Millest on valmistatud vask? Vask - vase, sulamite ja rakenduste omadused. Vase aatom- ja molekulmass

Vask

Vask(lat. Cuprum) on Mendelejevi perioodilise süsteemi I rühma keemiline element (aatomnumber 29, aatommass 63,546). Ühendites on vasel tavaliselt oksüdatsiooniaste +1 ja +2, on teada ka mõned kolmevalentsed vaseühendid. Olulisemad vaseühendid: oksiidid Cu 2 O, CuO, Cu 2 O 3; hüdroksiid Cu(OH) 2, nitraat Cu(NO 3) 2. 3H 2 O, CuS sulfiid, sulfaat (vasksulfaat) CuSO 4. 5H 2 O, karbonaat CuCO 3 Cu(OH) 2, kloriid CuCl 2. 2H2O.

Vask- üks seitsmest iidsetest aegadest tuntud metallist. Üleminekuaega kivilt pronksiajale (4.-3. aastatuhat eKr) nimetati vaseaeg või Kalkoliit(kreeka keelest chalkos - vask ja litos - kivi) või Kalkoliit(ladina keelest aeneus – vask ja kreeka keelest lithos – kivi). Sel perioodil ilmusid vasest tööriistad. On teada, et Cheopsi püramiidi ehitamisel kasutati vasest tööriistu.

Puhas vask on tempermalmist ja pehme punaka värvusega metall, mõranemisel roosa, kohati pruuni ja laigulise tuhmuga, raske (tihedus 8,93 g/cm3), suurepärane soojus- ja elektrijuht, selles osas hõbeda järel teisel kohal ( sulamistemperatuur 1083 °C). Vask tõmmatakse kergesti traadiks ja rullitakse õhukesteks lehtedeks, kuid selle aktiivsus on suhteliselt väike. Kuivas õhus ja hapnikus normaalsetes tingimustes vask ei oksüdeeru. Aga see reageerib üsna lihtsalt: juba toatemperatuuril halogeenidega, näiteks märja klooriga, tekib väävliga kuumutamisel Cu 2 S sulfiid, seleeniga; Kuid vask ei suhtle vesiniku, süsiniku ja lämmastikuga isegi kõrgetel temperatuuridel. Happed, millel pole oksüdeerivaid omadusi, ei mõjuta vaske, näiteks vesinikkloriidhape ja lahjendatud väävelhape. Kuid atmosfäärihapniku juuresolekul lahustub vask nendes hapetes, moodustades vastavad soolad: 2Cu + 4HCl + O 2 = 2CuCl 2 + 2H 2 O.

Atmosfääris, mis sisaldab CO 2, H 2 O aure jne, kaetakse see paatinaga – roheka aluselise karbonaadi (Cu 2 (OH) 2 CO 3) kilega, mis on mürgine aine.

Vask sisaldub enam kui 170 mineraalis, millest ainult 17 on tööstuse jaoks olulised, sealhulgas: borniit (kirev vasemaak - Cu 5 FeS 4), kalkopüriit (vaskpüriit - CuFeS 2), kalkotsiit (vaseläige - Cu 2 S) , kovelliit (CuS), malahhiit (Cu 2 (OH) 2 CO 3). Leitakse ka looduslikku vaske.

Vase tihedus, vase erikaal ja muud vase omadused

Tihedus - 8,93*10 3 kg/m 3;
Erikaal - 8,93 g/cm3;
Erisoojusmaht temperatuuril 20 °C - 0,094 cal/°;
Sulamistemperatuur - 1083 °C;
Eriline sulamissoojus - 42 kcal/g;
Keemistemperatuur - 2600 °C;
Lineaarne paisumistegur(temperatuuril umbes 20 °C) - 16,7 * 10 6 (1/deg);
Soojusjuhtivuse koefitsient - 335 kcal / m * tund * kraad;
Takistus temperatuuril 20 °C - 0,0167 Ohm*mm2/m;

Vase elastsusmoodulid ja Poissoni suhe

VASE ÜHENDID

Vask(I)oksiid Cu 2 O 3 ja vaskoksiid (I) Cu2O, nagu ka teised vase (I) ühendid, on vähem stabiilsed kui vask (II) ühendid. Vask(I)oksiid ehk vaskoksiid Cu 2 O esineb looduses mineraalse kupriidina. Lisaks võib seda saada punase vask(I)oksiidi sadena, kuumutades vask(II)soola ja leelise lahust tugeva redutseerija juuresolekul.

