DEFINICJA

Miedź- dwudziesty dziewiąty element układu okresowego. Oznaczenie - Cu od łacińskiego „cuprum”. Znajduje się w czwartym okresie, grupa IB. Odnosi się do metali. Ładunek jądrowy wynosi 29.

Najważniejszymi minerałami tworzącymi rudy miedzi są: chalkozyn, czyli miedziany połysk Cu 2 S; chalkopiryt lub piryt miedzi CuFeS 2; malachit (CuOH) 2 CO 3 .

Czysta miedź to plastyczny, lepki metal o jasnoróżowym kolorze (ryc. 1), który łatwo zwija się w cienkie arkusze. Bardzo dobrze przewodzi ciepło i prąd elektryczny, ustępując pod tym względem jedynie srebru. W suchym powietrzu miedź prawie się nie zmienia, ponieważ najcieńsza warstwa tlenków tworząca się na jej powierzchni (nadająca miedzi ciemniejszy kolor) stanowi dobrą ochronę przed dalszym utlenianiem. Ale w obecności wilgoci i dwutlenku węgla powierzchnia miedzi pokrywa się zielonkawą powłoką węglanu wodorotlenku miedzi (CuOH) 2 CO 3 .

Ryż. 1. Miedź. Wygląd.

Masa atomowa i cząsteczkowa miedzi

DEFINICJA

Względna masa cząsteczkowa substancji(M r) to liczba pokazująca, ile razy masa danej cząsteczki jest większa niż 1/12 masy atomu węgla, oraz względna masa atomowa pierwiastka(A r) - ile razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ chrom występuje w stanie wolnym w postaci jednoatomowych cząsteczek Cu, wartości jego mas atomowych i cząsteczkowych są takie same. Są one równe 63,546.

Izotopy miedzi

Wiadomo, że w naturze miedź może występować w postaci dwóch stabilnych izotopów 63 Cu (69,1%) i 65 Cu (30,9%). Ich liczby masowe to odpowiednio 63 i 65. Jądro izotopu miedzi 63 Cu zawiera dwadzieścia dziewięć protonów i trzydzieści cztery neutrony, a izotop 65 Cu zawiera taką samą liczbę protonów i trzydzieści sześć neutronów.

Istnieją sztuczne niestabilne izotopy miedzi o liczbach masowych od 52 do 80, a także siedem stanów izomerycznych jąder, wśród których izotop 67 Cu o okresie półtrwania wynoszącym 62 godziny jest najdłużej żyjący.

Jony miedzi

Wzór elektroniczny pokazujący rozkład elektronów miedzi na orbitach jest następujący:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

W wyniku interakcji chemicznych miedź oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich dawcą i zamienia się w dodatnio naładowany jon:

Cu 0-1e → Cu +;

Cu 0 -2e → Cu 2+.

Cząsteczka i atom miedzi

W stanie wolnym miedź występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Cu. Oto kilka właściwości charakteryzujących atom i cząsteczkę miedzi:

stopy miedzi

Najważniejszymi stopami miedzi z innymi metalami są mosiądz (stopy miedzi z cynkiem), stopy miedzi z niklem oraz brązy.

Stopy miedzi z niklem dzielą się na konstrukcyjne i elektryczne. Do strukturalnych zaliczamy cupronickel i nikielsrebro. Cupronickel zawiera 20-30% niklu oraz niewielkie ilości żelaza i manganu, podczas gdy srebro niklowe zawiera 5-35% niklu i 13-45% cynku. Elektryczne stopy niklowo-miedziowe obejmują konstantan (40% niklu, 1,5% manganu), mangan (3% niklu i 12% manganu) i kopel (43% niklu i 0,5% manganu).

Brązy są podzielone według ich głównego składnika (oprócz miedzi) na cynę, aluminium, krzem itp.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

PRZYKŁAD 2

Solidni metalowi miedziani ludzie nauczyli się topić jeszcze przed naszą erą. Nazwa pierwiastka zgodnie z układem okresowym to Cuprum, na cześć pierwszej masowej produkcji miedzi. Było to na wyspie Cypr w trzecim tysiącleciu pne. zaczęto wydobywać rudę. Metal okazał się dobrą bronią i pięknym, błyszczącym materiałem do wyrobu naczyń i innych sprzętów.

proces topienia miedzi

Wykonywanie przedmiotów wymagało dużego wysiłku przy braku technologii. W pierwszych krokach rozwoju cywilizacji i poszukiwania nowych metali ludzie nauczyli się wydobywać i wytapiać rudę miedzi. Rudę uzyskano w malachicie, a nie w stanie siarczkowym. Uzyskanie wolnej miedzi na wyjściu, z której można wykonać części, wymagało wypalenia. Aby wykluczyć tlenki, metal z węglem drzewnym umieszczono w glinianym naczyniu. Metal podpalono w specjalnie przygotowanym dole, powstający w tym procesie tlenek węgla przyczynił się do pojawienia się wolnej miedzi.

Do dokładnych obliczeń wykorzystano wykres topnienia miedzi. Dokonano wówczas dokładnego obliczenia czasu i przybliżonej temperatury wytapiania miedzi.

Miedź i jej stopy

Metal ma czerwonawo-żółty odcień z powodu warstwy tlenku, która tworzy się podczas pierwszej interakcji metalu z tlenem. Folia nadaje szlachetny wygląd i ma właściwości antykorozyjne.

Obecnie istnieje kilka sposobów wydobywania metalu. Powszechne są piryty miedzi i brokat, które występują jako rudy siarczkowe. Każda z technologii pozyskiwania miedzi wymaga specjalnego podejścia i śledzenia procesu.

Wydobycie w warunkach naturalnych odbywa się w formie poszukiwania łupków i bryłek miedzi. Złoża objętościowe w postaci skał osadowych znajdują się w Chile, a piaskowce i łupki miedziowe znajdują się na terenie Kazachstanu. Zastosowanie metalu wynika z niskiej temperatury topnienia. Prawie wszystkie metale topią się, niszcząc sieć krystaliczną.

