Физические свойства меди таблица 8 класс: На основе жизненного опыта и и пользуясь дополнительную литературу, сравните физические

alexxlab | 07.01.1972 | 0 | Разное

Содержание

8 б класс – ХИМИЯ!FOREVER!

неделя 11.05 – 16.05 2020

8 б Атомы химических элементов ‎(Ответы)‎

8 б Атомы химических элементов ‎(Ответы)‎


                                                   правильные ответы:    ядро, нейтронов, электроны, заряд, протонов

                                                           нейроны – это термин из биологии,нейТроны-правильный ответ( надо быть внимательнее)

8 б Атом.Пропущенные слова. ‎(Ответы)‎

8 б Атом.Пропущенные слова. ‎(Ответы)‎


8б Модели атомов ‎(Ответы)‎

8б Модели атомов ‎(Ответы)‎


неделя  06.05 – 08.05 2020

8б Кроссенс ‎(Ответы)‎

8б Кроссенс ‎(Ответы)‎


8б ПСХЭ ‎(Ответы)‎

8б ПСХЭ ‎(Ответы)‎


неделя  27.04 – 30.04 2020

8 б Классификация элементов ‎(Ответы)‎


8 б Химический рисунок ‎(Ответы)‎


неделя  20.04 – 25.04 2020

0 ошибок -оценка 5

1  ошибка -оценка 4 

2  ошибки -оценка 3

более 3 ошибок –  (переделать тест!!!!)

ошибки выделены жёлтым цветом, найдите себя в списке и посмотрите  свои ошибки

8б Практическая работа ‎‎(Ответы)‎‎

8б Практическая работа ‎‎(Ответы)‎‎


8б Генетическая связь ‎(Ответы)‎

8б Генетическая связь ‎(Ответы)‎


неделя  13.04 – 18.04 2020

0 ошибок -оценка 5

1-2 ошибки -оценка 4 

3 ошибки -оценка 3

более 3 ошибок –  (переделать тест!!!!)

ошибки выделены жёлтым цветом, найдите себя в списке и посмотрите  свои ошибки

8 б Химические ребусы ‎(Ответы)‎

8 б Химические ребусы ‎(Ответы)‎


8 б Названия солей. ‎(Ответы)‎

8 б Названия солей. ‎(Ответы)‎


8 б Химические свойства солей ‎(Ответы)‎

8 б Химические свойства солей ‎(Ответы)‎


неделя  06.04 – 11.04 2020

0 ошибок -оценка 5

1 ошибка -оценка 4 

2-3 ошибки -оценка 3

более 3 ошибок –  (переделать тест!!!!)

ошибки выделены жёлтым цветом, найдите себя в списке и посмотрите  свои ошибки

Копия Кислоты ‎‎‎‎‎‎(Ответы)‎‎‎‎‎‎

Копия Кислоты ‎‎‎‎‎‎(Ответы)‎‎‎‎‎‎


Копия Химические свойства кислот ‎(Ответы)‎

Копия Химические свойства кислот ‎(Ответы)‎


Предмет химии. Вещества – ГДЗ Габриелян Сладков 8 класс рабочая тетрадь

Часть 1

1. Химия изучает:

– вещества

– их строения

– их свойства


2. Вещество это –

то, из чего состоят физические тела.


3. Признаки, по которым одни вещества отличаются от других,

– это свойства, например: агрегатное состояние, цвет, запах, плотность и т.д.


4. Существует взаимосвязь: свойство вещества – применение вещества.

Например, для стекла:

1) Прозрачное – оконные стекла

2) изготовление хрусталя

3) витражное стекло


5. Вещества состоят из молекул, которые, в свою очередь, образованы из атомов. Определенный вид атомов называют химическим элементом. Всего известно 120 химический элементов.


6. Химический элемент существует в трех формах.


Часть 2

1. Установите соответсвие между понятием и примером.


2. Вычеркните лишнее:

колба, приборка, химический стакан, мензурка, ступка, мерный цилиндр, кристаллизатор.

Укажите признак, общий для оставшихся объектов.

Химическая посуда из стекла


3. Составьте задание, аналогичное предыдущему.

Вычеркните лишнее – приборка, мерная колба, цилиндр, штатив.


4. Заполните таблицу “Физические свойства вещества”. В качестве примеров опишите вещества, используемые на кухне.


5. Укажите прилагательные, которые характеризуют свойства воды.

1) жидкая

2) пластичная

3) бесцветная

4) прозрачная

5) ароматная

6) электропроводная

Ответ: 1, 3, 4


6. Заполните таблицу “Сравнение физических свойств газообразных веществ”.


7. Заполните таблицу “Сравнение физических свойств меди и железа”.


8. Составьте кроссворд о свойствах и применении какого-либо вещества (по своему выбору).


9. На примере химического элемента водорода укажите правильную последовательность (1-2-3) перечисленных понятий от единичного к общему. Конкретизируте ее, используя слова и рисунки моделей частиц.

3) Вещество – это то, из чего состоят физические тела.

1) Атом – это химически неделимая частица.

2) Молекула – это наименьшая частица вещества.


10. Выражения, являющиеся синонимами понятия “химический элемент”.

1) вид одинаковых атомов

2) вид одинаковых молекул

3) вид атомов, имеющих одинаковые свойства

4) простые вещества

5) названия видов атомов

Ответ: 1, 3


11. Установите соответствие между формой существования химического элемента и рисунками моделей частиц.


12. Проанализируйте рисунки и впишите пропущенные слова.

На рисунках изображено две молекулы сложных веществ, образованных из двух химических элементов.


13. Отметьте фразы, в которых говорится о сере как о химическом элементе. Из букв, соответствующих правильным ответам, вы составите название химического элемента, соединения которого используют для обеззараживания воды: хлор.

В тех фразах, которые вы не выбрали, речь идет о сере как о простом вещества.

 

Параметры управления электрохимическими процессами в производстве печатных плат

Внешние и внутренние параметры управления

При рассмотрении процессов управления мы руководствуемся сложившейся практикой управления гальваническими процессами. Они делятся на внутренние и внешние. Внутренние – те, что являются основой управления самим процессом, например, состав ванны, плотность тока, время осаждения, температура, активация приэлектродных пространств. Внешние параметры, такие как пластичность, сплошность осадков и др., по существу являются лишь признаками правильности процессов, заставляющих реагировать на те или другие свойства электрохимических осадков.

Базовые основы электрохимических процессов осаждения металлов

Плотность тока. Электрохимическое (гальваническое) покрытие является результатом восстановления металла электрическим током из электролита, содержащего ионы этого металла. Масса гальванического осадка зависит от тока и времени и выражается законом Фарадея:

M = ItА / nF, где:

M – масса металла, г

I – ток, A

t – время, с

A – атомный вес металла

n – число электронов, задействованных в восстановлении ионов металла

F – постоянная Фарадея (96 485 г/моль).

Осаждение происходит на катоде (отрицательном электроде). Соответственно, толщина осаждения определяется временем и током, направленным к поверхности, на которой происходит осаждение металла. А используя приведенную формулу, можно легко рассчитать массу осажденного металла, распределенную по осаждаемой поверхности. Массу можно пересчитать в толщину покрытия на известной площади. Исходя из закона Фарадея, рассчитывается скорость осаждения наиболее распространенных металлов (Таблица 1).

Таблица 1 Скорость осаждения наиболее распространенных металлов, выраженная в граммах

Металл

Масса (г) за один Ампер×час

Ампер×часов на дм2 для осаждения 25 мкм

Медь

1,186

1,88

Олово

2,214

0,82

Свинец

3,865

0,73

Никель

1,095

2,00

Золото

7,348

0,65

По этим расчетам для осаждения осадка меди толщиной 25 мкм потребуется 1,88 А на дм2 в течение 1 часа (60 мин). Однако при электролизе во многих случаях вещества выделяется меньше, чем должно получиться согласно законам Фарадея. Это объясняется тем, что наряду с основными электродными процессами окисления или восстановления при техническом электролизе практически всегда протекают побочные или параллельные реакции – вместе с металлом на катоде осаждается и водород, как результат гидролиза воды. Это явление у химиков называется «выход по току», который никогда не бывает ровно 100 %. Кроме плотности тока, а лучше сказать – напряжения на электродах, выход по току зависит от электрохимического потенциала осаждаемого металла и состава электролита. В Таблице 2 для примера показана эта зависимость.

Таблица 2 Электрохимические эквиваленты и выход по току при плотности тока 2 А/дм2 1

Металл

Электролит

Электрохимический эквивалент, Ee

Выход по току, %

Никель

Кислый

1,95

95

Медь

Кислый, сернокислый

1,186

100

Золото

Цианистый

7,357

65

Золото

Железосинеродистый

2,452

99

Олово

Станатный

80

Олово

Сульфатный

95

Серебро

Роданисто-синеродистый

98

Технологам известно, что чем меньше плотность тока, тем лучше рассеивающая способность. Но это соотношение не беспредельно, осаждение начинается при определенных значениях тока, которые обеспечивают определенные условия осаждения, связанные с электрохимическим потенциалом осаждаемого металла. Уменьшение плотности тока требуется для улучшения рассеивающей способности электролита и предотвращения подгара меди. В технологиях печатных плат с глубокими отверстиями практикой установилась плотность тока 2 А/дм

2.

Общие вопросы медного гальванопокрытия для печатных плат

Медь – это наиболее широко используемый материал в структуре печатных плат. Обладает высокой электропроводностью, прочностью и пластичностью при низкой стоимости, легко осаждается из простых растворов и легко поддается травлению. Стандарты устанавливают, что гальванически осажденная медь должна иметь чистоту не менее 99,5 %, толщину 25 мкм и пластичность 8 %. По мере загрязнения электролита в работе пластичность неизбежно падает, но для металлизации глубоких отверстий она не должна быть меньше 6 %2. Требования по обеспечению хорошей пайки также указывают на необходимость толщины слоя меди 25 мкм и гладких стенок отверстий.

Процесс гальванической металлизации обычно рассматривается как этап, определяющий производительность процесса изготовления печатных плат. Гальваническое покрытие медью быстро стало ограничивающим фактором в обеспечении объемов производства. Металлизация глубоких отверстий при высоком характеристическом отношении, воспроизведение проводников и зазоров шириной в 75 мкм, формирование микропереходов лазером, а также переходы на внутренних слоях вынуждают технологов искать новые подходы к традиционным методам металлизации.

