Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Čovječanstvo je dugo koristilo metalni bakar u različitim područjima života. Dvadeset deveti element iz periodnog sustava DI Mendeleev, smješten između nikla i cinka, ima zanimljiva svojstva i svojstva. Taj je element označen simbolom Cu. To je jedan od rijetkih metala karakteristične boje osim srebra i sive boje.
Povijest bakra
Već se može pretpostaviti veliko značenje tog kemijskog elementa u povijesti čovječanstva i planeta imenima povijesnih razdoblja. Nakon kamenog doba došao je bakar, a poslije njega bronca, koja je također imala izravan odnos s ovim elementom.
Bakar je jedan od sedam metala koji su čovječanstvu postali poznati u davna vremena. Prema povijesnim podacima, drevni ljudi su se upoznali s ovim metalom prije otprilike devet tisuća godina.
Najstariji proizvodi izrađeni od ovog materijala pronađeni su na području moderne Turske. Arheološka istraživanja provedena na mjestu velikog neolitskog naselja Chatalheyuk omogućila su pronalaženje malih bakrenih kuglica, perli, kao i bakrenih ploča s kojima su drevni ljudi ukrašavali svoju odjeću.
Pronađeni gizmos su datirani na spoju osmog i sedmog tisućljeća prije Krista. Osim samih proizvoda, na mjestu iskapanja pronađena je i šljaka, što ukazuje na to da je izvršeno taljenje metala iz rude.
Proizvodnja bakra iz rude bila je relativno povoljna. Stoga je, unatoč visokom talištu, ovaj metal bio među prvima koji je čovječanstvo brzo i široko svladalo.
Metode rudarstva
U prirodnim uvjetima ovaj kemijski element postoji u dva oblika:
- spoj;
- Nuggets.
Zanimljiva je sljedeća činjenica: bakreni nuggetsi u prirodi nailaze mnogo češće od zlata, srebra i željeza.
Prirodni spojevi bakra su:
- oksidi;
- kompleksi ugljika i sumpora;
- bikarbonati;
- sulfidne rude.
Najviše su ruda bakreni sjaj i bakreni piriti. Bakar u tim rudama sadrži samo jedan ili dva posto. Primarni bakar se minira na dva glavna načina:
- hidrometalurškog;
- pyrometallurgical.
Udio prve metode je deset posto. Preostalih devedeset odnosi se na drugu metodu.
Pirometalna metoda uključuje kompleks procesa. Rude bakra prvo se obogaćuju i ispaljuju. Zatim se sirovina otopi u mat, a zatim upuhuje u pretvarač. Tako se dobiva grubi bakar. Njegova transformacija u čistu provodi se rafiniranjem - prva vatra, zatim elektrolitička. Ovo je posljednja faza. Na kraju, čistoća dobivenog metala je gotovo sto posto.
Postupak dobivanja bakra hidrometalurškom metodom podijeljen je u dvije faze.
- U početku se sirovina izlužuje pomoću slabe otopine sumporne kiseline.
- U završnoj fazi, metal se oslobađa izravno iz otopine spomenute u prvom odlomku.
Ova metoda se koristi u preradi samo siromašnih ruda, budući da je, za razliku od prethodne metode, nemoguće uzimati dragocjene metale. Stoga je postotak ove metode toliko mali u usporedbi s drugom metodom.
Malo o imenu
Kemijski element Cuprum, označen simbolom Cu, dobio je ime u čast zloglasnog otoka Cipra. Tamo je u dalekom trećem stoljeću prije Krista otkrivena velika nalazišta bakrene rude. Lokalni majstori koji su radili u tim rudnicima proizveli su taljenje metala.
Fizička svojstva metala
Možda je nemoguće razumjeti što je metalni bakar bez razumijevanja njegovih svojstava, osnovnih karakteristika i značajki.
