Atrašanās dabā.
Pazīstamākie vara minerāli ir halkopirīts
CuFeS2, vara spīde Cu2S, pusdārgakmens malahīts (CuOH)2CO3
u.c. 1835. gadā Urālos tika atrasts malahīta bluķis, kura masa bija 250 tonnas.
Sastopami arī vara tīrradņi, smagākais no tiem – 420 tonnas – atrasts 1857.
gadā ASV.
Vara iegūšana.
1.
Pirometalurģiskā iegūšana.
Par izejvielu tiek
izmantota vara sulfīdu saturoša rūda, kurā vara masas daļa ir 1…5%.
Palīgmateriāli ir gaiss oksidēšanai, kvarcs sārņu veidošanai. Pamatprocess ir
šāds: rūdu vispirms apdedzina “verdošā slāņa” vai cita tipa krāsnī, tad kausē
šahtas krāsnī vai elektokrāsnī. Tā iegūst tā saucamo vara akmeni, kas satur
38…50 % Cu, 22…33 % Fe, 24…26 % S. To pārvieto konventoros, pievieno smiltis
un, pūšot cauri gaisu, iegūst jēlvaru jeb melno varu. Pamatprodukts ir jēlvarš,
kas satur 97..99 % Cu, nedaudz Cu2S un Cu2O, arī As, Pb,
Fe, Ni, Sb un cēlmetālus. Jēlvaru tīra pirometalurģiski, to sakausējot ar
smiltīm un piemaisījumus oksidējot ar gaisa skābekli, vai elektrolītiski tīrāmo
metālu lietojot par anodu. Katodā nogulsnētais metāls satur 99,95 % Cu.
Blakusprodukti ir sārņi, kuros var būt līdz 5 % vara. Tos pārstrādā, lai iegūtu
arī šo varu. Vara elektrolītiskajā rafinēšanā radušies anodnosēdumi satur Ag un
Au, un tos izmanto šo metālu iegūšanai. Lietojot par izejvielām polimetāliskas
rūdas, reizē ar varu iegūst arī citus metālus: Zn, Pb, Ni, Mo, Tl.
2.
Hidrometalurģiskā iegūšana.
Par izejvielām tiek
lietota vara oksīdus saturoša rūda, kurā vara masas daļa ir 0,4…1,5 %.
Palīgmateriāls ir sērskābe (H2SO4). Vara rūdu apstrādā ar
sērskābes šķīdumu un tā iegūst vara sulfāta šķīdumu. No tā varu izdala vai nu
ar dzelzi (cementēšana), vai arī elektrolizējot:
Cu2+ + Fe ® Cu + Fe2+
Cu2+ + 2e-
® Cu
Pamatprodukts ir varð.
Īpašības. Varš ir
sarkanīgs, smags, samērā mīksts un plastisks metāls, viens no labākajiem
siltuma un elektrības vadītājiem.
Varš ķīmiski ir neaktīvs
metāls. Ar gaisa skābekli tas sāk reaģēt 185 0C temperatūrā,
veidojot CuO, bet augstākās temperatūrās rodas Cu2O. Mitrā gaisā uz
vara un tā sakausējumu virsmas ar laiku veidojās zaļš bāziskā vara karbonāta
apsūbējums.
2Cu
+ O2
+ H2O
+ CO2
® (CuOH)2CO3
Parastajos apstākļos vara
pulveris reaģē ar visiem halogēniem. Sakarsēts varš deg hlorā, kā arī sēra un
fosfora tvaikos. Veidojot attiecīgi CuCl2, Cu2S un vara
fosfīdus Cu3P, Cu3P2. Ar ūdeņradi, slāpekli un
oglekli varš nereaģē.
Skābekļa klātbūtnē varš
mijiedarbojās ar skābju šķīdumiem:
2Cu + 4HCl + O2
® 2CuCl2 + 2H2O
Varš reaģē ar koncentrētu
slāpekļskābi un sērskābi:
Cu + 4HNO3(konc.) ® Cu(NO3)2
+ 2NO2 + 2H2O
Cu + 2H2SO4 ®t0® CuSO4 + H2O
+ SO2
Vēl varš reaģē ar
oksidējošu sāļu koncentrētiem šķīdumiem, piemēram:
Cu + 2FeCl3 ® CuCl2 + 2FeCl2
Ar sārmiem varš praktiski
nereaģē, taču uz to uz to iedarbojas amonjakūdens skābekļa klātbūtnē. Šajā
reakcijā veidojas tetraamīnvara(II) hidroksīds:
2Cu + 8NH3 +
2H2O + O2 ® 2[Cu(NH3)4](OH)2
Izmantoðana.
Varu lieto elektrotehnikā,
radiotehnikā, dažādu vara sakausējumu iegūšanā, starppārklājumiem
korozijaizsardzībā.
Vara savienojumi.
Vara(I) oksīds Cu2O
(sarkans pulveris) ir bāzisks oksīds, bet vara(II) oksīds CuO (melns pulveris)
ir amfotērs savienojums, kam pārsvarā tomēr ir bāziskas īpašības. Analogas
īpašības piemīt arī vara(I) hidroksīdam Cu2(OH)2
(dzeltens) un vara(II) hidroksīdam Cu(OH)2 (zils).
Cu2(OH)2
®t0® Cu2O + H2O
Cu2O un Cu2(OH)2
viegli oksidējas, piemēram,
2Cu2O + O2
+ 4H2O ® 4Cu(OH)2
Cu(OH)2 un CuO
iegūst no vara(II) sāļiem:
CuSO4 +2NaOH ® Cu(OH)2¯ + Na2SO4
Cu(OH)2 ®t0® CuO + H2O
Vara(II)
hidroksīds ir nestabils savienojums, tas pēc ilgāka laika sadalās arī
parastajos apstākļos.
Cu(OH)2
reaģē ar skābēm. Uz to iedarbojas arī stipri sārmu šķīdumi, veidojot kuprātus.
Cu(OH)2 šķīst amonjakūdenī – rodas tetraamīnvara(II) hidroksīds, kas
šķīdumu krāso intensīvi zilā krāsā:
Cu(OH)2
+ 2NaOH ® Na2[Cu(OH)4]
Cu(OH)2
+ 4NH3 ® [Cu(NH3)4](OH)2
Cu2O
lieto stikla un emaljas krāsošanai sarkanā krāsā, kā arī pusvadītāju tehnikā
(kuproksa taisngrieži u.c.).
CuO
lieto organisko vielu elementanalīzē oglekļa un ūdeņraža satura noteikšanai.
Vara(I)
sāļi sastopami reti. Tos iegūst, izmantojot dažādas metodes, piemēram,
Cu2O + 2HCl ® Cu2Cl2 + H2O
2CuCl2 + Cu ®t0® Cu2Cl2
Cu2Cl2 ir
balta kristāliska, ūdenī mazšķīstoša viela, kura, tāpat kā citi vara(I) sāļi,
viegli oksidējas līdz vara(II) savienojumiem:
Cu2Cl2 + O2 + 4HCl ® 4CuCl2 + 2H2O
Vara(II) sāļi ir stabili savienojumi. Visvairāk
izmanto vara(II) sulfāta kristālhidrātu CuSO4×2H2O jeb vara vitriolu. Vara(II) hlorīda
dihidrāts CuCl2×2H2O ir tumšzaļa, kristāliska viela, tā koncentrētiem ūdens
šķīdumiem ir zaļa krāsa, bet atšķaidīti šķīdumi ir gaiši zili. Vara(II) nitrāta
trihidrātu Cu(NO3)2×3H2O iegūst vara reakcijā ar slāpekļskābi.
Karsējot šis vielas tumšzilos kristālus, tie zaudē ūdeni un pēc tam vara
nitrāts sadalās:
2Cu(NO3)2 ®t0® 2CuO + 4NO2 + O2
Bāziskais vara karbonāts (CuOH)2CO3
(dabā malahīts) ir smaragdzaļa, kristāliska viela, kas karsējot viegli sadalās.
Mākslīgi to iegūst šadā reakcijā:
2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O
® (CuOH)2CO3¯ + 2Na2SO4 + CO2
(CuOH)2CO3 lieto
CuO un CuCl2 iegūšanai, minerālkrāsu izgatavošanai, kā arī
pirotehnikā. Malahītu lieto kā dekoratīvu materiālu arhitektūrā un dažādu
dekoratīvu priekšmetu izgatavošanā. No mazvērtīga malahīta iegūst varu.
Vara(II) acetātu Cu(CH3COO)2×H2O iegūst CuO reakcijā ar etiķskābi.
Dažādu zaļo un zilganzaļo toņu dēļ to izmanto krāsu rūpniecībā.
Vara(II) acetātu – arsenītu
Cu(CH3COO)2×Cu3(AsO3)2 (Parīzes
zaļo) lieto augu kaitēkļu iznīcināšanai.
Visi vara savienojumi ir
indīgi!
Cu2+ jonu
pazīšanai izmanto bezkrāsainu liesmu. Paaugstinātā temperatūrā liesmā rodas
vara atomi, kas izstaro zaļu gaismu.
Varš ir mikroelements. Tas
veicina augu augšanu nelabvēlīgos apstākļos (mazražīga augsne, aukstums,
sausums). Vara trūkums cilvēka un dzīvnieka organismā izraisa anēmiju un
vielmaiņas traucējumus. Cilvēka organisms satur apmēram 100 mg vara.
Oksidējot vara(II)
savienojumus ar spēcīgiem oksidētajiem, iegūst vara(III) savienojumus,
piemēram, vara(III) hidroksokuprātu:
2Cu(OH)2 + NaClO
+ 2NaOH + H2O ® 2Na[Cu(OH)4] + NaCl
Vara(III) savienojumi ir
nestabili. Tie ir spēcīgi oksidētāji.
Nav komentāru:
Ierakstīt komentāru