Vask(lat. cuprum), cu, Mendelejevi perioodilise süsteemi I rühma keemiline element; aatomarv 29, aatommass 63,546; pehme, tempermalmist punane metall. Looduslik metall koosneb kahe stabiilse isotoobi segust - 63 cu (69,1%) ja 65 cu (30,9%).
Ajalooline viide. M. on üks iidsetest aegadest tuntud metallidest. Inimese varajast tutvust M.-ga soodustas asjaolu, et ta esineb looduses vabas olekus tükikestena, mis mõnikord ulatuvad märkimisväärse suuruseni. Metall ja selle sulamid mängisid materiaalse kultuuri arengus suurt rolli. Oksiidide ja karbonaatide kerge redutseeritavuse tõttu oli metall ilmselt esimene metall, mida inimene õppis maakides sisalduvatest hapnikuühenditest redutseerima. Ladinakeelne nimi M. tuleneb Küprose saare nimest, kus vanad kreeklased kaevandasid vasemaagi. Iidsetel aegadel kuumutati kivimi töötlemiseks seda tule kohal ja jahutati kiiresti ning kivim pragunes. Juba nendes tingimustes olid taastamisprotsessid võimalikud. Seejärel taastati tulekahjudes suure koguse kivisöega ning torude ja lõõtsade kaudu õhu sissepritsega. Tulekahju ümbritsesid seinad, mida järk-järgult tõsteti, mis viis šahtahju loomiseni. Hiljem andsid redutseerimismeetodid teed sulfiidvasemaakide oksüdatiivsele sulatamisele, et saada vaheprodukte – matt (sulfiidide sulam), milles kontsentreeritakse metall, ja räbu (oksiidide sulam).
Levik looduses. Metalli sisaldus maakoores (clarke) on keskmiselt 4,7 10 -3% (massi järgi), maapõue alumises, põhikivimitest koosnevas osas on seda rohkem (1 10 -2%) kui ülemises (2 10 -3%), kus domineerivad graniidid ja muud happelised tardkivimid. M. rändab jõuliselt nii sügavuste kuumades vetes kui ka biosfääri külmades lahustes; Vesiniksulfiid sadestab looduslikest vetest erinevaid mineraalseid sulfiide, millel on suur tööstuslik tähtsus. Mineraalide arvukate mineraalide hulgas on ülekaalus sulfiidid, fosfaadid, sulfaadid ja kloriidid, tuntud on ka looduslikud mineraalid, karbonaadid ja oksiidid.
M. on elu oluline element, ta osaleb paljudes füsioloogilistes protsessides. Elusaine keskmine M sisaldus on 2 × 10 -4%, organismid, mis on teadaolevalt M-i kontsentreerijad. Taigas ja teistel niiske kliimaga maastikel leostub M suhteliselt kergesti happelistest muldadest, siin on kohati defitsiit. M ja sellega seotud taimede ja loomade haigused (eriti liiva- ja turbarabadel). Steppides ja kõrbetes (neile iseloomulike nõrgalt aluseliste lahustega) on M. passiivne; Maavarade leiukohtades on seda liiga palju pinnases ja taimedes, mistõttu koduloomad haigestuvad.
Jõevees on M väga vähe, 1·10 -7%. Äravooluga ookeani toodud sammal muutub suhteliselt kiiresti meremudaks. Seetõttu on savid ja kildad mõnevõrra rikastatud M-ga (5,7 × 10 -3%) ja merevesi on M-ga järsult alaküllastunud (3 × 10 -7%).
Möödunud geoloogiliste epohhide meredes toimus kohati märkimisväärne mineraalide kuhjumine mudadesse, mis viis maardlate tekkeni (näiteks Mansfeld Saksa DV-s). Rändab jõuliselt biosfääri maa-alustes vetes, nende protsessidega on seotud M maakide kuhjumine liivakividesse.
Füüsilised ja keemilised omadused. M. värvus on punane, purunemisel roosa ja õhukeste kihtidena läbipaistva rohekassinine. Metallil on näokeskne kuupvõre parameetriga A= 3,6074 å; tihedus 8,96 g/cm3(20 °C). Aatomiraadius 1,28 å; ioonraadiused cu + 0,98 å; cu 2+ 0,80 å; t pl. 1083 °C; t kip. 2600 °C; erisoojusmahtuvus (20 °C juures) 385,48 j/(kg K) , see on 0,092 väljaheited/(G ·°C). M. olulisemad ja laialdasemalt kasutatavad omadused: kõrge soojusjuhtivus - 20 °C juures 394.279 teisip/(m K) , see on 0,941 väljaheited/(cm · s°C); madal elektritakistus - temperatuuril 20 °C 1,68 10 -8 ohm m. Lineaarpaisumise soojustegur on 17,0 · 10 -6. Aururõhk üle M. on tühine, rõhk 133,322 n/m 2(see on 1 mmHg Art.) saavutatakse ainult temperatuuril 1628 °C. M. on diamagnetiline; aatomi magnetiline vastuvõtlikkus 5,27 10 -6. Brinelli kõvadus 350 Mn/m2(see on 35 kgf/mm 2); tõmbetugevus 220 Mn/m2(see on 22 kgf/mm 2); suhteline pikenemine 60%, elastsusmoodul 132 10 3 Mn/m2(st 13,2 10 3 kgf/mm 2). Karastamisel saab tõmbetugevust tõsta 400-450-ni Mn/m2, samas kui pikenemine väheneb 2% -ni ja elektrijuhtivus väheneb 1-3%. Karastatud metalli lõõmutamine peaks toimuma 600-700 °C juures. Väikesed lisandid bi (tuhandikad %) ja pb (sajandikud %) muudavad M. punahapraks ning s lisand põhjustab külmas rabedust.
Keemiliste omaduste poolest on M. VIII rühma esimese triaadi elementide ja perioodilise süsteemi I rühma leeliseliste elementide vahel. M, nagu fe, Co, ni, on altid komplekside moodustumisele, annab värvilisi ühendeid, lahustumatuid sulfiide jne. Sarnasus leelismetallidega on ebaoluline. Seega moodustab M hulga monovalentseid ühendeid, kuid 2-valentne olek on talle tüüpilisem. Ühevalentse magneesiumi soolad on vees praktiliselt lahustumatud ja kergesti oksüdeeruvad 2-valentse magneesiumi ühenditeks; kahevalentsed soolad, vastupidi, lahustuvad vees hästi ja lahustuvad täielikult lahjendatud lahustes. Hüdreeritud Cu 2+ ioonid on sinised. Tuntud on ka ühendid, milles M on 3-valentne. Seega saadakse naatriumperoksiidi toimel naatriumkuprit na 2 cuo 2 lahusele oksiid cu 2 o 3 - punane pulber, mis hakkab hapnikku vabastama juba 100 ° C juures. cu 2 o 3 on tugev oksüdeerija (näiteks eraldab vesinikkloriidhappest kloori).
M. keemiline aktiivsus on madal. Kompaktne metall ei suhtle kuiva õhu ja hapnikuga temperatuuril alla 185 °C. Niiskuse ja CO2 juuresolekul tekib metalli pinnale aluselise karbonaadi roheline kile. Kui metalli kuumutatakse õhus, toimub pinna oksüdatsioon; alla 375 °C moodustub cuo ja vahemikus 375-1100 °C metalli mittetäieliku oksüdeerumisega kahekihiline skaala, mille pinnakihis on cuo ja sisemises kihis - cu 2 o. Märg kloor interakteerub M.-ga juba normaaltemperatuuril, moodustades kloriidi cucl 2, mis on vees hästi lahustuv. M on kergesti kombineeritav teiste halogeenidega. M. näitab erilist afiinsust väävli ja seleeni suhtes; seega, see põleb väävliaurus. M. ei reageeri vesiniku, lämmastiku ja süsinikuga isegi kõrgetel temperatuuridel. Vesiniku lahustuvus tahkes metallis on ebaoluline ja 400 °C juures on see 0,06 mg 100 juures G M. Vesinik ja muud tuleohtlikud gaasid (co, ch 4), toimides kõrgetel temperatuuridel cu 2 o sisaldavatel metallikangidel, redutseerivad selle metalliks koos CO 2 ja veeauru moodustumisega. Need metallis lahustumatud tooted eralduvad sellest, põhjustades pragude ilmnemist, mis halvendab järsult metalli mehaanilisi omadusi.
