Metalni bakar: opis elementa, svojstava i primjena

Povijest izgleda bakra

O tome kakvom je značenju taj kemijski element imao u povijesti čovječanstva i planeta, već se mogu nazvati povijesnim epohama. Nakon što je kameno doba došao bakar, a nakon njega - bronca, također imaju izravan odnos s tim elementom.

Bakar je jedan od sedam metala koje su čovječanstvo postale poznate u davnim vremenima. Ako vjerujete da su povijesni podaci, upoznavanje starih ljudi s tim metalima dogodilo prije oko devet tisuća godina.

Najstariji proizvodi ovog materijala pronađeni su na području suvremene Turske. Arheološka istraživanja provedena na mjestu velikog neolitskog naselja pod nazivom Chatalheyuk dopušteno pronaći male bakrene perle, perle i bakrene ploče, koje su drevni ljudi krase joj odijelo.

Pronađeni objekti datirali su spojom osmog i sedmog tisućljeća prije Krista. Osim samih proizvoda, pronađena je troska na mjestu iskopa, što ukazuje na taljenje metalnog materijala iz rude.

Dobivanje bakra iz rude bilo je relativno povoljno. Stoga, unatoč visokoj točki topljenja, ovaj metal je brzo i široko svladao čovječanstvo među prvima.

Metode ekstrakcije

U prirodnim uvjetima, ovaj kemijski element postoji u dva oblika:

• spoj;
• Nuggets.

Zanimljiva činjenica je sljedeća: bakrena nuggets u prirodi naići češće nego zlato, srebro i željezo.

Prirodni spojevi bakra su:

• oksidi;
• ugljikovih i sumpornih kompleksa;
• bikarbonati;
• sulfidnih ruda.

Rude koje su najrasprostranjenije, su bakreni sjaj i bakreni pirit. Bakar u tim rudama sadrži samo jedan do dva posto. Primarni bakar izvlači se na dva glavna načina:

• hidrometalurškog;
• pyrometallurgical.

Udio prve metode iznosi deset posto. Preostalih devedeset godina odnosi se na drugu metodu.

Pyrometalna metoda uključuje kompleks procesa. Prvo, bakrena ruda obogaćena je i pucana. Zatim se sirovi materijal rastopi u mat, zatim se upuhuje u pretvarač. Tako se proizvodi grubi bakar. Prebacivanje u čistoću obavlja se pročišćavanjem - prvom vatrom, zatim elektrolizom. Ovo je posljednja faza. Na kraju, čistoća dobivenog metala je gotovo sto posto.

Postupak dobivanja bakrom hidrometalurškog podijeljen je u dvije faze.

1. U početku se sirovina ispere s slabom otopinom sumporne kiseline.
2. U završnoj fazi, metal se oslobađa izravno iz otopine spomenute u prvom stavku.

Ova metoda se koristi pri obradi siromašnih ruda jer, za razliku od prethodne metode, nemoguće je istodobno izvući plemenite metale. Zato je postotak ove metode tako malen u usporedbi s drugom metodom.

Malo o imenu

Kemijski element Cuprum, označen simbolom Cu, dobio je svoje ime u čast poznatog otoka Cipra. Bilo je tamo da su u daljem trećem stoljeću prije Krista otkriveni veliki naslage bakrene rude. Lokalni obrtnici koji su radili u tim rudnicima smrdjeli su metal.

Fizikalna svojstva metala

Možda je nemoguće shvatiti koji je metalni bakar, bez razumijevanja njegovih svojstava, osnovnih svojstava i značajki.

Nakon kontakta sa zrakom, ovaj metal postaje žućkasto ružičasto u boji. Ova jedinstvena zlatno-ružičasta sjena uzrokovana je pojavom oksidnog filma na metalnoj površini. Ako se ovaj film ukloni, bakar će dobiti izrazitu ružičastu boju s karakterističnim svijetlim metalnim sjajom.

Nevjerojatna činjenica: najfinije bakrene ploče na lumenu nisu uopće ružičaste, ali zelenkasto-plave ili, drugim riječima, morske boje.

U obliku jednostavne tvari, bakar ima sljedeće karakteristike:

• iznenađujuća plastičnost;
• dovoljna mekoća;
• duktilnost.

Čisti bakar bez prisutnosti nečistoća savršeno je moguće liječiti - može se lako valjane u listu ili štapića, ili povući na žice, čija debljina je smanjena na tisućinke milimetra. Dodavanje nečistoća na ovaj metal povećava tvrdoću.

Pored ovih fizikalnih svojstava, taj kemijski element ima visoku električnu vodljivost. Ova značajka uglavnom određuje upotrebu metalnog bakra.

Među osnovnim svojstvima ovog metala treba istaknuti visoku toplinsku vodljivost. U smislu električne vodljivosti i toplinske vodljivosti, bakar je jedan od vodećih među metalima. Jedini pokazatelji za ove parametre su metalni - srebrni.

Ne možemo zanemariti činjenicu da su parametri električnog i toplinskog vodljivosti bakra među osnovnim svojstvima. Oni ostaju na visokoj razini samo dok je metal u čistom obliku. Smanjenje tih pokazatelja moguće je dodavanjem nečistoća:

• arsen;
• željezo;
• kositar;
• fosfora;
• antimon.

Svaka od tih nečistoća u kombinaciji s bakrom ima određeni utjecaj na nju, zbog čega su vrijednosti toplinske i električne vodljivosti znatno smanjene.

Među ostalim, metalni bakar karakterizira nevjerojatna čvrstoća, visoka točka taljenja i visoka točka ključanja. Podaci su doista impresivni. Talište bakra premašuje tisuću stupnjeva Celzijusa! A točka ključanja je 2570 stupnjeva Celzijusa.

