Hydratool.ru

Журнал "ГидраТул"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики меди, реакция металла с азотной кислотой

Характеристики меди, реакция металла с азотной кислотой

[Deposit Photos]

Медь — старейший металл, используемый людьми с давних времен. Медь имеет латинское название — cuprum. Ее порядковый номер — 29. В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде, в первой группе.

Физические и химические свойства меди

Медь — это тяжелый металл розово-красного цвета с ковкой и мягкой структурой. Температура кипения меди — более 1000 °С. Сuprum — хороший электро- и теплопроводник, плавится при 1084 °С, плотность металла — 8,9 г/см³, в природе встречается в самородном виде.

Атом меди имеет 4 уровня. На валентной 4s-орбитали расположен один электрон. Во время химического взаимодействия с другими веществами от атома отщепляется 1—3 отрицательно заряженные частицы, в результате чего образуются соединения меди со степенью окисления «+3», «+2», «+1». Максимальной устойчивостью обладают двухвалентные производные меди.

[Deposit Photos]

Медь обладает низкой реакционной способностью. Существует две основные степени окисления металла, проявляющиеся в соединениях: «+1» и «+2». Вещества, в которых данные значения заменяются на «+3», встречаются редко. Медь взаимодействует с углекислым газом, воздухом, соляной кислотой и другими соединениями при очень высоких температурах. На поверхности металла образуется защитная оксидная пленка, которая предохраняет медь от дальнейшего окисления и делает металл стабильным и малоактивным.

Медь взаимодействует с простыми веществами: галогенами, селеном, серой. Металл способен формировать двойные соли или комплексные соединения. Почти все сложные соединения этого химического элемента (кроме оксидов) — это ядовитые вещества. Вещества, которые образовала одновалентная медь, легко окисляются до двухвалентных аналогов.

В химических реакциях медь выступает в качестве малоактивного металла. Металл не растворяется в воде в обычных условиях. В сухом воздухе не протекает коррозия металла, но при нагревании медь покрывается черным оксидным налетом. Химическая устойчивость элемента проявляется при действии углерода, безводных газов, нескольких органических соединений, спиртов и фенольных смол. Для меди характерны реакции комплексообразования, в результате которых выделяются окрашенные соединения. Медь имеет сходства с металлами щелочной группы, связанные с формированием производных одновалентного ряда.

Взаимодействие с азотной кислотой

Медь растворяется в азотной кислоте. Эта реакция осуществляется из-за окисления металла сильным реагентом. Азотная кислота (разбавленная и концентрированная), проявляет окислительные свойства с растворением меди.

Молекула азотной кислоты [Deposit Photos]

При реакции металла с разбавленной кислотой образуется нитрат меди и двухвалентный оксид азота в соотношении 75%:25%. Уравнение реакции:

8H­NO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

В реакции участвует 1 моль меди и 3 моля концентрированной азотной кислоты. При растворении меди раствор сильно разогревается, в результате чего происходит термическое разложение окислителя и наблюдается выделение дополнительного объема азотных оксидов. Уравнение реакции:

4H­NO₃ + Cu → Cu(NO₃) + 2NO₂ + 2H₂O

Такой способ растворения меди имеет недостаток: во время реакции меди с азотной кислотой происходит выделение большого количества азотных оксидов. Для улавливания (или нейтрализации) азотных оксидов требуется специальное оборудование, потому процесс этот слишком затратный. Растворение меди в азотной кислоте считается завершенным, когда полностью прекращается выработка летучих азотистых оксидов. Температура реакции — 60—70 °С. Следующий этап — спуск раствора из химического реактора. После этого на дне реактора остаются куски меди, не вступившие в реакцию. К полученной жидкости добавляется вода и проводится фильтрация. Нажмите здесь, чтобы изучить свойства меди на примере взаимодействия с другими веществами.