Kui nh 3 lastakse üle kuuma metalli, moodustub cu 3 n. Juba kuumal temperatuuril puutub M. kokku lämmastikoksiididega, nimelt no, n 2 o (koos cu 2 o moodustumisega) ja nr 2 (koos cuo moodustumisega). Karbiide cu 2 c 2 ja cuc 2 saab atsetüleeni toimel M soolade ammoniaagi lahustele. M normaalne elektroodipotentsiaal reaktsioonil cu 2+ + 2e ® Cu on +0,337 V, ja reaktsiooni cu2+ + e -> Cu on +0,52 V. Seetõttu tõrjutakse raud sooladest välja elektronegatiivsemate elementide abil (rauda kasutatakse tööstuses) ja see ei lahustu mitteoksüdeerivates hapetes. Lämmastikhappes lahustub M. cu(no 3) 2 ja lämmastikoksiidide moodustumisega, kuumas kontsentratsioonis h 2 so 4 - cuso 4 ja so 2 moodustumisega, kuumutatud lahjendatud h 2 so 4 - kui lahuse kaudu puhutakse õhku. Kõik M. soolad on mürgised.
M. moodustab kahe- ja monovalentses olekus arvukalt väga stabiilseid kompleksühendeid. Näited monovalentse M. kompleksühenditest: (nh 4) 2 cubr 3; k 3 cu(cn) 4 - topeltsoola tüüpi kompleksid; [Сu (sc (nh 2)) 2 ]ci ja teised. Näited 2-valentse M. kompleksühenditest: cscuci 3, k 2 cucl 4 - kaksiksoolade tüüp. M. ammooniumikompleksühendid on suure tööstusliku tähtsusega: [Cu (nh 3) 4] nii 4, [Cu (nh 3) 2] nii 4.
Kviitung. Vasemaakidele on iseloomulik madal M-sisaldus, mistõttu peeneks jahvatatud maak rikastatakse enne sulatamist mehaaniliselt; sel juhul eraldatakse aheraine põhimassist väärtuslikud maavarad; Selle tulemusena saadakse hulk kaubanduslikke kontsentraate (näiteks vask, tsink, püriit) ja aheraine.
Maailmapraktikas ekstraheeritakse 80% metallidest kontsentraatidest püometallurgiliste meetodite abil, mis põhinevad kogu materjali massi sulatamisel. Sulatusprotsessi käigus magneesiumi suurema afiinsuse tõttu väävli suhtes ning jääkkivimite ja rauakomponentide suurema afiinsusega hapniku suhtes kontsentreerub magneesium sulfiidsulatusse (matti) ja oksiidid moodustavad räbu. Matt eraldatakse räbust settimise teel.
Enamikus kaasaegsetes tehastes toimub sulatamine reverberatoorsetes või elektriahjudes. Reverberatory ahjudes on tööruum horisontaalsuunas piklik; kolde pindala 300 m 2 ja rohkem (30 m? 10 m), saadakse sulamiseks vajalik soojus süsinikkütuse (maagaas, kütteõli, pulbristatud kivisüsi) põletamisel vanni pinna kohal asuvas gaasiruumis. Elektriahjudes saadakse soojust elektrivoolu juhtimisel läbi sularäbu (vool antakse räbule läbi sellesse sukeldatud grafiitelektroodide).
Kuid nii peegeldav kui ka elektriline sulatamine, mis põhineb välistel soojusallikatel, on ebatäiuslikud protsessid. Sulfiididel, mis moodustavad põhiosa vasekontsentraatidest, on kõrge kütteväärtus. Seetõttu võetakse üha enam kasutusele sulatusmeetodeid, mis kasutavad sulfiidide põlemissoojust (oksüdeerija - kuumutatud õhk, hapnikuga rikastatud õhk või tehniline hapnik). Peened, eelkuivatatud sulfiidikontsentraadid puhutakse hapniku või õhuvooluga kõrgele temperatuurile kuumutatud ahju. Osakesed põlevad suspensioonis (hapniku kiirsulatus). Sulfiide saab oksüdeeruda ka vedelas olekus; neid protsesse uuritakse intensiivselt NSV Liidus ja välismaal (Jaapan, Austraalia, Kanada) ning neist on saamas sulfiidvasemaakide pürometallurgia arendamise põhisuund.
Suure väävlisisaldusega (35-42% s) rikkad tükksulfiidmaagid (2-3% cu) saadetakse mõnel juhul otse šahtahjudesse (vertikaalse tööruumiga ahjud) sulatamiseks. Ühes šahtsulatuse tüübis (vase-väävli sulatamine) lisatakse laengule peenkoksi, mis redutseerib ahju ülemistes horisontides nii 2 elementaarseks väävliks. Vask kontsentreerub selles protsessis ka matti.
Saadud vedel matt (peamiselt cu 2 s, fes) valatakse konverterisse - silindrilisse lehtterasest paaki, mis on seest vooderdatud magnesiittellistega, mis on varustatud külgmiste torude reaga õhu sissepritseks ja ümber pöörleva seadmega. telg. Läbi mati kihi puhutakse suruõhk. Mattide muundamine toimub kahes etapis. Esiteks oksüdeeritakse raudsulfiid ja konverterisse lisatakse raudoksiidide sidumiseks kvartsi; moodustub konverteri räbu. Seejärel oksüdeeritakse vasksulfiid, moodustades metallilise metalli ja nii 2. See kare M. valatakse vormidesse. Valuplokid (ja mõnikord ka otse sulatatud töötlemata metall) saadetakse tulega rafineerimiseks, et eraldada väärtuslikke satelliite (au, ag, se, fe, bi jt) ja eemaldada kahjulikud lisandid. See põhineb lisandite metallide suuremal afiinsusel hapniku suhtes kui vask: fe, zn, co ja osaliselt ni jt lähevad oksiididena räbu ning väävel (so 2 kujul) eemaldatakse gaasidega. Pärast räbu eemaldamist “õrritatakse” metalli, et taastada selles lahustunud cu 2 o, kastes toore kase- või männipalgi otsad vedelasse metalli, misjärel see valatakse tasapinnalistesse vormidesse. Elektrolüütiliseks rafineerimiseks suspendeeritakse need valuplokid cuso 4 lahuse vannis, mis on hapestatud h 2 so 4 -ga. Need toimivad anoodidena. Voolu läbimisel anoodid lahustuvad ja katoodidele sadestub puhas metall – õhukesed vasklehed, mis saadakse ka elektrolüüsil spetsiaalsetes maatriksvannides. Tiheda ja sileda sademe eraldamiseks lisatakse elektrolüüti pindaktiivsed lisandid (puiduliim, tiouurea jt). Saadud katoodmetall pestakse veega ja sulatatakse. Väärismetallid, se, te ja muud väärtuslikud metallist satelliidid on kontsentreeritud anoodimudasse, millest need spetsiaalse töötlemise teel eraldatakse. Nikkel kontsentreeritud elektrolüüdis; Eemaldades mõned lahused aurustamiseks ja kristalliseerimiseks, võib ni saada nikkelsulfaadi kujul.
