- Istoria cuprului
- Proprietățile fizice ale metalului
- Proprietăți chimice ale elementului
- Domenii și caracteristici ale aplicației
Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!
Cuprul metalic a fost folosit de mult timp de omenire în diferite domenii ale vieții. Elementul douăzeci și nouă din tabelul periodic al lui DI Mendeleev, situat între nichel și zinc, prezintă caracteristici și proprietăți interesante. Acest element este notat cu simbolul Cu. Este unul dintre putinele metale cu o culoare caracteristica diferita de argintiu si gri.
Istoria cuprului
Se poate deja ghici despre marea semnificație a acestui element chimic în istoria omenirii și a planetei prin numele epocii istorice. După epoca de piatră a venit cuprul, iar după el - bronzul, având și o relație directă cu acest element.
Cuprul este unul dintre cele șapte metale care au devenit cunoscute omenirii în antichitate. Potrivit datelor istorice, oamenii din vechime s-au familiarizat cu acest metal cu aproximativ nouă mii de ani în urmă.
Cele mai vechi produse din acest material au fost găsite pe teritoriul modern al Turciei. Sărbătorile arheologice efectuate pe situl unei așezări neolitice numite Chatalheyuk au permis să găsească mici bile de cupru, margele, precum și plăci de cupru cu care oamenii străini decorau îmbrăcămintea.
Găsimile găsite au fost datate la intersecția celei de-a opta și a șaptea milenii BC. În plus față de produsele în sine, s-a găsit zgură la locul excavării, indicând faptul că a fost efectuată topirea metalelor din minereu.
Producția de cupru din minereu a fost relativ accesibilă. Prin urmare, în ciuda punctului său înalt de topire, acest metal a fost printre primii care au fost rapid și larg mastați de omenire.
Metode miniere
În condiții naturale, acest element chimic există în două forme:
- compus;
- pepite.
Un fapt curios este următorul: nuggeturile de cupru din natură se întâlnesc mult mai des decât aurul, argintul și fierul.
Compușii de cupru natural sunt:
- oxizi;
- complexe carbonice și sulf;
- bicarbonați;
- sulfuri de minereuri.
Minele cele mai răspândite sunt strălucirea cuprului și piritele de cupru. Cuprul din aceste minereuri conține doar unul sau două procente. Primarul de cupru este exploatat în două moduri principale:
- hidrometalurgice;
- pirometalurgică.
Proporția primei metode este de zece procente. Restul de nouăzeci se referă la a doua metodă.
Metoda pyrometalică include un complex de procese. Minerele de minereu sunt mai întâi îmbogățite și arse. Apoi, materia primă este topită până la mată și apoi suflată în convertor. Astfel se transformă cuprul brut. Transformarea sa într-una pură se realizează prin rafinare - primul foc, apoi electrolitic. Aceasta este ultima etapă. La sfârșitul acesteia, puritatea metalului obținut este aproape o sută la sută.
Procesul de obținere a cuprului prin metoda hidrometalurgică este împărțit în două etape.
- Inițial, materia primă este extrasă cu ajutorul unei soluții slabe de acid sulfuric.
- În etapa finală, metalul este eliberat direct din soluția menționată în primul paragraf.
Această metodă este utilizată în procesarea numai a minereurilor sărace, deoarece, spre deosebire de metoda anterioară, este imposibilă extragerea metalelor prețioase. Acesta este motivul pentru care procentul acestei metode este atât de mic comparativ cu cealaltă metodă.
Puțin despre nume
Elementul chimic Cuprum, denominat prin simbolul Cu, și-a luat numele în cinstea insulei notorii din Cipru. A fost acolo în secolul al III-lea î.Hr. îndepărtat, s-au descoperit depozite mari de minereu de cupru. Mecanicii locali care au lucrat în aceste mine au produs topirea metalelor.
Proprietățile fizice ale metalului
Poate că este imposibil să înțelegem ce cupru metalic este fără a înțelege proprietățile sale, caracteristicile de bază și caracteristicile.