Podstawowa kolejność topnienia i właściwości:

• przy progach temperatur od 20 do 100 ° materiał całkowicie zachowuje swoje właściwości i wygląd, górna warstwa tlenku pozostaje na swoim miejscu;
• sieć krystaliczna rozpada się przy około 1082 °, stan fizyczny staje się płynny, a kolor jest biały. Poziom temperatury utrzymuje się przez chwilę, a następnie nadal rośnie;
• temperatura wrzenia miedzi zaczyna się od około 2595 °, uwalnia się węgiel, pojawia się charakterystyczne wrzenie;
• po wyłączeniu źródła ciepła temperatura spada i następuje przejście do stanu stałego.

Wytapianie miedzi jest możliwe w domu, z zastrzeżeniem pewnych warunków. Etapy i złożoność zadania zależą od wyboru sprzętu.

Właściwości fizyczne

Główne cechy metalu:

• w czystej postaci gęstość metalu wynosi 8,93 g/cm3;
• dobra przewodność elektryczna ze wskaźnikiem 55,5S, w temperaturze około 20⁰;
• przenikanie ciepła 390 J/kg;
• gotowanie następuje przy około 2600 °, po czym rozpoczyna się uwalnianie węgla;
• rezystywność elektryczna w średnim zakresie temperatur - 1,78×10 Ohm/m.

Głównymi obszarami eksploatacji miedzi są cele elektrotechniczne. Wysoka przewodność cieplna i ciągliwość sprawiają, że nadaje się do różnych zastosowań. Stopy miedzi z niklem, mosiądzem, brązem sprawiają, że koszt jest bardziej akceptowalny i poprawia wydajność.

W naturze nie jest jednorodny pod względem składu, ponieważ zawiera szereg pierwiastków krystalicznych, które tworzą z nim stabilną strukturę, tzw. roztwory, które można podzielić na trzy grupy:

1. solidne rozwiązania. Powstają, jeśli kompozycja zawiera zanieczyszczenia żelaza, cynku, antymonu, cyny, niklu i wielu innych substancji. Takie zjawiska znacznie zmniejszają jego przewodność elektryczną i cieplną. Komplikują one gorący rodzaj obróbki ciśnieniowej.
2. Zanieczyszczenia rozpuszczające się w sieci miedzianej. Należą do nich bizmut, ołów i inne składniki. Nie pogarszają jakości przewodności elektrycznej, ale utrudniają obróbkę pod ciśnieniem.
3. Zanieczyszczenia tworzące kruche związki chemiczne. Obejmuje to tlen i siarkę, a także inne pierwiastki. Pogarszają właściwości wytrzymałościowe, w tym zmniejszają przewodnictwo elektryczne.

Masa miedzi z zanieczyszczeniami jest znacznie większa niż w czystej postaci. Ponadto elementy zanieczyszczeń znacząco wpływają na końcową charakterystykę gotowego produktu. Dlatego ich całkowity skład, w tym ilościowy, powinien być odrębnie regulowany na etapie produkcji. Rozważmy bardziej szczegółowo wpływ każdego elementu na właściwości końcowych produktów miedzianych.

1. Tlen. Jeden z najbardziej niepożądanych pierwiastków dla każdego materiału, nie tylko miedzi. Wraz z jej wzrostem pogarsza się jakość, taka jak ciągliwość i odporność na procesy korozyjne. Jego zawartość nie powinna przekraczać 0,008%. Podczas obróbki cieplnej, w wyniku procesów utleniania, zawartość ilościowa tego pierwiastka maleje.
2. Nikiel. Tworzy stabilny roztwór i znacznie zmniejsza przewodnictwo.
3. Siarka lub selen. Oba składniki w równym stopniu wpływają na jakość gotowego produktu. Wysoka koncentracja takich zjawisk obniża właściwości plastyczne wyrobów z miedzi. Zawartość tych składników nie powinna przekraczać 0,001% masy całkowitej.
4. Bizmut. Wpływa to negatywnie na właściwości mechaniczne i technologiczne gotowego produktu. Maksymalna zawartość nie powinna przekraczać 0,001%.
5. Arsen. Nie zmienia właściwości, ale tworzy stabilny roztwór, jest swoistym protektorem przed szkodliwym działaniem innych pierwiastków, takich jak tlen, antymon czy bizmut.

1. Mangan. Jest w stanie całkowicie rozpuścić się w miedzi w temperaturze prawie pokojowej. Wpływa na przewodnictwo prądu.
2. Antymon. Składnik najlepiej rozpuszcza się w miedzi, powodując minimalne szkody. Jego zawartość nie powinna przekraczać 0,05% wagowych miedzi.
3. Cyna. Tworzy stabilny roztwór z miedzią i poprawia jej właściwości przewodzenia ciepła.
4. Cynk. Jego zawartość jest zawsze minimalna, więc nie ma tak szkodliwego efektu.

Fosfor. Główny odtleniacz miedzi, którego maksymalna zawartość w temperaturze 714°C wynosi 1,7%.

Stop na bazie miedzi z dodatkiem cynku nazywany jest mosiądzem. W niektórych sytuacjach cyna jest dodawana w mniejszych proporcjach. James Emerson w 1781 roku postanowił opatentować to połączenie. Zawartość cynku w stopie może wynosić od 5 do 45%. Mosiądz wyróżnia się w zależności od przeznaczenia i specyfikacji:

• prosty, składający się z dwóch składników - miedzi i cynku. Oznaczenie takich stopów jest oznaczone literą „L”, co bezpośrednio oznacza zawartość miedzi w stopie w procentach;
• mosiądze wieloskładnikowe - zawierają wiele innych metali w zależności od przeznaczenia. Takie stopy zwiększają właściwości użytkowe produktów, są również oznaczone literą „L”, ale z dodatkiem cyfr.