Vask(II)oksiid, või vaskoksiid, CuO- looduses leiduv must aine (näiteks mineraali teneriidi kujul). Seda saadakse vask(II)hüdroksükarbonaadi (CuOH) 2 CO 3 või vask(II) nitraadi Cu(NO 2) 2 kaltsineerimisel.
Vask(II)oksiid on hea oksüdeerija. Vask(II)hüdroksiid Cu(OH)2 sadeneb vase (II) soolade lahustest leeliste toimel sinise želatiinse massina. Isegi madalal kuumutamisel, isegi vee all, see laguneb, muutudes mustaks vask(II) oksiidiks.
Vask(II)hüdroksiid on väga nõrk alus. Seetõttu on vase (II) soolade lahustel enamikul juhtudel happeline reaktsioon ja nõrkade hapetega moodustab vask aluselisi sooli.

Vask(II)sulfaat CuSO4 veevabas olekus on see valge pulber, mis muutub vett imades siniseks. Seetõttu kasutatakse seda niiskuse jälgede tuvastamiseks orgaanilistes vedelikes. Vasksulfaadi vesilahusel on iseloomulik sinine-sinine värv. See värvus on iseloomulik hüdraatunud 2+ ioonidele, seetõttu on kõik vase (II) soolade lahjendatud lahused sama värvi, kui need ei sisalda värvilisi anioone. Vesilahustest kristalliseerub vasksulfaat viie veemolekuliga, moodustades läbipaistvad sinised vasksulfaadi kristallid. Vasksulfaati kasutatakse metallide elektrolüütiliseks katmiseks vasega, mineraalvärvide valmistamiseks ning ka lähteainena muude vaseühendite valmistamisel. Põllumajanduses kasutatakse vasksulfaadi lahjendatud lahust taimede pritsimiseks ja teravilja töötlemiseks enne külvi, et hävitada kahjulike seente eosed.

Vask(II)kloriid CuCl2. 2H2O. Moodustab vees kergesti lahustuvad tumerohelised kristallid. Väga kontsentreeritud vask(II)kloriidi lahused on rohelised, lahjendatud lahused on sini-sinised.

Vask(II)nitraat Cu(NO 3) 2. 3H2O. See saadakse vase lahustamisel lämmastikhappes. Kuumutamisel kaotavad sinised vasknitraadi kristallid esmalt vett ja lagunevad seejärel kergesti, vabastades hapnikku ja pruuni lämmastikdioksiidi, muutudes vask(II)oksiidiks.

Vask(II)hüdroksükarbonaat (CuOH)2CO3. See esineb looduslikult mineraalse malahhiidi kujul, millel on ilus smaragdroheline värv. Seda valmistatakse kunstlikult Na 2 CO 3 toimel vask(II) soolade lahustele.
2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 ↓ + 2Na 2 SO 4 + CO 2
Seda kasutatakse vask(II)kloriidi tootmiseks, siniste ja roheliste mineraalvärvide valmistamiseks, samuti pürotehnikas.

Vask (II) atsetaat Cu (CH 3 COO) 2. H2O. See saadakse vaskmetalli või vask(II)oksiidi töötlemisel äädikhappega. Tavaliselt on see erineva koostise ja värvi (roheline ja sinakasroheline) aluseliste soolade segu. Verdigrise nime all kasutatakse seda õlivärvi valmistamiseks.

Komplekssed vaseühendid moodustuvad kahekordse laenguga vaseoonide ja ammoniaagi molekulide kombinatsiooni tulemusena.
Vasesooladest saadakse mitmesuguseid mineraalvärve.
Kõik vasesoolad on mürgised. Seetõttu kaetakse vasknõud seestpoolt, et vältida vasesoolade teket (tinatatud).

VASKE TOOTMINE

Vaske kaevandatakse oksiidi- ja sulfiidimaagidest. 80% kogu kaevandatavast vasest sulatatakse sulfiidimaagidest. Tavaliselt sisaldavad vasemaagid palju kiudusid. Seetõttu kasutatakse vase saamiseks rikastamise protsessi. Vaske saadakse selle sulatamisel sulfiidimaagidest. Protsess koosneb mitmest toimingust: röstimine, sulatamine, muundamine, tulega põletamine ja elektrolüütiline rafineerimine. Põletamise käigus muudetakse suurem osa lisanditest sulfiididest oksiidideks. Seega muutub enamiku vasemaakide peamine lisand, püriit FeS 2, Fe 2 O 3-ks. Röstimisel tekkivad gaasid sisaldavad CO 2, mida kasutatakse väävelhappe tootmiseks. Põletamise käigus tekkivad raua, tsingi ja muude lisandite oksiidid eralduvad sulamise käigus räbu kujul. Vedel vaskmatt (Cu 2 S FeS-i lisandiga) siseneb konverterisse, kus õhk puhutakse läbi selle. Muundamise käigus eraldub vääveldioksiid ja saadakse toor- või toorvask. Väärtuslike (Au, Ag, Te jne) ekstraheerimiseks ja kahjulike lisandite eemaldamiseks lastakse mullvask esmalt tulega ja seejärel elektrolüütilise rafineerimisega. Tulekahju rafineerimise ajal küllastatakse vedel vask hapnikuga. Sel juhul oksüdeeritakse raua, tsingi ja koobalti lisandid, muutuvad räbuks ja eemaldatakse. Ja vask valatakse vormidesse. Saadud valandid toimivad elektrolüütilise rafineerimise ajal anoodidena.
Lahuse põhikomponent elektrolüütilise rafineerimise ajal on vasksulfaat - kõige levinum ja odavam vasesool. Vasksulfaadi madala elektrijuhtivuse suurendamiseks lisatakse elektrolüüdile väävelhapet. Ja kompaktse vasesademe saamiseks lisatakse lahusesse väike kogus lisandeid. Rafineerimata (“blister”) vases sisalduvad metallilised lisandid võib jagada kahte rühma.