La contactul cu aerul, acest metal devine galben-roz. Această nuanță unică auriu-roz este cauzată de apariția unui film de oxid pe suprafața metalică. Dacă această peliculă este îndepărtată, cuprul va obține o culoare expresivă roz cu un luciu metalic strălucitor.
Este un lucru uimitor: cele mai subțiri plăci de cupru din lumen nu au deloc roz, ci verde-albastru sau, cu alte cuvinte, culoare marină.
Sub forma unei substanțe simple, cuprul are următoarele caracteristici:
- uimitoare plasticitate;
- suficienta moliciune;
- ductilitate.
Pulberea pură fără impurități poate fi procesată perfect - poate fi ușor rulată într-o bară sau foaie sau trasă într-un fir, grosimea căreia va fi redusă la mii de milimetri. Adăugarea de impurități la acest metal își mărește duritatea.
Pe lângă caracteristicile fizice menționate, acest element chimic are o conductivitate electrică ridicată. Această caracteristică a determinat în principal utilizarea cuprului metalic.
Printre proprietățile principale ale acestui metal, merită remarcată conductivitatea termică ridicată. În ceea ce privește conductivitatea electrică și conductivitatea termică, cuprul este unul dintre liderii printre metale. Numai un metal, argint, are rate mai mari în acești parametri.
Este imposibil să nu se ia în considerare faptul că indicatorii de conductivitate electrică și termică a cuprului aparțin categoriei de proprietăți de bază. Ele rămân înalte numai în timp ce metalul este în cea mai pură formă. Reducerea acestor cifre este posibilă prin adăugarea de impurități:
- arsenic;
- fier;
- staniu;
- fosfor;
- antimoniu.
Fiecare dintre aceste impurități în combinație cu cuprul are un anumit efect asupra acestuia, ca urmare a scăderii considerabile a conductivităților termice și electrice.
În plus, cuprul metalic este caracterizat de o rezistență incredibilă, un punct de topire ridicat și un punct de fierbere ridicat. Datele sunt cu adevărat impresionante. Punctul de topire al cuprului depășește o mie de grade Celsius! Iar punctul de fierbere este de 2570 de grade Celsius.
Acest metal face parte din grupul de diamagnetice metalice. Aceasta înseamnă că magnetizarea sa, ca cea a unui număr de alte metale, nu are loc în direcția câmpului magnetic extern, ci împotriva acestuia.
O altă caracteristică importantă este rezistența excelentă la coroziune a acestui metal. În condiții de umiditate ridicată, oxidarea fierului, de exemplu, are loc de câteva ori mai rapid decât oxidarea cuprului.
Proprietăți chimice ale elementului
Acest element este inactiv. În contact cu aerul uscat, în condiții normale, cuprul nu începe să se oxideze. Umiditatea aerului, dimpotrivă, declanșează un proces oxidant, în care se formează carbonat de cupru (II), care este stratul superior al patinei. Aproape instantaneu, acest element reacționează cu substanțe cum ar fi:
- sulf;
- seleniu;
- halogeni.
Acizii care nu au proprietăți oxidante nu pot afecta cuprul. În plus, nu reacționează deloc în contact cu astfel de elemente chimice, cum ar fi:
- azot;
- carbon;
- hidrogen.
Pe lângă proprietățile chimice deja menționate, amfotericitatea este caracteristică cuprului. Aceasta înseamnă că în crustă este capabilă să formeze cationi și anioni. Compușii acestui metal pot prezenta atât proprietăți acide, cât și bazice - acest lucru depinde în mod direct de condițiile specifice.
Domenii și caracteristici ale aplicației
În antichitate, cuprul metalic a fost folosit pentru a face o varietate de lucruri. Utilizarea cu îndemânare a acestui material a permis oamenilor vechi să dobândească:
- mâncăruri scumpe;
- decoratiuni;
- instrumente cu o lamă subțire.
Aliaje de cupru
Vorbind despre utilizarea cuprului, este imposibil să nu menționăm valoarea lui în obținerea de aliaje diferite, care se bazează pe acest metal special . Aceste aliaje includ:
- bronz ;
- alamă.
