Bakar je metal ili nemetal. Mehanička svojstva bakra
Dom §1. Hemijska svojstva jednostavna supstanca
(st. ok. = 0)..
a) Odnos prema kiseoniku
Za razliku od svojih suseda u podgrupi - srebra i zlata - bakar direktno reaguje sa kiseonikom. Bakar pokazuje neznatnu aktivnost prema kiseoniku, ali u vlažnom vazduhu postepeno oksidira i prekriva se zelenkastim filmom koji se sastoji od osnovnih bakrenih karbonata:
U suhom zraku, oksidacija se odvija vrlo sporo, a na površini bakra nastaje tanak sloj bakrenog oksida: Izvana, bakar se ne mijenja, jer bakrov oksid (I), kao i sam bakar, roze boje
. Osim toga, oksidni sloj je toliko tanak da propušta svjetlost, tj. sija kroz. Bakar različito oksidira kada se zagrije, na primjer, na 600-800 0 C. U prvim sekundama oksidacija prelazi u bakrov (I) oksid, koji sa površine prelazi u crni bakar (II) oksid. Formira se dvoslojni oksidni premaz.
Formiranje Q (Cu 2 O) = 84935 kJ.
Slika 2. Struktura filma bakar oksida..
b) Interakcija sa vodom
Metali podgrupe bakra nalaze se na kraju elektrohemijskog niza napona, posle jona vodonika. Stoga ovi metali ne mogu istisnuti vodonik iz vode. U isto vrijeme, vodik i drugi metali mogu istisnuti metale podgrupe bakra iz otopina njihovih soli, na primjer:
Ova reakcija je redoks, jer se prenose elektroni:
Molekularni vodonik sa velikim poteškoćama istiskuje metale podgrupe bakra. To se objašnjava činjenicom da je veza između atoma vodika jaka i da se mnogo energije troši na njeno razbijanje. Reakcija se odvija samo s atomima vodika.
U nedostatku kisika, bakar praktički ne komunicira s vodom. U prisustvu kiseonika, bakar polako reaguje sa vodom i postaje prekriven zelenim filmom bakrenog hidroksida i bazičnog karbonata:.
c) Interakcija sa kiselinama
Budući da je u naponskom nizu nakon vodonika, bakar ga ne istiskuje iz kiselina. Stoga hlorovodonična i razrijeđena sumporna kiselina nemaju utjecaja na bakar.
Međutim, u prisustvu kiseonika, bakar se otapa u ovim kiselinama da bi formirao odgovarajuće soli:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): + 3 Cu → 2 HI[ H 2 ] + HI 2
CuI
Bakar također reagira s oksidirajućim kiselinama, na primjer, dušičnom kiselinom: 3( Cu + 4HNO .) konc. 3 ) 2 → Cu(BR 2 +2H 2 O
3Cu + 8HNO 3( razblaživanje .) → 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O
I također sa koncentriranom hladnom sumpornom kiselinom:
Cu+H 2 SO 4 (konc.) → CuO + SO 2 +H 2 O
Sa vrućom koncentriranom sumpornom kiselinom :
Cu+2H 2 SO 4( Cu + 4HNO ., vruće ) → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Sa bezvodnom sumpornom kiselinom na temperaturi od 200 0 C nastaje bakar (I) sulfat:
2Cu + 2H 2 SO 4( bezvodni .) 200 °C → Cu 2 SO 4 ↓+SO 2 + 2H 2 O
d) Odnos prema halogenima i nekim drugim nemetalima.
Formiranje Q (CuCl) = 134300 kJ
Formiranje Q (CuCl 2) = 111700 kJ
Bakar dobro reaguje sa halogenima i proizvodi dve vrste halogenida: CuX i CuX 2 .. Kada je izložen halogenima na sobnoj temperaturi, ne dolazi do vidljivih promena, već se na površini prvo formira sloj adsorbovanih molekula, a zatim tanak sloj halogenida. . Kada se zagrije, reakcija s bakrom dolazi vrlo burno. Zagrijemo bakrenu žicu ili foliju i vruću je spustimo u teglu hlora - u blizini bakra će se pojaviti smeđe pare koje se sastoje od bakar (II) hlorida CuCl 2 sa primesom bakar (I) hlorida CuCl. Reakcija se odvija spontano zbog oslobođene topline. Monovalentni bakreni halogenidi se dobijaju reakcijom metala bakra sa rastvorom bakrovog halida, na primer:
U ovom slučaju, monohlorid precipitira iz rastvora u obliku belog taloga na površini bakra.
Bakar takođe vrlo lako reaguje sa sumporom i selenom kada se zagreje (300-400 °C):
2Cu +S→Cu 2 S
2Cu +Se→Cu 2 Se
Ali bakar ne reagira s vodonikom, ugljikom i dušikom čak ni na visokim temperaturama.
e) Interakcija sa oksidima nemetala
Kada se zagrije, bakar može istisnuti jednostavne tvari iz nekih oksida nemetala (na primjer, sumpor (IV) oksid i dušikovi oksidi (II, IV)), formirajući tako termodinamički stabilniji bakrov (II) oksid:
4Cu+SO 2 600-800°C →2CuO + Cu 2 S
4Cu+2NO 2 500-600°C →4CuO + N 2
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):+2 NO 500-600° C →2 CuO + N 2
§2. Hemijska svojstva monovalentnog bakra (st. ok. = +1)
U vodenim rastvorima, Cu + ion je vrlo nestabilan i nesrazmjeran:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): + ↔ Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 0 + Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2+
Međutim, bakar u oksidacionom stanju (+1) može se stabilizovati u jedinjenjima sa vrlo niskom rastvorljivošću ili putem kompleksiranja.