1) Fe, Zn, Ni, Co. Nendel metallidel on oluliselt rohkem negatiivseid elektroodide potentsiaale kui vasel. Seetõttu lahustuvad need anoodiliselt koos vasega, kuid ei ladestu katoodile, vaid kogunevad elektrolüüti sulfaatide kujul. Seetõttu tuleb elektrolüüti perioodiliselt vahetada.

2)Au, Ag, Pb, Sn. Väärismetallid (Au, Ag) anoodiliselt ei lahustu, kuid protsessi käigus settivad anoodil, moodustades koos muude lisanditega anoodimuda, mis perioodiliselt eemaldatakse. Tina ja plii lahustuvad koos vasega, kuid elektrolüüdis moodustavad halvasti lahustuvaid ühendeid, mis sadestuvad ja ka eemaldatakse.

VASESULAMID

Sulamid, mis suurendavad vase tugevust ja muid omadusi, saadakse lisandite, näiteks tsingi, tina, räni, plii, alumiiniumi, mangaani ja nikli lisamisega. Üle 30% vasest kasutatakse sulamite valmistamiseks.

Messing- vase ja tsingi sulamid (vaske 60–90% ja tsinki 40–10%) – vasest tugevamad ja vähem oksüdatsioonitundlikud. Räni ja plii lisamisel messingile paranevad selle hõõrdumise omadused, kui lisatakse tina, alumiiniumi, mangaani ja niklit, suureneb selle korrosioonikindlus. Lehte ja valatud tooteid kasutatakse masinaehituses, eriti keemia-, optika- ja instrumentide valmistamisel ning tselluloosi- ja paberitööstuse võrgusilmade tootmisel.

Pronks. Varem olid pronksideks vase (80–94%) ja tina (20–6%) sulamid. Praegu toodetakse tinavabu pronkse, mis on saanud oma nime põhikomponendi järgi vase järgi.

Alumiiniumist pronksid sisaldavad 5-11% alumiiniumi, neil on kõrged mehaanilised omadused koos korrosioonikindlusega.

Plii pronksid, mis sisaldavad 25-33% pliid, kasutatakse peamiselt kõrgel rõhul ja suurel libisemiskiirusel töötavate laagrite valmistamiseks.

Ränist pronksid, mis sisaldavad 4-5% räni, kasutatakse tinapronksi odavate asendajatena.

Berülliumi pronksid, mis sisaldavad 1,8-2,3% berülliumi, eristuvad kõvaduse ja kõrge elastsuse poolest. Neid kasutatakse vedrude ja vedrutoodete valmistamiseks.

Kaadmiumi pronks- väikese kaadmiumisisaldusega vasesulamid (kuni 1%) - kasutatakse vee- ja gaasijuhtmete liitmike valmistamiseks ning masinaehituses.

Joodised- värviliste metallide sulamid, mida kasutatakse jootmisel monoliitse jooteõmbluse saamiseks. Kõvajoodiste hulgas on tuntud vase-hõbeda sulam (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; ülejäänu on tsink).

VASKE KASUTAMINE

Vaske, selle ühendeid ja sulameid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes.

Elektrotehnikas kasutatakse vaske puhtal kujul: kaablitoodete, paljas- ja kontaktjuhtmete siinide, elektrigeneraatorite, telefoni- ja telegraafiseadmete ning raadioseadmete tootmisel. Soojusvahetid, vaakumseadmed ja torustikud on valmistatud vasest. Üle 30% vasest läheb sulamitesse.

Vase sulameid muude metallidega kasutatakse masinaehituses, auto- ja traktoritööstuses (radiaatorid, laagrid) ning keemiaseadmete valmistamisel.

