Cupru metalic: descrierea elementului, proprietățile și aplicația

Istoria aspectului cuprului

Despre semnificația pe care acest element chimic o avea în istoria omenirii și a planetei, se poate ghici deja 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 cele mai vechi timpuri. Dacă credeți datele istorice, cunoașterea oamenilor vechi cu acest metal a avut loc acum nouă mii de ani.

Cele mai vechi produse din acest material au fost găsite pe teritoriul Turciei moderne. Săpăturile arheologice efectuate la locul unei așezări neolitice de mare numit Chatalheyuk permis să găsească margele mici de cupru, mărgele și plăci de cupru, pe care oamenii vechi împodobesc hainele ei.

Obiectele găsite au fost datate de joncțiunea celui de-al optulea și al șaptelea mileniu î.en. În plus față de produsele în sine, s-a găsit zgură la locul excavării, care indică topirea metalelor produse din minereu.

Obținerea de cupru din minereu a fost relativ accesibilă. Prin urmare, în ciuda punctului său de topire ridicat, acest metal a fost rapid și larg mastit de omenire printre primii.

Metode de extracție

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 care sunt cele mai răspândite, sunt luciu de cupru și pirită de cupru. Cuprul din aceste minereuri conține doar unul până la două procente. Cuprul primar este extras în două moduri principale:

• hidrometalurgice;
• pirometalurgică.

Cota din prima metodă este de zece procente. Restul de nouăzeci se referă la a doua metodă.

Metoda pyrometalică include un complex de procese. Mai întâi, minereul de cupru se îmbogățește și se trage. Apoi materia primă este topită în mat, apoi este suflată în convertor. Astfel, se produce cupru brut. Întorcându-l într-unul curat se face prin rafinare - primul foc, apoi electrolitic. Aceasta este ultima etapă. La sfârșitul său, puritatea metalului rezultat este de aproape o sută la sută.

Procesul de obținere a hidrometalurgic de cupru este împărțit în două etape.

1. Inițial, materia primă este spălată cu o soluție slabă de acid sulfuric.
2. În etapa finală, metalul este eliberat direct din soluția menționată în primul paragraf.

Această metodă este utilizată atunci când se prelucrează numai minereuri sărace, deoarece, spre deosebire de metoda anterioară, este imposibilă extragerea metalelor prețioase în același timp. Acesta este motivul pentru care procentul acestei metode este atât de mic în comparație cu cealaltă metodă.

Un pic despre nume

Elementul chimic Cuprum, marcat cu simbolul Cu, a primit numele său în cinstea insulei notorii din Cipru. A fost acolo că în secolul al III-lea î.Hr. distanțe mari de minereu de cupru au fost descoperite. Mecanicii locali care au lucrat la aceste mine au topit acest metal.

Proprietățile fizice ale metalului

Poate că este imposibil să înțelegem ce este cuprul de metal, fără să-i înțelegi proprietățile, caracteristicile și trăsăturile de bază.

La contactul cu aerul, acest metal devine în culoare 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 de culoare roz cu un luciu metalic strălucitor.

Un fapt uimitor: cele mai bune plăci de cupru de pe lumen nu sunt deloc de culoare roz, dar verde-albastru sau, cu alte cuvinte, culoare marină.

Sub forma unei substanțe simple, cuprul are următoarele caracteristici:

• plasticitate surprinzătoare;
• suficienta moliciune;
• ductilitate.

cupru pur, fără prezența oricăror impurități perfect tratabile - poate fi ușor laminate într-o foaie sau o tijă sau trageți în sârmă, grosimea care este redusă la o miime de milimetru. Adăugarea de impurități la acest metal mărește duritatea.

În plus față de aceste caracteristici fizice, acest element chimic are o conductivitate electrică ridicată. Această caracteristică a determinat în principal utilizarea cuprului metalic.

Printre proprietățile de bază ale acestui metal merită remarcată conductivitatea termică ridicată. În ceea ce privește conductivitatea electrică și conductivitatea termică, cuprul este unul dintre liderii printre metale. Singurii indicatori pentru acești parametri sunt un metal - argint.

Nu se poate ignora faptul că parametrii conductivității electrice și termice ale cuprului se numără printre proprietățile de bază. Ele rămân la un nivel ridicat numai în timp ce metalul este în forma sa pură. Reducerea acestor indicatori este posibilă prin adăugarea de impurități:

• arsenic;
• fier;
• staniu;
• fosfor;
• antimoniu.

Fiecare dintre aceste impurități, în combinație cu cuprul, are o anumită influență asupra acestuia, ca urmare a faptului că valorile căldurii și conductivității electrice sunt reduse semnificativ.

Printre altele, 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 metale-diamagnetice. Aceasta înseamnă că magnetizarea sa, ca și în alte metale, nu are loc pe direcția câmpului magnetic extern, ci împotriva acestuia.