a) Bakar oksid (I) Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O
Amfoterni oksid. Smeđe-crvena kristalna supstanca. U prirodi se javlja kao mineral kuprit. Može se umjetno dobiti zagrijavanjem otopine soli bakra (II) s alkalijom i nekim jakim redukcijskim sredstvom, na primjer, formaldehidom ili glukozom. Bakar(I) oksid ne reaguje sa vodom. Bakar(I) oksid se prenosi u rastvor sa koncentrovanom hlorovodoničnom kiselinom da bi se formirao hloridni kompleks:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+4 HCl→2 HI[ CuCl2]+ HI 2 O
Takođe rastvorljiv u koncentrovanom rastvoru amonijaka i amonijumovih soli:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+2NH 4 + →2 +
U razrijeđenoj sumpornoj kiselini nesrazmjerno je u dvovalentni i metalni bakar:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+H 2 SO 4 (razrijeđen) →CuSO 4 +Cu 0 ↓+H 2 O
Takođe, bakar(I) oksid ulazi u sledeće reakcije u vodenim rastvorima:
1. Polagano oksidira kisikom u bakar(II) hidroksid:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+4 HI 2 O+ O 2 →4 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH) 2 ↓
2. Reaguje sa razrijeđenim halogenovodoničnim kiselinama kako bi nastao odgovarajući bakar(I) halogenid:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+2 HIG→2Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):G↓ +HI 2 O(G=Cl, Br, J)
3. Reduciran na metalni bakar sa tipičnim redukcijskim agensima, na primjer, natrijum hidrosulfitom u koncentrovanoj otopini:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+2 NaSO 3 →4 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):↓+ Na 2 SO 4 + HI 2 SO 4
Bakar(I) oksid se redukuje u metal bakra u sledećim reakcijama:
1. Kada se zagrije na 1800 °C (razgradnja):
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O - 1800° C →2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): + O 2
2. Kada se zagrije u struji vodonika, ugljičnog monoksida, s aluminijem i drugim tipičnim redukcijskim agensima:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+H 2 - >250°C →2Cu +H 2 O
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+CO - 250-300°C →2Cu +CO 2
3 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O + 2 Al - 1000° C →6 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): + Al 2 O 3
Takođe, na visokim temperaturama, bakar(I) oksid reaguje:
1. Sa amonijakom (nastaje bakar(I) nitrid)
3 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O + 2 N.H. 3 - 250° C →2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 3 N + 3 HI 2 O
2. Sa oksidima alkalnih metala:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+M 2 O- 600-800°C →2 MCuO (M= Li, Na, K)
U tom slučaju nastaju bakreni (I) kuprati.
Bakar(I) oksid primetno reaguje sa alkalijama:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O+2 NaOH (konc.) + HI 2 O↔2 Na[ Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH) 2 ]
b) Bakar hidroksid (I) CuOH
Bakar(I) hidroksid stvara žutu supstancu i nerastvorljiv je u vodi.
Lako se razgrađuje kada se zagrije ili prokuha:
2 CuOH → Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O + HI 2 O
c) HalogenidiCuF, Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):WITHl, CuBrICuJ
Sva ova jedinjenja su bele kristalne supstance, slabo rastvorljive u vodi, ali vrlo rastvorljive u višku NH 3, cijanidnih jona, tiosulfatnih jona i drugih jakih kompleksnih agenasa. Jod stvara samo jedinjenje Cu +1 J. U gasovitom stanju nastaju ciklusi tipa (CuG) 3. Reverzibilno rastvorljiv u odgovarajućim halogenovodončnim kiselinama:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):G + HG ↔HI[ Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):G 2 ] (G=Cl, Br, J)
Bakar(I) hlorid i bromid su nestabilni u vlažnom vazduhu i postepeno se pretvaraju u bazične soli bakra(II):
4 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):G +2HI 2 O + O 2 →4 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH)G (G=Cl, Br)
d) Ostala jedinjenja bakra (I)
1. Bakar (I) acetat (CH 3 COOCu) je jedinjenje bakra koje se pojavljuje kao bezbojni kristali. U vodi polako hidrolizira do Cu 2 O, na zraku se oksidira u bakrov acetat; CH 3 COOCu se dobija redukcijom (CH 3 COO) 2 Cu sa vodonikom ili bakrom, sublimacijom (CH 3 COO) 2 Cu u vakuumu ili interakcijom (NH 3 OH)SO 4 sa (CH 3 COO) 2 Cu u rastvor u prisustvu H 3 COONH 3 . Supstanca je toksična.
2. Bakar(I) acetilid - crveno-smeđi, ponekad crni kristali. Kada se osuše, kristali detoniraju kada se udare ili zagriju. Stabilan kada je mokar. Kada se detonacija dogodi u nedostatku kisika, ne stvaraju se plinovite tvari. Razlaže se pod uticajem kiselina. Nastaje kao talog pri prelasku acetilena u amonijačne otopine soli bakra(I):
WITH 2 HI 2 +2[ Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(N.H. 3 ) 2 ](OH) → Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 C 2 ↓ +2 HI 2 O+2 N.H. 3
Ova reakcija se koristi za kvalitativnu detekciju acetilena.
3. Bakar nitrid - neorgansko jedinjenje sa formulom Cu 3 N, tamnozeleni kristali.
Razgrađuje se pri zagrijavanju:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 3 N - 300° C →6 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): + N 2
Burno reaguje sa kiselinama:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 3 N +6 HCl - 300° C →3 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):↓ +3 CuCl 2 +2 N.H. 3
§3. Hemijska svojstva dvovalentnog bakra (st. ok. = +2)
Bakar ima najstabilnije oksidaciono stanje i najkarakterističnije je za njega.
a) Bakar oksid (II) CuO
CuO je glavni oksid dvovalentnog bakra. Kristali su crne boje, prilično stabilni u normalnim uslovima i praktično nerastvorljivi u vodi. U prirodi se javlja kao crni mineral tenorit (melakonit). Bakar(II) oksid reaguje sa kiselinama i formira odgovarajuće soli bakra(II) i vodu:
CuO + 2 HNO 3 → Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(NO 3 ) 2 + HI 2 O
Kada se CuO spoji sa alkalijama, formiraju se kuprati bakra(II):
CuO+2 KOH- t ° → K 2 CuO 2 + HI 2 O
Kada se zagrije na 1100 °C, razlaže se:
4CuO- t ° →2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O + O 2
b) Bakar (II) hidroksidJedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH) 2
Bakar(II) hidroksid je plava amorfna ili kristalna supstanca, praktično nerastvorljiva u vodi. Kada se zagrije na 70-90 °C, Cu(OH)2 prah ili njegove vodene suspenzije se razlažu na CuO i H2O:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH) 2 → CuO + HI 2 O
To je amfoterni hidroksid. Reaguje sa kiselinama i formira vodu i odgovarajuću so bakra:
Ne reagira s razrijeđenim otopinama alkalija, već se otapa u koncentriranim otopinama, formirajući svijetloplave tetrahidroksikuprate (II):
Bakar(II) hidroksid stvara bazične soli sa slabim kiselinama. Vrlo lako se rastvara u višku amonijaka da bi se formirao bakar amonijak:
Cu(OH) 2 +4NH 4 OH→(OH) 2 +4H 2 O
Bakar amonijak ima intenzivnu plavo-ljubičastu boju, pa se koristi u analitičkoj hemiji za određivanje malih količina Cu 2+ jona u rastvoru.
c) soli bakra (II)
Jednostavne soli bakra (II) poznate su za većinu anjona, osim cijanida i jodida, koji u interakciji sa katjonom Cu 2+ formiraju kovalentna jedinjenja bakra (I) koja su nerastvorljiva u vodi.