Metalli kõrge viskoossus ja elastsus võimaldavad kasutada vaske mitmesuguste väga keerukate mustritega toodete valmistamiseks. Lõõmutatud punane vasktraat muutub nii pehmeks ja painduvaks, et sellest saab hõlpsasti kõikvõimalikke nööre kokku keerata ja kõige keerulisemaid dekoratiivelemente painutada. Lisaks on vasktraat kergesti joodetav kõva hõbejoodisega ning on hästi hõbetatud ja kullatud. Need vase omadused muudavad selle asendamatuks materjaliks filigraantoodete valmistamisel.

Vase lineaarse ja mahulise paisumise koefitsient kuumutamisel on ligikaudu sama, mis kuumade emailide puhul ja seetõttu kleepub email jahutamisel hästi vasktootele ega pragune ega põrka maha. Tänu sellele eelistavad käsitöölised emailtoodete tootmiseks vaske kõigile teistele metallidele.

Nagu mõned teised metallid, on vask üks olulisemaid mikroelemendid. Ta on protsessi kaasatud fotosüntees ja lämmastiku omastamine taimede poolt, soodustab suhkru, valkude, tärklise ja vitamiinide sünteesi. Kõige sagedamini lisatakse mulda vaske pentahüdraatsulfaadi - vasksulfaadi CuSO 4 kujul. 5H 2 O. Suurtes kogustes on ta nagu paljud teised vaseühendid mürgine, eriti madalamatele organismidele. Väikestes annustes on vask vajalik kõigi elusolendite jaoks.

MÄÄRATLUS

Vask- perioodilise tabeli kahekümne üheksas element. Nimetus - Cu ladinakeelsest sõnast "cuprum". Asub neljandal perioodil, IB grupp. Viitab metallidele. Tuumalaeng on 29.

Olulisemad mineraalid, millest vasemaagid moodustavad, on: kaltsiit ehk vaseläter Cu 2 S; kalkopüriit või vaskpüriit CuFeS2; malahhiit (CuOH) 2 CO 3 .

Puhas vask on viskoosne, viskoosne heleroosa värvusega metall (joonis 1), mis on kergesti rullitav õhukesteks lehtedeks. See juhib väga hästi soojust ja elektrit, selle poolest hõbeda järel teisel kohal. Kuivas õhus jääb vask peaaegu muutumatuks, kuna selle pinnale tekkiv õhuke oksiidikiht (mis annab vasele tumedama värvi) kaitseb hästi edasise oksüdatsiooni eest. Kuid niiskuse ja süsinikdioksiidi juuresolekul katab vase pind roheka hüdroksüvaskkarbonaadi (CuOH) 2 CO 3 kattega.

Riis. 1. Vask. Välimus.

Vase aatom- ja molekulmass

MÄÄRATLUS

Aine suhteline molekulmass(M r) on arv, mis näitab, mitu korda on antud molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ja elemendi suhteline aatommass(A r) - mitu korda on keemilise elemendi aatomite keskmine mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist.

Kuna vabas olekus kroom eksisteerib monoatomiliste Cu molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 63,546-ga.

Vase isotoobid

On teada, et looduses leidub vaske kahe stabiilse isotoobina 63 Cu (69,1%) ja 65 Cu (30,9%). Nende massinumbrid on vastavalt 63 ja 65. Vase isotoobi 63 Cu aatomi tuum sisaldab kakskümmend üheksa prootonit ja kolmkümmend neli neutronit ning isotoop 65 Cu sisaldab sama palju prootoneid ja kolmkümmend kuus neutronit.

Seal on kunstlikud ebastabiilsed vase isotoobid massiarvuga 52–80, samuti seitse tuumade isomeerset olekut, mille hulgas on pikima elueaga isotoop 67 Cu, mille poolestusaeg on 62 tundi.

Vase ioonid

Elektrooniline valem, mis näitab vase elektronide orbitaalset jaotust, on järgmine:

1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 10 4 s 1 .

Keemilise vastasmõju tulemusena loovutab vask oma valentselektronid, s.o. on nende doonor ja muutub positiivselt laetud iooniks:

Cu 0 -1e → Cu + ;

Cu 0 -2e → Cu 2+ .

Vasemolekul ja aatom

Vabas olekus esineb vask üheaatomiliste Cu molekulide kujul. Siin on mõned omadused, mis iseloomustavad vase aatomit ja molekuli:

Vasesulamid

Olulisemad vasesulamid teiste metallidega on messing (vase ja tsingi sulamid), vase-nikli sulamid ja pronks.

Vase-nikli sulamid jagunevad struktuurseteks ja elektrilisteks. Struktuurikivide hulka kuuluvad vasknikkel ja nikkelhõbe. Cupronickel sisaldab 20-30% niklit ning vähesel määral rauda ja mangaani, nikkelhõbe aga 5-35% niklit ja 13-45% tsinki. Elektriliste vase-nikli sulamite hulka kuuluvad konstantaan (40% niklit, 1,5% mangaani), manganiin (3% niklit ja 12% mangaani) ja kopel (43% niklit ja 0,5% mangaani).