Aceste două soiuri sunt principalele tipuri de aliaje de cupru. Primul aliaj de bronz a fost creat în Est timp de încă trei milenii î.Hr. Bronzul poate fi considerat drept una dintre cele mai mari realizări ale metalurgilor antichității. De fapt, bronzul este o combinație de cupru cu alte elemente. În majoritatea cazurilor, a doua componentă este staniu. Dar, indiferent de elementele incluse în aliaj, cuprul este întotdeauna componenta principală. Formula de alamă conține în principal cupru și zinc, dar sunt posibile adăugări la ele sub forma altor elemente chimice.
În plus față de bronz și alamă, acest element chimic este implicat în crearea de aliaje cu alte metale, inclusiv aluminiu, aur, nichel, staniu, argint, titan, zinc. Aliajele de cupru cu nemetale, cum ar fi oxigenul, sulful și fosforul, sunt folosite mult mai rar.
industrii
Proprietățile valoroase ale aliajelor de cupru și ale substanțelor pure au contribuit la utilizarea lor în domenii precum:
- inginerie electrică;
- inginerie electrică;
- realizarea de instrumente;
- radio electronice.
Dar, bineînțeles, nu toate domeniile de aplicare ale acestui metal. Este un material extrem de ecologic. De aceea este folosit în construcția de case. De exemplu, o acoperire din acoperiș din cupru metalic, datorită rezistenței sale ridicate la coroziune, are o durată de viață mai mare de o sută de ani, fără a necesita îngrijire și pictura deosebită.
O altă zonă de utilizare a acestui metal este industria de bijuterii. Se utilizează în principal sub formă de aliaje cu aur. Produsele fabricate din aliaj de cupru și aur sunt caracterizate de rezistență sporită, rezistență ridicată. Astfel de produse pentru o lungă perioadă de timp nu sunt deformate și nu se uzează.
Compușii metalici de cupru se disting prin activitate biologică ridicată. În lumea florei, acest metal este important, deoarece participă la sinteza clorofilei. Participarea acestui element la acest proces face posibilă detectarea acestuia în rândul componentelor îngrășămintelor minerale pentru plante.
Rolul în corpul uman
Lipsa acestui element în corpul uman poate avea un impact negativ asupra compoziției sângelui, și anume să-l înrăutățească. Este posibil să se umple deficiența acestei substanțe cu ajutorul unei alimentații selectate special. Cuprul este conținut în multe alimente, deci face o dietă utilă pentru sufletul nu este dificil. De exemplu, unul dintre produsele care conțin acest element este laptele obișnuit.
Dar compunând un meniu bogat în acest element, nu trebuie să uităm că o suprapundere a compușilor săi poate duce la otrăvirea corpului. Prin urmare, saturând corpul cu această substanță utilă, este foarte important să nu exagerați. Nu se referă numai la cantitatea de produse consumate.
De exemplu, intoxicația cu alimente poate provoca utilizarea de ustensile din cupru. Gătitul în astfel de feluri de mâncare nu este recomandat și este chiar interzis. Acest lucru se datorează faptului că, în procesul de fierbere, o cantitate semnificativă din acest element intră în alimente, ceea ce poate duce la otrăvire.
În interzicerea vaselor de cupru există o singură rezervare. Utilizarea acestor feluri de mâncare nu este periculoasă dacă suprafața sa interioară are o acoperire din tablă. Numai atunci când această condiție este îndeplinită, folosirea vaselor de cupru nu reprezintă o amenințare de otrăvire alimentară.
În plus față de toate industriile listate, răspândirea acestui element nu a ocolit medicamentul. În domeniul tratamentului și al menținerii sănătății, este utilizat ca liant și antiseptic. Acest element chimic face parte din picăturile de ochi, care sunt utilizate în tratamentul bolilor cum ar fi conjunctivita. În plus, cuprul este o componentă importantă a diferitelor soluții pentru arsuri.