Soli bakra (+2) su uglavnom rastvorljive u vodi. Plava boja njihovih rastvora povezana je sa formiranjem jona 2+. Često kristaliziraju kao hidrati. Tako iz vodenog rastvora bakar (II) hlorida ispod 15 0 C kristališe tetrahidrat, na 15-26 0 C - trihidrat, iznad 26 0 C - dihidrat. U vodenim rastvorima soli bakra(II) su blago hidrolizovane, a iz njih se često talože bazične soli.
1. Bakar (II) sulfat pentahidrat (bakar sulfat)
CuSO 4 * 5H 2 O, nazvan bakar sulfat, od najveće je praktične važnosti. Suva sol ima plavu boju, ali kada se malo zagrije (200 0 C) gubi kristalnu vodu. Anhidrovana sol bijela. Daljnjim zagrijavanjem do 700 0 C, pretvara se u bakrov oksid, gubeći sumpor trioksid:
CuSO 4 -- t ° → CuO+ SO 3
Bakar sulfat se dobija otapanjem bakra u koncentrovanoj sumpornoj kiselini. Ova reakcija je opisana u odjeljku "Hemijska svojstva jednostavne tvari." Bakar sulfat se koristi u elektrolitičkoj proizvodnji bakra, u poljoprivredi za suzbijanje štetočina i biljnih bolesti, te za proizvodnju drugih jedinjenja bakra.
2. Bakar (II) hlorid dihidrat.
To su tamnozeleni kristali, lako rastvorljivi u vodi. Koncentrovani rastvori bakar hlorida imaju zeleno, i razrijeđena - plava. To se objašnjava formiranjem kompleksa zelenog klorida:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2+ +4 Cl - →[ CuCl 4 ] 2-
I njeno dalje uništavanje i formiranje plavog akva kompleksa.
3. Bakar(II) nitrat trihidrat.
Kristalna supstanca plava. Dobija se otapanjem bakra u azotnoj kiselini. Kada se zagriju, kristali prvo gube vodu, a zatim se raspadaju uz oslobađanje kisika i dušikovog dioksida, pretvarajući se u bakrov (II) oksid:
2Cu(NO 3 ) 2 -- t° →2CuO+4NO 2 +O 2
4. Hidroksobakar (II) karbonat.
Bakar karbonati su nestabilni i gotovo se nikada ne koriste u praksi. Samo osnovni bakar karbonat Cu 2 (OH) 2 CO 3, koji se u prirodi javlja u obliku minerala malahita, od značaja je za proizvodnju bakra. Kada se zagrije, lako se razgrađuje, oslobađajući vodu, ugljični monoksid (IV) i bakrov oksid (II):
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 (OH) 2 CO 3 -- t° →2CuO+H 2 O+CO 2
§4. Hemijska svojstva trovalentnog bakra (st. ok. = +3)
Ovo oksidaciono stanje je najmanje stabilno za bakar, pa su spojevi bakra(III) stoga prije izuzetak nego "pravilo". Međutim, postoje neka jedinjenja trovalentnog bakra.
a) Bakar (III) oksid Cu 2 O 3
Ovo je kristalna supstanca, tamne boje granata. Ne rastvara se u vodi.
Dobija se oksidacijom bakar(II) hidroksida sa kalijevim peroksodisulfatom u alkalnom mediju na negativnim temperaturama:
2Cu(OH) 2 +K 2 S 2 O 8 +2KOH -- -20°C →Cu 2 O 3 ↓+2K 2 SO 4 +3H 2 O
Ova supstanca se raspada na temperaturi od 400 0 C:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O 3 -- t ° →2 CuO+ O 2
Bakar(III) oksid je jako oksidaciono sredstvo. U reakciji sa hlorovodonikom, hlor se redukuje u slobodni hlor:
Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I): 2 O 3 +6 HCl-- t ° →2 CuCl 2 + Cl 2 +3 HI 2 O
b) Kuprati bakra (C)
To su crne ili plave supstance, nestabilne u vodi, dijamagnetne, anion je vrpca kvadrata (dsp 2). Nastaje interakcijom bakar(II) hidroksida i hipoklorita alkalnog metala u alkalnoj sredini:
2 Jedini izuzetak je jodovodonična kiselina, koja reaguje sa bakrom da oslobađa vodik i formira veoma stabilan kompleks bakra (I):(OH) 2 + MClO + 2 NaOH→2MCuO 3 + NaCl +3 HI 2 O (M= Na- Cs)
c) Kalijum heksafluorokuprat(III)
Zelena supstanca, paramagnetna. Oktaedarska struktura sp 3 d 2. Kompleks bakar fluorida CuF 3, koji se u slobodnom stanju raspada na -60 0 C. Nastaje zagrijavanjem mješavine kalijevih i bakrenih hlorida u atmosferi fluora:
3KCl + CuCl + 3F 2 → K 3 + 2Cl 2
Razlaže vodu i formira slobodni fluor.