Pronksid jagunevad koostiselt põhikomponendi järgi (v.a vask) tinaks, alumiiniumiks, räniks jne.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Looduses üsna suurte tükikestena esineva vase omadusi uurisid inimesed juba iidsetel aegadel, mil sellest metallist ja selle sulamitest valmistati nõusid, relvi, ehteid ja mitmesuguseid majapidamistarbeid. Selle metalli aktiivne kasutamine paljude aastate jooksul on tingitud mitte ainult selle erilistest omadustest, vaid ka töötlemise lihtsusest. Karbonaatide ja oksiididena maagis esinev vask on üsna kergesti redutseeritav, mida meie muistsed esivanemad ka tegema õppisid.

Esialgu tundus selle metalli taaskasutamise protsess väga primitiivne: vasemaak lihtsalt kuumutati tulel ja seejärel jahutati järsult, mis viis maagi tükkide pragunemiseni, millest vaske sai juba ammutada. Selle tehnoloogia edasiarendamine viis selleni, et tulekahjudesse hakati puhuma õhku: see tõstis maagi kuumenemistemperatuuri. Seejärel hakati maaki kuumutama spetsiaalsetes konstruktsioonides, millest said esimesed šahtahjude prototüübid.

Seda, et inimkond on vaske kasutanud iidsetest aegadest, annavad tunnistust arheoloogilised leiud, mille tulemusena leiti sellest metallist valmistatud tooteid. Ajaloolased on kindlaks teinud, et esimesed vasest tooted ilmusid juba 10. aastatuhandel eKr ning kõige aktiivsemalt hakati seda kaevandama, töötlema ja kasutama 8–10 tuhat aastat hiljem. Loomulikult ei olnud selle metalli sellise aktiivse kasutamise eelduseks mitte ainult selle maagist ekstraheerimise suhteline lihtsus, vaid ka ainulaadsed omadused: erikaal, tihedus, magnetilised omadused, elektri- ja erijuhtivus jne.

Tänapäeval on seda juba raske leida tükikeste kujul, tavaliselt kaevandatakse seda maagist, mis jaguneb järgmisteks tüüpideks.

• Borniit - see maak võib sisaldada kuni 65% vaske.
• Kalkotsiit, mida nimetatakse ka vase läikeks. Selline maak võib sisaldada kuni 80% vaske.
• Vaskpüriit, mida nimetatakse ka kalkopüriidiks (sisaldus kuni 30%).
• Covelline (sisaldus kuni 64%).

Vaske saab eraldada ka paljudest teistest mineraalidest (malahhiit, kupriit jne). Need sisaldavad seda erinevates kogustes.

Füüsikalised omadused

Puhtal kujul on vask metall, mille värvus võib varieeruda roosast punaseni.

Positiivse laenguga vase ioonide raadius võib võtta järgmisi väärtusi:

• kui koordinatsiooniindeks vastab 6-le - kuni 0,091 nm;
• kui see indikaator vastab 2-le - kuni 0,06 nm.

Vase aatomi raadius on 0,128 nm ja seda iseloomustab ka elektronide afiinsus 1,8 eV. Kui aatom on ioniseeritud, võib see väärtus olla vahemikus 7,726 kuni 82,7 eV.

Vask on siirdemetall, mille elektronegatiivsuse väärtus on 1,9 Paulingi skaalal. Lisaks võib selle oksüdatsiooniaste omandada erinevaid väärtusi. Temperatuurivahemikus 20–100 kraadi on selle soojusjuhtivus 394 W/m*K. Vase elektrijuhtivus, mida edestab vaid hõbe, jääb vahemikku 55,5–58 MS/m.

Kuna potentsiaalireas olev vask asub vesinikust paremal, ei saa see seda elementi veest ja erinevatest hapetest välja tõrjuda. Selle kristallvõre on kuubikujuline näokeskne, selle väärtus on 0,36150 nm. Vask sulab temperatuuril 1083 kraadi ja selle keemistemperatuur on 26570. Vase füüsikalised omadused määrab ka selle tihedus, mis on 8,92 g/cm3.

Selle mehaanilistest omadustest ja füüsikalistest näitajatest väärib märkimist ka järgmine:

• termiline lineaarpaisumine - 0,00000017 ühikut;
• tõmbetugevus, millele vasktooted vastavad, on 22 kgf / mm2;
• vase kõvadus Brinelli skaalal vastab väärtusele 35 kgf / mm2;
• erikaal 8,94 g/cm3;
• elastsusmoodul on 132000 Mn/m2;
• pikenemise väärtus on 60%.

