روش های تولید مس

فلز مس اولین عنصری بود که توسط انسان استخراج شد. در کتب تاریخی نام ایرانیان به عنوان اولین کاشفان مس آورده شده است. مس با نماد شیمیایی Cu عضو فلزات واسطه و دارای 29 پروتون در هر اتم است. مس جزو فلزات سنگین بوده و چگالی آن 8.9 گرم بر سانتی متر مکعب (بیشتر از آهن، آلومینیوم و منیزیم) است. در بدن هر انسان حدود 500 میلی گرم مس وجود دارد اما مقدار زیاد آن کشنده است. 

مس در طبیعت به صورت ترکیبات زیادی همچون: مس کربنات، مس سولفات، مس اکسید، مس کلرید، مس هیدروکسید، مس نیتریت و ... وجود دارد. امروزه مس را با روش های گوناگون از سه ترکیب مس اکسید، مس سولفات و مس کربنات استخراج می کنند: 

1- مس اکسید (CuO): مس اکسید به رنگ های سبز، سیاه و قرمز دیده می شود و از ترکیبات فراوان مس است. مس اکسید را جهت تولید مس به کار می برند. به واکنش زیر توجه کنید: 

12CuO + C6 = 12Cu + 6CO2 

مس اکسید + کربن (زغال کک) = مس + کربن دی اکسید 

تولید مس از مس اکسید هم پربازده بوده و هم آسان و کم هزینه است. 

2- مس سولفات (CuSO4): مس سولفات یا کات کبود، ترکیبی آبی رنگ است که بسیار فراوان است. برای تولید مس از مس سولفات، ورقه های بزرگ فلز روی را در استخر بزرگی از محلول مس سولفات قرار داده و پس از انجام واکنش، مس را استخراج می کنند. به واکنش زیر توجه کنید: 

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu 

مس سولفات + روی = روی سولفات + مس 

روی سولفات حاصله را هم برای ساخت داروی های تقویتی مانند شربت زینک به کارخانه های داروسازی می فرستند. 

3- مس کربنات (CuCO3): مس کربنات سومین ترکیب فراوان مس و به رنگ آبی فیروزه ای است. برای تولید مس از مس کربنات، از چند روش استفاده می کنند: 

روش اول: CuCO3 = CuO + CO2 

12CuO + C6 = 12Cu + 6CO2 

مس کربنات (با حرارت بدون اکسیژن) = مس اکسید + کربن دی اکسید 

مس اکسید + کربن (زغال کک) = مس + کربن دی اکسید 

روش دوم: CuCO3 + H2SO4 = CuSO4 + CO2 + H2O 

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu 

مس کربنات + سولفوریک اسید = مس سولفات + کربن دی اکسید + آب 

مس سولفات + روی = روی سولفات + مس 

البته از تمامی ترکیبات مس می توان با روش الکترولیز فلز مس بدست آورد. برای اطلاعات بیشتر، به مقاله «الکترولیز چیست؟» وبلاگ مراجعه نمائید. 

الکترولیز چیست؟

شاید تا به حال نام الکترولیز به گوشتان خورده باشد. الکترولیز فرایندی است که در آن یک ترکیب شیمیایی به اجزای کوچک تر تقسیم می شود که این کار با نیروی الکتریکی انجام می پذیرد. مثلا:

2H2O = 2H2 + O2

آب = هیدروژن + اکسیژن

در الکترولیز چهار جزء اصلی وجود دارند: کاتُد، آنُد، منبع تغذیه برق، ترکیب مذاب. برای الکترولیز ماده مورد نظر حتما باید مذاب باشد، در حالت جامد و گاز الکترولیز انجام نمی شود. برای الکترولیز یک ترکیب مانند نمک تصفیه شده، ابتدا باید مقداری از آن را ذوب کنیم (در محیط فاقد اکسیژن) و سپس آن را در یک ظرف غیر فلزی بریزیم. کاتد و آند میله هایی از جنس فلز یا گرافیت و رسانا هستند که به باتری یا هر تغذیه کننده ی دیگری وصل شده و داخل ترکیب مذاب گذاشته می شوند. اگر الکترولیز انجام نشد، نشان دهنده ی این است که ماده ی مذاب ما رسانا نیست (مثلا آب مقطر رسانا نیست).

برای رسانا شدن به آن مقداری اسید یا هر نوع نمکی که در آن حل می شود اضافه می کنیم (مثلا برای رسانایی آب مقطر به آن مقداری سولفوریک اسید یا نمک سدیم کلرید اضافه می کنیم).

میله ای که به قطب مثبت باتری وصل می شود کاتد و میله ای که به قطب منفی آن متصل شده آند نام دارد. یون (ها) مثبت ترکیب به آند و یون (ها) منفی ترکیب به کاتد می چسبند (منفی و مثبت همدیگر را می ربایند). در الکترولیز آب، گاز هیدروژن اطراف آند و گاز اکسیژن اطراف کاتد تشکیل می شوند و مقدار گاز هیدروژن دو برابر اکسیژن است.

روش های تولید اسید و بازهای آزمایشگاهی

هیدروکلریک اسید (جوهرنمک): 

1- اضافه کردن اسیدهای غیر آلی دیگر مانند سولفوریک اسید به نمک های کلرید مثل سدیم کلرید.  

H2SO4 + 2NaCl = HCl + NaSO4 

2- الکترولیز محلول آب و نمک خوراکی بوسیله کاتد پلاتینی یا کربنی و آند روی. 

H2O + NaCl = HCl + NaOH 

سولفوریک اسید (جوهرگوگرد): 

1- اضافه کردن اسیدهای غیر آلی دیگر مانند هیدروکلریک اسید به نمک های سولفات مثل مس سولفات (کات کبود).  

2HCl + CuSO4 = H2SO4 + CuCl2

2- الکترولیز محلول آب و مس سولفات بوسیله کاتد جیوه و آند روی.   

بقیه در ادامه مطلب