- Historia miedzi
- Właściwości fizyczne metalu
- Właściwości chemiczne pierwiastka
- Obszary i funkcje aplikacji
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Metaliczna miedź od dawna jest używana przez ludzkość w różnych dziedzinach życia. Dwudziesty dziewiąty element układu okresowego DI Mendelejewa, znajdujący się między niklem i cynkiem, ma interesujące właściwości i właściwości. Ten element jest oznaczony symbolem Cu. Jest to jeden z niewielu metali o charakterystycznym kolorze innym niż srebrny i szary.
Historia miedzi
Można już domyślić się, jak wielkie znaczenie ma ten pierwiastek chemiczny w historii ludzkości i planety dzięki nazwom epok historycznych. Po epoce kamienia pojawił się miedź, a po niej brąz, mający również bezpośredni związek z tym elementem.
Miedź jest jednym z siedmiu metali, które ludzkość poznała w czasach starożytnych. Według danych historycznych starożytni ludzie poznali ten metal około dziewięć tysięcy lat temu.
Najstarsze produkty wykonane z tego materiału znaleziono na terytorium współczesnej Turcji. Wykopaliska archeologiczne przeprowadzone na miejscu dużej neolitycznej osady o nazwie Chatalheyuk pozwoliły znaleźć małe miedziane kule, koraliki, a także miedziane płyty, którymi starożytni zdobili swój strój.
Znaleziono gadżety datowane na skrzyżowanie ósmego i siódmego tysiąclecia pne. Oprócz samych produktów w miejscu wydobycia znaleziono żużel, co wskazuje, że wytapiano metal z rudy.
Produkcja miedzi z rudy była stosunkowo przystępna. Dlatego, pomimo wysokiej temperatury topnienia, metal ten był jednym z pierwszych, które zostały szybko i szeroko opanowane przez ludzkość.
Metody górnicze
W warunkach naturalnych ten pierwiastek chemiczny występuje w dwóch postaciach:
- związki;
- bryłki.
Ciekawy jest następujący fakt: bryłki miedzi w naturze spotykają się znacznie częściej niż złoto, srebro i żelazo.
Naturalne związki miedzi to:
- tlenki;
- kompleksy węglowe i siarkowe;
- wodorowęglany;
- rudy siarczkowe.
Najczęściej stosowanymi rudami są blask miedzi i piryty miedzi. Miedź w tych rudach zawiera tylko jeden lub dwa procent. Pierwotna miedź jest wydobywana na dwa główne sposoby:
- hydrometalurgiczny;
- pirometalurgiczny.
Udział pierwszej metody wynosi dziesięć procent. Pozostałe dziewięćdziesiąt odnosi się do drugiej metody.
Metoda pirometaliczna obejmuje kompleks procesów. Rudy miedzi są najpierw wzbogacane i wypalane. Następnie surowiec jest topiony na kamień, a następnie wdmuchiwany do konwertera. W ten sposób zmienia się szorstka miedź. Jego przemiana w czysty odbywa się poprzez rafinację - pierwszy ogień, a następnie elektrolit. To ostatni etap. Na koniec czystość otrzymanego metalu wynosi prawie sto procent.
Proces otrzymywania miedzi metodą hydrometalurgiczną dzieli się na dwa etapy.
- Początkowo surowiec ługuje się słabym roztworem kwasu siarkowego.
- W końcowym etapie metal jest uwalniany bezpośrednio z roztworu wymienionego w pierwszym akapicie.
Ta metoda jest stosowana do przetwarzania tylko złych rud, ponieważ, w przeciwieństwie do poprzedniej metody, nie jest możliwe wyodrębnienie metali szlachetnych. Dlatego procent tej metody jest tak mały w porównaniu z inną metodą.
Niewiele o nazwie
Pierwiastek chemiczny Cuprum, oznaczony symbolem Cu, otrzymał nazwę na cześć znanej wyspy Cypr. To tam w odległym trzecim wieku pne odkryto duże złoża rud miedzi. Miejscowi rzemieślnicy, którzy pracowali w tych kopalniach, wytworzyli wytop metalu.
Właściwości fizyczne metalu
Być może nie można zrozumieć, czym jest metaliczna miedź bez zrozumienia jej właściwości, podstawowych cech i cech.