Pürometallurgiliste meetodite kõrval kasutatakse mineraalide (peamiselt halvasti oksüdeerunud ja looduslikest maakidest) saamiseks ka hüdrometallurgilisi meetodeid. Need meetodid põhinevad vaske sisaldavate mineraalide selektiivsel lahustamisel, tavaliselt h 2 so 4 või ammoniaagi nõrkades lahustes. Lahusest sadestatakse metall kas rauaga või eraldatakse elektrolüüsi teel lahustumatute anoodidega. Kombineeritud hüdroflotatsioonimeetodid, mille käigus metalli hapnikuühendid lahustatakse väävelhappe lahustes ja sulfiidid eraldatakse flotatsiooni teel, on segamaakide puhul paljulubavad. Samuti on laialt levinud autoklaavi hüdrometallurgilised protsessid, mis toimuvad kõrgendatud temperatuuridel ja rõhul.
Rakendus. Metalli suur roll tehnoloogias tuleneb mitmetest selle väärtuslikest omadustest ning eelkõige kõrgest elektrijuhtivusest, plastilisusest ja soojusjuhtivusest. Tänu nendele omadustele on M. juhtmete peamine materjal; üle 50% kaevandatud metallist kasutatakse elektritööstuses. Kõik lisandid vähendavad metalli elektrijuhtivust ja seetõttu kasutatakse elektrotehnikas kõrgeima kvaliteediga metalli, mis sisaldab vähemalt 99,9% Cu. Kõrge soojusjuhtivus ja korrosioonikindlus võimaldavad valmistada metallist soojusvahetite, külmikute, vaakumseadmete jms kriitilisi osi. Umbes 30-40% metallist kasutatakse erinevate sulamite kujul, millest olulisemad on messing(0 kuni 50% zn) ja erinevat tüüpi pronksist; tina, alumiinium, plii, berüllium jne. Lisaks rasketööstuse, side ja transpordi vajadustele kulub teatud kogus metalli (peamiselt soolade kujul) mineraalsete pigmentide valmistamiseks, kahjurite tõrjeks ja taimehaigused, mikroväetisena ja oksüdatiivsete protsesside katalüsaatoritena, samuti naha- ja karusnahatööstuses ning kunstsiidi tootmisel.
L. V. Vanjukov.
Koos kasutatakse vaske kui kunstilist materjali vaseaeg(ehted, skulptuur, nõud, nõud). Metallist ja sulamitest sepistatud ja valatud tooted on kaunistatud tagaajamise, graveerimise ja reljeefiga. Metalli töötlemise lihtsus (tänu pehmusele) võimaldab käsitöölistel saavutada mitmesuguseid tekstuure, detailide hoolikat läbitöötamist ja vormi peent modelleerimist. Metallist valmistatud tooted eristuvad nende kuldsete või punakate toonide ilu, samuti nende võime poolest poleerimisel sära saada. M. on sageli kullatud, patineeritud, toonitud ja kaunistatud emailiga. Alates 15. sajandist on metalli kasutatud ka trükiplaatide valmistamiseks.
Vask kehas. M. - vajalik taimedele ja loomadele mikroelement. M. peamine biokeemiline funktsioon on osalemine ensümaatilistes reaktsioonides aktivaatorina või vaske sisaldavate ensüümide osana. M kogus taimedes jääb vahemikku 0,0001 kuni 0,05% (kuivaine kohta) ja sõltub taime tüübist ja M sisaldusest mullas. Taimedes on M. ensüümi oksüdaaside ja valgu plastotsüaniini komponent. Optimaalsetes kontsentratsioonides suurendab M. taimede külmakindlust ning soodustab nende kasvu ja arengut. Loomadest on M. rikkaimad mõned selgrootud (molluskid ja koorikloomad aastal hemotsüaniin sisaldab 0,15-0,26% M.). Toiduga võetuna imendub M. soolestikku, seondub vereseerumi valguga – albumiiniga, seejärel imendub maksa, kust naaseb tseruloplasmiini valgu osana verre ning jõuab organitesse ja kudedesse.
M. sisaldus inimestel on erinev (100 kohta G kuivkaal) alates 5 mg maksas kuni 0,7 mg luudes, kehavedelikes - alates 100 mcg(100 kohta ml) veres kuni 10 mcg tserebrospinaalvedelikus; kogu M. täiskasvanud inimese kehas on umbes 100 mg. M. on osa paljudest ensüümidest (näiteks türosinaas, tsütokroom oksüdaas) ja stimuleerib luuüdi vereloome funktsiooni. Väikesed M. doosid mõjutavad süsivesikute (veresuhkru langus), mineraalainete (fosfori hulga vähenemine veres) jne ainevahetust. M. tõus veres viib mineraalsete rauaühendite muutumiseni orgaanilisteks, stimuleerib sünteesi käigus maksas kogunenud raua kasutamist hemoglobiini.
M. defitsiidi korral mõjutab teraviljataimi nn töötlemishaigus ja viljataimi mõjutab eksanteem; loomadel raua imendumine ja kasutamine väheneb, mis toob kaasa aneemia millega kaasneb kõhulahtisus ja kurnatus. Kasutatakse vase mikroväetisi ja loomi söödetakse sooladega M. M. mürgistus põhjustab aneemiat, maksahaigust ja Wilsoni tõbe. Inimestel tekib mürgistus harva M. imendumise ja eritumise peenmehhanismide tõttu. Suurtes annustes põhjustab M. aga oksendamist; kui M. imendub, võib tekkida üldine mürgistus (kõhulahtisus, hingamise ja südametegevuse nõrgenemine, lämbumine, kooma).
I. F. Gribovskaja.
Meditsiinis kasutatakse M. sulfaati antiseptilise ja kokkutõmbava ainena silmatilkade kujul konjunktiviidi korral ja silmapliiatsitena trahhoomi raviks. M. sulfaadi lahust kasutatakse ka fosforiga nahapõletuste korral. Mõnikord kasutatakse M. sulfaati oksendamisvahendina. M. nitraati kasutatakse silmasalvina trahhoomi ja konjunktiviidi korral.
Lit.: Smirnov V.I., Vase ja nikli metallurgia, Sverdlovsk - M., 1950; Avetisyan Kh. K., blistervase metallurgia, M., 1954; Ghazaryan L. M., Vase pürometallurgia, M., 1960; Metallurgist's Guide to Non-Ferrous Metals, toimetanud N. N. Murach, 2. väljaanne, 1. köide, M., 1953, 2. köide, M., 1947; Levinson N. p., [Värvilisest ja mustast metallist valmistatud tooted], raamatus: Vene dekoratiivkunst, kd 1-3, M., 1962-65; hadaway w. s., illustratsioonid metallitööst messingist ja vasest, enamasti lõuna-India, madras, 1913; Wainwright g. a., tina ja vase esinemine bybiose lähedal, “Egiptuse arheoloogia ajakiri”, 1934, v. 20, punkt 1, lk. 29-32; bergs? e lk, kullamisprotsess ning vase ja plii metallurgia eelkolumbia indiaanlaste seas, kbh., 1938; Frieden E., Vaseühendite roll looduses, raamatus: Horizons of Biochemistry, tõlge inglise keelest, M., 1964; tema. Vase biokeemia, raamatus: Molecules and Cells, tõlge inglise keelest, in. 4, M., 1969; Vase bioloogiline roll, M., 1970.
laadige alla abstraktne
Vask on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilisuse tabeli esimese rühma sekundaarse alamrühma element, mille aatomnumber on 29. Seda tähistatakse sümboliga Cu (lat. Cuprum).
