تحضير بعض أملاح معدن النحاس الهامة ذوات الاستعمالات الصناعية
مدخل وملاحظة :
1 – الآلات والأدوات اللازمة لتحضير أملاح معدن النحاس الهامة :
خلاط تفاعل مقاوم للكيماويات ، مرشحة ، صواني تجفيف .
2 -كافة أملاح النحاس يمكن تحضيرها من بعضها البعض .
3- ارخص مادة أولية لصنع أملاح النحاس هي :
آ – قطع النحاس والنحاس الخردة
ب – بودرة التوبان ( خبس صهر النحاس ) ومعظمه أكسيد نحاس
* أولا : تحضير كربونات النحاس الأساسية Copper Carbonate ( Basis ) CuCO3
مقدمـة :
توجد كربونات النحاس الأساسية على شكل فلز يدعى الملاخيت وهو حجر كريم , ذو لون أخضر زمردي جميل وهي ذات صيغة CuCO3(OH)2
المواد الأولية :
لتحضير 100 كغ من كربونات النحاس الأساسية نحتاج نظرياً إلى :
1 ـ 202 كغ كبريتات النحاس المائية CuSO4.5H2O
2 ـ 86 كغ كربونات الصوديوم اللامائية Na2CO3
طريقة التحضير :
تحضر كربونات النحاس الأساسية من تفاعل محلول كبريتات النحاس مع محلول كربونات الصوديوم حيث تترسب كربونات النحاس على شكل مسحوق أخضر ثم ترشح وتغسل ، وتجفف وتعبأ .
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = Cu2(OH)2CO3 + 2Na2SO4 + CO2
تستعمل في صناعة الدهان والورنيش والصبغات والسيراميك والطلي الغلفاني بالنحاس وتلوين المعادن والزجاج باللون الأزرق ، كما تدخل في أغذية الحيوانات والدواجن ( بنسب ضئيلة جداً ) عند معالجة نقص النحاس عند الحيوانات ، كما تستعمل ضد الفطور والتسوس في معالجة البذور الزراعية .
* ثانياً : تحضير كلور النحاس ( Copper Chloride ( CuC12
مقدمــة :
إن كلور النحاس CuC12 أوCuC12.H2O عبارة عن بلورات متميعه خضراء ذوابة في الماء ، وهو من أهم أملاح النحاس .
وكلور النحاس يختلف عن كلور النحاسي في طريقة التحضير من حيث أن الأول يستحصل من كربونات النحاس كمادة أولية فإن الثاني يحضر من تفاعل أكسيد النحاسي Cu2O مع حمض كلور الماء حسب التفاعل التالي :
Cu2O + 2HCl = H2O + 2CuCl
المواد اللازمة :
لتحضير 100 كغ من كلور النحاس CuC12 نحتاج نظرياً إلى :
1 ـ 92 كغ من كربونات النحاس CuCO3
2 ـ 182 كغ من حمض كلور الماء تركيز 30 %
التحضير :
يحضر من تفاعل حمض كلور الماء المخفف مع كربونات النحاس في خلاط عند درجة 80 – 70 مْ ، حيث يرشح المحلول بعد ذلك ويبخر لرفع تركيزه في مبخر مفتوح ويترك ليبرد ويتبلور ، ثم تفصل البلورات وتغسل وتجفف عند درجة 60 – 50 مْ ، وتعبأ في أكياس محكمة الإغلاق .
CuCO3 +2HCl = CuCl2+ H2O + CO2
الاستعمالات :
يستعمل كوسيط في كثير من التفاعلات العضوية ، وفي صناعة وطباعة الأقمشة والخيوط ، ومضاد للعفن والفطور ، وفي الأعلاف ، وفي معالجة المياه ، وفي إزالة الكبريت من القطفات البترولية ، ومانع لتسوس الأخشاب ، وفي التعدين .
* ثالثاً : تحضير نترات النحاس Copper Nitrate
المقدمـة :
نترات النحاس Cu(NO3) 2 . 3H2O عبارة عن بلورات متميعة زرقاء تسبب الاحتراق والانفجار بتماسها مع المواد العضوية .
يعتمد في تحضيرها على تفاعل حمض النتريك المركز مع النحاس أو أملاحه أو أكسيده .
تحضيرها :
تحضر بإذابة معدن النحاس ( الخردة ) في حمض الآزوت ، والمحلول الناتج يرشح ويبخر لرفع تركيزه في مبخر مفتوح ثم يترك ليبرد ثم تفصل البلورات وتغسل وتجفف .
Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 +2H2O + 2NO2
كما تحضر من تفاعل أكسيد أو كربونات أو هيدروكسيد النحاس في حمض النتريك :
Cu O + 2 HNO3 = Cu(NO3)2 +2H2O
CuCO3+ 2 HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O + CO2
Cu(OH)2+ 2 HNO3 = Cu(NO3)2 +2H2O
الاستعمالات :
تستعمل كثيراً في صناعة الطلي الغلفاني ، وفي تلوين السيراميك ، وفي صباغة وطباعة الأقمشة ، وفي حماية الخشب من التسوس ، وفي التصوير ، والأدوية ، والمبيدات الحشرية ، وكعامل مساعد في بعض التفاعلات العضوية .