Po kontakcie z powietrzem metal ten staje się żółtawo-różowy. Ten wyjątkowy złocisto-różowy odcień jest spowodowany pojawieniem się warstwy tlenku na powierzchni metalu. Jeśli ta folia zostanie usunięta, miedź uzyska wyrazisty różowy kolor z charakterystycznym jasnym metalicznym połyskiem.
Jest to niesamowity fakt: najcieńsze miedziane płytki w świetle nie mają różu, ale zielonkawo-niebieski lub innymi słowy morski kolor.
Miedź w postaci prostej substancji ma następujące cechy:
- niesamowita plastyczność;
- wystarczająca miękkość;
- wytrzymałość
Czysta miedź bez żadnych zanieczyszczeń może być doskonale przetwarzana - można ją łatwo zwinąć w pręt lub arkusz lub wciągnąć w drut, którego grubość zostanie zmniejszona do tysięcznych części milimetra. Dodawanie zanieczyszczeń do tego metalu zwiększa jego twardość.
Oprócz wymienionych właściwości fizycznych ten pierwiastek chemiczny ma wysoką przewodność elektryczną. Ta cecha determinowała głównie użycie metalicznej miedzi.
Wśród głównych właściwości tego metalu warto zwrócić uwagę na jego wysoką przewodność cieplną. Pod względem przewodności elektrycznej i przewodności cieplnej miedź jest jednym z liderów wśród metali. Tylko jeden metal, srebrny, ma wyższe współczynniki w tych parametrach.
Nie można nie brać pod uwagę faktu, że wskaźniki przewodności elektrycznej i cieplnej miedzi należą do kategorii właściwości podstawowych. Pozostają wysokie tylko wtedy, gdy metal jest w najczystszej formie. Aby zmniejszyć te liczby, możliwe jest dodanie zanieczyszczeń:
- arsen;
- żelazo;
- cyna;
- fosfor;
- antymon.
Każde z tych zanieczyszczeń w połączeniu z miedzią ma na nią pewien wpływ, w wyniku czego wartości przewodności cieplnej i elektrycznej zauważalnie maleją.
Ponadto metaliczna miedź charakteryzuje się niewiarygodną wytrzymałością, wysoką temperaturą topnienia i wysoką temperaturą wrzenia. Dane są naprawdę imponujące. Temperatura topnienia miedzi przekracza tysiąc stopni Celsjusza! A temperatura wrzenia wynosi 2570 stopni Celsjusza.
Ten metal należy do grupy diamagnetycznych metali. Oznacza to, że jego namagnesowanie, podobnie jak wielu innych metali, zachodzi nie w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego, ale w jego kierunku.
Inną ważną cechą jest doskonała odporność na korozję tego metalu. Na przykład w warunkach wysokiej wilgotności utlenianie żelaza zachodzi kilka razy szybciej niż utlenianie miedzi.
Właściwości chemiczne pierwiastka
Ten element jest nieaktywny. W kontakcie z suchym powietrzem, w normalnych warunkach, miedź nie zaczyna się utleniać. Przeciwnie, wilgotne powietrze uruchamia proces utleniający, w którym powstaje węglan miedzi (II), który jest górną warstwą patyny. Prawie natychmiast ten element reaguje z substancjami takimi jak:
- siarka;
- selen;
- halogeny
Kwasy, które nie mają właściwości utleniających, nie mogą wpływać na miedź. Ponadto nie reaguje w ogóle w kontakcie z takimi pierwiastkami chemicznymi, jak:
- azot;
- węgiel;
- wodór.
Oprócz już zauważonych właściwości chemicznych amfoteryczność jest charakterystyczna dla miedzi. Oznacza to, że w skorupie może tworzyć kationy i aniony. Związki tego metalu mogą wykazywać zarówno właściwości kwasowe, jak i zasadowe - zależy to bezpośrednio od specyficznych warunków.
Obszary i funkcje aplikacji
W starożytności metaliczna miedź była używana do różnych rzeczy. Umiejętne wykorzystanie tego materiału pozwoliło starożytnym ludziom nabyć:
- drogie dania;
- dekoracje;
- narzędzia z cienkim ostrzem.