Aatomarv - 29
Aatommass - 63,546
Tihedus, kg/m³ - 8960
Sulamistemperatuur, °C - 1083
Soojusmahtuvus, kJ/(kg °C) - 0,385
Elektronegatiivsus - 1,9
Kovalentne raadius, Å - 1,17
1. ionisatsioon potentsiaal, eV - 7,73
Vask esineb looduses nii ühenditena kui ka looduslikul kujul. Tööstusliku tähtsusega on kalkopüriit CuFeS2, tuntud ka kui vaskpüriit, kalkotsiit Cu2S ja borniit Cu5FeS4. Koos nendega leidub ka teisi vase mineraale: kovelliit CuS, kupriit Cu2O, asuriit Cu3(CO3)2(OH)2, malahhiit Cu2CO3(OH)2. Mõnikord leidub vaske natiivsel kujul, üksikute klastrite mass võib ulatuda 400 tonnini. Vasksulfiidid tekivad peamiselt keskmise temperatuuriga hüdrotermilistes veenides. Vase ladestusi leidub sageli ka settekivimites – vask-liivakivides ja kildades. Tuntuimad seda tüüpi maardlad on Udokan Tšita piirkonnas, Dzhezkazgan Kasahstanis, Kesk-Aafrika vasevöö ja Mansfeld Saksamaal.
Suurem osa vasemaagist kaevandatakse avakaevandamise teel. Vasesisaldus maagis on vahemikus 0,4–1,0%. Vase füüsikalised omadused
Vask on kuld-roosa plastiline metall, õhu käes kattub see kiiresti oksiidkilega, mis annab sellele iseloomuliku intensiivse kollakaspunase tooni. Vasel on kõrge soojus- ja elektrijuhtivus (elektrijuhtivuse poolest hõbeda järel teisel kohal). Sellel on kaks stabiilset isotoopi – 63Cu ja 65Cu ning mitu radioaktiivset isotoopi. Neist pikima elueaga, 64Cu, on poolväärtusaeg 12,7 tundi ja kaks lagunemisrežiimi erinevate toodetega.
Vase värvus on punane, purunemisel roosa ja õhukeste kihtidena läbipaistva rohekassinine. Metallil on näokeskne kuupvõre parameetriga a = 3,6074 Å; tihedus 8,96 g/cm3 (20 °C). Aatomi raadius 1,28 Å; Cu+ ioonraadiused 0,98 Å; Сu2+ 0,80 Å; sulamistemperatuur 1083 °C; keemistemperatuur 2600 °C; erisoojusmahtuvus (20 °C juures) 385,48 J/(kg K), s.o. 0,092 cal/(g °C). Vase olulisemad ja laialdasemalt kasutatavad omadused: kõrge soojusjuhtivus - 20 °C juures 394,279 W/(m K), ehk 0,941 cal/(cm sek °C); madal elektritakistus - 20 °C juures 1,68·10-8 oomi·m. Lineaarpaisumise soojustegur on 17,0·10-6. Aururõhk vasest kõrgemal on tühine, rõhk 133,322 n/m2 (st 1 mm Hg) saavutatakse ainult temperatuuril 1628 °C. Vask on diamagnetiline; aatomi magnetiline vastuvõtlikkus 5,27·10-6. Vase Brinelli kõvadus on 350 Mn/m2 (st 35 kgf/mm2); tõmbetugevus 220 MN/m2 (ehk 22 kgf/mm2); suhteline pikenemine 60%, elastsusmoodul 132·103 MN/m2 (ehk 13,2·103 kgf/mm2). Karastamisel saab tõmbetugevust tõsta 400-450 Mn/m2-ni, samas pikenemist vähendada 2%-ni ja elektrijuhtivust 1-3 võrra.
Vask(lat. Cuprum), Cu, Mendelejevi perioodilise süsteemi I rühma keemiline element; aatomarv 29, aatommass 63,546; pehme, tempermalmist punane metall. Looduslik metall koosneb kahe stabiilse isotoobi segust - 63 Cu (69,1%) ja 65 Cu (30,9%).
Ajalooline viide. M. on üks iidsetest aegadest tuntud metallidest. Inimese varajast tutvust M.-ga soodustas asjaolu, et ta esineb looduses vabas olekus tükikestena (vt. Native vask), mis mõnikord ulatuvad märkimisväärse suuruseni. Metall ja selle sulamid mängisid materiaalse kultuuri arengus suurt rolli (vt. Pronksiaeg). Oksiidide ja karbonaatide kerge redutseeritavuse tõttu oli metall ilmselt esimene metall, mida inimene õppis maakides sisalduvatest hapnikuühenditest redutseerima. Ladinakeelne nimi M. tuleneb Küprose saare nimest, kus vanad kreeklased kaevandasid vasemaagi. Iidsetel aegadel kuumutati kivimi töötlemiseks seda tule kohal ja jahutati kiiresti ning kivim pragunes. Juba nendes tingimustes olid taastamisprotsessid võimalikud. Seejärel taastati tulekahjudes suure koguse kivisöega ning torude ja lõõtsade kaudu õhu sissepritsega. Tulekahju ümbritsesid seinad, mida järk-järgult tõsteti, mis viis šahtahju loomiseni. Hiljem andsid redutseerimismeetodid teed sulfiidvasemaakide oksüdatiivsele sulatamisele, et saada vaheprodukte – matt (sulfiidide sulam), milles kontsentreeritakse metall, ja räbu (oksiidide sulam).
Levik looduses. Metalli sisaldus maakoores (clarke) on keskmiselt 4,7 10 -3% (massi järgi), maapõue alumises, põhikivimitest koosnevas osas on seda rohkem (1 10 -2%) kui ülemises osas (2%).10 -3%), kus domineerivad graniidid ja muud happelised tardkivimid. M. rändab jõuliselt nii sügavuste kuumades vetes kui ka biosfääri külmades lahustes; Vesiniksulfiid sadestab looduslikest vetest erinevaid mineraalseid sulfiide, millel on suur tööstuslik tähtsus. Mineraalide arvukate mineraalide hulgas on ülekaalus sulfiidid, fosfaadid, sulfaadid ja kloriidid, tuntud on ka looduslikud mineraalid, karbonaadid ja oksiidid.
M. on elu oluline element, ta osaleb paljudes füsioloogilistes protsessides. M sisaldus elusaines on keskmiselt 2·10 -4%, organismid on teadaolevalt M-i koondajad. Taigas ja teistel niiske kliimaga maastikel leostub M suhteliselt kergesti happelistest muldadest, siin on kohati M defitsiit ja sellega seotud taime- ja loomahaigused (eriti liiva- ja turbarabadel). Steppides ja kõrbetes (neile iseloomulike nõrgalt aluseliste lahustega) on M. passiivne; Maavarade leiukohtades on seda liiga palju pinnases ja taimedes, mistõttu koduloomad haigestuvad.
Jõevees on M väga vähe, 1·10 -7%. Äravooluga ookeani toodud sammal muutub suhteliselt kiiresti meremudaks. Seetõttu on savid ja kildad mõnevõrra rikastatud M-ga (5,7·10-3%) ja merevesi on M-ga järsult alaküllastatud (3,10-7%).
Möödunud geoloogiliste epohhide meredes toimus kohati märkimisväärne mineraalide kuhjumine mudadesse, mis viis maardlate tekkeni (näiteks Mansfeld Saksa DV-s). Rändab jõuliselt biosfääri maa-alustes vetes, nende protsessidega on seotud M maakide kuhjumine liivakividesse.
