Химия меди
= 7,5,
очевидно, завышена. Гидролиз ионов меди(II) в водных растворах протекает по
схеме:
Сu2+ + n Н20 = Cu(OH)n2-n + n Н+; (n = 1; 2).
1-я и 2-я константы гидролиза равны 109 и 1017 соответственно и не
зависят от концентрации меди в пределах 4-1 0"4 — 1 М.
Медь(III). Доказано, что медь(III) с конфигурацией 3d8 может существовать
в кристаллических соединениях и в комплексах, образуя анионы — купраты.
Купраты некоторых щелочных и щелочноземельных металлов можно получить,
например, нагреванием смеси оксидов в атмосфере кислорода. КСuО2 — это
диамагнитное соединение голубовато-стального цвета.
При действии фтора на смесь КСl и СuСl2 образуются светло-зеленые
кристаллы парамагнитного соединения К3СuF6.
При окислении щелочных растворов меди(II), содержащих периодаты или
теллураты, гипохлоритом или другими окислителями образуются диамагнитные
комплексные соли состава K7[Cu(IO6)2].7H2O. Эти соли являются сильными
окислителями и при подкислении выделяют кислород.
Соединения меди(Ш). При действии спиртового раствора щелочи и пероксида
водорода на охлажденный до 50° спиртовой раствор хлорида меди(II) выпадает
коричнево-черный осадок пероксида меди СuО2. Это соединение в
гидратированной форме можно получить при действии пероксида водорода на
раствор соли сульфата меди, содержащего в небольших количествах Na2CO3.
Суспензия Сu(ОН)2 в растворе КОН взаимодействует с хлором, образуя осадок
Сu2О3 красного цвета, частично переходящий в раствор.
7. Применение.
Большая роль меди в технике обусловлена рядом её ценных свойств и,
прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью.
Благодаря этим свойствам медь - это основной материал для проводов; свыше
50 % добываемой меди применяют в электротехнической промышленности. Все
примеси понижают электропроводность меди, а потому в электротехнике
используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9 % Cu. Высокие
теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди
ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и
т. п. Около 30-40 % меди используют в виде различных сплавов, среди которых
наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50 % Zn) и различные виды бронз;
оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые и т. д. (подробнее см.
Сплавы меди). Кроме нужд тяжёлой промышленности, связи, транспорта,
некоторое количество меди (главным образом в виде солей) потребляется для
приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями
растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов,
а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве
искусственного шёлка.
Медь как художественный материал используется с медного века (украшения,
скульптура, утварь, посуда). Кованые и литые изделия из меди и сплавов
украшаются чеканкой, гравировкой и тиснением. Лёгкость обработки меди
(обусловленная её мягкостью) позволяет мастерам добиваться разнообразия
фактур, тщательности проработки деталей, тонкой моделировки формы. Изделия
из меди отличаются красотой золотистых или красноватых тонов, а также
свойством обретать блеск при шлифовке. Медь нередко золотят, патинируют,
тонируют, украшают эмалью. С 15 века медь применяется также для
изготовления печатных форм.
В медицине сульфат меди применяют как антисептическое и вяжущее средство
в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения
трахомы. Раствор сульфата меди используют также при ожогах кожи фосфором.
Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство. Нитрат меди употребляют
в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах.
8. Сплавы меди.
Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием,
кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40 кгс/мм2
у сплавов и 25-29 кгс/мм2 у технически чистой меди.
Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не
принимают термической обработки, и их механические свойства и
износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на
структуру. Модуль упругости медных сплавов (900-12000 кгс/мм2 ниже, чем у
стали).
Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения (что
делает особенно рациональным применением их в парах скольжения),
сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей
стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей
электропроводностью.
Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов,
тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в
условиях коррозии зависят от состава сплавов, а, следовательно, от
структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у
однофазных.
8.1 Латуни.
Латунями называют сплавы меди и цинка. Медь может растворять цинк в любом
количестве. По химическому составу различают латуни простые и сложные, а по
структуре - однофазные и двухфазные. Простые латуни легируются одним
компонентом: цинком.
Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у
латуней с 30-32% цинка (латуни Л70 , Л67). Латуни с более низким
содержанием цинка (томпаки и полутомпаки) уступают латуням Л68 и Л70 в
пластичности, но превосходят их в электро- и теплопроводности. Они
поставляются в прокате и поковках.
Двухфазные простые латуни имеют хорошие ковкость (но главным образом при
нагреве) и повышенные литейные свойства и используются не только в виде
проката, но и в отливках. Пластичность их ниже, чем у однофазных латуней,
а прочность и износостойкость выше за счет влияния более твердых частиц
второй фазы.
Прочность простых латуней 30-35 кгс/мм2 при однофазной структуре и 40-45
кгс/мм2 при двухфазной. Прочность однофазной латуни может быть значительно
повышена холодной пластической деформацией. Эти латуни имеют достаточную
стойкость в атмосфере воды и пара (при условии снятия напряжений,
создаваемых холодной деформацией).
8.2 Оловянные бронзы.
Однофазные и двухфазные бронзы превосходят латуни в прочности и
сопротивлении коррозии (особенно в морской воде).
Однофазные бронзы в катаном состоянии, особенно после значительной
холодной пластической деформации, имеют повышенные прочностные и упругие
свойства (?>= 40 кгс/мм2).
Для двухфазных бронз характерна более высокая износостойкость.
Важное преимущество двухфазных оловянистых бронз - высокие литейные
свойства; они получают при литье наиболее низкий коэффициент усадки по
сравнению с другими металлами, в том числе чугунами. Оловянные бронзы
применяют для литых деталей сложной формы. Однако для арматуры котлов и
подобных деталей они используются лишь в случае небольших давлений пара.
Недостаток отливок из оловянных бронз - их значительная микропористость.
Поэтому для работы при повышенных давлениях пара они все больше заменяются
алюминиевыми бронзами. Из-за высокой стоимости олова чаще используют
бронзы, в которых часть олова заменена цинком (или свинцом).
8.3 Алюминиевые бронзы.
Эти бронзы (однофазные и двухфазные) все более широко заменяют латуни и
оловянные бронзы.
Однофазные бронзы в группе медных сплавов имеют наибольшую пластичность
(? до 60%). Их используют для листов (в том числе небольшой толщины) и
штамповки со значительной деформацией. После сильной холодной пластической
деформации достигаются повышенные прочность и упругость. Двухфазные бронзы
подвергают горячей деформации или применяют в виде отливок. У алюминиевых
бронз литейные свойства (жидкотекучесть) ниже, чем у оловянных; коэффициент
усадки больше, но они не образуют пористости, что обеспечивает получение
более плотных отливок. Литейные свойства улучшаются введением в указанные
бронзы небольших количеств фосфора. Бронзы в отливках используют, в
частности, для котельной арматуры сравнительно простой формы, но работающей
при повышенных напряжениях.
Кроме того, алюминиевые двухфазные бронзы, имеют более высокие
прочностные свойства, чем латуни и оловянные бронзы. У сложных алюминиевых
бронз, содержащих никель и железо, прочность составляет 55-60 кгс/мм2.
Все алюминиевые бронзы, как и оловянные, хорошо устойчивы против коррозии
в морской воде и во влажной тропической атмосфере.
Алюминиевые бронзы используют в судостроении, авиации, и т.д. В виде
лент, листов, проволоки их применяют для упругих элементов, в частности для
токоведущих пружин.
8.4 Кремнистые бронзы.
Применение кремнистых бронз ограниченное. Используются однофазные бронзы
как более пластичные. Они превосходят алюминиевые бронзы и латуни в
прочности и стойкости в щелочных (в том числе сточных) средах.
Эти бронзы применяют для арматуры и труб, работающих в указанных средах.
Кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем, в результате
сильной холодной деформации приобретают повышенные прочность и упругость и
в виде ленты или проволоки используются для различных упругих элементов.
8.5 Бериллиевые бронзы.
Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность (? до 120 кгс/мм2) и
коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью.
Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для
особо ответственных в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволо
| | скачать работу |
Химия меди |