Азотная кислота и медь: реакция на примере опыта

Проследить всю реакцию азотной кислоты и меди можно на примере опыта, положив в концентрированную азотную кислоту пластинку меди. Происходит выделение бурого газа: сначала медленное, затем более сильное. Раствор приобретает зеленую окраску. Если в избытке добавлять медь в процессе реакции, раствор постепенно окрасится в голубой цвет. Реакция меди с азотной кислотой происходит с выделением тепла и токсичного газа, имеющего резкий запах.

Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой относится к окислительно-восстановительным реакциям. Восстановителем здесь является металл, а окислителем — азотная кислота. Уравнение реакции:

Cu + 4H­NO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Реакция экзотермическая, поэтому при самопроизвольном разогреве смеси реакция ускоряется.

Реакция меди с азотной кислотой начинается при комнатной температуре. Металл покрывается пузырьками, они всплывают и наполняют пробирку бурым газом — NO₂ (токсичным ядовитым диоксидом азота с резким запахом). Этот газ в 1,5 раза тяжелее воздуха.

Читайте так же:
Как поставить патрон на дрель

Реакция меди с азотной кислотой протекает в два этапа:

  • на первом этапе кислота окисляет медь до оксида меди, выделяя диоксид азота;
  • на втором этапе оксид меди реагирует с новыми порциями кислоты, образуя нитрат меди Cu(NO₃)₂. Смесь разогревается, и реакция протекает быстрее.

Нитрат меди (тригидрат) [Wikipedia]

Итог: металл растворился и образовался раствор нитрата меди. Благодаря нитрату меди полученный раствор имеет зеленый или голубой цвет (оттенок будет зависеть от количества использованной воды).

Способ растворения меди

Использование: переработка вторичных отходов, например электронного лома, омедненных отходов металлических циркония и гафния, отходов сверхпроводниковых материалов в медной оболочке. Способ включает перевод меди в раствор азотной кислотой, нейтрализацию выделяющихся оксидов азота, переработку полученных растворов. Растворение меди ведут азотной кислотой с концентрацией не более 270 г/л. Одновременно проводят нейтрализацию оксидов азота непосредственно в растворе предварительно введенным в раствор нитратом аммония. Нитрат аммония вводят в азотную кислоту в количестве 100-300% от стехиометрически необходимого. Скорость растворения меди регулируют постепенным введением выщелачивающего раствора. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам растворения металлической меди и может быть использовано для переработки вторичных отходов, например электронного лома, омедненных отходов металлических циркония и гафния, отходов сверхпроводниковых материалов в медной оболочке.

Известен способ растворения меди в горячей концентрированной серной кислоте [Реми Г. Курс неорганической химии. — М.: Мир, 1974, Т.2]. По этому способу в результате растворения образуется сульфат меди и выделяется оксид (II) серы. Основные недостатки способа использование крайне агрессивного реагента и образование токсичного газа, который необходимо уловить (нейтрализовать).

Наиболее близок к изобретению по технической сущности способ растворения меди в азотной кислоте[Глинка Н.Г. Общая химия. М. Госхимиздат, 1952.]. Этот процесс проходит легче, без нагревания. Возможно растворение меди в концентрированной кислоте и растворение в разбавленной кислоте.

По первому варианту на 1 моль меди по стехиометрии расходуется 3 моль азотной кислоты, и в результате реакции образуется нитрат меди и выделяются оксиды азота в соотношении NO:NO2 = 1:1. Растворение меди в концентрированной азотной кислоте сопровождается сильным разогревом раствора и, как следствие, термическим разложением азотной кислоты и дополнительным выделением оксидов азота в газовую фазу.

По второму варианту расход азотной кислоты несколько снижается (2,67 моль кислоты на 1 моль меди), причем 75% кислоты расходуется на образование нитрата меди, а 25%-оксида азота (NO):

Недостатки азотнокислого растворения меди: выделение в газовую фазу значительного количества оксидов азота, улавливание или нейтрализация которых связаны с большими техническими трудностями и затратами. Это особенно относится к малотоннажным производствам, например к переработке электронного лома или удалению медного покрытия с поверхности отходов, например металлических циркония или гафния.

Технический результат, на достижение которого направлен предлагаемый способ, — снижение выделения оксидов азота при растворении меди в азотной кислоте.