Кроме толщины также необходимо контролировать физические свойства осажденной меди, особенно прочность на растяжение и удлинение, чтобы платы могли выдерживать без разрушения нагревы, которые используются во время монтажа электронных сборок и в дальнейшем в процессе эксплуатации. Успешная система меднения должна обеспечить осаждение меди с прочностью на растяжение в диапазоне от 220 до 270 МПа и относительное удлинение в диапазоне от 10 до 25 %.

Перемешивание электролита. Перемешивание раствора является неотъемлемой частью успешной металлизации отверстий. Перемешивание покачиванием – наиболее распространенный метод обмена раствора в прикатодном пространстве и в отверстиях. Однако большое содержание в электролите серной кислоты делает его вязким, что не способствует продавливанию электролита в тонкие отверстия. Поэтому дополнительно используются высокопроизводительные циркуляционные эжекторные системы, которые интенсивно перемешивают электролит и побуждают обмен электролита во внутренней части отверстий.

Разнообразие составов электролитов. По мере увеличения плотности межсоединений в конструкциях многослойных печатных плат используются глухие (не сквозные) металлизированные отверстия в качестве переходов со слоя на слой. Составы электролитов ванн для заполнения переходов обычно содержат высокую концентрацию меди (до 50 г/л металла) и низкую кислоты (примерно 100 г/л). Эти процессы чаще используют отдельно только для заполнения микропереходов. Для этой разновидности процесса характерно преимущественное осаждение меди в отверстия относительно меди, осаждаемой на поверхность. Такое разнообразие электролитов усложняет производство, делает его плохо управляемым. Патентованные составы электролитов с добавками сегодня являются непременным условием для заполнения отверстий различного диаметра и глубины. Типичные системы содержат специальные базовые электролиты с выравнивающими и блескообразующими добавками. Процессы способны одновременно металлизировать сквозные отверстия и заполнять переходы, хотя слишком большое характеристическое отношение ограничивает эти возможности3.

Панельная металлизация в сравнении с металлизацией по рисунку схемы

Панельная металлизация (тентинг-процесс) не предполагает формирование рисунка, поэтому имеет однородную геометрию поверхности; при хорошо отработанном процессе металлизации можно достигать менее чем 10 % вариации толщины в пределах поверхности заготовки и от одной заготовки к другой. Проблема в том, что нужно добиться хорошей рассеивающей способности и избежать чрезмерной толщины меди на поверхности при покрытии стенок отверстия толщиной в 25 мкм. Чрезмерная металлизация поверхности ограничивает воспроизведение тонких линий и зазоров при последующем травлении рисунка.

Металлизация по рисунку (комбинированный позитивный метод), как ясно из названия, происходит после переноса рисунка и, соответственно, является реальной проблемой для равномерности процесса металлизации. В этом случае геометрия проводящей поверхности не однородна и может иметь выпады в виде одиночных трасс и контактных площадок с одной стороны, а также сплошных областей цепей питания с другой. Это создает большую диспропорцию в первичном распределении тока, что может привести к разнородности в два и даже в четыре раза толщины медного покрытия на изолированных участках по сравнению с областями цепей питания.

Труднопреодолимая проблема при гальванизации печатных плат из кислых электролитов связана с распределением толщины покрытия на поверхности заготовки (либо в тентинг-процессе, либо при металлизации по рисунку) и распределением толщины покрытия стенок отверстий или переходов, которая сводится к низкой рассеивающей способности этого метода. Если рассеивающая способность электролита составляет 100 %, тогда металлизация стенок отверстия слоем толщиной в 25 мкм приведет к формированию дополнительного слоя в 25 мкм на поверхности. Рассеивающая способность в 50 % при достижении покрытия стенок слоем в 25 мкм приведет к 50 мкм на поверхности, что ограничит способности травления рисунка при тентингпроцессе и увеличит вариацию толщины покрытия при металлизации по рисунку схемы.

Применение микропереходов, отверстий маленького диаметра и узких линий усложняет процесс металлизации.

Добавки, используемые для получения блестящего слоя покрытия меди из кислого электролита, делятся на три категории:

  • кристаллообразователь;
  • пленкообразователь;
  • выравнивающая добавка.

Каждый компонент имеет определенную роль в регулировании качества осадка. Кривые поляризации, показывающие результирующий ток при увеличении напряжения, используют для изучения влияния различных компонентов на систему металлизации и их воздействия на осаждение металла.

Рис 1 показывает кривую поляризации, на которой ток представлен в зависимости от напряжения. Эти данные можно получить от регулятора напряжения, показанного на рис 2. В данном случае используются три электрода в растворе электролита. Первый является противоэлектродом и обычно изготавливается из меди или платины; второй является рабочим электродом и представляет собой вращающийся платиновый диск; а третий электрод – контрольный (как, например, электрод из хлорида ртути с двойным переходом). Напряжение прикладывается между рабочим и контрольным электродами, а результирующий ток измеряют между рабочим электродом и противоэлектродом. Это служит основой для циклической вольтамперометрии. Оборудование для нее обычно используют для анализа действия добавок.

При рассмотрении поляризационной кривой можно выделить четыре отдельные области:

  • Область низкого тока. Наблюдается незначительное увеличение тока при возрастании напряжения.
  • Область осаждения металла. Наблюдается существенное увеличение тока при приложенном напряжении.
  • Область стабилизации плотности тока. Горизонтальный участок кривой, на котором нет роста тока при продолжении роста приложенного напряжения.
  • Область кривой «выделения водорода».Область наибольшего интереса – область осаждения металла. Наклон этой части кривой поляризации может быть изменен (подавлен или ускорен) за счет органических и неорганических добавок в электролит.

Добавки-кристаллообразователи

Кристаллообразователи представляют собой составы из молекул полиоксиалкилов с большим молекулярным весом. На рис 3 показан результат их действия на кривую поляризации. Добавление только одного кристаллообразователя не меняет кривую поляризации; но когда это происходит в сочетании с 10 ppm ионов хлора, то в начале наблюдается заметное торможение процесса осаждения, которое пропадает при дальнейшем повышении напряжения. При 60 ppm ионов хлора подавление затягивается; в результате для получения требуемой силы тока нужно приложить большее напряжение.

Подавление является результатом действия кристаллообразователя на диффузионный слой (который также называют двойным слоем Гельмгольца). Добавка сорбируется поверхностью катода, что ведет к увеличению толщины диффузионного слоя, соответственно улучшается кристаллическая структура.

Это приводит к осаждению металла с более компактной структурой зерна (рис 4). Измененный добавкой диффузионный слой также улучшает распределение толщины металлизации и рассеивающую способность, не прожигая при этом осадок.

Добавки-блескообразователи

Для блескообразования обычно применяют составы из молекул дисульфида с низким молекулярным весом, имеющих общую структуру R-S-S-R. Группы R являются органическими молекулярными группами и меняются от одной системы блескообразователя к другой. На рис 5 показано влияние блескообразователя на кривую подавленного роста поляризации. В основном блескообразующие добавки увеличивают силу тока и уменьшают подавление роста поляризации.

Блескообразователь играет ключевую роль в определении физических свойств осажденного металла. Он является очистителем зерен и в этом качестве напрямую воздействует на физические свойства осажденного металла, такие как прочность на растяжение и удельное удлинение.

Выравнивающие добавки

Выравнивающие добавки используют для уменьшения градиента тока высокой плотности, который неизбежен на высоких точках или острых краях металлизируемой поверхности. Примером может служить эффект «собачьей кости», наблюдаемый на микрошлифах отверстий.

Выравнивающие добавки относятся к классу составов, обычно ароматических, которые поглощаются на высоких точках текстуры осажденного слоя благодаря увеличенному массопереносу на эти места. Поглощение выравнивающих добавок в этих областях создает локализованное подавление осаждения, позволяя металлизации в областях с низкой плотностью тока приподняться над уровнем с высокой плотностью, тем самым производя эффект выравнивания.

Металлизация током низкой плотности

Один из простых способов получения хорошего распределения состоит в использовании системы меднения из кислых электролитов с низкой плотностью тока, которая предназначена специально для изготовления осажденного слоя металла с требуемыми физическими свойствами. Некоторые производства в настоящее время металлизируют платы при плотности тока 0,6–0,8 А/дм2 за период времени от 4 до 6 часов. Это обеспечивает хорошее распределение металлизации.

Электролиты для металлизации током низкой плотности отличаются пониженной концентрацией меди и повышенной концентрацией серной кислоты (T3). Комплект добавок-кристаллообразователей и блескообразователей специально подбирается для работы при низкой плотности тока.

Таблица 3 Особенности процессов металлизации с различными плотностями тока

Рабочие параметры металлизации

Металлизация током низкой плотности

Металлизация с традиционными плотностями тока

Высокоскоростная металлизация

Медь

7,5-15 г/л

15 — 20 г/л

50 — 60 г/л

Сульфат меди

30-60 г/л

60 — 90 г/л

200 — 250г/л

Серная кислота

180-240 г/л

160 — 210 г/л

40 — 60 г/л

Хлорид

40-80 ppm

40 — 80 ppm

40 — 80 ppm

Добавки

При необходимости

При необходимости

При необходимости

Температура

24 — 30 °С

20 — 30°С

24 — 37°С

Катодная CD

0,5 — 1,5 A/дм2

2,0 — 4,0 A/дм2

4,0 — 15,0 A/дм2

Аноды:

Тип

Пластины или корзины

Состав

Раскисленная фосфором медь 0,04 — 0,06 % P

Мешки

Пропилен

Крючки

Титан

Длина

На 50 мм заглублены в электролит

Анодная плотность тока

25 — 50 % катодной

Свойства медного осадка:

Состав

99,8 % (99,5 % минимально)

Удлинение

10 — 25 % (6 % минимально)

Прочность на растяжение

270 — 340 МПа

Этот способ значительно уменьшает производительность технологической линии металлизации и увеличивает затраты на каждую заготовку. Но по мере роста доли плат с тонкими глубокими отверстиями потребность в этом варианте металлизации становится очевидной.

