवत्ता वाली फिलिंग प्राप्त करने की अनुमति देता है।
एक अन्य उदाहरण अमलगम मिश्र धातु है, जिसमें तांबे की मात्रा अधिक होती है। इसे तांबा मिश्र धातु भी कहा जाता है। अमलगम की संरचना में 10 से 30% घन होता है। उच्च तांबे की सामग्री पारा के साथ टिन की बातचीत को रोकती है, जो मिश्र धातु के बहुत कमजोर और संक्षारक चरण के गठन को रोकता है। के अलावाइसके अलावा, भरने में चांदी की मात्रा में कमी से कीमत में कमी आती है। अमलगम की तैयारी के लिए, एक निष्क्रिय वातावरण या एक सुरक्षात्मक तरल का उपयोग करना वांछनीय है जो एक फिल्म बनाता है। मिश्र धातु बनाने वाली धातुएँ हवा के साथ जल्दी से ऑक्सीकरण करने में सक्षम होती हैं। हाइड्रोजन की उपस्थिति में कप्रम अमलगम को गर्म करने की प्रक्रिया से पारा का आसवन होता है, जो मौलिक तांबे को अलग करने की अनुमति देता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, यह विषय सीखना आसान है। अब आप जानते हैं कि तांबा न केवल पानी के साथ, बल्कि एसिड और अन्य तत्वों के साथ भी कैसे संपर्क करता है।