Füüsilised ja keemilised omadused. M. värvus on punane, purunemisel roosa ja õhukeste kihtidena läbipaistva rohekassinine. Metallil on näokeskne kuupvõre parameetriga A= 3,6074; tihedus 8,96 g/cm3(20 °C). Aatomiraadius 1,28; ioonraadiused Cu + 0,98; Cu 2+ 0,80; t pl. 1083 °C; t kip. 2600 °C; erisoojusmahtuvus (20 °C juures) 385,48 j/(kg K), see on 0,092 väljaheited/(G·°C). M. olulisemad ja laialdasemalt kasutatavad omadused: kõrge soojusjuhtivus - 20 °C juures 394.279 teisip/(m K), see on 0,941 väljaheited/(cm·s·°C); madal elektritakistus - temperatuuril 20 °C 1,68 10 -8 ohm m. Lineaarpaisumise soojustegur on 17,0·10 -6. Aururõhk üle M. on tühine, rõhk 133,322 n/m 2(see on 1 mmHg Art.) saavutatakse ainult temperatuuril 1628 °C. M. on diamagnetiline; aatomi magnetiline vastuvõtlikkus 5,27·10 -6. Brinelli kõvadus 350 Mn/m2(see on 35 kgf/mm 2); tõmbetugevus 220 Mn/m2(see on 22 kgf/mm 2); suhteline pikenemine 60%, elastsusmoodul 132 10 3 Mn/m2(st 13,2 10 3 kgf/mm 2). Karastamisel saab tõmbetugevust tõsta 400-450-ni Mn/m2, samas kui pikenemine väheneb 2% -ni ja elektrijuhtivus väheneb 1-3%. Külmtöödeldud metalli lõõmutamine peaks toimuma 600-700 °C juures. Väikesed lisandid Bi (tuhandikes %) ja Pb (sajandikud %) muudavad M. punaselt rabedaks ning S segunemine tekitab külmas rabedust.
Keemiliste omaduste poolest on metall VIII rühma esimese triaadi elementide ja perioodilise süsteemi I rühma leeliseliste elementide vahel. M, nagu Fe, Co ja Ni, on altid komplekside moodustumisele ja toodab värvilisi ühendeid, lahustumatuid sulfiide jne. Sarnasus leelismetallidega on ebaoluline. Seega moodustab M hulga monovalentseid ühendeid, kuid 2-valentne olek on talle tüüpilisem. Ühevalentse magneesiumi soolad on vees praktiliselt lahustumatud ja kergesti oksüdeeruvad 2-valentse magneesiumi ühenditeks; kahevalentsed soolad, vastupidi, lahustuvad vees hästi ja lahustuvad täielikult lahjendatud lahustes. Hüdreeritud Cu 2+ ioonid on sinised. Tuntud on ka ühendid, milles M on 3-valentne. Seega saadakse naatriumperoksiidi toimel naatriumkuprit Na 2 CuO 2 lahusele oksiid Cu 2 O 3 - punane pulber, mis hakkab hapnikku vabastama juba 100 ° C juures. Cu 2 O 3 on tugev oksüdeerija (näiteks eraldab vesinikkloriidhappest kloori).
M. keemiline aktiivsus on madal. Kompaktne metall ei interakteeru kuiva õhu ja hapnikuga temperatuuril alla 185 °C. Niiskuse ja CO 2 juuresolekul tekib metalli pinnale aluselise karbonaadi roheline kile. Kui metalli kuumutatakse õhus, toimub pinna oksüdatsioon; alla 375 °C tekib CuO ja vahemikus 375-1100 °C metalli mittetäieliku oksüdeerumisega kahekihiline katlakivi, mille pinnakihis on CuO ja sisemises kihis CuO. 2 O (vt. Vaskoksiidid). Märg kloor interakteerub mineraalidega juba normaalsel temperatuuril, moodustades vees hästi lahustuva CuCl 2 kloriidi. M on kergesti kombineeritav teiste halogeenidega (vt. Vaskhalogeniidid). M. näitab erilist afiinsust väävli ja seleeni suhtes; seega põleb see väävliaurus (vt. Vasksulfiidid). M. ei reageeri vesiniku, lämmastiku ja süsinikuga isegi kõrgetel temperatuuridel. Vesiniku lahustuvus tahkes metallis on ebaoluline ja 400 °C juures on see 0,06 mg 100 juures G M. Vesinik ja teised kergestisüttivad gaasid (CO, CH 4), toimides kõrgel temperatuuril Cu 2 O sisaldavatele metallivaladele, redutseerivad selle metalliks, moodustades CO 2 ja veeauru. Need metallis lahustumatud tooted eralduvad sellest, põhjustades pragude ilmnemist, mis halvendab järsult metalli mehaanilisi omadusi.
Kui NH 3 juhitakse üle kuuma metalli, tekib Cu 3 N. Juba kuumal temperatuuril puutub metall kokku lämmastikoksiididega, nimelt NO, N 2 O (koos Cu 2 O moodustumisega) ja NO 2 (koos moodustumisega) CuO). Karbiide Cu 2 C 2 ja CuC 2 saab atsetüleeni toimel M soolade ammoniaagi lahustele M normaalne elektroodipotentsiaal reaktsioonile Cu 2+ + 2e Cu on +0,337 V, ja reaktsiooni Cu + + e Cu on +0,52 V. Seetõttu tõrjutakse raud sooladest välja elektronegatiivsemate elementide abil (rauda kasutatakse tööstuses) ja see ei lahustu mitteoksüdeerivates hapetes. Lämmastikhappes lahustub M. Cu(NO 3) 2 ja lämmastikoksiidide moodustumisega, kuumas H 2 SO 4 kontsentratsioonis - CuSO 4 ja SO 2 moodustumisega, kuumutatud lahjendatud H 2 SO 4 - kui lahuse kaudu puhutakse õhku. Kõik M. soolad on mürgised (vt. Vaskkarbonaadid, Vasknitraat, Vasksulfaat).
M. moodustab kahe- ja monovalentses olekus arvukalt väga stabiilseid kompleksühendeid. Ühevalentse metalli kompleksühendite näited: (NH 4) 2 CuBr 3; K 3 Cu(CN) 4 - topeltsoola tüüpi kompleksid; [Cu (SC (NH 2)) 2 ]CI ja teised. Näited 2-valentse metalli kompleksühenditest: CsCuCI 3, K 2 CuCl 4 – kaksiksoolade tüüp. Suure tööstusliku tähtsusega on M ammoniaagi kompleksühendid: [Cu (NH 3) 4 ] SO 4, [Cu (NH 3) 2 ] SO 4 .
Kviitung. Vasemaakidele on iseloomulik madal M-sisaldus, mistõttu peeneks jahvatatud maak rikastatakse enne sulatamist mehaaniliselt; sel juhul eraldatakse aheraine põhimassist väärtuslikud maavarad; Selle tulemusena saadakse hulk kaubanduslikke kontsentraate (näiteks vask, tsink, püriit) ja aheraine.
Maailmapraktikas ekstraheeritakse 80% metallidest kontsentraatidest püometallurgiliste meetodite abil, mis põhinevad kogu materjali massi sulatamisel. Sulatusprotsessi käigus magneesiumi suurema afiinsuse tõttu väävli suhtes ning jääkkivimite ja rauakomponentide suurema afiinsusega hapniku suhtes kontsentreerub magneesium sulfiidsulatusse (matti) ja oksiidid moodustavad räbu. Matt eraldatakse räbust settimise teel.
Enamikus kaasaegsetes tehastes toimub sulatamine reverberatoorsetes või elektriahjudes. Reverberatory ahjudes on tööruum horisontaalsuunas piklik; kolde pindala 300 m 2 ja rohkem (30 m 10 m), saadakse sulamiseks vajalik soojus süsinikkütuse (maagaas, kütteõli, pulbristatud kivisüsi) põletamisel vanni pinna kohal asuvas gaasiruumis. Elektriahjudes saadakse soojust elektrivoolu juhtimisel läbi sularäbu (vool antakse räbule läbi sellesse sukeldatud grafiitelektroodide).