Właściwości fizyczne mosiądzu są stosunkowo wysokie, odporność na korozję jest średnia. Większość stopów nie jest krytyczna dla niskich temperatur, metal można eksploatować w różnych warunkach.
Technologia produkcji mosiądzu współgra z procesami przemysłu miedziowego i cynkowego, przetwarzaniem surowców wtórnych. Skuteczną metodą topienia jest zastosowanie elektrycznego pieca indukcyjnego z wyjściem magnetycznym i regulacją temperatury. Po uzyskaniu jednorodnej masy wlewa się ją do form i poddaje procesom odkształcania.

Wykorzystanie materiału w różnych gałęziach przemysłu z roku na rok zwiększa jego zapotrzebowanie. Stop jest używany w budownictwie sądowym i produkcji amunicji, różnych tulei, adapterów, śrub, nakrętek i materiałów hydraulicznych.

Metale nieżelazne do produkcji różnego rodzaju wyrobów zaczęto stosować od czasów starożytnych. Fakt ten potwierdzają materiały znalezione podczas wykopalisk archeologicznych. Skład brązu był pierwotnie bogaty w cynę.

Przemysł produkuje różną liczbę odmian brązu. Doświadczony rzemieślnik jest w stanie określić jego przeznaczenie na podstawie koloru metalu. Jednak nie każdy może określić dokładną markę brązu, do tego służy znakowanie. Metody produkcji brązu dzielą się na odlewnicze, w których następuje topienie i odlewanie oraz odkształcalne.

Skład metalu zależy od zamierzonego zastosowania. Głównym wskaźnikiem jest obecność berylu. Zwiększona koncentracja pierwiastka w stopie poddanym procesowi hartowania może konkurować ze stalami o wysokiej wytrzymałości. Obecność cyny w kompozycji odbiera elastyczność i plastyczność metalu.

Produkcja stopów brązu zmieniła się od czasów starożytnych wraz z faktycznym wprowadzeniem nowoczesnego sprzętu. Technologia wykorzystująca węgiel drzewny jako topnik jest stosowana do dziś. Kolejność zdobywania brązu:

• piec jest podgrzewany do wymaganej temperatury, po czym instaluje się w nim tygiel;
• po stopieniu metal może się utleniać, aby tego uniknąć, dodaje się topnik w postaci węgla drzewnego;
• miedź fosforowa służy jako katalizator kwasowy, dodatek następuje po całkowitym podgrzaniu stopu.

wytapianie brązu

Antyczne brązy podlegają naturalnym procesom - patynowaniu. Zielonkawy kolor z białym odcieniem pojawia się z powodu tworzenia się filmu otaczającego produkt. Metody sztucznego patynowania obejmują metody wykorzystujące siarkę i równoległe ogrzewanie do określonej temperatury.

Temperatura topnienia miedzi

Materiał topi się w określonej temperaturze, która zależy od obecności i ilości stopów w składzie.

W większości przypadków proces odbywa się w temperaturze 1085°C. Obecność cyny w stopie daje bieg, topienie miedzi może rozpocząć się przy 950 °. Cynk w składzie również obniża dolną granicę do 900°.

Do dokładnych obliczeń czasu potrzebny jest wykres topnienia miedzi. Na zwykłej kartce papieru używany jest wykres, na którym czas jest oznaczony poziomo, a stopnie są zaznaczone pionowo. Wykres powinien wskazywać, w jakich punktach temperatura jest utrzymywana podczas ogrzewania dla pełnego procesu krystalizacji.

Topienie miedzi w domu

W domu stopy miedzi można topić na kilka sposobów. Podczas korzystania z dowolnej metody będziesz potrzebować powiązanych materiałów:

• tygiel - naczynia wykonane z hartowanej miedzi lub innego metalu ogniotrwałego;
• węgiel drzewny potrzebny jako topnik;
• metalowy haczyk;
• kształt przyszłego produktu.

Najłatwiejszą opcją do topienia jest piec muflowy. Kawałki materiału wpadają do pojemnika. Po ustawieniu temperatury topnienia proces można obserwować przez specjalne okienko. Zainstalowane drzwi pozwalają usunąć powstałą w procesie warstwę tlenku, do tego potrzebny jest wcześniej przygotowany metalowy haczyk.

Drugim sposobem na stopienie w domu jest użycie palnika lub noża. Propan - płomień tlenowy jest idealny do pracy z cynkiem lub cyną. Kawałki materiałów na przyszły stop są umieszczane w tyglu i podgrzewane przez mistrza dowolnymi ruchami. Maksymalną temperaturę topnienia miedzi można osiągnąć podczas interakcji z niebieskim płomieniem.

Topienie miedzi w domu wiąże się z pracą w podwyższonych temperaturach. Bezpieczeństwo jest priorytetem. Przed każdym zabiegiem należy założyć rękawice ochronne ognioodporne oraz obcisłe ubranie całkowicie zakrywające ciało.

Wartość gęstości miedzi

Gęstość to stosunek masy do objętości. Wyraża się go w kilogramach na metr sześcienny całkowitej objętości. Ze względu na niejednorodność składu wartość gęstości może zmieniać się w zależności od procentowej zawartości zanieczyszczeń. Ponieważ istnieją różne marki walcowanej miedzi o różnej zawartości składników, ich gęstość również będzie inna. Gęstość miedzi można znaleźć w specjalistycznych tabelach technicznych, która wynosi 8,93x10 3 kg / m 3. To jest wartość odniesienia. Te same tabele pokazują ciężar właściwy miedzi, który wynosi 8,93 g/cm 3 . Nie wszystkie metale charakteryzują się taką zbieżnością wartości gęstości i wskaźników masy.

Nie jest tajemnicą, że ostateczna masa wytworzonego produktu zależy bezpośrednio od gęstości. Jednak do obliczeń o wiele bardziej poprawne jest użycie ciężaru właściwego. Ten wskaźnik jest bardzo ważny w przypadku produkcji wyrobów z miedzi lub innych metali, ale dotyczy bardziej stopów. Wyraża się go jako stosunek masy miedzi do objętości całego stopu.