Импульсная металлизация (нестационарный процесс)

4

В этой системе металлизации используется периодически изменяющееся направление тока с прямого на противоположное. Выпрямитель создает импульс с прямым катодным током, который перемежается короткими анодными импульсами. Например, прямой ток (3,0 А/дм2) поддерживается в течение 10 мс, а затем изменяется на противоположный (9,0 А/дм2) на время 0,5 мс; рабочий цикл может меняться (20 мс в прямом и 1,0 мс в обратном направлении).

Остается еще возможность оптимизации отношения времени протекания прямого тока ко времени протекания обратного тока; 1:3 является лишь одним из примеров. Также большое значение имеет форма волны. Квадратная волна с минимальным временем нарастания импульса обеспечивает наилучшие результаты (рис 6).

Поставщики химических реагентов разработали специальные комплекты добавок, которые обеспечивают максимальный отклик на импульсное питание ванны. Во время обратного цикла добавка необходимым образом сорбируется на области с высокой плотностью тока. Это приводит к меньшей скорости металлизации на местах сосредоточения выравнивающей добавки. Поскольку области с низкой плотностью прямого тока будут получать соответственно более низкий импульс обратного тока, то скорость осаждения здесь снижается в меньшей степени, чем в областях с высокой плотностью тока. Это приводит к значительному улучшению распределения толщины металлизации.

Зачастую различие толщины осажденного слоя металла изолированных поверхностей и слоев питания может превышать 13 мкм. Этот эффект настолько мощный, что обычным стала рассеивающая способность, превышающая 100 %.

Реверсивная импульсная металлизация обеспечивает впечатляющее улучшение в распределении толщины осаждаемого слоя меди далеко за пределами возможностей, обуславливаемых действием выравнивающих добавок. Несомненно, это шаг в будущее, поскольку платы с высокой плотностью межсоединений становятся все более сложными. Однако эта технология предполагает капиталовложения для импульсного выпрямителя, который может стоить дороже в пять-шесть раз, чем эквивалентный ему выпрямитель постоянного тока. Она также требует инженерно-технического опыта для согласования новых параметров (отношения прямого и обратного тока, рабочего цикла, плотности тока, а также формы импульса), чтобы соответствовать ожидаемым техническим требованиям к металлизации сложных плат.

Ключевые факторы, определяющие равномерность металлизации

Чтобы получать пластичные, прочные слои меди равномерной толщины необходимо управлять процессом:

  • Обеспечивать функционирование оборудования, используя в ваннах равномерный барботаж или (лучше) эжекторные системы, равное расстояние между анодом и катодом, соединение с выпрямителем на обоих концах штанг и как можно более низкое контактное сопротивление между источником тока и катодами.
  • Поддерживать в узком интервале концентрацию всех химических составляющих, включая органические минеральные добавки.
  • Поддерживать температуру в диапазоне 21–30 °С.
  • Поддерживать чистоту электролита: удалять загрязнения из раствора от предварительных очистителей, травильного раствора и неочищенных химических реактивов.

Осаждение меди низкого качества может быть вызвано следующим:

  • Недостаточными или избыточными добавками.
  • Содержанием хлора за допустимыми пределами (т.e. слишком высокое или слишком низкое).
  • Органическое, металлическое или серное (тиомочевинное) загрязнение.
  • Чрезмерные пульсации выпрямителя прямого тока (более 10 %).
  • Низкое содержание меди из-за несбалансированности состава ванны.
  • Шероховатость при сверлении, образование полостей или другие проблемы, которые были внесены на более ранних этапах обработки.

Распределение толщины слоя металлизации для используемого процесса металлизации и электролита можно оценить следующим образом.

Используется нефольгированый или оголенный стеклоэпоксидный диэлектрик. Прежде всего, на него наносят тонкий слой химмеди. Затем заготовка погружается в испытуемую гальваническую ванну и металлизируется при исследуемом режиме слоем 0,2–0,3 мкм (обычно в течение 1/100 продолжительности всего цикла металлизации). Заготовки помещают в травильный раствор, пока 60–80 % меди не будет вытравлено. Дальше необходимо извлечь и проверить. Медь будет оставаться там, где имеет место ток высокой плотности. Это полезный способ оптимизации геометрии ванны, особенно месторасположения анода и заготовки (катода) на подвеске. Такой способ также полезен в проектировании рамок и экранирования для наилучшего распределения толщины осаждения.

Распределение толщины осажденной меди для определенного рисунка схемы может быть изучено аналогичным способом. После нанесения химической меди формируется рисунок из фоторезиста. Металл осаждается в течение ограниченного времени до получения толщины 0,2–0,3 мкм. Резист снимается с заготовки, а заготовка помещается в травильный раствор, пока 80 % всей меди не будет удалено. Медь будет оставаться в местах тока высокой плотности.

Кислые сернокислые электролиты меднения и параметры управления

Чаще всего в технологических процессах изготовления печатных плат используют растворы сульфата меди в серной кислоте, содержащих дополнительно ионы хлора и органические добавки.

Составление раствора по плотности тока

Использование правильных добавок позволяет получать мелкозернистый слой меди с пределом прочности на разрыв в 340 MПа, минимальной пластичностью в 10 % и отношением толщины слоя на поверхности к толщине слоя на стенках отверстий, равным 1,2 (Tаблица 2).

Эксплуатация и контроль

  • Перемешивание. Воздух, поступающий из магистрали, не должен содержать масла и должен иметь температуру 20–25 °С. Или (предпочтительно) для перемешивания применяются эжекторы.
  • Фильтрация. Осуществляется в непрерывном режиме через фильтр с ячейкой 3–10 мкм с контролем прозрачности раствора и однородности осадка.
  • Обработка активированным углем. Новые ванны из гарантированно чистых реагентов не требуют очистки активированным углем. Циркуляция через фильтр с угольной набивкой рекомендуется для удаления органических загрязнений. На необходимость глобальной обработки активированным углем всей ванны указывают растрескивание в углах после пайки оплавлением; тусклые, розоватые осадки, а также дымка, гало или набросы вокруг отверстия. Обработку активированным углем следует проводить через каждые 300 A·ч в расчете на один литр электролита.

Процедура обработки активированным углем:

    • откачать электролит в бак для хранения;
    • очистить поверхности и дно гальванической ванны от наслоений и осадка;
    • промыть и очистить ванну;
    • промыть 10 % раствором h3SO4;
    • отрегулировать мешалки;
    • очистить аноды;
    • нагреть электролит до 50 °С;
    • приготовить 0,5–1 литра перекиси водорода (35 %) на 100 литров раствора, добавить в электролит;
    • перемешать с помощью воздуха или просто перемешивать в течение 1 часа;
    • поддерживать температуру 50–60 °С;
    • добавить 0,5 или 1 кг порошкового или гранулированного угля на 100 литров раствора, перемешивать 1–2 часа;
    • профильтровать и закачать очищенный электролит в рабочую ванну сразу или постепенно в течение 4 часов;
    • проанализировать и отрегулировать состав электролита;
    • выполнить фиктивную металлизацию при 1,0 А/дм2 в течение 6 часов. Заготовки должны получиться матовыми и тусклыми. Добавить в электролит добавки;
    • следовать инструкциям поставщика компонентов электролита и начать рабочий процесс.
  • Загрязнители. В общем случае медный реактив и кислоты допускают наличие в них органических и минеральных загрязнений. Органические остатки могут появиться от чистящих материалов, резиста и определенных серных составов. Содержание металлов не должно превышать следующих значений: хрома – 25 ppm; олова – 300 ppm; сурьмы – 25 ppm. Никель, свинец и мышьяк также могут вызвать шероховатость и другие проблемы.

Средства управления технологическим процессом

Состав раствора ванны

  • Сульфат меди является источником металла. Низкое содержание меди ведет к прожиганию осадка; высокое – к образованию шероховатости и снижению отношения толщины осажденного слоя меди на стенках отверстия к толщине слоя на поверхности платы или рассеивающей способности.
  • Серная кислота увеличивает проводимость раствора, позволяя применять более высокую силу тока при низких напряжениях.
  • Однако избыток серной кислоты снижает скорость металлизации, тогда как низкое содержание кислоты уменьшает отношение толщины покрытия стенок отверстия к толщине покрытия поверхности платы (рассеивающей способности).
  • Содержание ионов хлора (Cl-) следует поддерживать на уровне 60–80 ppm. Ниже 30 ppm осаждаемый слой будет тусклым, бороздчатым, грубым и ступенчатым. Свыше 120 ppm осаждаемый слой будет крупнозернистым и тусклым. Аноды окажутся поляризованными, что приведет к прекращению металлизации. Излишки хлора уменьшают разбавлением раствора в ванне5.
  • Для обеспечения устойчивого качества плат очень важен анализ дополнительных компонентов и контроль их содержания. Первичным средством анализа является поляризационная кривая, а ячейка Хулла (ячейка Хулла предназначена для исследования и экспресс-тестирования электролитов для нанесения гальванических покрытий) остается полезным вспомогательным инструментом. Избыток или недостаток добавок может вызвать прожигание осаждаемого металла и растрескивание металлизации на углах отверстий. Это можно оценить путем металлографического поперечного среза (шлифа) и его подтравливания для выявления кристаллической структуры и тонких разрывов. Осажденный металл оптимального качества имеет мелкозернистую и изотропную структуру (ненаправленную), а также не проявляет слоистых или столбчатых структур6.
  • Использование деионизованной воды и не содержащих загрязнений реагентов с низким содержанием хлора и железа обеспечит возможность дополнительного улучшения качества металлизации.

Температура. Оптимальная рассеивающая способность достигается при комнатной температуре (т. e. при 20–25 °С). Более низкая температура вызывает хрупкость, прожигание и тонкий слой осаждаемого металла; более высокая – дымчатость в областях с низкой плотностью тока и уменьшение рассеивающей способности. Жарким летом или при тяжелых нагрузках может понадобиться охлаждающий змеевик.

Скорость осаждения. Слой меди толщиной 25 мкм осаждается за 54 мин при 2,0 A/дм2 и за 21 мин при 5,0 A/дм2.