§5. Jedinjenja bakra u oksidacionom stanju (+4)
Do sada nauka poznaje samo jednu supstancu u kojoj je bakar u oksidacionom stanju +4, a to je cezijum heksafluorokuprat(IV) - Cs 2 Cu +4 F 6 - narandžasta kristalna supstanca, stabilna u staklenim ampulama na 0 0 C. Reaguje nasilno sa vodom. Dobija se fluorizacijom pri visokom pritisku i temperaturi mješavine cezijuma i bakrenih hlorida:
CuCl 2 +2CsCl +3F 2 -- t ° r → Cs 2 CuF 6 +2Cl 2
Bakar je duktilni zlatno-ružičasti metal sa karakterističnim metalnim sjajem. U periodičnom sistemu D.I. Mendeljejeva, ovaj hemijski element je označen kao Cu (Cuprum) i nalazi se pod rednim brojem 29 u grupi I (bočna podgrupa), u 4. periodu.
Latinski naziv Cuprum dolazi od imena ostrva Kipar. Poznate su činjenice da su na Kipru još u 3. veku pre nove ere postojali rudnici bakra i lokalni majstori su topili bakar. Možete kupiti bakar od kompanije "Kuproom".
Prema istoričarima, društvo je poznavalo bakar oko devet hiljada godina. Najstariji proizvodi od bakra pronađeni su tokom arheoloških iskopavanja na području današnje Turske. Arheolozi su otkrili male bakrene perle i ploče koje se koriste za ukrašavanje odjeće. Nalazi datiraju iz perioda između 8. i 7. milenijuma pre nove ere. U antičko doba od bakra se izrađivao nakit, skupo posuđe i razni alati sa tankim oštricama.
Velikim dostignućem drevnih metalurga može se nazvati proizvodnja legure s bakrenom bazom - bronce.
Osnovna svojstva bakra
1. Fizička svojstva.
U zraku bakar dobiva svijetlu žućkasto-crvenu nijansu zbog stvaranja oksidnog filma. Tanke ploče imaju zelenkasto-plavu boju kada su osvijetljene. IN čista forma Bakar je prilično mekan, savitljiv i lako se valja i vuče. Nečistoće mogu povećati njegovu tvrdoću.
Visoka električna provodljivost bakra može se nazvati glavnim svojstvom koje određuje njegovu pretežnu upotrebu. Bakar takođe ima veoma visoku toplotnu provodljivost. Nečistoće kao što su gvožđe, fosfor, kalaj, antimon i arsen utiču na osnovna svojstva i smanjuju električnu i toplotnu provodljivost. Prema ovim pokazateljima, bakar je drugi nakon srebra.
Bakar ima visoke vrijednosti gustina, tačka topljenja i tačka ključanja. Važna osobina je i dobra otpornost na koroziju. Na primjer, pri visokoj vlažnosti, željezo oksidira mnogo brže.
Bakar je pogodan za obradu: umotan u bakarni lim i bakrenu šipku, uvučen u bakarnu žicu debljine dovedene do hiljaditih delova milimetra. Ovaj metal je dijamagnetičan, odnosno magnetiziran je u suprotnom smjeru od vanjskog magnetno polje.
Bakar je relativno nisko aktivan metal. U normalnim uslovima na suvom vazduhu ne dolazi do njegove oksidacije. Lako reaguje sa halogenima, selenom i sumporom. Kiseline bez oksidirajućih svojstava nemaju efekta na bakar. Sa vodonikom, ugljikom i dušikom hemijske reakcije br. U vlažnom vazduhu dolazi do oksidacije da bi se formirao bakar (II) karbonat - gornji sloj platine.
Bakar je amfoteričan, tj. zemljine kore formira katione i anjone. U zavisnosti od uslova, jedinjenja bakra pokazuju kisela ili bazična svojstva.
Metode dobijanja bakra
U prirodi, bakar postoji u jedinjenjima iu obliku grumenova. Jedinjenja su predstavljena oksidima, bikarbonatima, kompleksima sumpora i ugljičnog dioksida, kao i sulfidnim rudama. Najzastupljenije rude su bakarni pirit i bakreni sjaj. Sadržaj bakra u njima je 1-2%. 90% primarnog bakra se iskopava pirometalurškom metodom, a 10% hidrometalurškom metodom.
1.
Pirometalurška metoda uključuje sljedeće procese: obogaćivanje i prženje, topljenje za mat, pročišćavanje u konvertoru, elektrolitičko rafiniranje.
Rude bakra se obogaćuju flotacijom i oksidativnim prženjem. Suština metode flotacije je sljedeća: čestice bakra suspendirane u vodena sredina, zalijepite se za površinu mjehurića zraka i podignite se na površinu. Metoda vam omogućava da dobijete koncentrat bakarnog praha, koji sadrži 10-35% bakra.
Rude i koncentrati bakra sa značajnim sadržajem sumpora podložni su oksidativnom prženju. Kada se zagrijavaju u prisutnosti kisika, sulfidi se oksidiraju, a količina sumpora se smanjuje za gotovo polovicu. Loši koncentrati koji sadrže 8-25% bakra se prže. Bogati koncentrati koji sadrže 25-35% bakra se tope bez pribjegavanja prženju.
Sljedeća faza pirometalurške metode za proizvodnju bakra je topljenje mat. Ako je grudasta ruda bakra sa veliki broj sumpora, zatim se topljenje vrši u osovinskim pećima. A za praškasti flotacijski koncentrat koriste se reverberacijske peći. Topljenje se odvija na temperaturi od 1450 °C.
U horizontalnim pretvaračima sa bočnim puhanjem bakreni mat se upuhuje komprimiranim zrakom kako bi došlo do oksidacije sulfida i željeza. Zatim se nastali oksidi pretvaraju u šljaku, a sumpor u oksid. Konvertor proizvodi blister bakar koji sadrži 98,4-99,4% bakra, gvožđa, sumpora, kao i male količine nikla, kalaja, srebra i zlata.
Blister bakar je podložan vatri, a zatim elektrolitičkoj rafinaciji. Nečistoće se uklanjaju gasovima i pretvaraju u šljaku. Kao rezultat vatrenog rafiniranja nastaje bakar čistoće do 99,5%. A nakon elektrolitičke rafinacije, čistoća je 99,95%.
2. Hidrometalurška metoda uključuje ispiranje bakra slabom otopinom sumporne kiseline, a zatim odvajanje metala bakra direktno iz otopine. Ova metoda se koristi za preradu ruda niskog kvaliteta i ne dozvoljava pridruženu ekstrakciju plemenitih metala uz bakar.