O altă caracteristică importantă este rezistența excelentă a acestui metal la coroziune. 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. Când este expus la aer uscat în condiții normale, cuprul nu începe să se oxideze. În schimb, aerul umed declanșează un proces de oxidare, în care se formează carbonat de cupru (II), care este stratul superior al patinei. Aproape imediat acest element reacționează cu astfel de substanțe ca:

• sulf;
• seleniu;
• halogeni.

Acizii care nu au proprietăți oxidante nu sunt capabili să influențeze cuprul. În plus, nu reacționează în nici un fel prin contactul cu astfel de elemente chimice, cum ar fi:

• azot;
• carbon;
• hidrogen.

Pe lângă proprietățile chimice deja menționate, cuprul este caracterizat de amfotericitate. Aceasta înseamnă că în crusta pământului este capabilă să formeze cationi și anioni. Compușii acestui metal pot prezenta atât proprietăți acide, cât și bazice - depinde direct de condițiile specifice.

Domenii și caracteristici ale aplicării

În antichitate, cuprul metalic a fost folosit pentru a face o varietate de lucruri. Aplicarea cu îndemânare a acestui material a permis oamenilor vechi să dobândească:

• mâncăruri scumpe;
• decoratiuni;
• instrumente care au o lamă subțire.

Aliaje de cupru

Vorbind despre utilizarea cuprului, nu putem să nu menționăm importanța acestuia în producerea de diferite aliaje, care se bazează tocmai pe acest metal. Aceste aliaje includ:

• bronz;
• alamă.

Două dintre aceste soiuri sunt principalele tipuri de aliaje de cupru. Primul aliaj de bronz a fost creat în Est timp de trei mii de ani înainte de epoca noastră. Bronzul poate fi considerat pe bună dreptate una dintre cele mai mari realizări ale metalurgilor antichității. De fapt, bronzul este o combinație de cupru cu alte elemente. În cele mai multe cazuri, staniu acționează ca a doua componentă. Dar indiferent de ce elemente sunt incluse în aliaj, componenta principală este întotdeauna cupru. Formula de alamă conține, în principal, cupru și zinc, dar există, de asemenea, posibile adăugări la acestea sub forma altor elemente chimice.

In plus fata de bronz si alama, acest element chimic este implicat în crearea de aliaje cu alte metale, cum ar fi aluminiu, aur, nichel, staniu, argint, titan și zinc. Aliajele de cupru cu nemetale, cum ar fi oxigenul, sulful și fosforul, sunt folosite mult mai rar.

industrii

Proprietăți valoroase ale aliajelor de cupru și substanțe pure au contribuit la utilizarea lor în astfel de industrii ca:

• inginerie electrică;
• construcția de mașini electrice;
• realizarea de instrumente;
• electronica.

Dar, desigur, nu toate domeniile de aplicare ale acestui metal. Este un material extrem de ecologic. De aceea este folosit în construcția de case. De exemplu, pentru acoperișuri din metal de cupru, datorită rezistenței sale la coroziune superioară are o durată de viață de mai mult de o sută de ani, fără să fie nevoie de îngrijire specială și pictură.

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-aur sunt caracterizate de rezistență crescută, rezistență ridicată. Astfel de produse pentru o lungă perioadă de timp nu sunt deformate și nu abur.

Compușii de cupru metalic 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 găsirea acestuia printre componentele îngrășămintelor minerale pentru plante.

Rolul în corpul uman

Lipsa acestui element în corpul uman poate avea un efect negativ asupra compoziției sângelui, și anume să-l înrăutățească. Reaprovizionarea deficitului acestei substanțe poate fi cu un aliment special selectat. Cuprul se găsește în multe produse alimentare, deci este ușor să faci o dietă sănătoasă. De exemplu, unul dintre produsele care conțin acest element este laptele obișnuit.

Dar făcând meniul saturat cu acest element, nu trebuie să uităm că o suprapundere a compușilor săi poate duce la otrăvirea corpului. Prin urmare, saturarea corpului cu această substanță utilă, este foarte important să nu exagerați. Și nu privește numai cantitatea de produse consumate.

De exemplu, intoxicația cu alimente poate provoca utilizarea de vase de cupru. Pregătirea produselor alimentare în astfel de feluri de mâncare este foarte descurajată și chiar interzisă. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul procesului de fierbere, o cantitate semnificativă din acest element intră în alimente, ceea ce poate duce la otrăvire.

Există o precizare în interzicerea ustensilelor din cupru. Utilizarea acestor ustensile nu este periculoasă dacă suprafața sa interioară are o acoperire din tablă. Numai atunci când această condiție este îndeplinită, folosirea vaselor de cupru nu duce la amenințarea cu intoxicații alimentare.

În plus față de toate aplicațiile enumerate mai sus, răspândirea acestui element nu a ocolit medicamentul. În domeniul tratamentului și întreținerii sănătății este folosit ca astringent și antiseptic. Acest element chimic face parte din picăturile de ochi, care sunt utilizate în tratamentul unei boli cum ar fi conjunctivita. În plus, cuprul este o componentă importantă a diferitelor soluții de la arsuri.