vask
keemiline element
Vask (Cu), keemiline element, perioodilisuse tabeli rühma 11 (Ib) kuuluv punakas, eriti plastiline metall, mis on ebatavaliselt hea elektri- ja soojusjuht. Vaske leidub looduses vabas metallilises olekus. Seda looduslikku vaske kasutasid esmakordselt (umbes 8000 eKr) kivi asendajana neoliitikumi (uue kiviaja) inimesed. Metallurgia koitis Mesopotaamias, kui vask valati vormidesse (umbes 4000 e.m.a), muudeti maakidest tule ja söega metalliks ning legeeriti tahtlikult tinaga pronksina (umbes 3500 eKr). Rooma vasevarud pärinesid peaaegu täielikult Küproselt. Seda tunti kuiaes Küprium, "Küprose metall", lühendatultküpriumja hiljem rikutudcuprum. Vaata kapronksist.
| aatomnumber | 29 |
|---|---|
| aatommass | 63.546 |
| sulamispunkt | 1083 kraadi (1981 kraadi F) |
| keemispunkt | 2567 kraadi (4653 kraadi F) |
| tihedus | 8,96 20 kraadi juures (68 kraadi F) |
| valents | 1, 2 |
| elektronide konfiguratsioon | 2-8-18-1 või (Ar)3d104s1 |
Esinemine, kasutusalad ja omadused
vask
Vask Keweenaw poolsaarelt, Michigan, USA
Looduslikku vaske leidub paljudes kohtades peamise mineraalina basaltsetes laavates ja redutseerituna vaseühenditest, nagu sulfiidid, arseniidid, kloriidid ja karbonaadid. (Vase mineraloogiliste omaduste jaoks,vaatalooduslike elementide tabel.) Vask esineb kombineerituna paljudes mineraalides, nagu kalkotsiit, kalkopüriit, borniit, kupriit, malahhiit ja asuriit. Seda leidub merevetikate tuhas, paljudes merekorallides, inimese maksas ning paljudes molluskites ja lülijalgsetes. Vask täidab sinivereliste molluskite ja koorikloomade hemotsüaniinis hapniku transportimisel sama rolli nagu raud punavereliste loomade hemoglobiinis. Inimestel mikroelemendina leiduv vask aitab katalüüsida hemoglobiini moodustumist. Porfüürvase leiukoht Tšiili Andide mägedes on selle mineraali suurim teadaolev leiukoht. 21. sajandi alguseks oli Tšiilist saanud maailma juhtiv vasetootja. Teised suuremad tootjad on Peruu, Hiina ja Ameerika Ühendriigid.
Kitwe: lahtine vasekaevandus
Avatud vasekaevandus, Kitwe, Sambia.
Vaske toodetakse kaubanduslikult peamiselt sulatamise või leotamise teel, millele järgneb tavaliselt sulfaadilahustest elektrosadestamine. Vase tootmise üksikasjalikuks käsitlemiseksvaatavase töötlemine. Suurema osa maailmas toodetud vasest kasutab elektritööstus; suurem osa ülejäänud osast kombineeritakse teiste metallidega sulamite moodustamiseks. (See on tehnoloogiliselt oluline ka galvaniseeritud kattekihina.) Olulised sulamite sarjad, milles vask on peamiseks koostisosaks, on messing (vask ja tsink), pronks (vask ja tina) ja nikkelhõbe (vask, tsink ja nikkel, ei hõbe). Seal on palju kasulikke vase ja nikli sulameid, sealhulgas Monel; need kaks metalli segunevad täielikult. Vask moodustab ka olulise alumiiniumisulamite sarja, mida nimetatakse alumiiniumpronksideks. Berülliumvask (2 protsenti Be) on ebatavaline vasesulam, kuna seda saab kuumtöötlemise teel karastada. Vask on osa paljudest mündimetallidest. Kaua pärast seda, kui pronksiaeg läks rauaaega, jäi vask rauale teiseks kasutatavaks ja oluliseks metalliks. 1960. aastateks oli aga odavam ja palju rikkalikum alumiinium liikunud maailma tootmises teisele kohale.