Bakarne aplikacije
Zbog svojih vrijednih kvaliteta, bakar i legure bakra koriste se u elektro i elektrotehničkoj industriji, u radio elektronici i izradi instrumenata. Postoje legure bakra sa metalima kao što su cink, kalaj, aluminijum, nikl, titanijum, srebro i zlato. Manje se koriste legure sa nemetalima: fosfor, sumpor, kiseonik. Postoje dvije grupe legura bakra: mesing (legure sa cinkom) i bronza (legure sa drugim elementima).
Bakar je izuzetno ekološki prihvatljiv, što omogućava njegovu upotrebu u izgradnji stambenih zgrada. Na primjer, bakreni krov, zbog svojih antikorozivnih svojstava, može trajati više od stotinu godina bez posebne njege ili farbanja.
Bakar u legurama sa zlatom koristi se u nakitu. Ova legura povećava čvrstoću proizvoda, povećava otpornost na deformacije i habanje.
Jedinjenja bakra odlikuju se visokom biološkom aktivnošću. U biljkama bakar učestvuje u sintezi hlorofila. Stoga se to može vidjeti u sastavu mineralnih đubriva. Nedostatak bakra u ljudskom tijelu može uzrokovati pogoršanje sastava krvi. Nalazi se u mnogim prehrambenim proizvodima. Na primjer, ovaj metal se nalazi u mlijeku. Međutim, važno je zapamtiti da višak spojeva bakra može uzrokovati trovanje. Zbog toga ne bi trebalo da kuvate hranu u bakarnom posuđu. Tokom kuvanja hrana može ući veliki broj bakar Ako je posuđe iznutra prekriveno slojem lima, onda nema opasnosti od trovanja.
U medicini se bakar koristi kao antiseptik i adstringent. Sastav je kapi za oči za konjunktivitis i rastvora za opekotine.
Čovječanstvo dugo koristi metal bakra u različitim područjima života. Dvadeset deveti element iz periodnog sistema D.I. Mendeljejeva, koji se nalazi između nikla i cinka, ima interesantne karakteristike i svojstva. Ovaj element je predstavljen simbolom Cu. To je jedan od rijetkih metala s karakterističnom bojom osim srebrne i sive.
Istorija bakra
Veliku važnost ovog hemijskog elementa u istoriji čovečanstva i planete možete pretpostaviti samo po njegovim imenima. istorijske ere. Nakon kamenog doba došlo je bakreno, a nakon njega bronzano doba, koje je takođe direktno povezano sa ovim elementom.
Bakar je jedan od sedam metala koji su čovječanstvu postali poznati u davnim vremenima. Ako je vjerovati istorijskim podacima, stari ljudi su se upoznali s ovim metalom prije otprilike devet hiljada godina.
Najstariji proizvodi napravljeni od ovog materijala otkriveni su na teritoriji moderne Turske. Arheološka iskopavanja, izvedena na mjestu velikog neolitskog naselja zvanog Çatalhöyük, omogućila je pronalaženje malih bakrenih perli, kao i bakarnih ploča kojima su stari ljudi ukrašavali svoju odjeću.
Pronađeni predmeti datirani su na spoj osmog i sedmog milenijuma prije Krista. Osim samih proizvoda, na mjestu iskopa otkrivena je šljaka, što ukazuje na to da je metal topljen iz rude.
Dobivanje bakra iz rude bilo je relativno dostupno. Stoga je, uprkos visokoj tački topljenja, ovaj metal bio među prvima kojima je čovječanstvo brzo i široko ovladalo.
Metode ekstrakcije
IN prirodni uslovi ovaj hemijski element postoji u dva oblika:
- veze;
- nuggets.
Zanimljiva činjenica je sljedeća: grumen bakra se u prirodi nalazi mnogo češće od zlata, srebra i željeza.
Prirodna jedinjenja bakra su:
- oksidi;
- kompleksi ugljičnog dioksida i sumpora;
- hidrokarbonati;
- sulfidnih ruda.
Rude sa najvećom rasprostranjenošću, su bakarni sjaj i bakarni pirit. Ove rude sadrže samo jedan ili dva posto bakra. Primarni bakar se kopa na dva glavna načina:
- hidrometalurški;
- pirometalurški.
Udio prve metode je deset posto. Preostalih devedeset pripada drugoj metodi.
Pirometalna metoda uključuje kompleks procesa. Prvo, rude bakra se beneficiraju i prže. Zatim se sirovina topi u mat, nakon čega se pročišćava u konverteru. Tako se dobija blister bakar. Njegovo pretvaranje u čisto vrši se rafiniranjem - prvo vatrom, a zatim elektrolitičkim. Ovo je posljednja faza. Po završetku, čistoća rezultirajućeg metala je gotovo sto posto.
Proces dobivanja bakra hidrometalurškom metodom podijeljen je u dvije faze.
- Prvo, sirovina se ispire pomoću slabe otopine sumporne kiseline.
- U završnoj fazi, metal se izoluje direktno iz rastvora pomenutog u prvom paragrafu.
Ova metoda se koristi pri preradi samo ruda niskog kvaliteta, jer je, za razliku od prethodne metode, nemoguće izvući plemeniti metali. Zbog toga je procenat koji se može pripisati ovoj metodi tako mali u poređenju sa drugom metodom.
Malo o imenu
Hemijski element Cuprum, označen simbolom Cu, dobio je ime u čast ozloglašenog ostrva Kipar. Tamo su otkriveni u dalekom trećem veku pre nove ere veliki depoziti rude bakra. Lokalni majstori koji su radili u ovim rudnicima topili su ovaj metal.
Možda je nemoguće razumjeti šta je metalni bakar bez razumijevanja njegovih svojstava, glavnih karakteristika i karakteristika.
Kada je izložen vazduhu, ovaj metal postaje žućkasto-ružičaste boje. Ova jedinstvena zlatno-ružičasta nijansa uzrokovana je pojavom oksidnog filma na metalnoj površini. Ako se ovaj film ukloni, bakar će dobiti izražajnu ružičastu boju s karakterističnim svijetlim metalnim sjajem.
Nevjerovatna činjenica: kada su izložene svjetlosti, najtanje bakrene ploče uopće nisu ružičaste, već zelenkasto-plave ili, drugim riječima, boje mora.