Selle täiesti diamagnetilise metalli magnetilisi omadusi võib pidada täiesti ainulaadseks. Just need omadused koos füüsikaliste parameetritega: erikaal, erijuhtivus ja teised selgitavad täielikult selle metalli laialdast nõudlust elektritoodete tootmisel. Sarnaste omadustega on alumiinium, mida kasutatakse edukalt ka erinevate elektritoodete valmistamisel: juhtmed, kaablid jne.

Peamist osa vase omadustest on peaaegu võimatu muuta, välja arvatud selle tõmbetugevus. Seda omadust saab parandada peaaegu kaks korda (kuni 420–450 MN/m2), kui teostada tehnoloogiline toiming nagu karastamine.

Keemilised omadused

Vase keemilised omadused määratakse selle positsiooni järgi perioodilisustabelis, kus selle järjekorranumber on 29 ja see asub neljandas perioodis. Tähelepanuväärne on see, et see kuulub väärismetallidega ühte rühma. See kinnitab veel kord selle keemiliste omaduste unikaalsust, millest tuleks täpsemalt rääkida.

Madala õhuniiskuse tingimustes ei avalda vask praktiliselt mingit keemilist aktiivsust. Kõik muutub, kui toode asetatakse tingimustesse, mida iseloomustab kõrge õhuniiskus ja kõrge süsinikdioksiidi sisaldus. Sellistes tingimustes algab vase aktiivne oksüdatsioon: selle pinnale moodustub rohekas kile, mis koosneb CuCO3-st, Cu(OH)2-st ja erinevatest väävliühenditest. See kile, mida nimetatakse patinaks, täidab olulist funktsiooni kaitsta metalli edasise hävimise eest.

Oksüdatsioon hakkab aktiivselt toimuma toote kuumutamisel. Kui metalli kuumutada temperatuurini 375 kraadi, siis moodustub selle pinnale vaskoksiid, kui kõrgem (375-1100 kraadi), siis kahekihiline.

Vask reageerib üsna kergesti elementidega, mis kuuluvad halogeenrühma. Kui metall asetada väävliauru sisse, siis see süttib. Samuti näitab see kõrget afiinsust seleeni suhtes. Vask ei reageeri lämmastiku, süsiniku ja vesinikuga isegi kõrgel temperatuuril.

Tähelepanu väärib vaskoksiidi koostoime erinevate ainetega. Seega, kui see reageerib väävelhappega, moodustub sulfaat ja puhas vask, vesinikbromiid- ja vesinikjodiidhappega - vaskbromiid ja jodiid.

Vaskoksiidi reaktsioonid leelistega, mille tulemusena moodustub kupraat, näevad välja erinevad. Vase tootmine, mille käigus metall redutseeritakse vabasse olekusse, toimub süsinikmonooksiidi, ammoniaagi, metaani ja muude materjalide abil.

Rauasoolade lahusega suhtlemisel läheb vask lahusesse ja raud redutseerub. Seda reaktsiooni kasutatakse erinevatelt toodetelt sadestunud vasekihi eemaldamiseks.

Ühe- ja kahevalentne vask on võimeline looma keerulisi ühendeid, mis on väga stabiilsed. Sellised ühendid on vase topeltsoolad ja ammoniaagisegud. Mõlemad on leidnud laialdast rakendust erinevates tööstusharudes.

Vase rakendused

Vase, aga ka sellega omadustelt kõige sarnasema alumiiniumi kasutamine on hästi teada - kaablitoodete tootmisel. Vasktraate ja -kaableid iseloomustab madal elektritakistus ja erilised magnetilised omadused. Kaablitoodete tootmiseks kasutatakse kõrge puhtusastmega vase liike. Kui selle koostisse lisada kasvõi vähesel määral võõrmetalli lisandeid, näiteks ainult 0,02% alumiiniumi, siis algmetalli elektrijuhtivus väheneb 8–10%.

Madal ja kõrge tugevus, samuti võime kasutada erinevat tüüpi mehaanilist töötlemist - need on omadused, mis võimaldavad toota sellest torusid, mida kasutatakse edukalt gaasi, kuuma ja külma vee ning auru transportimiseks. Pole juhus, et neid torusid kasutatakse enamikus Euroopa riikides elu- ja haldushoonete insener-kommunikatsiooni osana.

Vask, lisaks erakordselt kõrgele elektrijuhtivusele, eristub selle võimega soojust hästi juhtida. Tänu sellele omadusele kasutatakse seda edukalt järgmiste süsteemide osana:

• soojustorud;
• personaalarvutite elementide jahutamiseks kasutatavad jahutid;
• kütte- ja õhkjahutussüsteemid;
• süsteemid, mis tagavad soojuse ümberjaotamise erinevates seadmetes (soojusvahetites).