Результат достигается тем, что способ растворения меди включает в себя перевод меди в раствор азотной кислотой, нейтрализацию выделяющихся оксидов азота и переработку полученных растворов. Растворение меди ведут азотной кислотой с концентрацией не более 270 г/л при одновременной нейтрализации оксидов азота непосредственно в растворе по мере их образования предварительно введенным в раствор нитратом аммония, причем нитрат аммония вводят в азотную кислоту в количестве 100-300% от стехиометрически необходимого и скорость растворения меди регулируют порционным и постепенным введением выщелачивающего раствора.

Нитрат аммония выполняет роль восстановителя выделяющихся оксидов азота:

Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемые медьсодержащие отходы помещают в реактор и заливают выщелачивающим раствором. В качестве последнего используют водный раствор азотной кислоты (с содержанием НNO3 не более 270 г/л), в котором растворен нитрат аммония с избытком 100-300% по отношению к стехиометрически необходимому в соответствии с реакцией

Процесс выщелачивания проводят при комнатной температуре. Скорость растворения меди регулируют порционным и постепенным введением выщелачивающего раствора.

После окончания выщелачивания меди отходы промывают водой, сушат и отправляют на утилизацию. Медьсодержащие растворы регенерируют.

Сочетание относительно низких концентраций азотной кислоты в растворе и температуры процесса выщелачивания обеспечивает снижение скорости растворения меди и выделения оксидов азота, что создает благоприятные условия для перевода последних в элементарный азот. Эффект восстановления оксидов азота нитратом аммония усиливается при порционном и постепенном введении выщелачивающего раствора в реактор.

Читайте так же:
Как работает садовый измельчитель видео

Выщелачивание медной пластины 10Х1 Oм·м толщиной 0,44 мм проводили концентрированной кислотой (d=l,356 кг/л) при расходе кислоты 3,3 моль/моль Сu. Полное растворение пластины произошло за 2 ч и сопровождалось бурным выделением оксидов азота и разогревом раствора. Выделяющиеся при выщелачивании меди газы содержали смесь NO и NO2

Выщелачивание медной пластины проводили в тех же условиях, что и в примере 1, но в присутствии нитрата аммония (1,3 моль/моль Сu). Процесс растворения проходил несколько медленнее, но также через 2 ч закончился полностью и сопровождался бурным выделением оксидов азота и разогревом раствора, несмотря на наличие в выщелачивающем растворе нитрата аммония.

Выщелачивание медной пластины толщиной 0,44 мм проводили раствором азотной кислоты (364 г/л) при расходе кислоты 3,3 моль/моль Сu и нитрата аммония 1,3 моль/моль Сu. Через 5 ч растворилось 98% меди. Выделяющиеся газы окрашены в бурый цвет и содержали 94% оксидов азота и 6% азота.

Выщелачивание медной пластины (пример 1) проводили разбавленной в три раза концентрированной азотной кислотой (266 г/мл) при расходе кислоты 3,3 моль/моль Си. Через 5 ч растворилось 97,2% меди, разогрева раствора не было, в газовую фазу переходит закись азота, слабо окрашенная в бурый цвет.

Выщелачивание медной пластины проводили в условиях опыта 4, но в присутствии нитрата аммония — 1,3 моль/моль Сu, 200% от стехиометрически необходимого по реакции (4). Следует отметить существенное снижение скорости растворения меди. Через 5 ч растворилось 72,0% меди. В газовую фазу выделяется в основном молекулярный азот (97%), разогрева раствора не обнаружено. Остаточная кислотность 85,7 г/л. Количество перешедшей в раствор меди и расход азотной кислоты практически полностью соответствуют реакции (4).

Выщелачивание медной пластины толщиной 0,44 мм проводили при увеличенном, по сравнению с опытом 5 содержании нитрата аммония в растворе — 2 моль/моль Сu, т.е. 300% от стехиометрически необходимого по реакции (4). Достигнуто 100%-ное восстановление закиси азота и выделение в газовую фазу молекулярного азота.

