Copierea cuprului. Caracteristică a cuprului

Kovkost a numit susceptibilitatea metalelor și aliajelor la forjare și alte tipuri de tratament sub presiune. Aceasta poate fi desen, ștanțare, rulare sau presare. Cuprul Kovkost este caracterizat nu numai de rezistența deformării, ci și de plasticitate. Ce este plasticitatea? Această abilitate a metalului să-și schimbe conturul sub presiune fără distrugere. Forjarea metalelor este din alamă, oțel, duraluminică și alte tipuri de cupru, magneziu, nichel, aliaje de aluminiu.

cupru

Mă întreb ce arata caracteristicile cuprului. Se știe că acest element este grupul 4 al perioadei sistemului de elemente chimice ale DI Mendeleyev. Atomul său are un număr de 29 și este notat cu simbolul Cu. De fapt, acest metal din plastic de tranziție are culoarea roz-auriu. Apropo, are o culoare roz, dacă lipsește filmul de oxid. De mult timp acest element este folosit de oameni.

poveste

Unul dintre primele metale pe care oamenii au început să le folosească în mod activ în ferma lor este cuprul. Într-adevăr, este prea accesibil pentru producția din minereu și are un punct de topire scăzut. Pentru o lungă perioadă de timp, familia umană a cunoscut cele șapte metale, care includ și cuprul. În natură, acest element apare mult mai des decât argintul, aurul sau fierul. Obiectele vechi din cupru, zgură sunt dovezi ale topirii sale din minereuri. Au fost descoperite în timpul săpăturilor din satul Chatal-Hyuk. Se știe că în epoca cuprului lucrurile de cupru au devenit răspândite. În istoria mondială urmează piatra.

SA Semyonov și colegii săi au efectuat studii experimentale în care a aflat că instrumentele de cupru ale forței de muncă, în comparație cu uneltele de piatră, beneficiază în multe privințe. Ele au o plantare mai mare a vitezei, foraj, tăiere și tăierea lemnului. Și prelucrarea unui os cu un cuțit de cupru durează la fel de mult ca un cuțit de piatră. Dar cuprul este considerat un metal moale.

Foarte des în vremuri străvechi, în loc de cupru, a fost folosit aliajul cu bronz de staniu. Era necesar pentru fabricarea de arme și alte lucruri. Deci, în locul vârstei de cupru s-au produs bronzuri. Bronzul a fost primit pentru prima dată în Orientul Mijlociu timp de 3000 de ani î.Hr. e.: oamenii i-au plăcut rezistența și maleabilitatea excelentă a cuprului. Din bronzul primit, au apărut unelte magnifice de muncă și vânătoare, vase, ornamente. Toate aceste elemente se găsesc în săpăturile arheologice. Apoi, vârsta de bronz a fost înlocuită cu fier.

Cum să obțineți cupru în cele mai vechi timpuri? Inițial, nu a fost extras din sulfură, ci din minereu de malachit. La urma urmei, în acest caz nu era necesar să se prefacă. Pentru aceasta, un amestec de cărbune și minereu a fost plasat într-o oală de lut. Vasul a fost plasat într-o groapă mică și amestecul a fost aprins. Apoi, monoxidul de carbon a început să fie eliberat, ceea ce a ajutat la restabilirea malachitului la cuprul liber.

Se știe că în cupru, încă din mileniul al treilea, au fost construite mine de cupru pe care a fost topit.

Pe teritoriile Rusiei și a statelor vecine, minele de cupru au apărut timp de două milenii î.Hr. e. Ruinele lor se găsesc în Ural, Ucraina, Transcaucazia, Altai și Siberia la distanță.

Topirea industrială a cuprului a fost stăpânită în secolul al XIII-lea. Și la cincisprezecea la Moscova a fost creată curtea Cannonului. Au fost acolo pistoalele de bronz de diferite calibre. O cantitate incredibilă de cupru a fost cheltuită pentru a face clopote. În anul 1586, tunul de țar a fost aruncat din bronz, în 1735 - Tsar Bell, în 1782 a fost creat călărețul de bronz. În 752, maeștrii au făcut o statuie magnifică a Marelui Buddha din Templul Todai-ji. În general, lista operelor de artă din turnătorii poate fi continuată pe o perioadă nedeterminată.