Metallkonstruktsioonid, milles kasutatakse vase elemente, eristuvad mitte ainult väikese kaalu, vaid ka erakordse dekoratiivse efekti poolest. Just see on põhjus nende aktiivseks kasutamiseks arhitektuuris, aga ka erinevate sisustuselementide loomisel.

Vaske kasutatakse laialdaselt puhtal kujul ja sulamitena elektri- ja raadiotehnikatööstuses, kus tarbitakse umbes 50% toodetud vasest, masinaehituses ja instrumentide valmistamisel ning sõjavarustuses. Puhas vask on roosa metall tihedusega 8,93, sulamistemperatuuriga 1084 °C ja keemistemperatuuriga 2582 °C. Vasel on kõrge elektri- ja soojusjuhtivus, hea vormitavus ja elastsus, seda on kerge rullida õhukesteks lehtedeks ja tõmmata. traadi sisse.

Vase ja tsingi - messingi ja vase tinaga - pronksi sulamid on tuntud juba pikka aega ja neid kasutatakse laialdaselt. Messing sisaldab 10–30% 2n ja mõnel juhul väikeses koguses tina ja pliid. Messingid on hästi töödeldud, neil on vasega võrreldes suurem mehaaniline tugevus ja lisaks on need odavamad kui puhas vask. Pronks sisaldab kuni 20% Bp. Hoolimata suhteliselt suurest kõvadusest on pronkse kergesti töödeldav ja nad täidavad valamisel hästi vormi. Pronksmaterjalid on väga kulumiskindlad, madala hõõrdeteguriga ja seetõttu kasutatakse neid laagrikestade, hammasrataste ja muude osade valmistamiseks. Pronksi kasutatakse ka keemiatööstuses.

Vask juhib väga hästi elektrit ja soojust. Vase eritakistus on 0,018 Ohm mm 2 /m ja soojusjuhtivus 20 °C juures on 385 W/(m K). Elektrijuhtivuse poolest jääb vask hõbedale vaid veidi alla. Selle elektrijuhtivus on 1,7 korda kõrgem kui alumiiniumil ja ligikaudu 6 korda kõrgem kui plaatinal ja raual. Vasel on väärtuslikud mehaanilised omadused – vormitavus ja elastsus.

Õhu, niiskuse ja vääveldioksiidi juuresolekul kaetakse vask järk-järgult tiheda rohekashalli aluselise väävelhappe soola kilega, mis kaitseb metalli edasise oksüdeerumise eest. Seetõttu kasutatakse vaske ja selle sulameid laialdaselt elektriliinide ja erinevat tüüpi kommunikatsioonide ehitamisel, elektrotehnikas ja instrumentide valmistamisel, külmutustehnoloogias (jahutusseadmete soojusvahetite tootmine) ja keemiatehnikas (vaakumseadmete, poolide tootmine) ). Umbes 50% kogu vasest tarbib elektritööstus. Vase baasil on loodud suur hulk sulameid metallidega nagu Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au jne, harvem mittemetallidega P, S, O jne. Nende sulamite ulatus on väga ulatuslik. Paljudel neist on kõrged hõõrdumisevastased omadused. Sulameid kasutatakse valatud ja sepistatud olekus, samuti pulbertoodete kujul.

Näiteks on laialdaselt kasutusel sellised sulamid nagu tina (4-33% Sn), plii (~ 30% Pb), alumiinium (5-11% Al), räni (4-5% Si) ja antimonpronks. Pronksi kasutatakse laagrite, soojusvahetite ja muude toodete valmistamiseks lehtede, varraste ja torude kujul keemia-, paberi- ja toiduainetööstuses.

Elektroodide ja elektrikontaktide valmistamiseks kasutatakse vase ja kroomi ja pulbersulami volframiga sulameid.

Keemiatööstuses ja masinaehituses kasutatakse laialdaselt ka messingit - vase ja tsingi sulamit (kuni 50% Zn), millele on tavaliselt lisatud väikeses koguses muid elemente (Al, Si, Ni, Mn). Joodisena kasutatakse vase ja fosfori (6-8%) sulameid.

Vase eraldamiseks maakidest ja kontsentraatidest on teada kaks meetodit: hüdrometallurgiline ja pürometallurgiline.

Esimene neist pole leidnud laialdast kasutust. Seda kasutatakse madala kvaliteediga oksüdeeritud ja looduslike maakide töötlemisel. See meetod, erinevalt pürometallurgilisest meetodist, ei võimalda väärismetallide ekstraheerimist koos vasega.