Obliczanie ciężaru właściwego

Obecnie naukowcy opracowali ogromną liczbę metod pomagających znaleźć cechy ciężaru właściwego miedzi, które pozwalają nawet bez uciekania się do specjalistycznych tabel obliczyć ten ważny wskaźnik. Wiedząc o tym, możesz łatwo dobrać potrzebne materiały, dzięki czemu ostatecznie uzyskasz upragnioną część o wymaganych parametrach. Odbywa się to na etapie przygotowania, kiedy planowane jest stworzenie niezbędnej części z miedzi lub jej stopów.

Jak wspomniano powyżej, ciężar właściwy miedzi można zajrzeć do specjalistycznej książki referencyjnej, ale jeśli nie jest to pod ręką, można ją obliczyć za pomocą następującego wzoru: dzielimy wagę przez objętość i otrzymujemy potrzebną wartość. W ujęciu ogólnym stosunek ten można wyrazić jako całkowitą wartość masy do całkowitej wartości objętości całego produktu.

Nie myl go z pojęciem gęstości, ponieważ charakteryzuje metal w inny sposób, chociaż ma te same wartości wskaźników.

Zastanów się, jak można obliczyć ciężar właściwy, jeśli znana jest masa i objętość produktu miedzianego.

Na przykład mamy czystą blachę miedzianą o grubości 5 mm, szerokości 2 m i długości 1 m. Najpierw obliczmy jej objętość: 5 mm * 1000 mm (1 m = 1000 mm) * 2000 mm, czyli 10 000 000 mm 3 lub 10 000 cm 3. Dla wygody obliczeń przyjmiemy, że masa arkusza wynosi 89 kg 300 gramów lub 89300 gramów. Obliczony wynik dzielimy przez objętość i otrzymujemy 8,93 g / cm 3. Znając ten wskaźnik, zawsze możemy łatwo obliczyć zawartość wagową miedzi w danym stopie. Jest to wygodne na przykład przy obróbce metali.

Jednostki ciężaru właściwego

Różne systemy miar używają różnych jednostek do wskazania ciężaru właściwego miedzi:

1. CGS lub system centymetr-gram-sekunda wykorzystuje dyn/cm3.
2. Międzynarodowy układ SI używa jednostek N/m 3 .
3. W systemie MKSS lub metr-kilogram-sekunda-świeca stosuje się kg / m 3.

Pierwsze dwa wskaźniki są sobie równe, a trzeci po przeliczeniu wynosi 0,102 kg / m3.

Obliczanie masy przy użyciu wartości ciężaru właściwego

Nie idźmy daleko i skorzystajmy z przykładu opisanego powyżej. Oblicz całkowitą zawartość miedzi w 25 arkuszach. Zmieńmy warunek i załóżmy, że blachy są wykonane ze stopu miedzi. Tak więc bierzemy ciężar właściwy miedzi ze stołu i jest on równy 8,93 g / cm 3. Grubość blachy wynosi 5 mm, powierzchnia (1000 mm * 2000 mm) wynosi odpowiednio 2 000 000 mm, objętość wyniesie 10 000 000 mm 3 lub 10 000 cm 3. Teraz mnożymy ciężar właściwy przez objętość i otrzymujemy 89 kg i 300 gr. Obliczyliśmy łączną ilość miedzi zawartej w tych arkuszach bez uwzględnienia masy samych zanieczyszczeń, co oznacza, że ​​sumaryczna wartość masy może być większa.

Teraz mnożymy obliczony wynik przez 25 arkuszy i otrzymujemy 2235 kg. Takie obliczenia są odpowiednie do wykorzystania podczas obróbki części miedzianych, ponieważ pozwalają dowiedzieć się, ile miedzi jest zawarte w oryginalnych obiektach. Podobnie można obliczyć pręty miedziane. Pole przekroju poprzecznego drutu mnożymy przez jego długość, gdzie otrzymujemy objętość pręta, a następnie analogicznie do powyższego przykładu.

Jak określa się gęstość

Gęstość miedzi, podobnie jak gęstość każdej innej substancji, jest wartością odniesienia. Wyraża się go jako stosunek masy do objętości. Bardzo trudno jest samodzielnie obliczyć ten wskaźnik, ponieważ nie można sprawdzić składu bez specjalnych urządzeń.

Przykład obliczenia gęstości miedzi

Wskaźnik wyrażany jest w kilogramach na metr sześcienny lub w gramach na centymetr sześcienny. Gęstość jest bardziej przydatna dla producentów, którzy na podstawie dostępnych danych mogą skomponować konkretną część o wymaganych właściwościach i charakterystyce.

Obszary zastosowania miedzi

Ze względu na swoje właściwości fizyczne i mechaniczne znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Najczęściej można go znaleźć w polu elektrycznym jako integralną część przewodu elektrycznego. Jest równie popularny w produkcji systemów ogrzewania i chłodzenia, elektroniki oraz systemów wymiany ciepła.

W budownictwie wykorzystywany jest przede wszystkim do tworzenia różnego rodzaju konstrukcji, które uzyskuje się w znacznie mniejszej masie niż z innych podobnych materiałów. Często jest używany do pokryć dachowych, ponieważ takie produkty są lekkie i plastyczne. Taki materiał jest łatwy w obróbce i pozwala na zmianę geometrii profilu, co jest bardzo wygodne.

Jak wspomniano powyżej, znajduje swoje główne zastosowanie w produkcji kabli elektrycznych i innych przewodzących, gdzie służy do produkcji rdzeni drutów i kabli. Posiadając dobrą przewodność elektryczną, daje wystarczającą odporność na obecne elektrony.

Stopy miedzi są również szeroko stosowane, na przykład stop miedzi i złota czasami zwiększa wytrzymałość tego ostatniego.

Osady soli nigdy nie tworzą się na ściankach miedzianych prętów. Ta jakość jest przydatna do transportu cieczy i oparów.

