Ludzie uczą się i wytapiają miedź od czasów starożytnych. Już w tym czasie element był szeroko stosowany w życiu codziennym i robiono z niego różne przedmioty. O stopie miedzi i cyny (brązu) nauczyłem się około trzech tysięcy lat temu, okazał się on dobrą bronią. Brąz natychmiast stał się popularny, ponieważ wyróżniał się trwałością i pięknym wyglądem. Z niej zrobiono biżuterię, naczynia, narzędzia i polowania.
Ze względu na niską temperaturę topnienia ludzkość nie miała trudności z szybkim opanowaniem produkcji miedzi w domu. Jak zachodzi proces topienia miedzi, w jakiej temperaturze zaczyna się topić?
Pochodzenie i odkrycie miedzi w przyrodzie
Pierwiastek chemiczny otrzymał swoją nazwę od nazwy wyspy Cypr (Cuprum), gdzie nauczył się go wyodrębniać w trzecim tysiącleciu pne. W układzie okresowym pierwiastków chemicznych w miedzi 29 jest liczbą atomową, znajduje się w grupie 11 czwartego okresu. Element jest plastycznym metalem przejściowym o złocisto-różowym kolorze.
Jeśli chodzi o rozkład w skorupie, element zajmuje 23 miejsce wśród innych pierwiastków i najczęściej występuje w postaci rud siarczkowych. Najczęstsze typy to piryt miedziany i połysk miedzi. Do tej pory istnieje kilka sposobów uzyskiwania miedzi z rudy, ale każda z tych technologii wymaga stopniowego podejścia, aby osiągnąć ostateczny wynik.
Na samym początku rozwoju cywilizacji ludzie nauczyli się przyjmować i używać miedzi, a także jej stopów. Już w tym czasie wydobywały nie rudę siarczkową, ale rudę malachitową, która w tej formie nie wymagała wstępnej kalcynacji. Mieszanina rudy z węglem została umieszczona w glinianym naczyniu, które zostało opuszczone do małego dołu, po czym mieszanina została podpalona, tlenek węgla pomógł malachitowi powrócić do stanu wolnej miedzi.
W naturze miedź występuje nie tylko w rudzie, ale także w jej rodzimej postaci, najbogatsze złoża znajdują się w Chile. Siarczki miedzi powstają często w żyłach geotermalnych o średniej temperaturze. Często złoża miedzi mogą mieć postać skał osadowych - piaskowca łupkowego i miedziowego, które występują w regionie Czita i Kazachstanie.
Właściwości fizyczne
Plastikowy metal na otwartym powietrzu jest szybko pokryty warstwą tlenku, nadaje elementowi charakterystyczny żółto-czerwony odcień, w świetle folii może mieć zielonkawo-niebieski kolor. Miedź jest jednym z niewielu elementów, które mają widoczny kolor dla oka. Ma wysoki poziom przewodności cieplnej i elektrycznej - to drugie miejsce po srebrze.
Gęstość - 8, 94 * 10 3 kg / m3- Ciepło właściwe przy T = 20 o C - 390 J / kg * K
- Rezystywność elektryczna w zakresie temperatur od 20-100 o C - 1, 78 * 10 -8 Ohm / m
- Temperatura wrzenia - 2595 ® С
- Przewodność elektryczna przy T = 20 o С - 55, 5-58 MS / m.
Temperatura topnienia miedzi
Proces topnienia zachodzi, gdy metal ze stanu stałego staje się ciekły i każdy element ma swój własny punkt topnienia. Wiele zależy od obecności zanieczyszczeń w składzie metalu, zwykle miedź topi się w temperaturze 1083 o C. Po dodaniu cyny temperatura topnienia spada do 930-1140 o C, temperatura topnienia tutaj zależy od zawartości cyny w stopie. W stopie miedziowo-cynkowym temperatura topnienia staje się jeszcze niższa - 900-1050 o C.
W procesie ogrzewania każdy metal jest niszczeniem sieci krystalicznej. Gdy temperatura jest ogrzewana, temperatura topnienia staje się wyższa, ale potem pozostaje stała po osiągnięciu określonej granicy temperatury. W takim momencie następuje proces topienia metalu, który topi się całkowicie, a potem temperatura zaczyna ponownie rosnąć.
Gdy ochładzanie metalu zaczyna się pojawiać, temperatura zaczyna spadać iw pewnym momencie pozostaje na tym samym poziomie do momentu całkowitego zestalenia metalu. Następnie metal zestala się całkowicie i temperatura ponownie spada. Widać to na wykresie fazowym, który pokazuje cały proces temperaturowy od początku punktu topnienia do krzepnięcia metalu.
Ogrzana miedź po podgrzaniu zaczyna zamieniać się w stan wrzenia w temperaturze 2560 o C. Proces wrzenia metalu jest bardzo podobny do procesu wrzenia ciekłych substancji, gdy zaczyna się tworzyć gaz i pojawiają się pęcherzyki na powierzchni. Przy temperaturach wrzenia metalu w najwyższych możliwych temperaturach węgiel zaczyna być uwalniany, który powstaje w wyniku utleniania.
Topniejąca miedź w domu
Niska temperatura topnienia pozwalała ludziom w starożytności topić metal na ogniu, a następnie używać gotowego metalu w życiu codziennym do produkcji broni, dekoracji, naczyń i narzędzi. Aby stopić miedź w domu, potrzebujesz następujących przedmiotów:
Tygiel i specjalne szczypce dla niego.- Węgiel drzewny
- Piec muflowy.
- Róg
- Odkurzacz domowy.
- Forma do topienia.
- Stalowy hak.
Cały proces odbywa się etapami, aby rozpocząć metal należy umieścić w tyglu, a następnie umieścić w piecu muflowym. Ustaw żądaną temperaturę i obserwuj proces przez szklane okno. W procesie topienia w pojemniku z metalem pojawi się warstwa tlenku, którą należy usunąć, otwierając okno i przesuwając je na bok hakiem stalowym.
Jeśli nie ma pieca muflowego, wówczas miedź może zostać stopiona za pomocą autogenu, topnienie nastąpi przy normalnym dostępie powietrza. Za pomocą lampy lutowniczej można stopić żółtą miedź (mosiądz) i niskotopliwe rodzaje brązu. Upewnij się, że płomień pochłania cały tygiel.
Jeśli w domu nie ma nic z tych funduszy, możesz użyć góry, ustawiając ją na warstwie węgla drzewnego. Aby zwiększyć temperaturę, można użyć odkurzacza domowego, włączając tryb dmuchania, ale tylko wtedy, gdy wąż ma metalową końcówkę. Dobrze jest, jeśli końcówka ma zwężającą się końcówkę, dzięki czemu strumień powietrza jest cieńszy.
W nowoczesnych warunkach przemysłowych czysta miedź nie będzie stosowana, jej skład zawiera wiele różnych zanieczyszczeń - żelazo, nikiel, arsen i antymon, a także inne pierwiastki. Jakość gotowego produktu jest określona przez obecność procentu zanieczyszczeń w stopie, ale nie więcej niż 1%. Ważnymi wskaźnikami są przewodność cieplna i elektryczna metalu. Miedź jest szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu ze względu na jej plastyczność, elastyczność i niską temperaturę topnienia.