Suurem osa vasest (85-90%) toodetakse pürometallurgilisel meetodil sulfiidmaakidest. Samal ajal lahendatakse maakidest lisaks vasele ka muude väärtuslike seotud metallide kaevandamise probleem. Pürometallurgiline meetod vase tootmiseks on mitmeastmeline. Selle tootmise põhietapid: maakide ettevalmistamine (rikastamine ja mõnikord täiendav röstimine), mati sulatamine (vasemati sulatamine), mati muundamine blistervaseks, mullvase rafineerimine (kõigepealt tulega ja seejärel elektrolüütiline).

• Nimetus - Cu (vask);
• Periood - IV;
• rühm - 11 (Ib);
• Aatommass - 63,546;
• Aatomarv - 29;
• Aatomi raadius = 128 pm;
• Kovalentne raadius = 117 pm;
• Elektronide jaotus - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 ;
• sulamistemperatuur = 1083,4 °C;
• keemistemperatuur = 2567 °C;
• Elektronegatiivsus (Paulingi järgi / Alpredi ja Rochowi järgi) = 1,90/1,75;
• Oksüdatsiooniaste: +3, +2, +1, 0;
• Tihedus (nr) = 8,92 g/cm3;
• Molaarmaht = 7,1 cm 3 /mol.

Vask (kupp, sai oma nime Küprose saare auks, kus avastati suur vase leiukoht) on üks esimesi metalle, mille inimene omandas – vaseajastu (ajastu, mil inimkasutuses domineerisid vasktööriistad) hõlmab perioodi. 4.-3. aastatuhandest eKr. e.

Vase ja tina sulam (pronks) saadi Lähis-Idas 3000 eKr. e. Vasele eelistati pronksi, sest see oli tugevam ja kergemini sepitav.

Riis. Vase aatomi struktuur.

Vase aatomi elektrooniline konfiguratsioon on 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (vt Aatomite elektrooniline struktuur). Vases "hüppab" üks väliselt s-taseme paariline elektron välisorbitaali d-alatasemele, mis on seotud täielikult täidetud d-taseme kõrge stabiilsusega. Vase valminud stabiilne d-alatase määrab selle suhtelise keemilise inertsuse (vask ei reageeri vesiniku, lämmastiku, süsiniku ega räniga). Ühendites sisalduv vask võib avaldada oksüdatsiooniastet +3, +2, +1 (kõige stabiilsemad on +1 ja +2).

Riis. Vase elektrooniline konfiguratsioon.

Vase füüsikalised omadused:

• metall, punane-roosa värv;
• on kõrge vormitavus ja elastsus;
• hea elektrijuhtivus;
• madal elektritakistus.

Vase keemilised omadused

• Kuumutamisel reageerib see hapnikuga:
  O2 + 2Cu = 2CuO;
• pikaajalisel kokkupuutel õhuga reageerib hapnikuga isegi toatemperatuuril:
  O2 + 2Cu + CO2 + H2O = Cu(OH)2CuCO3;
• reageerib lämmastik- ja kontsentreeritud väävelhappega:
  Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O;
• Vask ei reageeri vee, leeliselahuste, vesinikkloriidi ja lahjendatud väävelhappega.

Vasest ühendused

vaskoksiid CuO(II):

• vees lahustumatu punakaspruun tahke aine, millel on põhiomadused;
• redutseerivate ainete juuresolekul kuumutamisel annab see vaba vase:
  CuO + H2 = Cu + H2O;
• Vaskoksiidi saadakse vase reaktsioonil hapnikuga või vask(II)hüdroksiidi lagunemisel:
  O2 + 2Cu = 2CuO; Cu(OH)2 = CuO + H2O.

Vaskhüdroksiid Cu(OH 2)(II)):

• sinist värvi kristalne või amorfne aine, vees lahustumatu;
• laguneb kuumutamisel veeks ja vaskoksiidiks;
• reageerib hapetega, moodustades vastavad soolad:
  Cu(OH2) + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O;
• reageerib leeliselahustega, moodustades kupraate - helesinise värvi kompleksühendeid:
  Cu(OH 2) + 2KOH = K 2.

Lisateavet vaseühendite kohta leiate jaotisest Vaseoksiidid.

Vase tootmine ja kasutamine

• Pürometallurgilise meetodi abil saadakse vaske kõrgetel temperatuuridel sulfiidimaagidest:
  CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 → Cu + FeSiO 3 + SO 2;
• Vaskoksiid redutseeritakse vesiniku, süsinikmonooksiidi ja aktiivsete metallide toimel vaskmetalliks:
  Cu20 + H2 = 2Cu + H20;
  Cu2O + CO = 2Cu + CO2;
  Cu 2 O + Mg = 2Cu + MgO.

Vase kasutamise määrab selle kõrge elektri- ja soojusjuhtivus ning elastsus:

• elektrijuhtmete ja -kaablite tootmine;
• soojusvahetusseadmetes;
• metallurgias sulamite tootmiseks: pronks, messing, vasknikkel;
• raadioelektroonikas.