Na bazie tlenków miedzi otrzymuje się nadprzewodniki, które w czystej postaci wykorzystywane są do produkcji zasilaczy galwanicznych.

Jest częścią brązu, który jest odporny na agresywne środowisko, takie jak woda morska. Dlatego jest często używany w nawigacji. Również produkty z brązu można zobaczyć na elewacjach domów, jako element wystroju, ponieważ taki stop jest łatwy w obróbce, ponieważ jest bardzo plastyczny.

Starożytni Grecy nazywali ten pierwiastek chalkos, po łacinie nazywa się to cuprum (Cu) lub aes, a średniowieczni alchemicy nazywali ten pierwiastek chemiczny niczym innym jak Marsem lub Wenus. Ludzkość od dawna jest zaznajomiona z miedzią ze względu na to, że w warunkach naturalnych można ją było spotkać w postaci bryłek, często o imponujących rozmiarach.

Łatwa redukowalność węglanów i tlenków tego pierwiastka przyczyniła się do tego, że według wielu badaczy nasi starożytni przodkowie nauczyli się przywracać go z rudy przed wszystkimi innymi metalami.

Początkowo miedziane skały były po prostu podgrzewane nad otwartym ogniem, a następnie gwałtownie schładzane. Doprowadziło to do ich pękania, co umożliwiło przeprowadzenie renowacji metalu.

Po opanowaniu tak prostej technologii człowiek zaczął ją stopniowo rozwijać. Ludzie nauczyli się wdmuchiwać powietrze do ognia za pomocą miechów i rur, potem pomyśleli o zainstalowaniu ścian wokół ognia. W końcu powstał też pierwszy piec szybowy.

Liczne wykopaliska archeologiczne pozwoliły ustalić unikalny fakt - najprostsze wyroby miedziane istniały już w 10 tysiącleciu pne! A miedź zaczęła być wydobywana i wykorzystywana bardziej aktywnie po 8-10 tysiącach lat. Od tego czasu ludzkość wykorzystuje ten pierwiastek chemiczny, unikalny pod wieloma względami (gęstość, ciężar właściwy, właściwości magnetyczne itp.) dla swoich potrzeb.

Dziś bryłki miedzi są niezwykle rzadkie. Miedź wydobywa się z różnych, wśród których można wyróżnić:

• bornit (zawiera do 65% miedzi);
• miedziany połysk (inaczej chalkozyna) o zawartości miedzi do 80%;
• piryt miedziowy (innymi słowy chalkoperyt), zawierający około 30% interesującego nas pierwiastka chemicznego;
• kowalina (zawiera do 64% Cu).

Cuprum jest również wydobywany z malachitu, kuprytu, innych rud tlenkowych i prawie 20 minerałów zawierających go w różnych ilościach.

2

W prostej formie opisywany pierwiastek jest różowo-czerwonym metalem, charakteryzującym się dużą plastycznością. Naturalny cuprum zawiera dwa nuklidy o stabilnej strukturze.

Promień dodatnio naładowanego jonu miedzi ma następujące wartości:

• o wskaźniku koordynacji 6 - do 0,091 nm;
• ze wskaźnikiem 2 - do 0,060 nm.

Obojętny atom pierwiastka charakteryzuje się promieniem 0,128 nm i powinowactwem elektronowym 1,8 eV. Przy jonizacji sekwencyjnej atom ma wartości od 7,726 do 82,7 eV.

Cuprum jest metalem przejściowym, więc ma zmienne stopnie utlenienia i niską elektroujemność (1,9 jednostek Paulinga). (współczynnik) wynosi 394 W/(m*K) w zakresie temperatur od 20 do 100°C. Przewodność elektryczna miedzi (wskaźnik właściwy) wynosi maksymalnie 58, a minimalnie 55,5 MS/m. Jedynie srebro charakteryzuje się wyższą wartością, przewodnictwo elektryczne innych metali, w tym aluminium, jest niższe.

Miedź nie może wyprzeć wodoru z kwasów i wody, ponieważ znajduje się na prawo od wodoru w standardowym szeregu potencjałów. Opisany metal charakteryzuje się centrowaną na twarz sześcienną siatką o wartości 0,36150 nm. Miedź wrze w temperaturze 2657 stopni, topi się w temperaturze nieco ponad 1083 stopni, a jej gęstość wynosi 8,92 grama/centymetr sześcienny (dla porównania gęstość aluminium to 2,7).

Inne właściwości mechaniczne miedzi i ważne wskaźniki fizyczne:

• ciśnienie przy 1628 ° C - 1 mm Hg. Sztuka.;
• wartość rozszerzalności cieplnej (liniowa) - 0,00000017 jednostek;
• przy rozciąganiu osiąga się wytrzymałość na rozciąganie 22 kgf / mm2;
• twardość miedzi - 35 kgf / mm2 (skala Brinella);
• ciężar właściwy - 8,94 g / cm3;
• moduł sprężystości - 132000 MN/m2;
• wydłużenie (względne) - 60%.

Właściwości magnetyczne miedzi są nieco wyjątkowe. Pierwiastek jest całkowicie diamagnetyczny, jego indeks podatności magnetycznej atomowej wynosi zaledwie 0,00000527 jednostek. Właściwości magnetyczne miedzi (jednak podobnie jak wszystkie jej parametry fizyczne - waga, gęstość itp.) Określają zapotrzebowanie na pierwiastek do produkcji wyrobów elektrycznych. Aluminium ma w przybliżeniu takie same właściwości, dlatego wraz z opisanym metalem tworzą „słodką parę” używaną do produkcji części przewodzących, drutów, kabli.

Zmiana wielu właściwości mechanicznych miedzi (na przykład tych samych właściwości magnetycznych) jest prawie niemożliwa, ale wytrzymałość danego elementu na rozciąganie można poprawić poprzez hartowanie. W tym przypadku zwiększy się ona mniej więcej dwukrotnie (do 420–450 MN/m2).