U svom jednostavnom obliku, bakar ima sljedeće karakteristike:
- neverovatna plastičnost;
- dovoljna mekoća;
- viskoznost.
Čisti bakar bez ikakvih nečistoća odličan je za obradu - lako se može umotati u šipku ili lim ili uvući u žicu čija će debljina biti dovedena do hiljaditih delova milimetra. Dodavanje nečistoća ovom metalu povećava njegovu tvrdoću.
Pored navedenih fizičke karakteristike, ovaj hemijski element ima visoku električnu provodljivost. Ova karakteristika je uglavnom odredila upotrebu metala bakra.
Među glavnim svojstvima ovog metala, vrijedi napomenuti njegovu visoku toplinsku provodljivost. U pogledu električne i toplotne provodljivosti, bakar je jedan od vodećih među metalima. Samo jedan metal ima više pokazatelje za ove parametre - srebro.
Nemoguće je ne uzeti u obzir činjenicu da električna i toplinska provodljivost bakra spada u kategoriju osnovnih svojstava. Oni ostaju na visokom nivou samo dok je metal u svom čistom obliku. Moguće je smanjiti ove pokazatelje dodavanjem nečistoća:
- arsen;
- žlijezda;
- lim;
- fosfor;
- antimon
Svaka od ovih nečistoća, u kombinaciji s bakrom, ima određeni učinak na njega, zbog čega se značajno smanjuju vrijednosti toplinske i električne provodljivosti.
Između ostalog, metal bakra odlikuje nevjerovatna čvrstoća, visoka temperatura topljenja, kao i visoke tačke ključanja. Podaci su zaista impresivni. Tačka topljenja bakra prelazi hiljadu stepeni Celzijusa! A tačka ključanja je 2570 stepeni Celzijusa.
Ovaj metal spada u grupu dijamagnetnih metala. To znači da se njegova magnetizacija, kao i kod brojnih drugih metala, događa ne u smjeru vanjskog magnetskog polja, već protiv njega.
Još jedna važna karakteristika je odlična otpornost ovog metala na koroziju. U uslovima visoke vlažnosti, oksidacija gvožđa se, na primer, dešava nekoliko puta brže od oksidacije bakra.
Hemijska svojstva elementa
Ovaj element je neaktivan. Kada je u kontaktu sa suvim vazduhom u normalnim uslovima, bakar ne počinje da oksidira. Vlažan zrak, naprotiv, pokreće proces oksidacije u kojem nastaje bakar karbonat (II), koji je gornji sloj patine. Gotovo trenutno ovaj element reagira sa supstancama kao što su:
- sumpor;
- selen;
- halogeni.
Kiseline koje nemaju oksidirajuća svojstva ne mogu utjecati na bakar. Osim toga, ne reaguje ni na koji način u kontaktu sa hemijskim elementima kao što su:
- dušik;
- ugljenik;
- vodonik.
Pored već navedenih hemijska svojstva, bakar se odlikuje amfoternošću. To znači da je u zemljinoj kori sposoban da formira katione i anjone. Jedinjenja ovog metala mogu pokazati i kisela i bazična svojstva - to direktno ovisi o specifičnim uvjetima.
Područja i karakteristike primjene
U antičko doba, bakar se koristio za izradu raznih stvari. Vješto korištenje ovog materijala omogućilo je drevnim ljudima da steknu:
- skupo posuđe;
- ukrasi;
- instrumenti sa tankom oštricom.
Legure bakra
Govoreći o upotrebi bakra, ne može se ne spomenuti njegov značaj u proizvodnji raznih legura, koje se baziraju na ovom metalu. . Takve legure uključuju:
- bronza;
- mesing.
Ove dvije varijante su glavne vrste legura bakra. Prva legura bronze nastala je na istoku tri milenijuma pre nove ere. Bronza se s pravom može smatrati jednim od najvećih dostignuća drevnih metalurga. U suštini, bronza je kombinacija bakra i drugih elemenata. U većini slučajeva, kalaj djeluje kao druga komponenta. Ali bez obzira koji elementi su uključeni u leguru, glavna komponenta je uvijek bakar. Formula od mesinga uglavnom sadrži bakar i cink, ali su im mogući dodaci u obliku drugih hemijski elementi.
Pored bronce i mesinga, ovaj hemijski element učestvuje u stvaranju legura sa drugim metalima, uključujući aluminijum, zlato, nikl, kalaj, srebro, titanijum i cink. Legure bakra sa nemetalima kao što su kiseonik, sumpor i fosfor koriste se mnogo rjeđe.
Industries
Vrijedna svojstva legura bakra i čista supstanca doprinijele su njihovoj upotrebi u industrijama kao što su:
- elektrotehnika;
- elektrotehnika;
- instrumentacija;
- radio elektronika.
Ali, naravno, to nisu sva područja primjene ovog metala. To je visoko ekološki prihvatljiv materijal. Zbog toga se koristi u izgradnji kuća. Na primjer, krovni pokrivač od bakrenog metala, zbog svoje visoke otpornosti na koroziju, ima vijek trajanja više od stotinu godina, ne zahtijeva posebnu njegu ili farbanje.
Druga oblast upotrebe ovog metala je industrija nakita. Uglavnom se koristi u obliku legura sa zlatom. Proizvodi izrađeni od legure bakra i zlata odlikuju se povećanom čvrstoćom i velikom izdržljivošću. Takvi proizvodi se ne deformiraju i ne troše dugo vremena.
Metalna jedinjenja bakra odlikuju se visokom biološkom aktivnošću. U svijetu flore ovaj metal ima važno, jer je uključen u sintezu hlorofila. Učešće ovog elementa u ovom procesu omogućava ga otkrivanje među komponentama mineralnih đubriva za biljke.
Uloga u ljudskom tijelu
Nedostatak ovog elementa u ljudsko tijelo može pružiti negativan uticaj na sastav krvi, odnosno da ga pogorša. Nedostatak ove tvari možete nadoknaditi uz pomoć posebno odabrane prehrane. Bakar se nalazi u mnogim namirnicama, tako da kreiranje zdrave prehrane po svom ukusu nije teško. Na primjer, jedan od proizvoda koji sadrži ovaj element je obično mlijeko.
