Ljudi uče i topi bakar još od antike. Već u to vrijeme element je naširoko korišten u svakodnevnom životu, a iz njega su načinjeni razni predmeti. Legura bakra i kositra (bronca) naučila se izraditi prije otprilike tri tisuće godina, a ispostavilo se da je to dobro oružje. Bronca je odmah postala popularna jer se odlikuje izdržljivošću i lijepim izgledom. Iz nje su izrađivali nakit, posuđe, alate i lov.
Zbog niske točke taljenja čovječanstvo nije imalo poteškoća u brzom svladavanju proizvodnje bakra kod kuće. Kako se odvija proces taljenja bakra, na kojoj temperaturi počinje da se topi?
Podrijetlo i nalaz bakra u prirodi
Kemijski element dobio je ime po imenu otoka Cipra (Cuprum), gdje ga je naučio izvlačiti još u 3. tisućljeću prije Krista. U periodnom sustavu kemijskih elemenata u bakru 29 nalazi se atomski broj, nalazi se u skupini 11 četvrtog razdoblja. Element je duktilni prijelazni metal zlatne ružičaste boje.
U smislu raspodjele u kori, element zauzima 23. mjesto među ostalim elementima i najčešće se nalazi u obliku sulfidnih ruda. Najčešći tipovi su bakreni pirit i bakreni sjaj. Do danas postoji nekoliko načina za dobivanje bakra iz rude, ali bilo koja tehnologija zahtijeva fazni pristup kako bi se postigao konačni rezultat.
Na samom početku razvoja civilizacije ljudi su učili primati i koristiti bakar, kao i njegove legure. Već u tom dalekom vremenu minirale su ne sulfidnu, već malahitnu rudu, pri čemu nije bilo potrebno prethodno kalciniranje. Mješavina rude s ugljenom stavljena je u zemljanu posudu, koja je spuštena u malu jamu, nakon čega je zapaljena, a ugljični monoksid je pomogao da se malahit oporavi do stanja slobodnog bakra.
U prirodi se bakar nalazi ne samo u rudi, već iu svom izvornom obliku, a najbogatiji nalazi se nalaze u Čileu. Bakreni sulfidi se često formiraju u srednjim temperaturnim geotermalnim venama. Često su nalazišta bakra u obliku sedimentnih stijena - šljunka i bakrenog pješčenjaka, koji se nalaze u Chita regiji i Kazahstanu.
Fizički svojstva
Plastični metal na otvorenom se brzo prekriva oksidnim filmom, a elementu daje karakteristično žućkasto-crvenu nijansu, u lumenu filma može imati zelenkasto-plavu boju. Bakar je jedan od rijetkih elemenata koji imaju vidljivu boju oka. Ima visoku toplinsku i električnu provodljivost - to je drugo mjesto nakon srebra.
Gustoća - 8, 94 * 10 3 kg / m 3- Specifična toplina pri T = 20 o C - 390 J / kg * K
- Električni otpor u temperaturnom rasponu od 20-100 o C - 1.78 * 10 -8 Ohm / m
- Vrelište - 2595 o S
- Električna provodljivost pri T = 20 o - 55, 5-58 MS / m.
Točka taljenja bakra
Postupak taljenja nastaje kada metal iz krutog stanja postane tekući i svaki element ima svoju točku taljenja. Mnogo ovisi o prisutnosti nečistoća u sastavu metala, obično se bakar topi na temperaturi od 1083 o C. Kada mu se doda kositar, točka taljenja pada na 930-1140 o C, točka taljenja ovdje će ovisiti o sadržaju kositra u leguri. U bakreno-cinkovoj leguri točka taljenja postaje još niža - 900-1050 o C.
U procesu zagrijavanja bilo kojeg metala dolazi do uništenja kristalne rešetke. Kako se temperatura zagrijava, točka taljenja postaje viša, ali ostaje konstantna nakon što dostigne određenu temperaturnu granicu. U tom trenutku dolazi do procesa taljenja metala, potpuno se topi i nakon toga temperatura ponovno počinje rasti.
Kada se počne pojavljivati hlađenje metala, temperatura počinje da se smanjuje i u nekom trenutku ostaje na istoj razini do trenutka potpunog skrućivanja metala. Tada se metal potpuno skrućuje i temperatura se ponovno smanjuje. To se može vidjeti u faznom dijagramu koji prikazuje cijeli proces temperature od početka točke taljenja do skrućivanja metala.
Kada se zagrijava, zagrijani bakar počinje da se pretvara u kipuće stanje na temperaturi od 2560 o C. Proces ključanja metala vrlo je sličan procesu kuhanja tekućih tvari kada se plin počinje stvarati i na površini se pojavljuju mjehurići. Na točkama ključanja metala na najvišim mogućim temperaturama počinje se oslobađati ugljik, koji nastaje kao rezultat oksidacije.
Topljenje bakra kod kuće
Točka niskog tališta omogućila je ljudima u antici da istopi metal izravno na vatri, a zatim upotrijebi gotov metal u svakodnevnom životu za izradu oružja, ukrasa, posuđa, alata. Za topljenje bakra kod kuće trebat će vam sljedeće stavke:
Za njega su napravljeni lonci i posebne štipaljke.- Ugljen.
- Peć za žarenje.
- Horn.
- Usisavač za kućanstvo.
- Oblik taljenja.
- Čelična kuka.
Cijeli se proces odvija u fazama, za početak metala treba staviti u lončić, a zatim staviti u peć za mufe. Postavite željenu temperaturu i promatrajte postupak kroz stakleni prozor. U procesu taljenja, oksidni film će se pojaviti u posudi s metalom, mora se ukloniti otvaranjem prozora i pomicanjem u stranu s čeličnom kukom.
Ako nema pećnice, onda se bakar može otopiti pomoću autogena, taljenje će se odvijati pod normalnim pristupom zraka. Pomoću puhala možete istopiti žuti bakar (mjed) i niskotemperaturne vrste bronce. Pobrinite se da plamen zahvati cijeli lonac.
Ako kod kuće nema ništa od tih sredstava, onda možete koristiti planinu, postavljajući je na sloj ugljena. Da biste povećali temperaturu, možete koristiti kućni usisivač uključivanjem načina puhanja, ali samo ako crijevo ima metalni vrh. Dobro je ako vrh ima konusni vrh tako da je mlaz zraka tanji.
U suvremenim industrijskim uvjetima čist bakar neće se koristiti, njegov sastav sadrži mnogo različitih nečistoća - željeza, nikla, arsena i antimona, kao i drugih elemenata. Kvaliteta gotovog proizvoda određena je prisutnošću postotka nečistoća u leguri, ali ne više od 1%. Važni pokazatelji su toplinska i električna vodljivost metala. Bakar se široko koristi u mnogim industrijama zbog svoje plastičnosti, fleksibilnosti i niske točke taljenja.