3

Cuprum w systemie Mendelejewa należy do grupy metali szlachetnych (IB), jest w czwartym okresie, ma numer porządkowy 29 i ma tendencję do tworzenia kompleksów. Właściwości chemiczne miedzi są nie mniej ważne niż jej właściwości magnetyczne, mechaniczne i fizyczne, niezależnie od tego, czy chodzi o wagę, gęstość czy inną wartość. Dlatego porozmawiamy o nich szczegółowo.

Aktywność chemiczna miedzi jest niska. Miedź w suchej atmosferze zmienia się nieznacznie (można nawet powiedzieć, że prawie się nie zmienia). Ale wraz ze wzrostem wilgotności i obecnością dwutlenku węgla w środowisku na jego powierzchni zwykle tworzy się film o zielonkawym odcieniu. Zawiera CuCO3 i Cu(OH)2, a także różne związki siarczku miedzi. Te ostatnie powstają z powodu faktu, że w powietrzu prawie zawsze znajduje się pewna ilość siarkowodoru i dwutlenku siarki. Ten zielonkawy film nazywa się patyną. Chroni metal przed zniszczeniem.

Jeśli miedź zostanie podgrzana w powietrzu, rozpoczną się procesy utleniania jej powierzchni. W temperaturach od 375 do 1100 stopni w wyniku utleniania powstaje dwuwarstwowa zgorzelina, aw temperaturach do 375 stopni - tlenek miedzi. Jednak w zwykłych temperaturach zwykle obserwuje się połączenie Cu z mokrym chlorem (skutkiem takiej reakcji jest pojawienie się chlorku).

Z innymi pierwiastkami z grupy halogenowej miedź również dość łatwo wchodzi w interakcje. W oparach siarki zapala się, ma też duże powinowactwo do selenu. Ale Cu nie łączy się z węglem, azotem i wodorem nawet w podwyższonych temperaturach. Po zetknięciu tlenku miedzi z rozcieńczonym kwasem siarkowym otrzymuje się siarczan i czystą miedź, odpowiednio z kwasem jodowodorowym i bromowodorowym, jodkiem miedzi i bromkiem miedzi.

Jeśli tlenek zostanie połączony z jedną lub drugą zasadą, wynikiem reakcji chemicznej będzie pojawienie się miedzianu. Ale najbardziej znane środki redukujące (tlenek węgla, amoniak, metan i inne) są w stanie przywrócić miedź do stanu wolnego.

Praktycznie interesująca jest zdolność tego metalu do reagowania z solami żelaza (w postaci roztworu). W tym przypadku redukcja żelaza i przejście Cu do roztworu są ustalone. Ta reakcja służy do usuwania natryskiwanej warstwy miedzi z przedmiotów dekoracyjnych.

W formach jedno- i dwuwartościowych miedź jest zdolna do tworzenia złożonych związków o wysokim wskaźniku stabilności. Do takich związków należą mieszaniny amoniaku (są one przedmiotem zainteresowania przedsiębiorstw przemysłowych) oraz sole podwójne.

4

Główny zakres aluminium i miedzi jest chyba wszystkim znany. Produkują różne kable, w tym kable zasilające. Ułatwia to niska rezystancja aluminium i miedzi, ich specjalne właściwości magnetyczne. W uzwojeniach napędów elektrycznych oraz w transformatorach (energetycznych) szeroko stosowane są druty miedziane, które charakteryzują się wyjątkową czystością miedzi, która jest surowcem do ich produkcji. Jeśli do tak czystego surowca doda się tylko 0,02 procent aluminium, przewodność elektryczna produktu spadnie o 8–10 procent.

Cu, mając dużą gęstość i wytrzymałość, a także niewielką wagę, można łatwo obrabiać. Pozwala nam to na produkcję doskonałych rur miedzianych, które wykazują swoje wysokie parametry w instalacjach gazowych, grzewczych i wodociągowych. W wielu krajach europejskich to rury miedziane są w zdecydowanej większości przypadków wykorzystywane do układania wewnętrznych sieci inżynieryjnych budynków mieszkalnych i administracyjnych.

Dużo mówiliśmy o przewodności elektrycznej aluminium i miedzi. Nie zapominajmy o doskonałej przewodności cieplnej tego ostatniego. Ta cecha umożliwia zastosowanie miedzi w następujących projektach:

• w rurkach cieplnych;
• w chłodziarkach komputerów osobistych;
• w systemach grzewczych i systemach chłodzenia powietrza;
• w wymiennikach ciepła i wielu innych urządzeniach odprowadzających ciepło.

Gęstość i lekkość materiałów i stopów miedzi doprowadziły do ​​ich szerokiego zastosowania w architekturze.

5

Oczywiste jest, że gęstość miedzi, jej waga i wszelkiego rodzaju wskaźniki chemiczne i magnetyczne w zasadzie są mało interesujące dla przeciętnego człowieka. Ale lecznicze właściwości miedzi chcą poznać wielu.

Starożytni Indianie używali miedzi do leczenia narządów wzroku i różnych dolegliwości skórnych. Starożytni Grecy leczyli wrzody, silne obrzęki, siniaki i siniaki, a także poważniejsze choroby (zapalenie migdałków, wrodzona i nabyta głuchota) miedzianymi płytkami. A na Wschodzie czerwony proszek miedzi rozpuszczony w wodzie był używany do odbudowy złamanych kości nóg i rąk.

Lecznicze właściwości miedzi były dobrze znane Rosjanom. Nasi przodkowie używali tego wyjątkowego metalu do leczenia cholery, epilepsji, zapalenia wielostawowego i zapalenia korzonków nerwowych. Obecnie do leczenia najczęściej stosuje się płytki miedziane, które przykłada się do specjalnych punktów na ciele człowieka. Lecznicze właściwości miedzi przy takiej terapii przejawiają się w:

• zwiększa się potencjał ochronny ludzkiego ciała;
• choroby zakaźne nie są straszne dla tych, którzy są leczeni miedzią;
• następuje zmniejszenie bólu i usunięcie stanu zapalnego.