Выщелачивание медной пластины толщиной 0,44 мм проводили при пониженном по сравнению с опытом 5 содержании нитрата аммония в растворе — 0,65 моль/моль Сu, т.е. 100% от стехиометрически необходимого по реакции (4). Содержание азота в выделяющихся газах снизилось до 66%.

Выщелачивание медной пластины толщиной 0,12 мм проводили раствором азотной кислоты (255 г/л) при расходе кислоты 3,0 моль/моль Сu в присутствии нитрата аммония (2,0 моль/моль Сu). Содержание азота в выделяющихся газах 100%.

Выщелачивание медной пластины (пример 8) проводили раствором азотной кислоты (255 г/л) при расходе кислоты 4,6 моль/моль Сu в присутствии нитрата аммония — 1,35 моль/моль Сu, 150% от стехиометрически необходимого по реакции (4). Увеличение расхода кислоты при одновременном увеличении поверхности обрабатываемой медной пластины (примерно в 3,7 раза по сравнению с пластиной толщиной 0,44 мм) привело к существенному снижению степени восстановления закиси азота: содержание азота в выделяющихся газах понизилось до 27% (в примере 5 — 97%)

Выщелачивание медной пластины (0,12 мм) проводили тем же раствором азотной кислоты, что и в опыте 9, следующим образом. Раствор разделили на три части и одной залили медную пластину. Остальные две ввели в реактор через 3 и 6 ч соответственно. Доля азота в выделяющихся газах возросла до 62%.

Проведен опыт, аналогичный описанному в примере 10, с одним изменением: первая часть раствора предварительно была разбавлена водой в 2 раза. Выход азота повысился до 89%.

Из приведенных примеров видно, что для восстановления выделяющихся в процессе выщелачивания меди оксидов азота необходимо привести в равновесие скорости их образования и взаимодействия с нитратом аммония. Этого можно добиться снижением концентрации азотной кислоты, введением в раствор избытка нитрата аммония, постепенным и порционным вводом кислоты в реактор в процессе реакции для снижения скорости образования оксидов азота.

Техническая эффективность предлагаемого способа выщелачивания металлической меди заключается в том, что при использовании предлагаемого способа в результате взаимодействия оксидов азота с нитратом аммония в газовую фазу в основном выделяется молекулярный азот, чем резко облегчается очистка отходящих газов.

1. Способ растворения меди, включающий в себя перевод меди в раствор азотной кислотой, отличающийся тем, что растворение меди ведут азотной кислотой с концентрацией не более 270 г/л при одновременной нейтрализации оксидов азота непосредственно в растворе по мере их образования предварительно введенным в раствор нитратом аммония, после чего проводят переработку полученных растворов.

Читайте так же:
Как проверить газовый баллон на утечку

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нитрат аммония вводят в азотную кислоту в количестве 100-300% от стехиометрически необходимого.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость растворения меди регулируют порционным постепенным введением выщелачивающего раствора.

9.4. Основные растворы для определения содержания сахаров

9.4.1. Реактив Фелинга. Состоит из двух растворов. Оба раствора хранят отдельно и смешивают равные их объемы перед употреблением. Разделение и хранение растворов вызвано тем, что двухвалентная медь способна медленно окислять калий-натрий виннокислый в щелочной среде с выделением осадка закиси меди.

Раствор Фелинга 1 (по Бертрану). Исходным реактивом является

сульфат меди (II) (CuSO x 5H O), х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ

4165-76: 40 г перекристаллизованного, не содержащего железа,

сульфата меди (II) растворяют в дистиллированной воде в мерной

колбе вместимостью 1000 куб. см. Для перекристаллизации 70 г

сульфата меди (II) растворяют, при нагревании, в 100 куб. см

дистиллированной воды. К раствору добавляют 1 — 2 капли

концентрированной азотной кислоты на каждые 100 куб. см раствора

для окисления возможной примеси железа, доводят до кипения и

горячий раствор фильтруют через складчатый фильтр; при этом можно

пользоваться воронкой для горячего фильтрования. Фильтрат

охлаждают. Для освобождения образовавшихся в фильтрате кристаллов

сульфата меди (II) раствор фильтруют через стеклянный фильтр с

помощью водоструйного насоса или сливают декантацией. Кристаллы

сульфата меди (II) отжимают и высушивают между листами

Раствор Фелинга 2 (по Бертрану). Исходными реактивами являются

тартрат калия-натрия (сегнетова соль) KNa C H O x 4H O, х.ч., по

ГОСТ 5845-70 и гидроксид натрия (NaOH), х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ

4326-77: 200 тартрата калия-натрия взвешивают с точностью до 0,01

г, растворяют при слабом нагревании в 300 — 400 куб. см

дистиллированной воды, прибавляют 150 г гидроксида натрия или 200

г гидроксида калия, растворенного в 300 — 350 куб. см

дистиллированной воды в фарфоровом стакане, и охлаждают. Оба

раствора количественно переносят в мерную колбу вместимостью 1000

куб. см и доводят дистиллированной водой до метки.

9.4.2. Раствор сульфата аммония железа (III) (железоаммонийные

квасцы). Исходным реактивом является сульфат аммония железа (III)

NH Fe(SO ) x 12H O, х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 4205-77; 86 г

квасцов растворяют в фарфоровом стакане в 600 — 700 куб. см воды и

осторожно добавляют 200 г (108 куб. см) концентрированной серной

кислоты. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу на 1

куб. дм, доводят до метки водой и перемешивают. Раствор квасцов не

должен содержать соли железа (II); при добавлении к 20 куб. см

раствора 1 — 2 капель перманганата калия розовая окраска должна

сохраняться в течение 1 мин. Если окраска исчезает сразу, раствор

квасцов окисляют перманганатом калия до появления устойчивой

9.4.3. Перманганат калия. 0,02 моль/куб. дм (0,1 н) раствор.

Исходными реактивами являются перманганат калия KMnO , х.ч, по

ГОСТ 20490-75, оксалат аммония, х.ч., по ГОСТ 5712-78, или оксалат

натрия, х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 5839-77, или щавелевая кислота,

х.ч. или ч.д.а., по действующей нормативно-технической

документации: 3,16 г перманганата калия растворяют в прокипяченной

(для удаления CO и O ) горячей дистиллированной воде в мерной

колбе вместимостью 1000 куб. см. Раствор охлаждают до 20 °C и

доводят водой до метки. Подготовленный таким образом раствор можно

употреблять на следующий день. Раствор хранят в склянке из темного

Для установления титра раствора перманганата калия на аналитических весах на часовом стекле взвешивают 0,1400 г перекристаллизованного оксалата аммония, переносят количественно в коническую колбу и растворяют в 100 куб. см воды; добавляют в колбу 2 куб. см концентрированной серной кислоты, раствор нагревают до 80 °C на водяной бане и титруют из бюретки раствором перманганата калия при постоянном помешивании до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Раствор до окончания титрования должен быть горячим.

Титр раствора перманганата калия по меди в мг вычисляют по формуле:

Читайте так же:
Долбежно пазовальный станок по дереву

m — масса навески щавелевокислого аммония, г;

V — количество раствора перманганата калия, пошедшее на титрование, куб. см;

0,8951 — коэффициент пересчета оксалата аммония на медь;

1000 — перевод в мг.

Примечание. Титр раствора перманганата калия устанавливают также по оксалату натрия (предварительно освобожденному от гигроскопической воды путем нагревания при 120 °C) или по свежеперекристаллизированной щавелевой кислоте с соблюдением тех же условий выполнения, что и при использовании оксалата аммония. При вычислении титра, в случае применения оксалата натрия, следует вместо коэффициента 0,8951 в формулу вводить 0,9488, а в случае применения щавелевой кислоты — 1,0086. Желательно титр устанавливать по двум реактивам (кислоте и аммонию), добиваясь идентичных результатов.