Основные методы контроля

Микрошлифы. Изготовление микрошлифов дает хорошую информацию о состоянии меди, которая демонстрирует качество металлизации сквозных отверстий в терминах технологических факторов. Помимо представления об общем качестве, поперечные срезы говорят о толщине и возможных проблемах, возникающих при сверлении, растрескивании, каверны и размазывании по стенкам отверстий материала связующего. Осаждение меди с колончатой или пластинчатой структурой указывает на низкое качество медного слоя. Поперечные сечения оптимального осаждения меди демонстрируют мелкозернистую структуру и изотропность (ненаправленную) кристаллической структуры, выявляемую при подтравливании шлифа.

Ячейка Хулла. Работа при 2 A выявит наличие органических загрязнений, загрязнения хлором и общее состояние ванны. Однако оптимальным образом металлизированная панель в ячейке Хулла дает лишь слабое отражение того, в каком именно эксплуатационном состоянии находится ванна, поскольку результаты испытаний не всегда связаны с производственными проблемами.

Разрывы металлизации и пластичность. Стойкость к разрывам проверяется следующим образом:

  • Расплав припоя. Пайка волной припоя и последующий металлографический анализ являются очень информативными приемами оценки пластичности осаждений.
  • Удлинение. Медная фольга толщиной 50 мкм должна обладать способностью к удлинению более чем на 10 %. Медь, получаемая из кислых электролитов, должна обладать способностью к удлинению на 10–25 %. Периодический контроль позволяет поддерживать процесс на должном уровне.
  • Испытание на плаву в расплавленном припое. Это испытание включает в себя предварительную термообработку и флюс, 5–20 с плавания на поверхности расплавленного припоя (Sn:Pb=60:40) при температуре 270 °С, после чего делают металлографический анализ.
  • Испытание медной реплики на разрыв. Измеряется предел прочности на растяжение с помощью продавливания медной реплики под действием высокого давления.
  • Пульсация постоянного тока. Высокие значения пульсаций выпрямителя (8–12 %) могут привести к осаждению меди низкого качества и плохому распределению толщины поверхностного покрытия.

Внешний вид. При электролизе медь имеет полуматовый вид при всех плотностях тока. Неровность поверхности, дымчатость или тусклый осажденный слой, растрескивание, гало вокруг отверстий и области с низкой плотностью тока указывают на наличие органического загрязнения. Если это продолжительно, то следует провести обработку активированным углем. Прожженные, тусклые осажденные слои при токах высокой плотности указывают на низкое содержание добавок, загрязнение, несбалансированность раствора или низкую температуру ванны. Если при высоких плотностях тока получаются тусклые, крупнозернистые осадки меди, то это указывает на несбалансированность ионов хлора.

Когда содержание хлора высокое или слишком низкая температура ванны, это может привести к чрезмерному окислению анодов и их поляризации (снижению тока). Уменьшенная рассеивающая способность (отношение толщины покрытия стенок отверстий к толщине покрытия поверхности платы), уменьшенная проводимость ванны или металлизация низкого качества также могут указывать на наличие загрязнения. Это можно устранить следующими способами:

  • поддержание баланса раствора и содержания хлора в диапазоне 60–80 ppm;
  • непрерывное пропускание раствора через фильтр, периодическое пропускание через картридж с активированным углем или дозированная обработка активированным углем;
  • анализ органических добавок с помощью поляризационной кривой или ячейки Хулла;
  • проверка загрязнения металлом раз в три месяца;
  • поддержание температуры в диапазоне 20–25 °С;
  • ежедневная проверка анодов и замена мешков и фильтров (промывка горячей водой) раз в три-четыре недели.

Проблемы. В Таблице 4 представлены проблемы, которые появляются после электролитического осаждения меди. Перечислены две группы, при этом первая группа легко коррелирует с процессом меднения. Тонкий, грубый слой меди в сквозных отверстиях также может быть представлен дегазацией и кавернами во время пайки волной припоя.

Таблица 4 Дефекты плакирования медью печатных плат

Дефекты формирования слоя меди

Причина

Растрескивание углов

Избыток добавок, органическое загрязнение раствора

Глобулы

Наличие в растворе взвешенных частиц, образовавшихся при сверлении и удалении заусенцев

Распределение толщины

См. «Распределение толщины покрытия»

Тусклость

Разбалансированность раствора, органические загрязнения

Неодинаковая толщина металлизации

Загрязнение органической серой (тиомочевиной)

Образование раковин

Неправильная добавка, неправильный электролиз или предварительная обработка

Столбчатый осадок

Низкое содержание добавки, неисправность выпрямителя

Ступенчатая металлизация, усики

Избыток добавки или некачественная добавка

Дефект, общий процесс производства

Причина

Полости при травлении

Неисправности на этапах электролиза меди, а также предварительной очистки

Размазывание смолы на стенках отверстий

Возникают при сверлении и из-за неудачного удаления размазанности

Шероховатость

Возникает при сверлении или при удалении остатков смолы от сверления

Отслоение от стенки отверстия

Неудачное удаление размазанности или нарушение на одном из этапов электролиза меди

Отслоение меди от меди

Остатки на поверхности от электролиза и/или переносе рисунка

Каверны при пайке

Шероховатость при сверлении, полости и тонкая металлизация

Лабораторное управление процессом

К лабораторным исследованиям, применяемым для управления гальваническими покрытиями, относятся традиционный химический анализ, современные инструментальные методы, металлографические шлифы и ячейка Хулла.

Традиционный химический анализ

Традиционные методы химического анализа металлических и неметаллических составляющих гальванических растворов можно получить у поставщиков и найти в литературе. Эти методы применяют pH-метры, ионные электроды, спектрофотометры и флуоресцентный рентгеновский анализ.

Современные инструментальные методы

Для контроля органических добавок при гальваническом покрытии медью были разработаны новые методы анализа. Продолжаются разработки в области измерений таких добавок в растворах никеля, золота и олова. Среди применяемых методов – жидкая хроматография, спектрофотометрия, ионная хроматография, персульфатное окисление и полярография. С помощью этих методов можно обнаружить загрязнение в различных технологических процессах, они также указывают на необходимость проведения обработки активированным углем. В Таблице 5 перечислены методики, которые оказывают большое влияние на возможности выполнения гальванического покрытия.

Таблица 5. Современные технологии инструментального анализа

Метод

Состав

Циклическая инверсионная вольтамперметрия

Органика и неорганика

Жидкостная хроматография в УФ/видимой областях

Органика и неорганика

Ионная хроматография

Ионные соединения

Полярография

Органика и неорганика

Ионоизбирательный электрод

Ионы металлов, неметаллы

Флуоресцентный анализ

Металлы, неметаллы

УФ-окисление

Общее содержание углеводородов

Металлографический анализ

Метод исследования поперечных сечений печатных плат выполняется с помощью следующих этапов:

  • Вырезание купона. Удалите поддающиеся обработке части платы или сборки путем вырезания или выпиливания (фрезерование).
  • Прецизионная резка купона. Выполните медленное разрезание купона с помощью алмазной пилы вертикальных сечений размером примерно 25–30 мм по линии отверстий.
  • Монтаж. Установите вырезанный образец вертикально в специальную форму и залейте твердеющим составом (эпоксидной смолой или акрилатом).
  • Тонкое шлифование. Выполните ручное шлифование с применением последовательно 240, 320, 400 и 600 зернистости наждачной бумаги на основе карбида кремния.
  • Промывка. Промывайте образец между шлифованиями.
  • Полировка. Выполните алмазную полировку (6 мкм) на нейлоновой ткани и алюминиевую полировку (0,3 мкм) на ворсистой ткани на вращающемся диске. Для полировки образца поместите его на вращающийся диск полировального станка и медленно перемещайте по диску. Полировка выполняется в течение 4 мин при использовании 6 мкм алмазной крошки на нейлоне и 1 мин с 0,3 мкм алюминиевой пастой на ворсистой ткани. Между двумя полировочными составами следует очищать и высушивать.
  • Травление. Наложите ватные аппликаторы, смоченные в растворе из равных частей нашатырного спирта и 3 % перекиси водорода, на 2–5 с. Промойте в воде и тщательно высушите.
  • Документирование. Осмотрите и сфотографируйте образец с помощью микроскопа при увеличении 30–1500×.

Ячейка Хулла

Хотя современные методики, описанные ранее, обеспечивают прецизионный контроль электролитов, ячейка Хулла все еще широко применяется в производстве. Ее преимущества – это низкая стоимость, простота использования и фактическая корреляция с гальваническим покрытием. Основным недостатком является то, что дефекты гальванического покрытия медью часто не выявляются этим методом. Например, испытание ячейкой Хулла не поможет обнаружить тусклое покрытие, шероховатость или образование ямок. Тестирование начинается с подготовки латунной панели в следующем порядке: снимите полимерную пленку; обработайте щелочным очистителем катодов; окуните в 10 % серную кислоту; промойте.

Повторите эти шаги, пока панель не будет содержать капель воды. Продолжите с ячейкой Хулла следующим образом: промойте испытуемым раствором; заполните до отметки; отрегулируйте температуру и перемешивание; прикрепите панель к отрицательному выводу; выполните металлизацию.

Перемешивание должно быть аналогичным используемому в ванне, т.е. энергичное барботирование. Металлизировать медью необходимо при токе 2 A. Результаты настройки ванны, обработки активированным углем, тусклый гальванический слой и т.д. легко переносятся из ячейки Хулла на фактическую работу ванны.

Процесс электрохимической металлизации сопряжен с большим количеством факторов, влияющих на конечный результат. Поэтому управление этим процессом связано с преодолением различных трудностей, связанных с очень тесной взаимосвязанностью факторов управления, требующей большого объема исследований. Чтобы разработать и освоить управление для цифровизации электрохимических процессов, нужно провести большой объем экспериментальных работ, прежде чем начнет что-то получаться. Это связано с большими трудозатратами в начале работы, так как электрохимическая металлизация – процесс очень сложный, требующий большого опыта для успешной работы.


1 Ю. Перелыгин, «Зависимость катодного выхода по току металла при электролизе». Альманах современной науки и образования, № 6 (73) 2013.

2 С. Шкундина. «Производство печатных плат. Очистка электролитов меднения от органических загрязнений». ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОНИКИ: ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ. № 5, 2010.