Kuid nii peegeldav kui ka elektriline sulatamine, mis põhineb välistel soojusallikatel, on ebatäiuslikud protsessid. Sulfiididel, mis moodustavad põhiosa vasekontsentraatidest, on kõrge kütteväärtus. Seetõttu võetakse üha enam kasutusele sulatusmeetodeid, mis kasutavad sulfiidide põlemissoojust (oksüdeerija - kuumutatud õhk, hapnikuga rikastatud õhk või tehniline hapnik). Peened, eelkuivatatud sulfiidikontsentraadid puhutakse hapniku või õhuvooluga kõrgele temperatuurile kuumutatud ahju. Osakesed põlevad suspensioonis (hapniku kiirsulatus). Sulfiide saab oksüdeeruda ka vedelas olekus; neid protsesse uuritakse intensiivselt NSV Liidus ja välismaal (Jaapan, Austraalia, Kanada) ning neist on saamas sulfiidvasemaakide pürometallurgia arendamise põhisuund.
Suure väävlisisaldusega (35-42% S) rikkad tükksulfiidmaagid (2-3% Cu) saadetakse mõnel juhul otse šahtahjudesse (vertikaalse tööruumiga ahjud) sulatamiseks. Ühes šahtsulatuse tüübis (vase-väävli sulatamine) lisatakse laengule peenkoksi, mis redutseerib SO 2 ahju ülemistes horisontides elementaarseks väävliks. Vask kontsentreerub selles protsessis ka matti.
Saadud vedel matt (peamiselt Cu 2 S, FeS) valatakse konverterisse - silindrilisse lehtterasest paaki, mis on seest vooderdatud magnesiittellistest, mis on varustatud külgmiste torude reaga õhu sissepritseks ja seadmega ümber pööramiseks. telg. Läbi mati kihi puhutakse suruõhk. Mattide muundamine toimub kahes etapis. Esiteks oksüdeeritakse raudsulfiid ja konverterisse lisatakse raudoksiidide sidumiseks kvartsi; moodustub konverteri räbu. Seejärel oksüdeeritakse vasksulfiid, moodustades metallilise metalli ja SO 2 . See kare M. valatakse vormidesse. Valuplokid (ja mõnikord ka otse sulatatud töötlemata metall) saadetakse tulega rafineerimiseks, et eraldada väärtuslikke satelliite (Au, Ag, Se, Fe, Bi jt) ja eemaldada kahjulikud lisandid. See põhineb lisandite metallide suuremal afiinsusel hapniku suhtes kui vasel: Fe, Zn, Co ja osaliselt Ni ja teised lähevad oksiididena räbu ning väävel (SO 2 kujul) eemaldatakse gaasidega. Pärast räbu eemaldamist “kiusatakse” metalli, et taastada selles lahustunud Cu 2 O, kastes toore kase- või männipalgi otsad vedelasse metalli, misjärel see valatakse lamedatesse vormidesse. Elektrolüütiliseks rafineerimiseks suspendeeritakse need valuplokid H2SO4-ga hapestatud CuSO4 lahuse vannis. Need toimivad anoodidena. Voolu läbimisel anoodid lahustuvad ja katoodidele sadestub puhas metall – õhukesed vasklehed, mis saadakse ka elektrolüüsil spetsiaalsetes maatriksvannides. Tiheda ja sileda sademe eraldamiseks lisatakse elektrolüüti pindaktiivsed lisandid (puiduliim, tiouurea jt). Saadud katoodmetall pestakse veega ja sulatatakse. Väärismetallid, Se, Te ja muud väärtuslikud metallist satelliidid on kontsentreeritud anoodimudasse, millest need spetsiaalse töötlemise teel eraldatakse. Nikkel kontsentreeritud elektrolüüdis; Eemaldades mõned lahused aurustamiseks ja kristalliseerimiseks, saab Ni saada nikkelsulfaadi kujul.
Pürometallurgiliste meetodite kõrval kasutatakse mineraalide (peamiselt halvasti oksüdeerunud ja looduslikest maakidest) saamiseks ka hüdrometallurgilisi meetodeid. Need meetodid põhinevad vaske sisaldavate mineraalide selektiivsel lahustamisel, tavaliselt H 2 SO 4 või ammoniaagi nõrkades lahustes. Lahusest sadestatakse metall kas rauaga või eraldatakse elektrolüüsi teel lahustumatute anoodidega. Kombineeritud hüdroflotatsioonimeetodid, mille käigus metalli hapnikuühendid lahustatakse väävelhappe lahustes ja sulfiidid eraldatakse flotatsiooni teel, on segamaakide puhul paljulubavad. Samuti on laialt levinud autoklaavi hüdrometallurgilised protsessid, mis toimuvad kõrgendatud temperatuuridel ja rõhul.
Rakendus. Metalli suur roll tehnoloogias tuleneb mitmetest selle väärtuslikest omadustest ning eelkõige kõrgest elektrijuhtivusest, plastilisusest ja soojusjuhtivusest. Tänu nendele omadustele on M. juhtmete peamine materjal; üle 50% kaevandatud metallist kasutatakse elektritööstuses. Kõik lisandid vähendavad metalli elektrijuhtivust ja seetõttu kasutatakse elektrotehnikas kõrgekvaliteedilist metalli, mis sisaldab vähemalt 99,9% Cu. Kõrge soojusjuhtivus ja korrosioonikindlus võimaldavad valmistada metallist soojusvahetite, külmikute, vaakumseadmete jms kriitilisi osi. Umbes 30-40% metallist kasutatakse erinevate sulamite kujul, millest olulisemad on messing(0 kuni 50% Zn) ja erinevat tüüpi pronksist; tina, alumiinium, plii, berüllium jne (lisateavet vt Vasesulamid). Lisaks rasketööstuse, side ja transpordi vajadustele kulub teatud kogus metalli (peamiselt soolade kujul) mineraalsete pigmentide valmistamiseks, kahjurite ja taimehaiguste tõrjeks, mikroväetisena, oksüdatsiooniprotsesside katalüsaatorina. , samuti naha- ja karusnahatööstuses ning kunstsiidi tootmisel.
L. V. Vanjukov.
Koos kasutatakse vaske kui kunstilist materjali vaseaeg(ehted, skulptuur, nõud, nõud). Metallist ja sulamitest sepistatud ja valatud tooted (vt. Pronks) on kaunistatud tagaajamise, graveerimise ja reljeefiga. Metalli töötlemise lihtsus (tänu pehmusele) võimaldab käsitöölistel saavutada mitmesuguseid tekstuure, detailide hoolikat läbitöötamist ja vormi peent modelleerimist. Metallist valmistatud tooted eristuvad nende kuldsete või punakate toonide ilu, samuti nende võime poolest poleerimisel sära saada. M. on sageli kullatud ja patineeritud (vt. Paatina), toonitud, kaunistatud emailiga. Alates 15. sajandist on metalli kasutatud ka trükiplaatide valmistamiseks (vt. Graveerimine).