Nakon kontakta s zrakom, ovaj metal postaje žućkasto-ružičast. Ova jedinstvena zlatno-ružičasta nijansa uzrokovana je pojavom oksidnog filma na metalnoj površini. Ako se ovaj film ukloni, bakar će dobiti ekspresivnu ružičastu boju s karakterističnim svijetlim metalnim sjajem.
To je nevjerojatna činjenica: najtanji bakreni limovi u lumenu uopće nisu ružičasti, već zelenkasto-plavi ili, drugim riječima, morska boja.
U obliku jednostavne tvari bakar ima sljedeće karakteristike:
- nevjerojatna plastičnost;
- dovoljna mekoća;
- duktilnost.
Čisti bakar bez ikakvih nečistoća može se savršeno obraditi - lako se može uvaljati u šipku ili lim ili povući u žicu čija će se debljina smanjiti na tisućinke milimetra. Dodavanje nečistoća ovom metalu povećava njegovu tvrdoću.
Osim navedenih fizičkih karakteristika, ovaj kemijski element ima visoku električnu vodljivost. Ta je značajka uglavnom odredila uporabu metalnog bakra.
Među glavnim svojstvima ovog metala vrijedi spomenuti njegovu visoku toplinsku vodljivost. U pogledu električne provodljivosti i toplinske vodljivosti, bakar je jedan od vodećih među metalima. Samo jedan metal, srebro, ima veće stope u tim parametrima.
Nemoguće je ne uzeti u obzir činjenicu da pokazatelji električne i toplinske vodljivosti bakra spadaju u kategoriju osnovnih svojstava. Oni ostaju visoki samo dok je metal u svom najčišćem obliku. Da biste smanjili ove brojke moguće je dodavanjem nečistoća:
- arsen;
- željezo;
- kositar;
- fosfora;
- antimon.
Svaka od tih nečistoća u kombinaciji s bakrom ima određeni učinak na nju, zbog čega se vrijednosti toplinske i električne provodljivosti značajno smanjuju.
Osim toga, metalni bakar karakterizira nevjerojatna čvrstoća, visoka točka taljenja i visoka točka vrenja. Podaci su doista impresivni. Točka topljenja bakra prelazi tisuću stupnjeva Celzija! Vrelište je 2570 stupnjeva Celzija.
Taj metal pripada skupini metalnih dijamagnetika. To znači da se njegova magnetizacija, kao i brojnih drugih metala, ne pojavljuje u smjeru vanjskog magnetskog polja, već protiv nje.
Druga važna karakteristika je izvrsna otpornost na koroziju ovog metala. U uvjetima visoke vlažnosti, oksidacija željeza, na primjer, događa se nekoliko puta brže od oksidacije bakra.
Kemijska svojstva elementa
Ovaj je element neaktivan. U dodiru sa suhim zrakom, pod normalnim uvjetima, bakar ne počinje oksidirati. Vlažan zrak, naprotiv, aktivira oksidacijski proces u kojem nastaje bakreni karbonat (II), koji je gornji sloj patine. Gotovo odmah ovaj element reagira s tvarima kao što su:
- sumpor;
- selena;
- halogena.
Kiseline koje nemaju oksidirajuća svojstva ne mogu utjecati na bakar. Osim toga, on uopće ne reagira u dodiru s takvim kemijskim elementima kao što su:
- dušik;
- ugljik;
- vodik.
Osim već spomenutih kemijskih svojstava, za bakar je karakteristična i amfoternost. To znači da u kori može oblikovati katione i anione. Spojevi ovog metala mogu pokazivati i kisela i bazična svojstva - to izravno ovisi o specifičnim uvjetima.
Područja i značajke aplikacije
U davna vremena, metalni bakar je korišten za izradu raznih stvari. Vješto korištenje ovog materijala omogućilo je drevnim ljudima da steknu:
- skupa jela;
- ukrasi;
- alati s tankom oštricom.