3 А. Медведев. «Металлизация глубоких отверстий». Технологии в электронной промышленности. № 4, 2013

4 А. Медведев, П. Семенов. «Импульсная металлизация печатных плат». Технологии в электронной промышленности. №3, 2005

5 С. Шкундина. «Определение ионов хлора в сернокислых электролитах меднения». Технологии в электронной промышленности. № 5. 2008

6 Печатные платы: Справочник. В 2-х книгах под редакцией К.Ф. Кумбза. Перевод под ред. д.т.н. Медведева А.М. М.: Техносфера, 2011. 2036 c


Осмий

Общие сведения.

Осмий является переходным металлом с достаточно высокой степенью хрупкости. В стандартных условиях он имеет беловато-серебряный цвет с заметным голубым отливом. Осмий располагается под номером 76 в периодической таблице Менделеева. Металл относится к платиновой группе и имеет характерные для неё физические показатели, а также химические реакции. На латыни название элемента пишется Osmium, что в сокращении дало его общеупотребительный символ – Os.

История.

Осмий был открыт в 1804 году химиками Смитсоном Теннантом и Уильямом Х. Уолластоном. Они провели исследование реакции платины и царской водки. При этом, на дне образовался осадок, который должен был иметь совсем другие показатели. Это была смесь двух весьма схожих металлов – осмия и иридия.

Нахождение в природе.

Данный металл не встречен в чистом виде, но часто является компонентом полиметаллических руд с высоким содержанием платины или палладия. В целом, осмий считается достаточно редким элементом, который даже в своих рудах присутствует в минимальных количествах. Месторождения металла находятся в России, США, Канаде и некоторых других странах. Самые крупные запасы присутствуют в Южно-Африканской республике. Если рассматривать вещества с самой высокой концентрацией осмия, то это железные метеориты.

Всего, в природе присутствует семи изотопов данного металла и только один из них является радиоактивным и не обладает стабильностью. Совсем недавно было открыто, что несколько других изотопов, так же, проявляют альфа излучение. Но их период полураспада составляет триллионы лет, что позволяет отнести к условно стабильным элементам.

Получение.

Прежде всего, обеспечивается сбор концентрата и его прокаливание при температуре от 800 градусов Цельсия. Это приводит к образованию соли – перосмата натрия. Чтобы получить металл в чистом виде, происходит восстановление кислородом. Поскольку температура данного процесса всего 120 градусов, получается губчатый осмий.

Физические и химические свойства.

Рассматривая физические свойства осмия, следует сказать, что это самый тяжёлый элемент. Он имеет плотность 22,587 ± 0,009 г/см³ при нормальных условиях. Это на тысячные доли грамма больше, чем у иридия. Подобный фактор объясняется лантаноидным сжатием. Температура перехода в жидкую и газообразную форму равняется 3327 и 5300 Кельвинов, соответственно. Ввиду столь сложного достижения точки плавления, а также некоторой хрупкости в твёрдой форме, осмий сложно поддаётся обработке.

Химические свойства этого металла разнообразны. Так, он не осуществляет взаимодействий с кислотами, щелочами или водными осматами. В виде порошка происходят реакции с кислородом, селеном, парами серы и другими веществами.

Применение.

  1. В качестве защитного слоя в особо сложных местах, где в результате трения возникают значительные нагрузки и существенный износ.

  2. Поскольку в сочетании с платиной получается безвредный для организма сплав, он используется в качестве материала для имплантатов.

  3. В качестве компонентов для сплавов, отличающихся высочайшим показателем устойчивости к износу и другим негативным факторам.

  4. В сплаве с вольфрамом применяется для создания нитей накала в обычных лампочках. Такой тип материала позволяет прослужить более длительный срок.

  5. Осмий может быть использован, как катализатор при осуществлении реакций получения аммиака и некоторых других органических соединений.

  6. Металл используется в классе метанольных топливных элементов.

Фактов о меди: химические и физические свойства

Медь – хорошо известный элемент из-за ее характерного красноватого металлического цвета и потому, что она встречается в чистом виде в повседневной жизни. Вот набор фактов об этом прекрасном переходном металле:

Быстрые факты: медь

  • Обозначение элемента : Cu
  • Атомный номер : 29
  • Атомный вес : 63,546
  • Внешний вид : Красновато-оранжевый цельный металл
  • Группа : Группа 11 (переходный металл)
  • Период : Период 4
  • Открытие : Ближний Восток (9000 г. до н.э.)

Основные факты о меди

Атомный номер: Атомный номер меди – 29, что означает, что каждый атом меди содержит 29 протонов.

Символ: Cu (от латинского: cuprum )

Атомный вес: 63,546

Открытие: Медь известна с доисторических времен. Его добывают более 5000 лет. Человечество использовало металл на Ближнем Востоке по крайней мере с 9000 г. до н.э. В Ираке был найден медный кулон, датируемый 8700 годом до нашей эры. Ученые считают, что только железо из метеоритов и золото использовалось людьми раньше, чем медь.

Электронная конфигурация: [Ar] 4s 1 3d 10

Происхождение слова: Latin cuprum : с острова Кипр, который славится своими медными рудниками и староанглийским coper и меди .Современное название медь впервые появилось в употреблении около 1530 года.

Свойства: Медь имеет температуру плавления 1083,4 +/- 0,2 ° C, точку кипения 2567 ° C, удельный вес 8,96 (20 ° C), валентность 1 или 2. Медь красноватого цвета и имеет яркий металлический блеск. Он податлив, пластичен и хорошо проводит электричество и тепло. По электропроводности он уступает только серебру.

Использование: Медь широко используется в электротехнической промышленности.Помимо многих других применений, медь используется в сантехнике и для изготовления кухонной посуды. Латунь и бронза – два важных медных сплава. Соединения меди токсичны для беспозвоночных и используются в качестве альгицидов и пестицидов. Соединения меди используются в аналитической химии, например, при использовании раствора Фелинга для проверки содержания сахара. Американские монеты содержат медь.

Источники: Иногда медь появляется в самородном виде. Он содержится во многих минералах, включая малахит, куприт, борнит, азурит и халькопирит.Месторождения медных руд известны в Северной Америке, Южной Америке и Африке. Медь получают путем плавки, выщелачивания и электролиза сульфидов, оксидов и карбонатов меди. Медь коммерчески доступна с чистотой 99,999%.

Классификация элемента: Переходный металл

Изотопы: Известно 28 изотопов меди от Cu-53 до Cu-80. Существует два стабильных изотопа: Cu-63 (содержание 69,15%) и Cu-65 (содержание 30,85%).

Физические характеристики меди

Плотность (г / куб. См): 8,96

Точка плавления (K): 1356,6

Температура кипения (K): 2840

Внешний вид: Ковкий, пластичный, красновато-коричневый металл.

Атомный радиус (пм): 128

Атомный объем (куб.см / моль): 7,1

Ковалентный радиус (пм): 117

Ионный радиус: 72 (+ 2e) 96 (+ 1e)

Удельная теплоемкость (при 20 ° C Дж / г моль): 0.385

Теплота плавления (кДж / моль): 13,01

Теплота испарения (кДж / моль): 304,6

Температура Дебая (K): 315,00

Номер отрицания Полинга: 1.90

Первая ионизирующая энергия (кДж / моль): 745,0

Состояние окисления: 2, 1

Структура решетки: Гранецентрированная кубическая

Константа решетки (Å): 3,610

Регистрационный номер CAS: 7440-50-8

Медная мелочь

  • Медь использовалась с древних времен.Историки даже называют период между неолитом и бронзовым веком медным веком.
  • Медь (I) горит синим цветом при испытании на пламя.
  • Медь (II) горит зеленым светом при испытании пламенем.
  • Атомный символ меди Cu происходит от латинского термина «cuprum», означающего «металл Кипра».
  • Соединения сульфата меди используются для предотвращения роста грибка и водорослей в стоячих водоемах, таких как пруды и фонтаны.
  • Медь – это красно-оранжевый металл, который темнеет до коричневого цвета при контакте с воздухом.Если он подвергается воздействию воздуха и воды, он образует сине-зеленый цвет.
  • Содержание меди в земной коре составляет 80 частей на миллион.
  • Содержание меди в морской воде составляет 2,5 x 10 -4 мг / л.
  • Медные листы были добавлены на днище кораблей, чтобы предотвратить «биообрастание», когда водоросли, другие виды зелени и ракушки будут цепляться за корабли и замедлять их движение. Сегодня медь добавляют в краску, используемую для окраски днища кораблей.

Источники

Хаммонд, К.Р. (2004). «Элементы», в справочнике по химии и физике (81-е изд.). CRC Press. ISBN 0-8493-0485-7.

Ким, BE. «Механизмы приобретения, распределения и регулирования меди». Nat Chem Biol., T. Nevitt, DJ Thiele, Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США, март 2008 г., Bethesda MD.

Массаро, Эдвард Дж., Изд. (2002). Справочник по фармакологии и токсикологии меди . Humana Press.ISBN 0-89603-943-9.

Смит, Уильям Ф. и Хашеми, Джавад (2003). Основы материаловедения и инженерии . McGraw-Hill Professional. п. 223. ISBN 0-07-292194-3.

Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

Свойства меди

Свойства меди – Каковы физические свойства меди?
Каковы физические свойства меди? Физические свойства меди – это характеристики, которые можно наблюдать без преобразования вещества в другое вещество.Физические свойства – это обычно те, которые можно наблюдать с помощью наших органов чувств, такие как цвет, блеск, точка замерзания, точка кипения, точка плавления, плотность, твердость и запах. Физические свойства меди следующие:

блеск или сияние

Каковы физические свойства меди?

Цвет Красновато-коричневый металл
Податливость Способен к изменению формы или изгибу
Податливость Легко вытягивается или растягивается в тонкую проволоку28
Электропроводность Отличная передача тепла или электричества

Свойства меди – Каковы химические свойства меди?
Каковы химические свойства меди? Это характеристики, которые определяют, как будет реагировать с другими веществами или менять с одного вещества на другое.Чем лучше мы знаем природу вещества, тем лучше мы можем его понять. Химические свойства наблюдаются только во время химической реакции. Реакции на вещества могут быть вызваны изменениями, вызванными горением, ржавчиной, нагреванием, взрывом, потускнением и т. Д. Химические свойства меди следующие:

Каковы химические свойства меди?