| riik | kaevanduste toodang 2016 (tonnides)* | % maailma kaevandustoodangust | demonstreeritud varud 2016 (tonnid)* | % maailma demonstreeritud varudest |
|---|---|---|---|---|
| *Hinnanguline. | ||||
| **Ümardamise tõttu ei anna üksikasjad antud summat kokku. | ||||
| Allikas: USA siseministeerium, Mineral Commodity Summaries 2017. | ||||
| Tšiili | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Peruu | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| Hiina | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Ühendriigid | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Austraalia | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Kongo (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Sambia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Kanada | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Venemaa | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| Mehhiko | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| teised riigid | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| maailma kokku | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
vaskkaablid
Vasest elektrikaablid. Vase kõrge elektrijuhtivuse tõttu kasutatakse seda laialdaselt elektritööstuses.(veel)
Vask on üks plastilisemaid metalle, mitte eriti tugev ega kõva. Külmtöötlemine suurendab märkimisväärselt tugevust ja kõvadust, kuna moodustuvad pehmemas lõõmutatud vases samasuguse näokeskse kuupstruktuuriga piklikud kristallid. Tavalised gaasid, nagu hapnik, lämmastik, süsinikdioksiid ja vääveldioksiid, lahustuvad sulavas vases ja mõjutavad oluliselt tahkunud metalli mehaanilisi ja elektrilisi omadusi. Puhas metall on soojus- ja elektrijuhtivuse poolest hõbeda järel teisel kohal. Looduslik vask on segu kahest stabiilsest isotoobist: vask-63 (69,15 protsenti) ja vask-65 (30,85 protsenti).
Britannica viktoriin
Faktid, mida peaksite teadma: perioodilise tabeli viktoriin
Kuna vask asub elektromotoorsetes seeriates vesinikust allpool, ei lahustu see vesiniku eraldumisel hapetes, kuigi see reageerib oksüdeerivate hapetega, nagu lämmastikhape ja kuum kontsentreeritud väävelhape. Vask peab vastu atmosfääri ja merevee mõjule. Pikaajaline kokkupuude õhuga põhjustab aga õhukese rohelise kaitsekatte (paatina) moodustumist, mis on segu hüdroksokarbonaadist, hüdroksosulfaadist ja väikestest kogustest muudest ühenditest. Vask on mõõdukalt väärismetall, mida ei mõjuta õhu puudumisel mitteoksüdeerivad või mittekomplekseerivad lahjendatud happed. Kuid see lahustub hapniku juuresolekul kergesti lämmastikhappes ja väävelhappes. Samuti lahustub see hapniku juuresolekul ammoniaagi vesilahuses või kaaliumtsüaniidis, kuna lahustumisel moodustuvad väga stabiilsed tsüanokompleksid. Metall reageerib punasel kuumusel hapnikuga, moodustades vaskoksiidi, CuO ja kõrgematel temperatuuridel vaskoksiidi, Cu2O. See reageerib kuumutamisel väävliga, andes vasksulfiidi Cu2S.
Peamised ühendid
Vask moodustab oma tavapärases keemias oksüdatsiooniastmetes +1 ja +2 ühendeid, kuigi erilistel asjaoludel on võimalik valmistada mõningaid kolmevalentse vase ühendeid. On näidatud, et kolmevalentne vask säilib vesilahuses vaid mõne sekundi.
kupriit
Cuprite Namiibiast.
Vase(I) (vask)ühendid on kõik diamagnetilised ja väheste eranditega värvitud. Oluliste vase(I) tööstuslike ühendite hulgas on vaskoksiid (Cu2O), vaskkloriid (Cu2Cl2) ja vasksulfiid (Cu2S). Vaskoksiid on punane või punakaspruun kristall või pulber, mis esineb looduses mineraalse kupriidina. Seda toodetakse suures mahus segatud vaskoksiidimaakide redutseerimisel vaskmetalliga või naatriumkloriidi vesilahuse elektrolüüsil vaskelektroodide abil. Puhas ühend on vees lahustumatu, kuid lahustub vesinikkloriidhappes või ammoniaagis. Vaskoksiidi kasutatakse peamiselt punase pigmendina saastumisvastaste värvide, klaaside, portselanglasuuride ja keraamika jaoks ning seemnete või põllukultuuride fungitsiidina.