Vask kehas. M. - vajalik taimedele ja loomadele mikroelement. M. peamine biokeemiline funktsioon on osalemine ensümaatilistes reaktsioonides aktivaatorina või vaske sisaldavate ensüümide osana. M kogus taimedes jääb vahemikku 0,0001 kuni 0,05% (kuivaine kohta) ja sõltub taime tüübist ja M sisaldusest mullas. Taimedes on M. ensüümi oksüdaaside ja valgu plastotsüaniini komponent. Optimaalsetes kontsentratsioonides suurendab M. taimede külmakindlust ning soodustab nende kasvu ja arengut. Loomadest on M. rikkaimad mõned selgrootud (molluskid ja koorikloomad aastal hemotsüaniin sisaldab 0,15-0,26% M.). Toiduga võetuna imendub M. soolestikku, seondub vereseerumi valguga – albumiiniga, seejärel imendub maksa, kust naaseb tseruloplasmiini valgu osana verre ning jõuab organitesse ja kudedesse.
M. sisaldus inimestel on erinev (100 kohta G kuivkaal) alates 5 mg maksas kuni 0,7 mg luudes, kehavedelikes - alates 100 mcg(100 kohta ml) veres kuni 10 mcg tserebrospinaalvedelikus; kogu M. täiskasvanud inimese kehas on umbes 100 mg. M. on osa paljudest ensüümidest (näiteks türosinaas, tsütokroom oksüdaas) ja stimuleerib luuüdi vereloome funktsiooni. Väikesed M. doosid mõjutavad süsivesikute (veresuhkru langus), mineraalainete (fosfori hulga vähenemine veres) jne ainevahetust. M. tõus veres viib mineraalsete rauaühendite muutumiseni orgaanilisteks, stimuleerib sünteesi käigus maksas kogunenud raua kasutamist hemoglobiini.
M. defitsiidi korral mõjutab teraviljataimi nn töötlemishaigus ja viljataimi mõjutab eksanteem; loomadel raua imendumine ja kasutamine väheneb, mis toob kaasa aneemia millega kaasneb kõhulahtisus ja kurnatus. Kasutatakse vase mikroväetisi ja loomade söötmist vasesooladega (vt. Mikroväetised). M. mürgistus põhjustab aneemiat, maksahaigust ja Wilsoni tõbe. Inimestel tekib mürgistus harva M. imendumise ja eritumise peenmehhanismide tõttu. Suurtes annustes põhjustab M. aga oksendamist; kui M. imendub, võib tekkida üldine mürgistus (kõhulahtisus, hingamise ja südametegevuse nõrgenemine, lämbumine, kooma).
I. F. Gribovskaja.
Meditsiinis kasutatakse M. sulfaati antiseptilise ja kokkutõmbava ainena silmatilkade kujul konjunktiviidi korral ja silmapliiatsitena trahhoomi raviks. M. sulfaadi lahust kasutatakse ka fosforiga nahapõletuste korral. Mõnikord kasutatakse M. sulfaati oksendamisvahendina. M. nitraati kasutatakse silmasalvina trahhoomi ja konjunktiviidi korral.
Lit.: Smirnov V.I., Vase ja nikli metallurgia, Sverdlovsk - M., 1950; Avetisyan Kh. K., blistervase metallurgia, M., 1954; Ghazaryan L. M., Vase pürometallurgia, M., 1960; Metallurgist's Guide to Non-Ferrous Metals, toimetanud N. N. Murach, 2. väljaanne, 1. köide, M., 1953, 2. köide, M., 1947; Levinson N.P., [Värvilisest ja mustast metallist valmistatud tooted], raamatus: Vene dekoratiivkunst, kd 1-3, M., 1962-65; Hadaway W. S., Illustratsioonid metallitööst messingis ja vases, peamiselt Lõuna-India, Madras, 1913; Wainwright G. A., Tina ja vase esinemine bybiose lähedal, "Journal of Egyptian Archaeology", 1934, v. 20, punkt 1, lk. 29-32; BergsÆe P., Vase ja plii kullamisprotsess ning metallurgia eelkolumbia indiaanlaste seas, Kbh., 1938; Frieden E., Vaseühendite roll looduses, raamatus: Horizons of Biochemistry, tõlge inglise keelest, M., 1964; tema. Vase biokeemia, raamatus: Molecules and Cells, tõlge inglise keelest, in. 4, M., 1969; Vase bioloogiline roll, M., 1970.
Vask- esimese rühma sekundaarse alarühma element, D.I.Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljas periood, aatomnumbriga 29. Tähistatakse sümboliga Cu (lat. Cuprum).
Vask esineb looduses nii ühenditena kui ka looduslikul kujul. Tööstusliku tähtsusega on kalkopüriit CuFeS2, tuntud ka kui vaskpüriit, kalkotsiit Cu2S ja borniit Cu5FeS4. Koos nendega leidub ka teisi vase mineraale: kovelliit CuS, kupriit Cu2O, asuriit Cu3(CO3)2(OH)2, malahhiit Cu2CO3(OH)2. Mõnikord leidub vaske natiivsel kujul, üksikute klastrite mass võib ulatuda 400 tonnini. Vasksulfiidid tekivad peamiselt keskmise temperatuuriga hüdrotermilistes veenides. Vase ladestusi leidub sageli ka settekivimites – vask-liivakivides ja kildades. Tuntuimad seda tüüpi maardlad on Udokan Tšita piirkonnas, Dzhezkazgan Kasahstanis, Kesk-Aafrika vasevöö ja Mansfeld Saksamaal.
Suurem osa vasemaagist kaevandatakse avakaevandamise teel. Vasesisaldus maagis on vahemikus 0,4–1,0%. Vase füüsikalised omadused
Vask on kuld-roosa plastiline metall, õhu käes kattub see kiiresti oksiidkilega, mis annab sellele iseloomuliku intensiivse kollakaspunase tooni. Vasel on kõrge soojus- ja elektrijuhtivus (elektrijuhtivuse poolest hõbeda järel teisel kohal). Sellel on kaks stabiilset isotoopi – 63Cu ja 65Cu ning mitu radioaktiivset isotoopi. Neist pikima elueaga, 64Cu, on poolväärtusaeg 12,7 tundi ja kaks lagunemisrežiimi erinevate toodetega.
Vase värvus on punane, purunemisel roosa ja õhukeste kihtidena läbipaistva rohekassinine. Metallil on näokeskne kuupvõre parameetriga a = 3,6074 Å; tihedus 8,96 g/cm3 (20 °C). Aatomi raadius 1,28 Å; Cu+ ioonraadiused 0,98 Å; Сu2+ 0,80 Å; sulamistemperatuur 1083 °C; keemistemperatuur 2600 °C; erisoojusmahtuvus (20 °C juures) 385,48 J/(kg K), s.o. 0,092 cal/(g °C). Vase olulisemad ja laialdasemalt kasutatavad omadused: kõrge soojusjuhtivus - 20 °C juures 394,279 W/(m K), ehk 0,941 cal/(cm sek °C); madal elektritakistus - 20 °C juures 1,68·10-8 oomi·m. Lineaarpaisumise soojustegur on 17,0·10-6. Aururõhk vasest kõrgemal on tühine, rõhk 133,322 n/m2 (st 1 mm Hg) saavutatakse ainult temperatuuril 1628 °C. Vask on diamagnetiline; aatomi magnetiline vastuvõtlikkus 5,27·10-6. Vase Brinelli kõvadus on 350 Mn/m2 (st 35 kgf/mm2); tõmbetugevus 220 MN/m2 (ehk 22 kgf/mm2); suhteline pikenemine 60%, elastsusmoodul 132·103 MN/m2 (ehk 13,2·103 kgf/mm2). Karastamisel saab tõmbetugevust tõsta 400-450 Mn/m2-ni, samas pikenemist vähendada 2%-ni ja elektrijuhtivust 1-3 võrra.
Vask on plastiline kuldroosa metall, millel on iseloomulik metalliline läige. D.I. Mendelejevi perioodilises süsteemis on see keemiline element tähistatud kui Cu (Cuprum) ja see asub 4. perioodi I rühma (külg-alarühma) seerianumbri 29 all.