Ali kada sastavljate jelovnik bogat ovim elementom, ne treba zaboraviti da višak njegovih spojeva može dovesti do trovanja tijela. Stoga je pri zasićenju tijela ovom blagotvornom tvari vrlo važno ne pretjerati. I to se ne odnosi samo na količinu konzumirane hrane.
Na primjer, trovanje hranom može biti uzrokovano upotrebom bakrenog posuđa. Kuhanje u takvim posudama vrlo je obeshrabreno, pa čak i zabranjeno. To je zbog činjenice da tokom procesa ključanja značajna količina ovog elementa ulazi u hranu, što može dovesti do trovanja.
Postoji jedno upozorenje za zabranu bakarnog posuđa. Upotreba takvog pribora ne predstavlja nikakvu opasnost ako jeste unutrašnja površina ima limeni premaz. Samo ako je ovaj uslov ispunjen, upotreba bakrenih lonaca ne predstavlja opasnost od trovanja hranom.
Pored svih navedenih područja primjene, širenje ovog elementa nije poštedjelo ni lijek. U oblasti lečenja i održavanja zdravlja koristi se kao adstringent i antiseptik. Ovaj hemijski element je dio kapi za oči koje se koriste za liječenje bolesti kao što je konjuktivitis. Osim toga, bakar je važna komponenta raznih rješenja za opekotine.
Istorija bakra
Dobar dan, dragi čitatelju, u ovom članku želim govoriti o bakru i njegovim svojstvima. Šta je bakar? Gotovo svi znaju odgovor na ovo pitanje. Ima oznaku Cu (izgovara se kuprum) u tabeli pod V.I atomski broj 29. Bakar– hemijski element koji je metal. Naziv Cuprum bakar je latinski i dolazi od imena ostrva Kipar.
Ovaj metal je naširoko koristio ljudi dugi niz godina. Postoje pouzdane činjenice da su Indijanci koji su živjeli u Ekvadoru već u 15. vijeku znali kopati i koristiti bakar. Od njega su pravili novčiće u obliku sekira.
Dugo vremena ovaj novčić je bio jedini novčani simbol koji je postojao na obali Južna Amerika. Ovaj novčić se čak koristio u trgovini sa Inkama. Na ostrvu Kipar rudnici bakra su otkriveni već u 3. veku pre nove ere. Poznato zanimljiva činjenica koju su stari alhemičari zvali bakar - Venera.
Poreklo bakra
Bakar u prirodi se javlja ili u grumenima ili u jedinjenjima. Poseban značaj u industriji imaju halkocit, bornit i bakarni pirit. Međutim, tako popularno poludrago kamenje kao što su lapis lazuli i malahit je gotovo stopostotni bakar.
Bakar ima zlatnu boju. Na zraku, ovaj metal vrlo brzo oksidira i postaje prekriven oksidnim filmom koji se zove patina. Upravo zbog patine bakar dobija žućkastocrvenu boju. Ovaj metal je dio mnogih legura koje se široko koriste u industriji.
Uobičajene legure bakra
Najpoznatija legura je duralumin, koji se sastoji od legura bakra i aluminijum. Bakar igra u duraluminiju glavna uloga. Kupronikl takođe sadrži bakar u kombinaciji sa niklom, bronza - spoj kalaja i bakra, mesing - legura bakra i cinka.
Bakar ima prilično visoku toplotnu i električnu provodljivost. U poređenju s drugim metalima, zauzima drugo mjesto nakon srebra po električnoj provodljivosti. Zlato i bakar se često koriste u proizvodnji nakita. Bakar u ovoj leguri potreban je za povećanje otpornosti nakita na deformaciju i habanje.
U davna vremena to je bilo poznato legura bakra sa kalajem i cinkom, koji se zvao gun metal. Kao što ste vjerovatno već pretpostavili, od ove legure su se izrađivale topovske kugle, ali razvojem novih tehnologija topovi se više nisu koristili i proizvodili, već se ova legura i dalje koristi u proizvodnji čaura oružja.
Bakar ima baktericidna svojstva i stoga se široko koristi u medicini, koja se vrlo često koristi u medicini. Ova činjenica dokazano naučnim eksperimentima i istraživanjima. Bakar je posebno otporan Staphylococcus aureus. Ovaj mikrob uzrokuje veliki broj gnojnih bolesti.
Toksičnost bakra
Istovremeno, poznate su činjenice da bakar može biti veoma otrovan. Na planeti Zemlji nalazi se jezero Berkeley Pit, nalazi se u SAD-u u državi Montana. Tako se ovo jezero smatra najotrovnijim na svijetu. Razlog tome je rudnik bakra, na čijem se mjestu formiralo jezero.
Voda u jezeru je veoma otrovna, u njoj gotovo da nema živih organizama, a dubina jezera je veća od 0,5 kilometara. Ozbiljnu toksičnost vode dokazuje jedan primjer koji se jednom dogodio na jezeru. Jato divljih gusaka, koje se sastojalo od 35 odraslih jedinki, sletjelo je na površinu jezera, a nakon 2,5 sata sve ptice su pronađene mrtve.
Međutim, nedavno su na dnu jezera otkriveni potpuno novi mikroorganizmi i alge, koje do sada nisu pronađene u prirodi. Kao rezultat mutacija, ovi stanovnici se osjećaju dobro u toksičnoj vodi jezera.
Bakar je element sekundarne podgrupe prve grupe, četvrtog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 29. Označen je simbolom Cu (lat. Cuprum). Prosta supstanca bakar (CAS broj: 7440-50-8) je duktilni prelazni metal zlatno-ružičaste boje (ružičasta u odsustvu oksidnog filma). Ljudi ga koriste već dugo vremena.
Istorijat i porijeklo imena
Bakar je jedan od prvih metala kojim je čovjek naširoko ovladao zbog svoje komparativne dostupnosti iz rude i niske točke topljenja. U antičko doba koristio se uglavnom u obliku legure s kositrom - bronce za proizvodnju oružja itd. (vidi Bronzano doba).
Latinski naziv za bakar Cuprum (drevni Aes cuprium, Aes cyprium) potiče od imena ostrva Kipar, gde je već u 3. milenijumu pr. e. Postojali su rudnici bakra i vršilo se topljenje bakra.