Vaskkloriid on valkjas kuni hallikas tahke aine, mis esineb nantokiidi mineraalina. Tavaliselt valmistatakse seda vask(II)kloriidi redutseerimisel metallilise vasega. Puhas ühend on kuivas õhus stabiilne. Niiske õhk muudab selle rohekaks hapnikurikkaks ühendiks ja valguse käes muutub see vask(II)kloriidiks. See ei lahustu vees, kuid lahustub kontsentreeritud vesinikkloriidhappes või ammoniaagis kompleksioonide moodustumise tõttu. Vaskkloriidi kasutatakse katalüsaatorina mitmetes orgaanilistes reaktsioonides, eelkõige akrüülnitriili sünteesil atsetüleenist ja vesiniktsüaniidist; naftasaaduste värvi- ja väävlitustajana; tselluloosi denitreeriva ainena; ja seepide, rasvade ja õlide kondenseeriva ainena.
Vasksulfiid esineb musta pulbri või tükkidena ja seda leidub kalkotsiidi mineraalina. Suured kogused ühendit saadakse vasksulfiidi (CuS) kuumutamisel vesinikuvoolus. Vasksulfiid ei lahustu vees, kuid lahustub ammooniumhüdroksiidis ja lämmastikhappes. Selle rakendused hõlmavad kasutamist päikesepatareides, helendavates värvides, elektroodides ja teatud tüüpi tahketes määrdeainetes.
Kaubandusliku väärtusega vase(II) ühendite hulka kuuluvad vaskoksiid (CuO), vaskkloriid (CuCl)2) ja vasksulfaat (CuSO4). Vaskoksiid on must pulber, mis esineb mineraalide tenoriidi ja paramelakoniidina. Suured kogused toodetakse segatud vaskoksiidimaakide röstimisel ahjus temperatuuril alla 1030 kraadi (1900 kraadi F). Puhast ühendit saab lahustada hapetes ja leelistsüaniidides. Vaskoksiidi kasutatakse pigmendina (sinine kuni roheline) klaaside, portselanglasuuride ja kunstlike kalliskivide jaoks. Seda kasutatakse ka naftagaaside väävlitustajana ja oksüdatsioonikatalüsaatorina.
Vaskkloriid on kollakas kuni pruun pulber, mis imab õhust kergesti niiskust ja muutub rohekassiniseks hüdraadiks CuCl2∙2H2O. Hüdraat valmistatakse tavaliselt kloori ja vee juhtimisel metallilise vasega täidetud kontakttornis. Veevaba sool saadakse hüdraadi kuumutamisel 100 kraadini (212 kraadi F). Sarnaselt vaskkloriidiga kasutatakse ka vaskkloriidi katalüsaatorina paljudes orgaanilistes reaktsioonides, nt süsivesinike kloorimisel. Lisaks toimib see puidukaitsevahendina, peitsina (fiksaatorina) kangaste värvimisel ja trükkimisel, desinfektsioonivahendina, söödalisandina ning klaasi ja keraamika pigmendina.
Vasksulfaat on sool, mis tekib vaskoksiidi töötlemisel väävelhappega. See moodustub suurte helesiniste kristallidena, mis sisaldavad viit veemolekuli (CuSO4∙5H2O) ja on kaubanduses tuntud kui sinine vitriool. Veevaba sool saadakse hüdraadi kuumutamisel temperatuurini 150 kraadi (300 kraadi F). Vasksulfaati kasutatakse peamiselt põllumajanduslikel eesmärkidel pestitsiidina, germitsiidina, söödalisandina ja mullalisandina. Väiksemad kasutusalad on toormaterjalina muude vaseühendite valmistamisel, reagendina analüütilises keemias, elektrolüüdina patareides ja galvaniseerimisvannides ning meditsiinis lokaalselt manustatava fungitsiidina, bakteritsiidina ja kokkutõmbava vahendina.
Teiste oluliste vase(II) ühendite hulka kuuluvad vaskkarbonaat, Cu2(OH)2CO3, mille valmistamiseks lisatakse vasksulfaadi lahusele naatriumkarbonaat ning seejärel filtreeritakse ja kuivatatakse toode. Seda kasutatakse värvainena. Koos arseeniga moodustab see vasatsetoarseniidi (üldtuntud kui Pariisi roheline), puidukaitseaine ja insektitsiid.