Химическая формула Cu
Токсичность В больших количествах ядовита
Реакционная способность с водой Не вступает в реакцию с водой
Не вступает в реакцию с водой
диоксид, производящий гидратированный карбонат меди
Коррозия Корродирует при воздействии воздуха

Факты и информация о свойствах меди
Эта статья о свойствах меди содержит факты и информацию о физических и химических свойствах меди, которые являются полезными как помощь в выполнении домашних заданий для студентов-химиков.Дополнительные факты и информацию о Периодической таблице и ее элементах можно получить через карту сайта Периодической таблицы.

Автономный номер, физические, химические свойства, применение и часто задаваемые вопросы

Медь представляет собой химический элемент с символом Cu (латинское: cuprum) и атомным номером 29. Это не твердый металл. Он податлив и его можно легко согнуть, приложив к нему механическую силу, а его пластичный металл можно разбивать на листы. Этот металл может похвастаться очень высокой теплопроводностью и электропроводностью.Если обнажить поверхность свежеприготовленной меди, она окажется розовато-оранжевой. Медь используется для отвода тепла и электричества, как строительный материал и как один из компонентов различных металлических сплавов. Лучшими примерами использования меди в качестве сплава являются стерлинговое серебро, используемое в ювелирных изделиях, мельхиор, используемый в производстве морского оборудования и монет, и, что наиболее важно, константан, используемый в тензодатчиках и термопарах, которые используются в качестве датчиков в приборостроении для измерений. температур и сопротивлений в цепях.Это места, где используется медь. Вот некоторые варианты использования меди.

Физические свойства меди

  1. Медь имеет характерный красновато-коричневый цвет. Типичный цвет меди – красновато-коричневый.

  2. Его плотность составляет примерно 8,93 г / см3.

  3. Его температура плавления составляет 1083 градуса по шкале Цельсия.

  4. Он очень пластичен и пластичен при комнатной температуре. Он имеет тенденцию становиться хрупким вблизи точки плавления.

  5. Это хороший проводник тепла и электричества, но его проводимость меньше, чем у серебра.

Что касается таблицы Менделеева, то это научное расположение химических элементов. Согласно этой таблице, медь находится в той же группе, что и золото и серебро, что делает ее такой же, как и эти драгоценные металлы. Их сходство не только во внешнем виде, но и в физических и химических свойствах.

Медь – металл, широко используемый людьми, жившими в доисторические времена.Это отличный проводник любой энергии. В Иордании, Египте и Израиле есть медеплавильные заводы, возраст которых составляет 4500 лет до нашей эры. Люди, жившие в тот период, смешивали медь с железом или оловом, чтобы получить сплав, называемый бронзой. Точно так же они построили еще один сплав меди – латунь. И латунь, и бронза намного прочнее меди. Таким образом, в результате они используются для изготовления различного оружия, такого как наконечники копий, молотки, топоры и многое другое. Это были физические свойства меди, которые легко идентифицировать.

Химические свойства меди

  1. Многие из обычных металлов и сплавов оказываются влажными из-за окисления на поверхности. Но в жарких и сухих условиях (например, в пустынях), а также в холодных и сухих условиях окружающей среды металлы имеют тенденцию сопротивляться коррозии. Вдохновленный всем этим, благодаря химическим свойствам меди, процесс коррозии меди продлевается. Сопротивление меди и ее сплавов обычно зависит от способности вещества образовывать стабильные соединения, которые защищают медные материалы от коррозии.

  1. Защитные слои оксидов и растворимых щелочей образуют слой на поверхности меди и медных сплавов. На слои этих типов образований влияют подходящие сплавы металлов, из которых состоит твердое вещество.

  1. Валентные состояния +2 или +1 чаще всего встречаются в соединениях, в которых медь является радикальной. Ионы меди в состоянии +2 в водной среде имеют синий цвет, в то время как состояние окисления + 1 в водных растворах оказывается бесцветным.

  1. При испытании меди на пламя, когда медная проволока обжигается с помощью горелки Бунзена, она дает зеленое пламя. Это один из подтверждающих сухих тестов на радикал меди. Выполняя этот тест в лаборатории, мы можем убедиться, что обжигаемый металл – это медь, а не какой-либо другой металл.

Применение меди

  1. Благодаря своим водонепроницаемым свойствам она является крайне востребованным материалом для кровли зданий.Его легкий вес и долговечность облегчают использование в большинстве случаев строительства.

  2. Используется в качестве сплава для использования в судостроительной промышленности.

  3. Он используется в водоочистителях в качестве активного ионного инфузора, чтобы вода хорошего качества могла вытекать, чтобы мы могли ее использовать.

  4. Металлическая медь широко используется для изготовления сосудов для хранения воды из-за их антибактериальных свойств.

  5. Есть много других применений меди.

Интересный факт

Чтобы построить статую свободы, было использовано 179 000 фунтов меди. Провода, трубы, приборы и приборы содержат 400 фунтов меди в обычном доме.

Автомобиль средней компании состоит из 50 фунтов меди. Все золотые материалы, которые мы покупаем, также состоят из меди определенного уровня, даже сертификат на 24 карата есть. Медь является природным антибактериальным средством, поскольку подавляет рост микробов.

Части Периодической таблицы

Когда элементы объединяются, чтобы сформировать соединения, есть два основных типа соединение, которое может возникнуть. Ионные связи образуются при наличии перенос электронов от одного вида к другому, производя заряженные ионы, которые очень сильно притягиваются друг к другу электростатическим взаимодействия, и ковалентных связей , которые возникают, когда атомы делятся электронами для производства нейтральных молекул. В целом металл и неметаллы объединяются с образованием ионных соединений , а неметаллы соединяются с другими неметаллами с образованием ковалентных соединений (молекулы).

Поскольку металлы в периодической таблице расположены левее, они имеют низкую энергию ионизации и низкое сродство к электрону, поэтому они относительно легко теряют электроны и с трудом их приобретают. Они также имеют относительно мало валентных электронов и могут образовывать ионы (и тем самым удовлетворять правилу октетов) легче, теряя свою валентность электроны с образованием положительно заряженных катионов .

  • Металлы основной группы обычно образуют такие же заряды, как и их номер группы: то есть металлы Группы 1А, такие как натрий и калий образуют заряд +1, металлы группы 2А, такие как магний и кальций образуют 2+ зарядов, а металлы группы 3A, такие как в виде алюминия образуют 3+ заряда.
  • Металлы, следующие за переходными металлами (в сторону нижняя часть групп 4A и 5A) могут потерять либо их крайние s и p электронов, образующих заряды, идентичные их номер группы, или они могут потерять только p электронов, пока удерживая свои два s электронов, образуя заряды, которые являются номер группы минус два. Другими словами, олово и свинец в Группе 4A может образовывать заряды 4+ или 2+, а висмут в группе 5A может образовывать заряды 4+ или 2+. формируют заряд 5+ или 3+.
  • Переходные металлы обычно способны образовывать 2+ заряда. теряя валентность s электронов, но также могут терять электроны со своих орбиталей d с образованием других зарядов. Большинство переходных металлов могут образовывать более одного возможного заряда. в ионных соединениях.

Неметаллы находятся правее в таблице Менделеева и имеют высокие энергии ионизации и высокое сродство к электрону, поэтому они относительно легко получают электроны и с трудом теряют их. У них также есть большее количество валентных электронов, и они уже близок к полному октету из восьми электронов. Неметаллы набирать электроны до тех пор, пока у них не будет того же количества электронов, что и у ближайший благородный газ (группа 8А), образующий отрицательно заряженные анионы которые имеют заряды, равные номеру группы минус восемь. Это, неметаллы группы 7A образуют заряды 1, неметаллы группы 6A образуют 2- заряды, а металлы группы 5А образуют 3- заряды.Группа 8А элементы уже имеют восемь электронов в их валентных оболочках и имеют малая тенденция к получению или потере электронов, и образуют ионные или молекулярные соединения.

Ионные соединения удерживаются вместе в регулярном массиве, называемом кристаллом . решетка силами притяжения между противоположно заряженными катионы и анионы. Эти силы притяжения очень сильны, и поэтому большинство ионных соединений имеют очень высокие температуры плавления.(Для Например, хлорид натрия, NaCl, плавится при 80 ° С, а оксид алюминия, Al 2 O 3 , плавится при 2054 ° C.) Ионные соединения: обычно твердые, жесткие и хрупкие. Ионные соединения не проводят электричество, потому что ионы не могут двигаться в твердой фазе, но ионные соединения могут проводить электричество, когда они растворяются в вода.

Когда неметаллы объединяются с другими неметаллами, они имеют тенденцию делиться электроны в ковалентных связях вместо образования ионов, что приводит к образование нейтральных молекул.(Имейте в виду, что поскольку водород также неметалл, сочетание водорода с другим неметаллом также будет образовывать ковалентную связь.) Молекулярные соединения могут быть газы, жидкости или твердые вещества с низкой температурой плавления и включают широкий спектр веществ. (См. Галерея молекул для примеры.)

Когда металлы соединяются друг с другом, обычно описывается соединение. как металлическое соединение (вы уже догадались).В этом модели, каждый атом металла отдает один или несколько своих валентных электронов сделать электронное море , которое окружает все атомы, удерживая вещества вместе за счет притяжения между катионами металлов и отрицательно заряженные электроны. Поскольку электроны в электроне море может свободно перемещаться, металлы очень легко проводят электричество, в отличие от молекулы, где электроны более локализованы. Атомы металлов могут проходят друг мимо друга легче, чем в ионных соединениях (которые удерживаются в фиксированных положениях за счет притяжения между катионами и анионы), позволяя металлу раскалывать листы или втягивать провод.Из разных металлов можно легко комбинировать . сплавы , физические свойства которых могут сильно отличаться от их составляющие металлы. Сталь представляет собой сплав железа и углерода, которое намного тверже самого железа; хром, ванадий, никель и другие металлы также часто добавляют в железо для производства сталей различных типы. Латунь – это сплав меди и цинка, который используется в сантехнике, электрических деталях и музыкальных инструментах. Бронза – это сплав меди и олова, который намного тверже, чем медь; когда бронза была открыта древними цивилизациями, она ознаменовала значительный шаг вперед от использования менее прочных каменных орудий.