Ladinakeelne nimi Cuprum tuleneb Küprose saare nimest. On teada fakte, et Küprosel olid veel 3. sajandil eKr vasekaevandused ja kohalikud käsitöölised sulatasid vaske. Firmast saab osta vaske « ».
Ajaloolaste sõnul on vask ühiskonnale tuttav umbes üheksa tuhat aastat. Kõige iidsemad vasest tooted leiti tänapäeva Türgi piirkonnast arheoloogiliste väljakaevamiste käigus. Arheoloogid on avastanud väikesed vasest helmed ja plaadid, mida kasutatakse riiete kaunistamiseks. Leiud pärinevad 8.-7. aastatuhande vahetusest eKr. Iidsetel aegadel valmistati vasest ehteid, kalleid nõusid ja mitmesuguseid õhukeste teradega tööriistu.
Vanade metallurgide suureks saavutuseks võib nimetada vasepõhjaga sulami – pronksi – tootmist.
Vase põhiomadused
1. Füüsikalised omadused.
Õhus omandab vask oksiidkile moodustumise tõttu ereda kollakaspunase tooni. Õhukesed plaadid on nende kaudu uurides rohekassinist värvi. Puhtal kujul on vask üsna pehme, tempermalmist ja kergesti valtsitav ja tõmmatav. Lisandid võivad suurendada selle kõvadust.
Vase kõrget elektrijuhtivust võib nimetada peamiseks omaduseks, mis määrab selle valdava kasutuse. Vasel on ka väga kõrge soojusjuhtivus. Lisandid nagu raud, fosfor, tina, antimon ja arseen mõjutavad põhiomadusi ning vähendavad elektri- ja soojusjuhtivust. Nende näitajate järgi on vask hõbeda järel teisel kohal.
Vasel on kõrge tihedus, sulamis- ja keemistemperatuur. Oluline omadus on ka hea korrosioonikindlus. Näiteks kõrge õhuniiskuse korral oksüdeerub raud palju kiiremini.
Vask sobib hästi töötlemiseks: valtsitud vaskleheks ja vaskvardaks, tõmmatud vasktraadiks paksusega tuhandik millimeetrit. See metall on diamagnetiline, see tähendab, et see on magnetiseeritud välise magnetvälja suunas.
Vask on suhteliselt madala aktiivsusega metall. Normaalsetes tingimustes kuivas õhus selle oksüdeerumist ei toimu. See reageerib kergesti halogeenide, seleeni ja väävliga. Oksüdeerivate omadusteta happed ei mõjuta vaske. Vesiniku, süsiniku ja lämmastikuga keemilisi reaktsioone ei toimu. Niiskes õhus toimub oksüdatsioon, moodustades vask(II)karbonaadi – plaatina pealmise kihi.
Vask on amfoteerne, mis tähendab, et see moodustab maakoores katioone ja anioone. Olenevalt tingimustest on vaseühenditel happelised või aluselised omadused.
Vase saamise meetodid
Looduses esineb vaske ühenditena ja tükikeste kujul. Ühendeid esindavad oksiidid, vesinikkarbonaadid, väävli- ja süsinikdioksiidi kompleksid, aga ka sulfiidmaagid. Levinumad maagid on vaskpüriit ja vaseläige. Vasesisaldus neis on 1-2%. 90% primaarsest vasest kaevandatakse pürometallurgilisel meetodil ja 10% hüdrometallurgilisel meetodil.
1.
Pürometallurgiline meetod hõlmab järgmisi protsesse: rikastamine ja röstimine, sulatamine matiks, puhastamine konverteris, elektrolüütiline rafineerimine.
Vasemaake rikastatakse flotatsiooni ja oksüdatiivse röstimise teel. Flotatsioonimeetodi olemus on järgmine: vesikeskkonnas suspendeeritud vaseosakesed kleepuvad õhumullide pinnale ja tõusevad pinnale. Meetod võimaldab saada vasepulbri kontsentraati, mis sisaldab 10-35% vaske.
Olulise väävlisisaldusega vasemaagid ja -kontsentraadid alluvad oksüdatiivsele röstimisele. Hapniku juuresolekul kuumutamisel sulfiidid oksüdeeruvad ja väävli kogus väheneb peaaegu poole võrra. Röstitakse 8-25% vaske sisaldavad kehvad kontsentraadid. Rikkalikud kontsentraadid, mis sisaldavad 25–35% vaske, sulatatakse ilma röstimiseta.
Vase tootmise pürometallurgilise meetodi järgmine etapp on mati sulatamine. Kui toorainena kasutatakse suure väävlisisaldusega vasemaagi tükki, siis sulatamine toimub šahtahjudes. Ja pulbrilise flotatsioonikontsentraadi jaoks kasutatakse reverberatory ahjusid. Sulamine toimub temperatuuril 1450 °C.
Külgpuhumisega horisontaalmuundurites puhutakse vaskmatti suruõhuga, et toimuks sulfiidide ja raua oksüdatsioon. Seejärel muudetakse saadud oksiidid räbuks ja väävel oksiidiks. Konverter toodab blistervaske, mis sisaldab 98,4-99,4% vaske, rauda, väävlit, aga ka vähesel määral niklit, tina, hõbedat ja kulda.
Blistervask allub tulele ja seejärel elektrolüütilisele rafineerimisele. Lisandid eemaldatakse gaasidega ja muudetakse räbuks. Tulekahju rafineerimise tulemusena moodustub vask puhtusega kuni 99,5%. Ja pärast elektrolüütilist rafineerimist on puhtus 99,95%.
2. Hüdrometallurgiline meetod hõlmab vase leostumist nõrga väävelhappe lahusega ja seejärel vaskmetalli eraldamist otse lahusest. Seda meetodit kasutatakse madala kvaliteediga maakide töötlemiseks ja see ei võimalda väärismetallide kaevandamist koos vasega.
Vase rakendused
Tänu oma väärtuslikele omadustele kasutatakse vaske ja vasesulameid elektri- ja elektrotehnikatööstuses, raadioelektroonikas ja instrumentide valmistamisel. On olemas vasesulamid metallidega nagu tsink, tina, alumiinium, nikkel, titaan, hõbe ja kuld. Harvemini kasutatakse sulameid mittemetallidega: fosfor, väävel, hapnik. Vasesulamid on kaks rühma: messing (tsingiga sulamid) ja pronks (muude elementidega sulamid).
Vask on väga keskkonnasõbralik, mis võimaldab seda kasutada elamute ehitamisel. Näiteks vasest katus võib oma korrosioonivastaste omaduste tõttu ilma erilise hoolduse ja värvimiseta vastu pidada üle saja aasta.
Ehetes kasutatakse vaske sulamites kullaga. See sulam suurendab toote tugevust, suurendab vastupidavust deformatsioonile ja hõõrdumisele.
Vaseühendeid iseloomustab kõrge bioloogiline aktiivsus. Taimedes osaleb vask klorofülli sünteesis. Seetõttu on seda näha mineraalväetiste koostises. Vase puudumine inimkehas võib põhjustada vere koostise halvenemist. Seda leidub paljudes toiduainetes. Näiteks leidub seda metalli piimas. Siiski on oluline meeles pidada, et liigsed vaseühendid võivad põhjustada mürgistust. Seetõttu ei tohiks te valmistada toitu vasknõudes. Keemise ajal võib suures koguses vaske leostuda toidu sisse. Kui sees olevad nõud on kaetud plekikihiga, siis pole mürgistusohtu.
Meditsiinis kasutatakse vaske antiseptilise ja kokkutõmbava ainena. See on silmatilkade komponent konjunktiviidi ja põletuste korral.