Miedź

miedź różowo-czerwony metal, ciągliwy, o wysokiej odporności na korozję, przewodności elektrycznej i cieplnej. W starożytności z miedzi wytwarzano różne artykuły gospodarstwa domowego i narzędzia. Dziś jest jednym z najcenniejszych materiałów konstrukcyjnych. Miedź wykorzystywana jest do produkcji kabli, przewodów, części instalacji elektrycznych, w inżynierii chemicznej i ciepłownictwie. Stopy na bazie miedzi są szeroko rozpowszechnione: brąz, mosiądz, cupronickel, konstantan.

Brąz to stop miedzi z różnymi pierwiastkami: cyną, aluminium, ołowiem, manganem itp., z wyjątkiem cynku i niklu (stop miedzi z cynkiem nazywa się mosiądzem, a z niklem stopem miedzi z niklem). Ma złotożółty kolor; gdy warstwa wierzchnia jest utleniona, nabiera innego koloru - od zielonego do gęstego brązu i czerni; używany do produkcji wyrobów sanitarnych, części maszyn, wyrobów artystycznych itp.

Mosiądz to stop miedzi i cynku, często z dodatkiem aluminium, niklu, żelaza, manganu, cyny i innych pierwiastków. Ma kolor od czerwonawego do złocistożółtego, w zależności od zawartości cynku. Pręty są ciągnione z mosiądzu, blachy są walcowane, produkty są uzyskiwane przez odlewanie, kucie, tłoczenie i prasowanie; produkcja śrub, nakrętek, części wyposażenia hydraulicznego i urządzeń elektrycznych; stosowany w odlewnictwie artystycznym, pogoni, grawerowaniu, biżuterii.

Odporny na korozję stop miedzioniklu z niklem (530%), czasem z dodatkiem żelaza (0,8%) i manganu (1%). Z wyglądu przypomina srebro; Służy do produkcji naczyń, tworzenia wyrobów artystycznych oraz do innych celów.

Constantan to stop miedzi z niklem (3941%) i manganem (12%). Ma stosunkowo wysoki opór elektryczny; używany do produkcji reostatów, rezystorów, termopar.

Encyklopedia „Obudowa”. - M .: Wielka rosyjska encyklopedia. AA Bogdanov, VI Borodulin, E.A. Karnaukhov, VI Shteiman. 1999 .

Zobacz, czym jest „miedź” w innych słownikach:

miedź- miedź i... Słownik pisowni rosyjskiej

miedź- miedź/ … Słownik pisowni morfemicznej

miedź- I; I. 1. Pierwiastek chemiczny (Cu), ciągliwy żółty metal z czerwonawym odcieniem (szeroko stosowany w przemyśle). Wydobycie miedzi. Posprzątaj m. samowar. Zrób czajnik z miedzi. 2. zebrane Produkty z tego metalu. Wszystko m. w piwnicy ... ... słownik encyklopedyczny

MIEDŹ- żony. w czystej, koralowej postaci nazywany jest czerwonym, aw stopie z cynkiem żółtym lub zielonym. | miedziane pieniądze; | naczynia miedziane. Miedź, w sprzedaży, na ogół zdarza się: bagnet, deska, blacha (lub mosiądz), pręt. Miedź jest droższa niż srebro: srebro ... ... Słownik wyjaśniający Dahla

MIEDŹ- (symbol Cu), czerwono-różowy element przejściowy. Czerwonawa miedź występuje w postaci bryłek i kilku rud, w tym kuprytu (tlenek miedzi) i chalkopirytu (siarczek miedzi). Rudy są wydobywane z otaczającej skały i ... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

miedź- cu, miękki, ciągliwy i ciągliwy czerwony metal; pierwiastek chemiczny z grupy i układu okresowego; Na. N. 29, godz. waga 63,546. Gęstość 8920 kg/m³, temperatura topnienia 1083,4 °C. Łaciński cuprum pochodzi od imienia ks. Cypr, ... ... Encyklopedia technologii

MIEDŹ- MIEDŹ, miedź, pl. nie, kobieto 1. Metal czerwonawy, najbardziej lepki po żelazie, ciągliwy, szeroko stosowany. Czerwona miedź (czysta miedź). Żółta miedź (stop miedzi z cynkiem). 2. Pieniądz miedziany (potoczny). Przeszła zmiana w srebrze i miedzi. wyjaśniające ... ... Słownik wyjaśniający Uszakowa

MIEDŹ- (symbol C), chem. element, numer seryjny 29; masa atomowa 63,57, sp. V. 8,93; t° kw. 1083°; należy do kategorii metali. W naturze M. występuje czasami w czystej postaci (rodzimy M.), ale częściej w postaci związków tworzących rudy miedzi. ... ... Wielka encyklopedia medyczna

miedź- n., f., użyj. komp. często Morfologia: (nie) co? miedź, dlaczego? miedź, (patrz) co? miedź co? miedź, o czym? Informacje o miedzi 1. Miedź to czerwono-żółty metal, z którego często wytwarza się monety, druty i inne przedmioty. Wydobycie miedzi... Słownik Dmitriewa

MIEDŹ- patrz MIEDŹ (Cu) zawarta jest w ściekach z zakładów wzbogacania rud, zakładów metalurgicznych, maszynowych i elektrycznych. Siarczany, węglany, chlorotlenek i arsenian miedzi są stosowane jako algocydy, fungicydy i moluskocydy. Miedź… … Choroby ryb: podręcznik

MIEDŹ- (Cuprum), Cu, pierwiastek chemiczny I grupy układu okresowego, liczba atomowa 29, masa atomowa 63,546; różowawo-czerwony metal, tt 1083,4 brC. Zawartość w skorupie ziemskiej (4,7 ± 5,5) ?10 3% wag. Miedź jest głównym metalem elektrotechniki, jest używana ... ... Współczesna encyklopedia

Książki

• Miedź, Siergiej Siergiejew. Rosjanie wiedzą, jak dobrze sobie radzić w każdym kraju na świecie. Wiktor Czerkasow, były agent wywiadu, ma ugruntowaną pozycję w Afryce. Dorobiwszy się fortuny na dostawach broni dla nowego afrykańskiego ...