Ovaj metal pripada grupi metala - diamagnetika. To znači da njegova magnetizacija, kao i kod brojnih drugih metala, ne dolazi u smjeru vanjskog magnetskog polja, već protiv njega.

Još jedna važna karakteristika je izvrsna otpornost ovog metala na koroziju. U uvjetima visoke vlažnosti, oksidacija željeza, na primjer, javlja nekoliko puta brže od oksidacije bakra.

Kemijska svojstva elementa

Ovaj je element neaktivan. Kada se pod normalnim uvjetima izložimo suhom zraku, bakar se ne počinje oksidirati. Vlažan zrak, za razliku od toga, aktivira oksidacijski proces, u kojem nastaje bakreni karbonat (II), koji je gornji sloj patine. Gotovo odmah ovaj element reagira s takvim tvarima kao što su:

• sumpor;
• selena;
• halogena.

Kiseline koje nemaju oksidativna svojstva nisu sposobne utjecati na bakar. Osim toga, ne reagira ni na koji način s kontaktima s takvim kemijskim elementima kao što su:

• dušik;
• ugljik;
• vodik.

Pored već spomenutih kemijskih svojstava, bakar je karakteriziran amfotericnošću. To znači da u zemljinoj koru može stvoriti katione i anione. Spojevi ovog metala mogu pokazivati ​​i kiselih svojstava i osnovne - to izravno ovisi o specifičnim uvjetima.

Polja i značajke primjene

U antičko doba, metalni bakar je korišten za izradu raznih stvari. Vještica primjene ovog materijala dopuštala je drevnim ljudima da steknu:

• skupo jelo;
• ukrasi;
• alati koji imaju tanku oštricu.

Legure bakra

Govoreći o korištenju bakra, ne smijemo propustiti spomenuti njegov značaj u proizvodnji raznih legura, koje se temelje upravo na ovom metalu. Takve legure uključuju:

• bronza;
• mjed.

Dvije od tih vrsta su glavne vrste legura bakra. Prva brončana legura stvorena je na Istoku tri tisuće godina prije naše ere. Bronca se s pravom može smatrati jednim od najvećih dostignuća antikviteta metalurgije. Zapravo, bronca je kombinacija bakra s drugim elementima. U većini slučajeva kositar djeluje kao druga komponenta. Ali bez obzira na to koji su elementi uključeni u legure, glavna komponenta je uvijek bakar. Formula mjedi sadrži uglavnom bakar i cink, no moguće ih je dodati i u obliku ostalih kemijskih elemenata.

Osim bronce i mesinga, ovaj kemijski element je uključen u izradu legura s drugim metalima, uključujući aluminij, zlato, nikal, kositar, srebro, titan, cink. Bakrene legure s nekmetalima, kao što su kisik, sumpor i fosfor, koriste se mnogo rjeđe.

industrije

Vrijedna svojstva legura bakra i čiste tvari pridonijele su njihovoj uporabi u takvim industrijama kao što su:

• elektrotehnika;
• električna strojna zgrada;
• izrada instrumenta;
• elektronika.

Ali, naravno, ovo nisu sva područja primjene ovog metala. Vrlo je ekološki prihvatljiv materijal. Zato se koristi u izgradnji kuća. Na primjer, krovni pokrov od metalnog bakra, zbog visoke otpornosti na koroziju, traje više od stotinu godina, bez potrebe za posebnom pažnjom i slikarstvom.

Još jedno područje korištenja ovog metala je industrija nakita. Uglavnom se koristi u obliku legura sa zlatom. Proizvodi od bakrene zlatne legure karakterizirani su povećanom čvrstoćom, visokim otporom. Takvi proizvodi dugo vremena nisu deformirani i ne izbušuju.

Spojevi metalnog bakra se razlikuju po visokoj biološkoj aktivnosti. U svijetu flore ovaj metal je važan jer sudjeluje u sintezi klorofila. Sudjelovanje tog elementa u ovom procesu omogućuje njegovo pronalaženje među komponentama mineralnih gnojiva za biljke.

Uloga u ljudskom tijelu

Nedostatak tog elementa u ljudskom tijelu može negativno utjecati na sastav krvi, naime, pogoršati ga. Nadopunjavanje manjka ove tvari može biti s posebno odabranom hranom. Bakar se nalazi u mnogim prehrambenim proizvodima, tako da je lako napraviti zdravu prehranu. Na primjer, jedan od proizvoda koji sadrži taj element je običan mlijeko.

No, sastavljanje izbornika zasićenog ovim elementom, ne bismo smjeli zaboraviti da prekomjerna količina spojeva može dovesti do trovanja tijelom. Dakle, zasićenje tijela s ovom korisnom tvari, vrlo je važno ne pretjerivati. I to se odnosi ne samo na količinu konzumiranih proizvoda.

Na primjer, trovanja hranom mogu uzrokovati upotrebu bakrenih posuda. Priprema hrane u takvim posudama je vrlo obeshrabrena i čak zabranjena. To je zbog činjenice da tijekom procesa vrenja značajna količina ovog elementa ulazi u hranu koja može dovesti do trovanja.

Postoji jedan zabrani u zabrani posuda od bakra. Upotreba takvih posuda nije opasna ako njezina unutarnja površina ima premaz sa kositrom. Tek kada se ovo stanje ispuni, upotreba bakrenih lonaca ne nosi prijetnju trovanja hranom.

Pored svih gore navedenih aplikacija, širenje ovog elementa nije zaobišlo medicinu. U području liječenja i održavanja zdravlja Koristi se kao astringent i antiseptik. Ovaj kemijski element dio je kapljica oka, koji se koriste u liječenju bolesti kao što je konjuktivitis. Osim toga, bakar je važna komponenta raznih rješenja od opeklina.