Свойства металлов Урок

Для большинства людей металл – это другое слово, обозначающее железо, сталь или подобное твердое блестящее вещество.

Но соответствует ли это определение истинным свойствам металлов?

Да… и нет.

Прежде чем мы объясним, вы должны знать, что большинство элементов в периодической таблице – металлы.

Металлы находятся в центре и в левой части таблицы Менделеева. Их можно дополнительно классифицировать как щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы и основные металлы.

Урок по науке о металлах

Свойства металлов

Элемент – это вещество, состоящее из одного вида атомов; его нельзя разделить на более простые части. Например, элемент гелий (вспомните воздушные шары) состоит исключительно из атомов гелия.

Элементы обычно классифицируются как металлов или неметаллов (хотя некоторые элементы имеют характеристики обоих; они называются металлоидами ).

Три свойства металлов:

  • Блеск: Металлы блестят при резке, царапинах или полировке.
  • Ковкость: Металлы прочные, но податливые, что означает, что их можно легко согнуть или придать форму. На протяжении веков кузнецы могли формировать металлические предметы, нагревая металл и ударяя по нему молотком.Если бы они попробовали это с неметаллами, материал бы лопнул! Большинство металлов также пластичны, , что означает, что их можно вытягивать для изготовления проволоки.
  • Электропроводность: Металлы отлично проводят электричество и тепло. Поскольку они также пластичны, они идеально подходят для электропроводки. (Вы можете проверить это, используя некоторые предметы домашнего обихода. Продолжайте читать, чтобы узнать, как!)

Дополнительные свойства металлов

Высокая температура плавления : Большинство металлов имеют высокие температуры плавления, и все, кроме ртути, являются твердыми при комнатной температуре.

Звонкий : Металлы часто издают звенящий звук при ударе.

Реакционная способность : Некоторые металлы подвергаются химическому изменению (реакции) сами по себе или с другими элементами и выделяют энергию. Эти металлы никогда не встречаются в чистом виде, и их трудно отделить от минералов, в которых они содержатся. Калий и натрий являются наиболее химически активными металлами. Они бурно реагируют с воздухом и водой; калий воспламеняется при контакте с водой!

Другие металлы вообще не вступают в реакцию с другими металлами.Это означает, что их можно найти в чистом виде (например, золото и платина). Поскольку медь относительно недорога и имеет низкую реакционную способность, ее можно использовать для изготовления труб и электропроводки.

Пять групп металлов:

Благородные металлы обнаруживаются как чистые металлы, потому что они не вступают в реакцию и не соединяются с другими элементами с образованием соединений. Поскольку они не реагируют, они не подвержены коррозии. Это делает их идеальными для украшений и монет. Благородные металлы включают медь, палладий, серебро, платину и золото.

Щелочные металлы очень химически активны. Они имеют низкую температуру плавления и достаточно мягкие, чтобы их можно было разрезать ножом. Калий и натрий – два щелочных металла.

Щелочноземельные металлы содержатся в соединениях с множеством различных минералов. Они менее химически активны, чем щелочные металлы, а также тверже и имеют более высокие температуры плавления. В эту группу входят кальций, магний и барий.

Переходные металлы – это то, о чем мы обычно думаем, когда думаем о металлах.Они твердые и блестящие, прочные и легко поддаются форме. Они используются во многих промышленных целях. В эту группу входят железо, золото, серебро, хром, никель и медь, некоторые из которых также являются благородными металлами.

Poor Metals довольно мягкие, и большинство из них мало используются сами по себе. Однако они становятся очень полезными при добавлении к другим веществам. Бедные металлы включают алюминий, галлий, олово, таллий, сурьму и висмут.

Сплавы: сильные комбинации

Свойства этих разных металлов можно комбинировать, смешивая два или более из них вместе.Полученное вещество называется сплавом . Некоторые из наших самых полезных строительных материалов на самом деле являются сплавами. Сталь, например, представляет собой смесь железа и небольшого количества углерода и других элементов; комбинация, которая одновременно сильна и проста в использовании. (Добавьте хром, и вы получите нержавеющую сталь. Проверьте свои кухонные кастрюли и сковороды, чтобы узнать, сколько из них сделано из нержавеющей стали!)

Другие сплавы, такие как латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово), легко формуются и красивы.Бронза также часто используется в судостроении, поскольку она устойчива к коррозии в морской воде.

Титан намного легче и менее плотный, чем сталь, но такой же прочный; и хотя он тяжелее алюминия, он вдвое прочнее. Кроме того, он очень устойчив к коррозии. Все эти факторы делают его отличным сплавом. Титановые сплавы используются в самолетах, кораблях и космических кораблях, а также в красках, велосипедах и даже портативных компьютерах!

Золото, как чистый металл, настолько мягкое, что при изготовлении ювелирных изделий оно всегда смешивается с другим металлом (обычно серебром, медью или цинком).Чистота золота измеряется в карат . Самое чистое, что вы можете получить в ювелирных изделиях, – это 24 карата, что составляет около 99,7% чистого золота. Золото также можно смешивать с другими металлами, чтобы изменить его цвет; белое золото, которое популярно для ювелирных украшений, представляет собой сплав золота и платины или палладия.

Металл из руды

Руды – это горные породы или минералы, из которых можно извлечь ценное вещество – обычно металл. Некоторые распространенные руды включают галенит (свинцовая руда), борнит и малахит (медь), киноварь (ртуть) и боксит (алюминий).Наиболее распространенными железными рудами являются магнетит и гематит (минерал ржавого цвета, образованный железом и кислородом), которые содержат около 70% железа.

Существует несколько процессов очистки железа от руды. Более старый процесс заключается в сжигании железной руды с использованием древесного угля (углерода) и кислорода с помощью сильфонов. Углерод и кислород, включая кислород в руде, соединяются и покидают железо. Однако железо не нагревается до полного расплавления и содержит силикаты, оставшиеся от руды.Его можно нагреть и выковать из кованого железа .

В более современном процессе используется доменная печь для нагрева железной руды, известняка и кокса (угольный продукт, а не безалкогольный напиток). В результате реакции происходит отделение железа от кислорода в руде. Этот «чугун» необходимо дополнительно перемешать, чтобы получить кованое железо. Его также можно использовать для другой важной цели: при нагревании углеродом и другими элементами он становится более прочным металлом, называемым , сталью .

Принимая во внимание этот процесс, неудивительно, что железо не использовалось примерно до 1500 г. до н.э. Но некоторые чистые металлы – золото, серебро и медь – использовались и раньше, а легированная бронза, как полагают, была открыта шумерами примерно в 3500 году до нашей эры. Но алюминий, один из важнейших металлов в современном мире, не был открыт до 1825 года нашей эры и не использовался широко до 20 века!

Коррозия: процесс и предотвращение

Вы когда-нибудь видели кусок серебра, который потерял свой блеск, или железо с красноватой ржавчиной на нем или даже с дырами в результате коррозии? Это происходит, когда кислород (обычно из воздуха) вступает в реакцию с металлом.Металлы с более высокой реакционной способностью (такие как магний, алюминий, железо, цинк и олово) гораздо более склонны к такому виду химического разрушения или коррозии .

Когда кислород вступает в реакцию с металлом, он образует оксид на поверхности металла. Для некоторых металлов, например алюминия, это хорошо. Оксид образует защитный слой, предохраняющий металл от дальнейшей коррозии.

С другой стороны, у чугуна и стали возникают серьезные проблемы, если их не обрабатывать для предотвращения коррозии.Красноватый оксидный слой, который образуется на железе или стали при реакции с кислородом, называется ржавчиной . Слой ржавчины постоянно отслаивается, подвергая большую часть металла коррозии, пока металл в конечном итоге не проедает.

Один из распространенных способов защиты железа – это покрытие его специальной краской, которая препятствует взаимодействию кислорода с металлом под краской. Другой метод – цинкование : в этом процессе сталь покрывается цинком. Кислород, молекулы воды и углекислый газ в воздухе вступают в реакцию с цинком, образуя слой карбоната цинка, который защищает от коррозии.Посмотрите вокруг своего дома, двора и гаража, чтобы найти примеры коррозии, а также гальванизации и других средств защиты металла от ржавчины.

Технологии: фейерверки и химия

Если вы посмотрите фейерверк Четвертого июля, то увидите прекрасные сочетания цветов и искр.

Как работает этот удивительный пиротехнический дисплей? Короткий ответ – химия. Более длинный включает в себя повторение свойств металлов.

Один из ключевых ингредиентов петард, наземных и воздушных фейерверков (взрывающихся в небе) – это черный порошок , изобретенный китайцами около 1000 лет назад.Это смесь нитрата калия (селитры), древесного угля и серы в соотношении 75:15:10. Черный порох используется для запуска антенн, а также вызывает взрывы, необходимые для создания специальных эффектов, таких как шум или цветной свет.

В бенгальских огнях черный порошок смешивают с металлическими порошками и другими химическими соединениями в форме, которая будет гореть медленно, сверху вниз. В простых ракетах-фейерверках черный порох заключен в трубку вокруг взрывателя. При зажигании порошок создает силу, которая приводит к равной и противоположной реакции, отталкивая фейерверк от земли, а затем заставляя соединения внутри него взорваться в воздухе.

Более сложные снаряды для фейерверков запускаются из миномета, трубы с черным порохом, которая при зажигании вызывает реакцию взрыва. Запал фейерверк-снаряда загорается, когда он поднимается в воздух, и в нужный момент взрыв внутри снаряда заставляет его заряды со специальными эффектами взорваться.

Яркая, красочная часть фейерверка вызвана «возбужденными» электронами в атомах различных соединений металлов и солей. Эти соединения находятся в маленьких шариках, называемых звезд и , сделанных из того же соединения, что и бенгальский огонь.

Металлы как красители

Различные металлы горят разными цветами; например, если горит соединение меди, его пламя будет сине-зеленого цвета. Кальций горит красным цветом, а калий горит пурпурным. В фейерверках металлы комбинируются для создания разных цветов.

Когда звездные соединения внутри фейерверка нагреваются, возбужденные атомы выделяют световую энергию. Этот свет делится на две категории: лампы накаливания и люминесценции. Накаливание – это свет, возникающий при нагревании: в фейерверках химически активные металлы, такие как алюминий и магний, при нагревании вызывают вспышку очень яркого света – иногда при температуре выше 5000 ° F!

