Oamenii au învățat și au topit cuprul încă din antichitate. Deja la acea vreme, elementul a fost utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și au fost făcute diverse obiecte din aceasta. Un aliaj de cupru și de staniu (bronz) a fost învățat să fie făcut acum trei mii de ani, sa dovedit a fi o armă bună. Bronzul a devenit imediat popular, pentru că se distinge prin durabilitatea și aspectul său frumos. Din aceasta au fost făcute bijuterii, vase, unelte și vânătoare.
Datorită punctului scăzut de topire, omenirea nu a avut dificultăți în a stăpâni rapid producția de cupru la domiciliu. Cum se topeste cuprul, la ce temperatură începe să se topească?
Originea și descoperirea cuprului în natură
Elementul chimic și-a luat numele din numele insulei Cipru (Cuprum), unde a fost învățat să-l extragă din nou în mileniul III î.en. În tabelul periodic al elementelor chimice din cupru 29 este un număr atomic, este localizat în grupa 11 din cea de-a patra perioadă. Elementul este un metal de tranziție ductil având o culoare aurie roz.
În ceea ce privește distribuția în crustă, elementul ocupă locul 23 printre celelalte elemente și se găsește cel mai adesea sub formă de minereuri de sulfuri. Cele mai frecvente tipuri sunt luciul de cupru și lustru de cupru. Până în prezent, există mai multe modalități de a obține cupru din minereu, dar oricare dintre tehnologii necesită o abordare în etape pentru a obține rezultatul final.
La începutul dezvoltării civilizației, oamenii au învățat să primească și să folosească cuprul, precum și aliajele sale. Deja la acea vreme, nu au extras minereu sulfidic, ci malachit, în această formă nu avea nevoie de calcinare preliminară. Amestecul de minereu cu cărbune a fost plasat într-un vas de pământ, care a fost coborât într-o groapă mică, după care amestecul a fost pus în foc, monoxidul de carbon a ajutat malachitul să-și revină la starea de cupru liber.
În natură, cuprul se găsește nu numai în minereu, ci și în forma sa nativă, cele mai bogate depozite fiind situate în Chile. Sulfurile de sulf sunt formate adesea în vene geotermice cu temperatură medie. Deseori depozitele de cupru pot fi sub formă de roci sedimentare - șisturi și gresie din cupru, care se găsesc în regiunea Chita și Kazahstan.
Proprietăți fizice
Metalul din plastic în aer liber este rapid acoperit cu un film de oxid, dând elementului o nuanță gălbuie-roșie caracteristică, în lumenul filmului, poate avea o culoare albastru-verzuie. Cuprul este unul dintre puținele elemente care au o culoare vizibilă pentru ochi. Are un nivel ridicat de conductivitate termică și electrică - acesta este al doilea loc după argint.
Densitate - 8, 94 * 10 3 kg / m 3- Căldură specifică la T = 20 o C - 390 J / kg * K
- Rezistența electrică în intervalul de temperatură de la 20-100 o C - 1, 78 * 10 -8 Ohm / m
- Punct de fierbere - 2595 о С
- Conductivitate electrică la T = 20 o C - 55, 5-58 MS / m.
Punctul de topire al cuprului
Procesul de topire are loc atunci când metalul din starea solidă devine lichid și fiecare element are propriul punct de topire. Depinde foarte mult de prezența impurităților în compoziția metalului, de obicei cuprul se topește la o temperatură de 1083 o C. Când se adaugă staniu, punctul de topire scade la 930-1140 o C, punctul de topire va depinde de conținutul de staniu din aliaj. Într-un aliaj de cupru-zinc, temperatura de topire devine chiar mai mică - 900-1050 o C.
În procesul de încălzire orice metal este distrugerea zăpezii cristalului. Pe măsură ce temperatura este încălzită, punctul de topire devine mai mare, dar apoi rămâne constant după ce a atins o anumită limită de temperatură. Într-un astfel de moment, procesul de topire a metalelor se produce, se topește complet și după aceea temperatura începe să crească din nou.
Când începe să se răcească metalul, temperatura începe să scadă și la un moment dat rămâne la același nivel până în momentul solidificării totale a metalului. Apoi, metalul se solidifică complet și temperatura scade din nou. Acest lucru poate fi văzut în diagrama de faze, care afișează întregul proces de temperatură de la începutul punctului de topire până la solidificarea metalului.
Când se încălzește, cuprul încălzit începe să se transforme într-o stare de fierbere la o temperatură de 2560 o C. Procesul de fierbere a unui metal este foarte similar cu procesul de fierbere a substanțelor lichide atunci când gazul începe să se formeze și bulele apar pe suprafață. La punctul de fierbere al metalului la temperaturi cele mai ridicate, carbonul începe să se elibereze, care se formează ca rezultat al oxidării.
Topirea cuprului la domiciliu
Punctul de topire scăzut a permis oamenilor din antichitate să topească metalul chiar pe foc și apoi să folosească metalul finit în viața de zi cu zi pentru a face arme, decorațiuni, vase, unelte. Pentru a topi cuprul acasă, veți avea nevoie de următoarele elemente:
Crucible și cleme speciale pentru el.- Cărbune din lemn.
- Mușchi cuptor.
- Horn.
- Aspirator de uz casnic.
- Formă pentru topire.
- Cârlig de oțel.
Întregul proces are loc în etape, pentru a porni metalul trebuie pus într-un creuzet și apoi plasat într-un cuptor de mufe. Setați temperatura dorită și observați procesul printr-o fereastră de sticlă. În procesul de topire, în recipientul metalic va apărea un film de oxid, care trebuie îndepărtat prin deschiderea geamului și mutarea acestuia în lateral cu un cârlig de oțel.
Dacă nu există cuptor de mufe, atunci cuprul poate fi topit folosind autogen, topirea va avea loc în condiții normale de acces la aer. Folosind un blowtorch puteți topi cuprul galben (alamă) și tipurile de topire de bronz. Asigurați-vă că flacăra cuprinde întregul creuzet.
Dacă acasă nu există nimic din aceste fonduri, atunci puteți folosi muntele, așezându-l pe un strat de cărbune. Pentru a mări temperatura, puteți utiliza un aspirator de uz casnic activând modul de suflare, dar numai dacă furtunul are un vârf de metal. Este bine ca vârful să aibă un vârf conic astfel încât jetul de aer să fie mai subțire.
În condițiile industriale moderne , cuprul pur nu va fi folosit, compoziția sa conține multe impurități diferite - fier, nichel, arsen și antimoniu, precum și alte elemente. Calitatea produsului finit este determinată de prezența procentului de impurități din aliaj, dar nu mai mult de 1%. Indicatorii importanți sunt conductivitatea termică și electrică a metalului. Cuprul este utilizat pe scară largă în multe industrii datorită plasticității sale, flexibilității și punctului scăzut de topire.