Strabon naziva bakrene halke, od imena grada Halkisa na Eubeji. Od ove riječi potekla su mnoga starogrčka imena za predmete od bakra i bronze, kovaštvo, kovaštvo i lijevanje. Drugo Latinski naziv bakar Aes (sanskrt, ayas, gotski aiz, njemački erz, engleski ore) znači ruda ili rudnik. Pristalice indogermanske teorije o poreklu evropskih jezika proizvode Ruska reč bakar (poljski miedz, češki med) od staronjemačkog smida (metal) i Schmied (kovač, engleski Smith). Naravno, odnos korijena u ovom slučaju je nesumnjivo, međutim, obje ove riječi su izvedene iz grčkog. moj, moj nezavisno jedan od drugog. Od ove riječi nastala su srodna imena - medalja, medaljon (francuski medaille). Riječi bakar i bakar nalaze se u najstarijim ruskim književnim spomenicima. Alhemičari su bakar zvali Venera. U starija vremena pronađeno je ime Mars.
Fizička svojstva
Bakar je zlatno-ružičasti duktilni metal, brzo se prekriva oksidnim filmom, koji mu daje karakterističnu intenzivnu žućkasto-crvenu nijansu. Tanki slojevi bakra imaju zelenkasto-plavu boju kada su izloženi svjetlosti.
Bakar formira kubičnu rešetku sa licem, prostorna grupa F m3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.
Bakar ima visoku toplotnu i električnu provodljivost (na drugom mestu po električnoj provodljivosti posle srebra).
Ima dva stabilna izotopa - 63 Cu i 65 Cu, i nekoliko radioaktivnih izotopa. Najdugovječniji od njih, 64 Cu, ima poluživot od 12,7 sati i dva načina raspada s različitim proizvodima.
Postoji veliki broj legura bakra: mesing - sa cinkom, bronza - sa kalajem i drugim elementima, bakronikl - sa niklom, babit - sa olovom i druge.
Hemijska svojstva
Ne mijenja se u zraku u odsustvu vlage i ugljičnog dioksida. Slabo je redukcijsko sredstvo i ne reagira s vodom razrijeđenom hlorovodoničnom kiselinom. Prebacuje se u rastvor sa neoksidirajućim kiselinama ili amonijak hidratom u prisustvu kiseonika, kalijum cijanida. Oksidirano koncentriranom sumpornom i dušičnom kiselinom, " kraljevska votka“, kisik, halogeni, halkogeni, oksidi nemetala. Reaguje kada se zagreje sa vodonik halogenidima.
Savremene metode rudarenja
90% primarnog bakra dobija se pirometalurškom metodom, 10% hidrometalurškom metodom. Hidrometalurška metoda je proizvodnja bakra ispiranjem sa slabim rastvorom sumporne kiseline i naknadnim odvajanjem metala bakra iz rastvora. Pirometalurška metoda se sastoji od nekoliko faza: obogaćivanje, prženje, topljenje u mat, pročišćavanje u konvertoru, rafiniranje.
Za obogaćivanje rude bakra Koristi se metoda flotacije (bazirana na korištenju različitih kvačivosti čestica koje sadrže bakar i otpadne stijene) koja omogućava dobivanje koncentrata bakra koji sadrži od 10 do 35% bakra.
Rude i koncentrati bakra s visokim sadržajem sumpora podvrgavaju se oksidativnom prženju. U procesu zagrijavanja koncentrata ili rude na 700-800 °C u prisutnosti atmosferskog kisika dolazi do oksidacije sulfida, a sadržaj sumpora se smanjuje za gotovo polovicu originalnog. Peče se samo loši koncentrati (sa sadržajem bakra od 8 do 25%), a bogati koncentrati (od 25 do 35% bakra) se tope bez pečenja.
Nakon prženja, ruda i koncentrat bakra se tope u mat, koji je legura koja sadrži bakar i željezo sulfide. Mat sadrži od 30 do 50% bakra, 20-40% gvožđa, 22-25% sumpora, osim toga, mat sadrži nečistoće nikla, cinka, olova, zlata i srebra. Najčešće se topljenje vrši u vatrenim reverberacijskim pećima. Temperatura u zoni topljenja je 1450 °C.
U cilju oksidacije sulfida i željeza, dobiveni bakreni mat se podvrgava duvanju komprimiranim zrakom u horizontalnim pretvaračima sa bočnim mlazom. Nastali oksidi se pretvaraju u šljaku. Temperatura u pretvaraču je 1200-1300 °C. Zanimljivo je da se toplota oslobađa u pretvaraču usled hemijskih reakcija, bez dovoda goriva. Tako konvertor proizvodi blister bakar koji sadrži 98,4 - 99,4% bakra, 0,01 - 0,04% gvožđa, 0,02 - 0,1% sumpora i malu količinu nikla, kalaja, antimona, srebra, zlata. Ovaj bakar se sipa u kutlaču i sipa u čelične kalupe ili mašinu za livenje.
Zatim, da bi se uklonile štetne nečistoće, blister bakar se rafinira (provodi se vatrostalna, a zatim elektrolitička rafinacija). Suština vatrenog rafiniranja blister bakra je oksidacija nečistoća, njihovo uklanjanje plinovima i pretvaranje u šljaku. Nakon vatrenog rafiniranja dobija se bakar čistoće 99,0 - 99,7%. Izliva se u kalupe i dobijaju se ingoti za dalje topljenje legura (bronza i mesing) ili ingoti za elektrolitičku rafinaciju.
Elektrolitičkom rafinacijom se dobija čisti bakar (99,95%). Elektroliza se provodi u kupkama gdje je anoda izrađena od vatreno rafiniranog bakra, a katoda od tankih listova čistog bakra. Služi kao elektrolit vodeni rastvor. Kada se prođe jednosmjerna struja, anoda se rastvara, bakar prelazi u otopinu i, očišćen od nečistoća, odlaže se na katode. Nečistoće se talože na dno kupke u obliku šljake, koja se obrađuje za ekstrakciju vrijednih metala. Katode se istovaraju nakon 5-12 dana, kada njihova težina dostigne 60 do 90 kg. Temeljno se peru, a zatim tope u električnim pećima.