9.4.4. Щелочной медно-цитратный раствор. Исходными реактивами

являются сульфат меди (II), х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 4165-78,

лимонная кислота (C H O ), х.ч., по ГОСТ 3652-69 и карбонат натрия

безводный (Na CO ) или кристаллогидрат (Na CO x 10H O), х.ч. или

ч.д.а., по ГОСТ 83-79: 25 г сульфата меди (II) растворяют в 100

куб. см дистиллированной воды; 50 г лимонной кислоты растворяют

отдельно в 50 куб. см дистиллированной воды, 388 г

кристаллогидрата карбоната натрия или 143,7 г безводного карбоната

натрия также растворяют отдельно в 300 — 500 куб. см горячей

воды. Раствор лимонной кислоты осторожно вливают небольшими

порциями в охлажденный раствор карбоната натрия. После прекращения

выделения углекислого газа смесь растворов переносят в мерную

колбу вместимостью 1000 куб. см, вливают в колбу раствор сульфата

меди (II), доводят содержимое колбы дистиллированной водой до

метки, перемешивают и, если нужно, фильтруют.

9.4.5. Тиосульфат натрия (гипосульфит), 0,1 моль/куб. дм (0,1

н) раствор. Исходным реактивом является тиосульфат натрия (Na S O

x 5H O), х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 4215-66: 25 г тиосульфата натрия

взвешивают с точностью до 0,1 г, переносят в мерную колбу

вместимостью 1000 куб. см, растворяют в свежепрокипяченной и

охлажденной, без доступа углекислоты, воде. Охлаждают воду в колбе

с закрытой пробкой, через которую проходит хлоркальциевая трубка,

наполненная натронной известью. В колбу с раствором прибавляют 0,2

г безводного карбоната натрия и доводят объем раствора до метки

той же водой. Раствор хранят в склянке из темного стекла.

Коэффициент поправки устанавливают через 8 — 15 дней по 0,017 моль/куб. дм (0,1 н) раствору бихромата калия (п. 9.3.2). Раствор можно приготовить из фиксанала, растворяя содержимое ампулы свежепрокипяченной и охлажденной до 20 °C водой. Затем раствор доводят той же водой до метки. В этом случае поправочный коэффициент не устанавливают. Рекомендуется готовить запас раствора тиосульфата натрия в количестве 5 — 10 куб. дм.

Для установления поправочного коэффициента 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствора тиосульфата натрия в коническую колбу с притертой пробкой или в обычную коническую колбу, закрывающуюся часовым стеклом, из бюретки или пипеткой приливают точно 20 куб. см 0,017 моль/куб. дм (0,1 н) раствора бихромата калия (п. 9.3.2), доливают водой примерно до 100 куб. см, прибавляют, при помешивании, примерно 4 куб. см концентрированной серной колоты и 4 куб. см йодида калия, раствор с массовой долей 30% (п. 9.3.6). Колбу закрывают пробкой или часовым стеклом и оставляют в темном месте на 2 — 3 мин. Затем содержимое колбы титруют раствором тиосульфата натрия, все время интенсивно перемешивая жидкость, пока коричневый цвет раствора не перейдет в светло-желтый. Далее прибавляют 1 куб. см раствора крахмала с массовой долей 1% и продолжают титрование до исчезновения синей окраски и появления зеленоватой окраски соединений трехвалентного хрома. Поправочный коэффициент (К) к точно 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствору находят по формуле:

V — объем 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, куб. см;

20 — объем точно 0,017 моль/куб. дм (0,1 н) раствора бихромата калия, взятого для титрования, куб. см.

9.4.6. Гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль),

титрованный раствор с массовой долей 1%. Исходным реактивом

является гексацианоферрат (III) калия K Fe(CN) , х.ч. или ч.д.а.,

по ГОСТ 4206-75: 10 г гексацианоферрата (III) калия переносят в

мерную колбу вместимостью 1000 куб. см, растворяют в

дистиллированной воде и доводят до метки.