Stopy miedzi
Mówiąc o użyciu miedzi, nie sposób nie wspomnieć o jej wartości w otrzymywaniu różnych stopów, które są oparte na tym konkretnym metalu . Stopy te obejmują:
- brąz ;
- mosiądz.
Te dwie odmiany są głównymi rodzajami stopów miedzi. Pierwszy stop brązu został stworzony na Wschodzie przez trzy kolejne tysiąclecia pne. Brąz można słusznie uznać za jedno z największych osiągnięć hutników starożytności. W rzeczywistości brąz to połączenie miedzi z innymi elementami. W większości przypadków drugi komponent to cyna. Ale bez względu na to, jakie elementy są zawarte w stopie, miedź jest zawsze głównym składnikiem. Formuła mosiężna zawiera głównie miedź i cynk, ale możliwe są dodatki do nich w postaci innych pierwiastków chemicznych.
Oprócz brązu i mosiądzu ten pierwiastek chemiczny bierze udział w tworzeniu stopów z innymi metalami, w tym aluminium, złotem, niklem, cyną, srebrem, tytanem, cynkiem. Stopy miedzi z niemetalami, takimi jak tlen, siarka i fosfor, są stosowane znacznie rzadziej.
Branże
Cenne właściwości stopów miedzi i czystych substancji przyczyniły się do ich zastosowania w takich branżach jak:
- inżynieria elektryczna;
- inżynieria elektryczna;
- produkcja instrumentów;
- elektronika radiowa.
Ale oczywiście nie wszystkie obszary zastosowania tego metalu. Jest to materiał bardzo ekologiczny. Dlatego jest używany w budowie domów. Na przykład powłoka dachowa wykonana z metalicznej miedzi, ze względu na jej wysoką odporność na korozję, ma żywotność ponad sto lat, bez konieczności specjalnej opieki i malowania.
Innym obszarem zastosowania tego metalu jest przemysł jubilerski. Stosowany jest głównie w postaci stopów ze złotem. Wyroby ze stopu miedzi i złota charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością, wysoką odpornością. Takie produkty przez długi czas nie są zdeformowane i nie zużywają się.
Związki miedzi metalicznej wyróżniają się wysoką aktywnością biologiczną. W świecie flory ten metal jest ważny, ponieważ bierze udział w syntezie chlorofilu. Udział tego pierwiastka w tym procesie umożliwia wykrycie go wśród składników nawozów mineralnych dla roślin.
Rola w ludzkim ciele
Brak tego pierwiastka w ludzkim ciele może mieć negatywny wpływ na skład krwi, a mianowicie go pogorszyć. Niedobór tej substancji można wypełnić przy pomocy specjalnie dobranego odżywiania. Miedź jest zawarta w wielu produktach żywnościowych, więc nie należy do trudnej diety dla duszy. Na przykład jednym z produktów zawierających ten pierwiastek jest zwykłe mleko.
Ale tworząc menu bogate w ten pierwiastek, nie należy zapominać, że nadmiar jego związków może prowadzić do zatrucia ciała. Dlatego nasycanie ciała tą użyteczną substancją jest bardzo ważne, aby jej nie przesadzać. Dotyczy to nie tylko ilości spożywanych produktów.
Na przykład zatrucie pokarmowe może spowodować użycie miedzianych naczyń. Gotowanie w takich potrawach nie jest zalecane, a nawet zakazane. Wynika to z faktu, że w procesie wrzenia znaczna ilość tego pierwiastka wchodzi do żywności, co może prowadzić do zatrucia.
W zakazie naczyń miedzianych jest jedna rezerwacja. Stosowanie takich naczyń nie jest niebezpieczne, jeśli ich wewnętrzna powierzchnia ma powłokę cynową. Dopiero po spełnieniu tego warunku użycie miedzianych doniczek nie stanowi zagrożenia zatruciem pokarmowym.
Oprócz wszystkich wymienionych branż, rozprzestrzenianie się tego elementu nie ominęło medycyny. W dziedzinie leczenia i utrzymania zdrowia stosuje się go jako środek wiążący i antyseptyczny. Ten pierwiastek chemiczny jest częścią kropli do oczu, które są stosowane w leczeniu chorób takich jak zapalenie spojówek. Ponadto miedź jest ważnym składnikiem różnych rozwiązań oparzeń.