رابعاً : تحضير كبريتات النحاس Copper Sulphate ( CuSO4 . 5H2O)
مقدمــة :
إن لكبريتات النحاس CuSO4 . 5H2Oتطبيقات عديدة مثل تكرير البترول ، وفي صناعة أصباغ آزو , وتدخل في صناعة المركبات الصناعية الأخرى .
المواد الأولية :
النحاس وحمض الكبريت ، حسب التفاعل الآتي :
Cu + H2SO4 + 1/2 O2 = CuSO4 + H2O
الكميات المطلوبة من أجل تحضير 100 كغ من كبريتات النحاس المائية هي :
1 ـ 26 كغ خردة نحاس .
2 ـ 40 كغ حمض الكبريت 98 %
عملية التصنيع :
يحضر محلول كبريتات النحاس بطريقتين :
1 ـ بتدوير محلول كبريتات النحاس وحمض الكبريت خلال برج مملوء بقطع النحاس ( الخردة ) مع دفع تيار من الهواء بشكل معاكس لجريان المحاليل مع رفع درجة حرارة التفاعل بين 100 – 80 مْ .
2 ـ كما يمكن تحضيرها بحل قطع النحاس في حمض الكبريت ضمن وعاء مبطن بالرصاص ، ويعاد المحلول مراراً ومراراً بواسطة مضخة حتى يتم تعادل الحمض .
ويحضر الملح اللامائي بتسخين النحاس في حمض الكبريت المركز .
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2
أو بتسخين كبريتات النحاس المائية ( CuSO4 . 5H2O ) .
الاستخدامات :
1 ـ تستخدم في عملية الطلي الكهربائي .
2 ـ كمضاد للميكروبات Anti Septic .
3 ـ في تحضير صبغات الآزو Azo .
4 ـ في حفظ الجلود والأخشاب .
5 ـ في الدباغة .
6 ـ كمحاليل للبطاريات .
7 ـ في صناعة الحبر المعدني .
8 ـ في تكرير البترول .
9 ـ كمثبت في الصباغة .
10 ـ كاشف كيميائي وهو كاشف فهلنغ الذي يفيد في الكشف عن السكريات المرجعة .
11 ـ في صناعة المطاط الصناعي .
12 ـ كعامل لزيادة قوة محاليل الطفو في عمليات التعدين .
13 ـ في صناعة الحرير الصناعي . حيث يحضر منها سائل شويتزر( كبريتات النحاس الأمونيومية ) المذيب للسيليلوز .
14 ـ نظراً للخواص السمية لكبريتات النحاس فإنها تستخدم في مبيدات الحشرات مثل مزيج بوردو Bordeaux ، والذي يتألف من مزج محلول كبريتات النحاس مع لبن الكلس ، كما تستخدم أيضاً في معاجلة المياه لقتل الطحالب .
وتستخدم كمقيئة بمقادير تتراوح بين 0.25 ـ 0.5 غ , كما تفيد في معالجة التسمم بالفوسفور الأبيض إذ تشكل Cu3P الذي لا ينحمل في العصارة المعدية .
تفقد كبريتات النحاس CuSO4 . 5H2O ماء التبلور عند الدرجة 110 مئوية ، وهي ملح قابل للانحلال بالماء ، والوزن الجزيئي لها 259.63 ؛ والكثافة النوعية 3.306 ؛ ودرجة الانصهار 200 مْ . وتصبح جافة تماماً وعديمة اللون وهذا يفيد في الكشف عن الرطوبة عندما تتبلور .
* خامساً : تحضير أوكسي كلور النحاس Copper Oxy Chloride
المقدمــة :
أوكسي كلور النحاس CuCl2 , 2CuO . 4H2O عبارة عن مسحوق أخضر مزرق شديد السمية . ولصنع هذا المركب يلزم الدقة في العمل أي يجب مراعاة نسب التفاعل من حيث وزن المواد المطلوبة وكمياتها لئلا تتشكل مركبات أخرى .
المواد اللازمة :
لتحضير 100 كغ من أوكسي كلور النحاس المائي نحتاج نظرياً حسب الطريقة الثانية إلى :
80 كغ من هيدروكسيد النحاس .
67 كغ حمض كلور الماء تركيز 30 % .
تحضر بعدة طرق منها :
1 ـ تفاعل كلور النحاس من الصود الكاوي ، حيث يوضع محلول كلور النحاس في خزان مقاوم للأحماض ونضيف إليه تدريجياً محلول الصود الكاوي مع التحريك فيترسب أوكسي كلور النحاس الذي يرشح ويغسل ويجفف ويعبأ . وذلك حسب المعادلة التالية :
3CuCl2 + 4NaOH + 2H2O = CuCl2 . 2CuCl2.4H2O + 4NaCl
2 ـ كما يمكن تحضيرها من تفاعل هيدروكسيد النحاس مع حمض كلور الماء حيث يتشكل في المرحلة الأولى كلور النحاس ، الذي يتفاعل بدوره مع الزيادة من هيدروكسيد النحاس لتشكيل أوكسي كلورالنحاس.
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
2Cu(OH)2 + CuCl2 + 2H2O = CuCl2 . 2CuO.4H2O
وبجمع المعادلتين ينتج :
3Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2.2CuO.4H2O
الاستعمالات :
يستعمل رئيسياً كمادة مضادة للفطور وخاصة لمجموعة نباتي : البندورة ( الطماطم ) والبطاطا ، كما يستعمل في صناعة الدهانات كمادة مانعة للتعفن ، وكذلك للأخشاب لحمايتها من التسوس .