Коэффициент поправки устанавливают следующим образом. В коническую колбу вместимостью 250 куб. см с притертой или каучуковой пробкой отбирают пипеткой 50 куб. см раствора гексацианоферрата (III) калия с массовой долей 1%, затем прибавляют 20 куб. см раствора сульфата цинка с массовой долей 10%, не содержащего железа, и 20 куб. см раствора йодида калия с массовой долей 20%, не содержащего свободного йода. Содержимое взбалтывают в закрытой колбе и тотчас же титруют выделившийся йод 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора до его обесцвечивания. Поправку (К) вычисляют по формуле:

Читайте так же:
Копалка транспортерная для мотоблока

V — объем точно 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование выделившегося йода, куб. см;

0,03291 — количество гексацианоферрата (III) калия, соответствующее 1 куб. см 0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствора тиосульфата натрия, г;

0,5 — количество гексацианоферрата (III) калия, содержащегося в 50 куб. см точно раствора с массовой долей 1%.

Записки программиста

Травим плату перекисью водорода с лимонной кислотой

25 декабря 2017

Традиционно платы травят хлорным железом, как это ранее было описано в статье про лазерно-утюжную технологию. Однако хлорное железо имеет ряд недостатков. В частности, оно оставляет несмываемые пятна на одежде и мебели. Плюс к этому хлорное железо продается только в специализированных магазинах и стоит сравнительно дорого. Поэтому сегодня мы рассмотрим альтернативный и лишенный названных недостатков подход, заключающийся в использовании перекиси водорода, лимонной кислоты и поваренной соли.

Ничего из описанного далее я не придумывал сам, лишь отважно нашел через Google. Первоисточником, насколько я смог выяснить, является статья Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях на сайте radiokot.ru, которую написал некто под ником Murlock в 2012 году. Впрочем, не исключаю, что такой способ травления плат мог быть независимо переоткрыт несколькими людьми. Статья классная и всячески рекомендуется к прочтению, здесь же я всего лишь привожу краткую выжимку.

Итак, нам понадобятся:

  • 3%-ый раствор перекиси водорода. Баночка со 100 мл раствора была куплена в ближайшей аптеке за 12 рублей (0.21$);
  • Лимонная кислота. Пакетик с 50 г лимонной кислоты обошелся мне в ближайшем продуктовом магазине в 35 рублей (0.60$);
  • Поваренная соль. Есть в любой солонке и эффективно ничего не стоит;

Fun fact! Перекись водорода имеет срок годности, по истечении которого она перестает работать. Я проверял.

Эти компоненты смешиваются в стеклянной или пластиковой посуде в соотношении чайная ложка лимонной кислоты (это около 7.5 г) на 25 мл перекиси водорода, плюс чайная ложка соли. Количество соли не зависит от количества двух других реагентов, так как соль здесь выступает в качестве катализатора. Как следует перемешиваем и можно травить:

Травление печатных плат перекисью водорода с лимонной кислотой

Раствор имеет приятный медицинский такой запах. Изначально раствор прозрачный, а в ходе реакции он становится голубым, при этом раствор может немного пузыриться. Медь растворяется полностью, без выпадения в виде осадка. По скорости реакция идет сравнимо со скоростью свежего раствора хлорного железа. Вытравить плату у меня занимало от 10 до 25 минут, в зависимости от количества меди, которую нужно вытравить. То есть, реакцию можно ускорить, предусмотрев в дизайне платы заполненные области.

Если вдруг вам интересно, что же такое я травил на приведенном выше фото — это была небольшая плата для прототипирования с DE9-портом:

Результат травления перекисью с лимонной кислотой

Плата была спроектирована в KiCad и перенесена на фольгированный стеклотекстолит с помощью фоторезиста. Естественно, на eBay по запросу в стиле «Breakout DE9 Male» можно найти и готовую плату.

Субъективно такой метод травления в разы приятнее, чем в случае с хлорным железом. Раствор не пачкается, реактивы всегда доступны рядом с домом и стоят копейки, реакция протекает быстро. В общем, теперь только так и травлю.

Дополнение: Есть, правда, и недостаток — раствор не хранится. Я проверил этот же раствор спустя неделю после приготовления, и он уже ничего не травит. Что же касается вытравленной платы, пример ее использования можно найти в посте Используем джойстик от Sega Genesis в проектах на Arduino.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector