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. 

آزمایش منیزیم و مس سولفات

در پست های قبلی اعلام کردیم که آهن با مس سولفات واکنش داده و تولید آهن سولفات و مس می کند. مثلا اگر یک میخ آهنی را در محلول مس سولفات (کات کبود) قرار دهیم، رنگ آبی محلول به سبز تغییر کرده و لایه ای از مس روی میخ آهنی تشکیل می شود. بیشتر فلزات همین گونه با مس سولفات واکنش می دهند. مثلا روی و منیزیم هم تولید روی سولفات و منیزیم سولفات می کنند که روی سولفات به رنگ آبی پررنگ و منیزیم سولفات به رنگ آبی کمرنگ هستند.

منیزیم به سرعت با مس سولفات واکنش داده و به این صورت نوشته می شود:

Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu

منیزیم + مس سولفات = منیزیم سولفات + مس

البته در این میان حباب های گازی هم دیده می شوند که به خاطر واکنش اکسید مس و اکسید منیزیم به وجود می آیند:

MgO + CuO = Cu + Mg + O2

منیزیم اکسید + مس اکسید = مس + منیزیم + اکسیژن 

نمک های اسیدی و قلیایی

نمک ترکیبی است که از کاتیون فلز و آنیون نافلز تشکیل شده است. امروزه نمک های زیادی را می شناسیم: کلرید ها، سولفات ها، بی کربنات ها، کلرات ها، هیپوکلریت ها، بی سولفات ها، استات ها، سیترات ها، مالات ها، فرمات ها، فولات ها، کربنات ها، پر منگنات ها، اکسید ها و ...

اما تقریبا همه ی نمک ها خاصیت بازی (قلیایی) یا اسیدی دارند که گاه ضعیف و گاه قوی است. مثلا سدیم هیپوکلریت (وایتکس) خاصیت قلیایی و مس سولفات خاصیت اسیدی دارند. برای فهمیدن این موضوع باید بدانیم که این نمک از ترکیب کدام اسید و باز ساخته شده است. اگر اسید قوی تر باشد، نمک اسیدی است ولی اگر بازقوی تر باشد، نمک قلیایی است. مثلا پتاسیم پرمنگنات را در نظر بگیرید:

از ترکیب پرمنگناتیک اسید و پتاس (پتاسیم هیدروکسید) به وجود می آید. پرمنگناتیک یک اسید ضعیف و پتاس یک باز قوی است، پس پتاسیم پرمنگنات قلیایی  و پی اچ آن تقریبا 8 است. مس کلرید هم از ترکیب هیدروکلرید اسید و مس هیدروکسید بوجود می آید. هیدروکلریک اسید یک اسید قوی و مس هیدروکسید یک باز ضعیف است، پس مس کلرید اسیدی و پی اچ آن تقریبا 5.5 است.

ولی تعداد کمی از نمک ها تقریبا خنثی هستند. مثلا سدیم کلرید تقریبا خنثی  و پی اچ آن 7.3 است.

انواع نمک

نمک در شیمی ماده ای است که در اثر پیوند یک یا چند اتم فلز و یک یا چند اتم نافلز به وجود می آید. مثلا در نمک سدیم کلرید، فلز سدیم و نافلز کلر با یکدیگر واکنش داده اند. در اینجا چند نوع نمک را بررسی می کنیم: 

1- کلریدها: در اثر واکنش هیدروکلریک اسید (جوهرنمک) یا سدیم هیپوکلریت (وایتکس) با یک فلز یا یک باز یا یک نمک دیگر به وجود می آیند. مثلا آلومینیوم کلرید در اثر واکنش هیدروکلریک اسید با فلز آلومینیوم یا باز آلومینیوم تری هیدروکسید یا نمک آلومینیوم اکسید و یا در اثر واکنش سدیم هیپوکلریت با فلز آلومینیوم یا نمک آلومینیوم اکسید تشکیل می شود. 

2- سولفات ها: در پی واکنش سولفوریک اسید (جوهرگوگرد) با یک فلز یا یک باز یا یک نمک دیگر ایجاد می شوند. مثلا آهن سولفات در اثر واکنش سولفوریک اسید با فلز آهن یا باز آهن دی هیدروکسید یا نمک آهن اکسید بوجود می آید.  

بقیه در ادامه مطلب