Менее реактивные соединения не нагреваются до такой степени, что искры становятся менее яркими. Люминесценция , с другой стороны, возникает из других источников и может возникать даже при низких температурах. Электроны в соединении поглощают энергию, делая их «возбужденными». Однако электроны не могут поддерживать этот высокий уровень, поэтому они возвращаются на более низкий уровень, высвобождая при этом световую энергию (фотоны).

Хлорид бария – химическое соединение, придающее фейерверкам светящийся зеленый цвет, а хлорид меди – синий. Для любого типа света важно использовать чистые ингредиенты, поскольку следы других соединений будут затемнять цвет.


Дополнительная литература по металлам:

серебра | Факты, свойства и использование

Свойства, использование и возникновение

Вместе с золотом и металлами платиновой группы серебро является одним из так называемых драгоценных металлов. Из-за его сравнительной редкости, блестящего белого цвета, пластичности, пластичности и устойчивости к атмосферному окислению серебро издавна использовалось в производстве монет, украшений и ювелирных изделий. Серебро имеет наивысшую известную электрическую и теплопроводность из всех металлов и используется при изготовлении печатных электрических схем и в качестве осажденного из паровой фазы покрытия для электронных проводников; он также легирован такими элементами, как никель или палладий, для использования в электрических контактах.Серебро также находит применение в качестве катализатора благодаря своей уникальной способности превращать этилен в оксид этилена, который является предшественником многих органических соединений. Серебро является одним из самых благородных, то есть наименее химически активным из переходных элементов.

серебряный чайный поддон, 1767–68

Серебряный чайный поддон с клеймом производителя C.N., клеймо 1767–68, Лондон; в Музее Виктории и Альберта в Лондоне.

Предоставлено Музеем Виктории и Альберта, Лондон; фотография, A.C. Cooper Ltd.

Британская викторина

36 вопросов из самых популярных научных викторин «Британники»

Насколько хорошо вы знаете астрономию? А как насчет квантовой механики? В этой викторине вы ответите на 36 самых сложных вопросов из самых популярных викторин “Британника” о науках.Его завершат только лучшие мастера викторины.

Серебряные украшения и украшения были найдены в царских гробницах, датируемых 4000 годом до нашей эры. Вероятно, что и золото, и серебро использовались в качестве денег к 800 г. до н. Э. Во всех странах между Индом и Нилом.

Александр Македонский

Александр Македонский в роли Зевса Амона на серебряной тетрадрахме Лисимаха, 297–281 гг. До н. Э., Которая, как считается, является копией портрета Лисиппа; в Британском музее. Диаметр 30 мм.

Воспроизведено с разрешения попечителей Британского музея; фотография, Рэй Гарднер для Hamlyn Publishing Group Limited

Серебро широко распространено в природе, но его общее количество довольно мало по сравнению с другими металлами; металл составляет 0,05 части на миллион земной коры. Практически все сульфиды свинца, меди и цинка содержат немного серебра. Серебряные руды могут содержать количество серебра от следов до нескольких тысяч тройских унций на тонну экирдупуа, или около 10 процентов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В отличие от золота, серебро присутствует во многих природных минералах. Для серебра более важными с коммерческой точки зрения месторождениями являются такие соединения, как минералы тетраэдрит и аргентит (сульфид серебра, Ag 2 S), который обычно ассоциируется с другими сульфидами, такими как сульфиды свинца и меди, а также с некоторыми другими сульфидами, некоторыми из них также содержат сурьму. Серебро обычно содержится в свинцовых рудах, медных рудах и рудах арсенида кобальта, а также часто связано с золотом в природе.Большая часть серебра получается как побочный продукт из руд, которые добываются и обрабатываются для получения этих других металлов. Месторождения самородного (химически свободного или несвязанного) серебра также имеют коммерческое значение.

аргентит

Аргентит из Фрайберга, Германия.

Предоставлено Полевым музеем естественной истории, Чикаго, фотография Джона Х. Джерарда / Британская энциклопедия, Inc.

Поскольку большинство руд, содержащих серебро, также содержат важные металлы – свинец, медь или цинк или их комбинацию. из трех, содержащая серебро фракция этих руд часто извлекается как побочный продукт производства меди и свинца.Затем чистое серебро извлекается из сырой фракции путем сочетания плавки и огневого или электрорафинирования. (Для обработки восстановления и аффинажа серебра, см. Обработка серебра .)

Серебро
страна добыча на руднике 2016 г. (метрические тонны) * % мировой добычи рудника продемонстрированные запасы 2016 г. (метрические тонны) * % мировых продемонстрированных запасов **
*Оценивать.
** Включает серебро, получаемое из руд цветных металлов.
*** Детализация не прибавляется к общей сумме из-за округления.
Источник: Министерство внутренних дел США, Mineral Commodity Summaries 2017.
Мексика 5600 20,7 37 000 6.5
Перу 4 100 15,2 120 000 21,1
Китай 3600 13,3 39 000 6,8
Чили 1,500 5.6 77 000 13,5
Австралия 1,400 5.2 89 000 15,6
Польша 1,400 5.2 85 000 14.9
Россия 1,400 5.2 20 000 3.5
Боливия 1,300 4.8 22 000 3.9
Соединенные Штаты 1,100 4.1 25 000 4.4
другие страны 5 400 20 57 000 10
всего мира 27 000 100 *** 570 000 100 ***

Исторически сложилось так, что серебро использовалось в основном в денежном выражении в виде резервов серебряных слитков и монет.К 1960-м годам, однако, спрос на серебро в промышленных целях, в частности в фотоиндустрии, превысил общее годовое мировое производство. В начале 21 века цифровые фотоаппараты вытеснили те, которые использовали пленку, но спрос на серебро со стороны других секторов, таких как серебро и серебро с покрытием, украшения, ювелирные изделия, монеты, электронные компоненты и фотоэлектрические элементы, по-прежнему оставался важным.

Сплавы серебра с медью тверже, прочнее и плавче, чем чистое серебро, и используются для изготовления ювелирных изделий и монет.Доля серебра в этих сплавах указывается в единицах пробы, что означает доли серебра на тысячу сплава. Стерлинговое серебро содержит 92,5 процента серебра и 7,5 процента другого металла, обычно меди; т.е. оно имеет пробу 925 пробы. Ювелирное серебро – это сплав, содержащий 80 процентов серебра и 20 процентов меди (чистота 800). Желтое золото, которое используется в ювелирных изделиях, состоит из 53 процентов золота, 25 процентов серебра и 22 процентов меди. (Для обработки серебра в поделочных и бытовых предметах: см. Металлические изделия .)

Природное серебро состоит из смеси двух стабильных изотопов: серебра-107 (51,839 процента) и серебра-109 (48,161 процента). Металл не вступает в реакцию с влажным воздухом или сухим кислородом, а поверхностно окисляется влажным озоном. При комнатной температуре он быстро тускнеет от серы или сероводорода. В расплавленном состоянии серебро может растворять в 22 раза больше кислорода; при затвердевании большая часть кислорода удаляется, это явление известно как разбрызгивание серебра. Это можно контролировать, добавляя к расплавленному серебру раскислитель, такой как древесный уголь.Серебро легко растворяется в азотной кислоте и в горячей концентрированной серной кислоте. Металл также растворяется в окисляющих кислотах и ​​в растворах, содержащих ионы цианида, в присутствии кислорода или пероксидов. Растворение в цианидных растворах связано с образованием очень стабильного дицианоаргентата, [Ag (CN) 2 ] , иона.

Как и медь, серебро имеет один электрон s вне завершенной оболочки d , но, несмотря на сходство в электронной структуре и энергии ионизации, между серебром и медью мало сходства.

7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Металлы
    1. Физические свойства металлов
    2. Химические свойства металлов
  2. Неметаллы
    1. Физические свойства неметаллов
    2. Химические свойства неметаллов
  3. Металлоиды
  4. Тенденции в составе металлов и неметаллов10 Атрибуции

Цели обучения

  • Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

Элемент – это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

Металлические элементы Неметаллические элементы
Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Характеристические свойства металлических и неметаллических элементов:
Отличительный блеск (блеск) Бесцветный, разные цвета
Податливый и пластичный (гибкий) в твердом виде Хрупкие, твердые или мягкие
Проводить тепло и электричество Плохие проводники
Оксиды металлов основные, ионные Неметаллические оксиды кислотные ковалентные
Образует катионы в водном растворе Образует анионы, оксианионы в водном растворе

Металлы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкой энергией ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

  • Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
  • Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
  • Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле.
  • Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Например, 100 г серебра можно протянуть в тонкую проволоку длиной около 200 метров.
  • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
  • Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
  • Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь – два лучших проводника тепла и электричества. Свинец – самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
  • Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, тогда как литий имеет самую низкую плотность.
  • Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть – самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы – это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом.Другие химические свойства включают:

  • Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию к низкой энергии ионизации, и обычно теряют электроны (т.е. окисляются ), когда они подвергаются химическим реакциям реакциям Обычно они не принимают электроны. Например:
    • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
    • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в s подоболочке )
    • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 + является обычным (теряют оба электрона в подоболочке с ), а также наблюдаются 1 + и 3 +

\ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

\ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

\ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

\ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

\ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водн.) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (водн.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

Неметаллы

Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

Физические свойства неметаллов

  • Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод). Только бром существует в жидком виде при комнатной температуре.
  • Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или измельчить в листы.
  • Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
  • Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет.
  • Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на , как правило, на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
  • Семь неметаллов существуют в стандартных условиях как двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

Химические свойства неметаллов

Неметаллы имеют тенденцию приобретать электроны или делиться ими с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно , достигая электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами :

\ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:

\ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

Как вы знаете, газированная вода имеет слабую кислотность (углекислый газ).

Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

\ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

Металлоиды

Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( хрупким, – характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента в этой группе может колебаться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.
Металлы Неметаллы Металлоиды
Золото Кислород Кремний
Серебро Углерод Бор
Медь Водород Мышьяк
Утюг Азот Сурьма
Меркурий Сера Германий
цинк фосфор

Тенденции в металлических и неметаллических свойствах

Металлический характер является наиболее сильным для элементов в самой левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению при движении вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.