Bakrene slitine
Govoreći o korištenju bakra, nemoguće je ne spomenuti njegovu vrijednost u dobivanju različitih legura koje se temelje na ovom metalu . Ove legure uključuju:
- bronca ;
- mjed.
Ove dvije vrste su glavne vrste bakrenih legura. Prva brončana legura nastala je na Istoku još tri tisućljeća prije Krista. Bronca se s pravom može smatrati jednim od najvećih dostignuća metalurga antike. U stvari, bronca je kombinacija bakra s drugim elementima. U većini slučajeva druga komponenta je kositar. Bez obzira na to koji su elementi uključeni u leguru, bakar je uvijek glavna komponenta. Mjedena formula sadrži uglavnom bakar i cink, ali mogući su i dodaci u obliku drugih kemijskih elemenata.
Osim bronce i mjedi, ovaj kemijski element sudjeluje u stvaranju legura s drugim metalima, uključujući aluminij, zlato, nikal, kositar, srebro, titan, cink. Slabije bakra s nemetalima, kao što su kisik, sumpor i fosfor, koriste se znatno rjeđe.
industrije
Vrijedna svojstva bakrenih legura i čistih tvari doprinijela su njihovoj upotrebi u industrijama kao što su:
- elektrotehnika;
- elektrotehnika;
- izrada instrumenata;
- radio elektronika.
Ali, naravno, to nisu sva područja primjene ovog metala. To je vrlo ekološki materijal. Zato se koristi u izgradnji kuća. Na primjer, krovni premaz od metalnog bakra, zbog svoje visoke otpornosti na koroziju, ima vijek trajanja od više od stotinu godina, bez potrebe za posebnom njegom i bojanjem.
Još jedno područje uporabe ovog metala je industrija nakita. Uglavnom se koristi u obliku legura sa zlatom. Proizvodi od legure bakra i zlata karakterizira povećana čvrstoća, visoka otpornost. Takvi proizvodi se dugo ne deformiraju i ne istroše se.
Metalni spojevi bakra odlikuju se visokom biološkom aktivnošću. U svijetu flore taj je metal važan jer sudjeluje u sintezi klorofila. Sudjelovanje tog elementa u tom procesu omogućuje njegovo otkrivanje među komponentama mineralnih gnojiva za biljke.
Uloga u ljudskom tijelu
Nedostatak ovog elementa u ljudskom tijelu može negativno utjecati na sastav krvi, odnosno pogoršati ga. Nedostatak ove tvari moguće je popuniti pomoću posebno odabrane prehrane. Bakar se nalazi u mnogim namirnicama, pa je korisna ishrana za dušu nije teška. Na primjer, jedan od proizvoda koji sadrže ovaj element je redovito mlijeko.
No, sastaviti jelovnik bogat ovim elementom, ne smije se zaboraviti da prekomjerna količina njegovih spojeva može dovesti do trovanja tijela. Stoga, opterećujući tijelo ovom korisnom tvari, vrlo je važno ne pretjerivati. To se ne odnosi samo na količinu konzumiranih proizvoda.
Na primjer, trovanje hranom može uzrokovati uporabu bakrenih posuđa. Kuhanje u takvim jelima nije preporučljivo i čak je zabranjeno. To je zbog činjenice da u procesu ključanja značajnu količinu ovog elementa ulazi u hranu, što može dovesti do trovanja.
U zabrani bakrenih jela postoji jedna rezervacija. Upotreba takvih posuda nije opasna ako je njezina unutarnja površina obložena kositrom. Tek kada se taj uvjet zadovolji, uporaba bakrenih posuda ne predstavlja opasnost od trovanja hranom.
Osim svih navedenih industrija, širenje ovog elementa nije zaobišlo lijekove. U području liječenja i održavanja zdravlja koristi se kao vezivo i antiseptik. Taj kemijski element dio je kapi za oči, koje se koriste u liječenju bolesti poput konjunktivitisa. Osim toga, bakar je važna komponenta raznih rješenja za opekline.