Około III tysiąclecia pne uważa się przejście od kamienia jako głównej substancji przemysłowej do brązu. Okres pierestrojki jest uważany za wiek miedzi. W końcu to właśnie to połączenie było wówczas najważniejsze w budownictwie, w produkcji artykułów gospodarstwa domowego, przyborów kuchennych i innych procesów.

Do tej pory miedź nie straciła na znaczeniu i nadal jest uważana za bardzo ważny metal, często wykorzystywany w różnych potrzebach. Czy miedź jest ciałem czy substancją? Jakie ma właściwości i do czego służy? Spróbujmy to rozgryźć dalej.

Ogólna charakterystyka elementu miedzianego

Właściwości fizyczne

Czy miedź jest substancją czy ciałem? Możesz być całkowicie przekonany o poprawności odpowiedzi tylko biorąc pod uwagę jego właściwości fizyczne. Jeśli mówimy o danym elemencie jako o prostej substancji, to charakteryzuje się on następującym zestawem właściwości.

1. Czerwony metal.
2. Miękki i bardzo plastyczny.
3. Doskonały przewodnik cieplny i elektryczny.
4. Nie ogniotrwały, temperatura topnienia wynosi 1084,5 0 C.
5. Gęstość wynosi 8,9 g/cm3.
6. W naturze występuje głównie w formie rodzimej.

Okazuje się zatem, że miedź jest substancją zresztą znaną od starożytności. Od czasów starożytnych na jego podstawie powstało wiele obiektów architektonicznych, wykonano naczynia i artykuły gospodarstwa domowego.

Właściwości chemiczne

Z punktu widzenia aktywności chemicznej miedź jest ciałem lub substancją, która ma niską zdolność do interakcji. Istnieją dwa główne stopnie utlenienia tego pierwiastka, które wykazuje w związkach. Ten:

Bardzo rzadko można znaleźć substancje, w których wartości te są zastępowane przez +3.

Tak więc miedź może wchodzić w interakcje z:

• powietrze;
• dwutlenek węgla;
• kwas solny i niektóre inne związki tylko w bardzo wysokich temperaturach.

Wszystko to można wytłumaczyć faktem, że na powierzchni metalu tworzy się ochronna warstwa tlenku. To ona chroni ją przed dalszym utlenianiem oraz nadaje stabilność i niską aktywność.

Spośród prostych substancji miedź może wchodzić w interakcje z:

• halogeny;
• selen;
• cyjanki;
• szary.

Często tworzy złożone związki lub Prawie wszystkie złożone związki tego pierwiastka, z wyjątkiem tlenków, są substancjami toksycznymi. Te cząsteczki, które tworzy jednowartościowa miedź, łatwo utleniają się do dwuwartościowych przedstawicieli.

Obszary użytkowania

Miedź jest mieszaniną lub która w każdym z tych stanów jest szeroko stosowana w przemyśle i życiu codziennym. Można wyróżnić kilka głównych gałęzi przemysłu, w których stosuje się miedź i związki czystych metali.

1. w których stosuje się niektóre sole.
2. Produkcja futer i jedwabiu.
3. Produkcja nawozów, środków ochrony roślin przed szkodnikami
4. Stopy miedzi są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym.
5. Przemysł stoczniowy, budowa samolotów.
6. Elektrotechnika, w której wykorzystuje się miedź ze względu na jej dobrą odporność na korozję oraz wysoką przewodność elektryczną i cieplną.
7. Różne oprzyrządowanie.
8. Produkcja naczyń i artykułów gospodarstwa domowego o znaczeniu gospodarczym.

Oczywiście, mimo długich setek lat, omawiany metal tylko umocnił swoją pozycję i udowodnił swoją żywotność i niezbędność w zastosowaniu.

Stopy miedzi i ich właściwości

Istnieje wiele stopów na bazie miedzi. Sam w sobie ma wysokie parametry techniczne, ponieważ jest łatwy do kucia i walcowania, jest lekki i wystarczająco mocny. Jednak po dodaniu pewnych składników właściwości ulegają znacznej poprawie.

W takim przypadku należy zadać pytanie: „Czy miedź jest substancją lub ciałem fizycznym, jeśli chodzi o jej stopy?” Odpowiedź będzie brzmiała: jest to substancja. Mimo wszystko jest tak, że dopóki ze stopu nie powstanie jakieś ciało fizyczne, czyli określony produkt.

Co to są stopy miedzi?

1. Prawie równe połączenie miedzi i cynku w jednym składzie jest powszechnie nazywane mosiądzem. Stop ten charakteryzuje się dużą wytrzymałością i odpornością chemiczną.
2. Brąz cynowy to połączenie miedzi i cyny.
3. Cupronickel - nikiel i miedź w stosunku 20/80 na 100. Używany do wyrobu biżuterii.
4. Constantan to połączenie dodatku niklu, miedzi i manganu.

znaczenie biologiczne

Nie jest tak ważne, czy miedź jest substancją, czy ciałem. Znacząco różne. Jaką rolę pełni miedź w życiu organizmów żywych? Okazuje się to bardzo ważne. Tak więc jony rozważanego metalu pełnią następujące funkcje.

1. Biorą udział w przemianie jonów żelaza w hemoglobinę.
2. Są aktywnymi uczestnikami procesów wzrostu i reprodukcji.
3. Umożliwiają wchłanianie aminokwasu tyrozyny, dzięki czemu wpływają na manifestację koloru włosów i skóry.

Jeśli organizm nie otrzyma tego pierwiastka w odpowiedniej ilości, mogą wystąpić nieprzyjemne choroby. Na przykład anemia, łysienie, bolesna chudość i tak dalej.