În secolul al XVIII-lea, omul a descoperit electricitatea. Apoi, acele cantități uriașe de cupru au început să intre în fabricarea firelor și a produselor similare. În secolul al XX-lea, cablurile învățau să facă aluminiu, dar cuprul din ingineria electrică era încă de mare importanță.

Originea numelui

Și știți că cuprul este numele latin al cuprului, derivat din numele insulei Cipru? Apropo, în Strabo, cuprul este numit chalcos - orașul Chalkis pe Euboea este vinovat de originea acestui nume. Majoritatea denumirilor antice grecești pentru obiecte din cupru și bronz au provenit din acest cuvânt. Ei au găsit o aplicare largă în ambarcațiunile de fierar și printre forjarea și turnarea. Uneori cuprul este numit Aes, ceea ce înseamnă minereu sau mine.

Cuvântul slave "cupru" nu are o etimologie pronunțată. Poate e veche. Dar se întâlnește adesea în cele mai vechi monumente literare ale Rusiei. VI Abayev a presupus că acest cuvânt a provenit din numele țării Midia. Alchimiștii au numit cuprul "Venus". În vremuri mai vechi a fost numit "Marte".

Unde este cuprul găsit în natură?

Crusta pământului conține (4.7-5.5) х 10^-3% de cupru (în greutate). În apele râului și mării este mult mai puțin: 10^-7% și 3 x 10^-7% (în greutate), respectiv.

În natură, adesea se găsesc compuși de cupru. Industria utilizează CuFeS de calcopirită₂, numit pirită de cupru, borite Cu₅FeS₄, chalcocite Cu₂S. În același timp, oamenii găsesc alte minerale de cupru: Cupric Cu₂O, azurit Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, malachit Cu₂CO₃(OH)₂ și covelită CuS. Foarte des, masa acumulărilor individuale de cupru atinge 400 de tone. Sulfurile de cupru se formează în principal în vene hidrotermice cu temperatură medie. De asemenea, este adesea posibil să se găsească depuneri de cupru în roci sedimentare - șisturi și gresii cuprice. Cele mai renumite depozite se află în Teritoriul Trans-Baikal Udokan, Zhezkazgan în Kazahstan, Mansfeld în Germania și centura mediană a Africii Centrale. Celelalte cele mai bogate depozite de cupru se găsesc în Chile (Kolyausi și Escondida) și în SUA (Morensi).

Majoritatea minereului de cupru este exploatată prin metoda deschisă. Conține cupru cuprins între 0,3 și 1,0%.

Proprietăți fizice

Mulți cititori sunt interesați de descrierea cuprului. Este un metal din aur roz-auriu. În aer, suprafața sa este imediat acoperită cu o peliculă de oxid, care îi conferă o nuanță originală de culoare roșie-galbenă. Interesant, filmele subțiri de cupru au o culoare alb-gălbuie.

Osmium, cesiu, cupru și aur au aceeași culoare, diferite de alte metale gri sau argintii. Această nuanță de culoare indică prezența tranzițiilor electronice între cea de-a patra jumătate goală și cea de-a treia orbitală atomică. Între ele există o anumită diferență de energie, care corespunde lungimii de undă a culorii portocalii. Același sistem este responsabil pentru culoarea specifică a aurului.

Ce este încă uimitor despre caracteristicile cuprului? Acest metal formează o latură cubică centrată pe față, grupul spațial Fm3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.

Și cuprul este de asemenea renumit pentru conductivitatea sa electrică și termică ridicată. Prin efectuarea curentului, este printre metale pe locul al doilea. Apropo, cuprul are un gigant coeficient de temperatură de rezistență și pe o gamă largă de temperaturi este aproape independentă de indicii săi. Cuprul este numit diamagnetic.

Aliajele de cupru sunt diverse. Oamenii au învățat să conecteze alamă și zinc, nichel cu nichel de argint, plumb cu babbits și bronz cu staniu și alte metale.

Izotopi de cupru

Cuprul constă din doi izotopi stabili - ⁶³Cu și ⁶⁵Cu, care au o prevalență de 69,1 și, respectiv, 30,9% atomi. În general, există mai mult de două duzini de izotopi care nu au stabilitate. Cel mai îndelungat izotop este ⁶⁷Cu cu un timp de înjumătățire de 62 de ore.

Cum se obține cuprul?

Execuția cuprului este un proces foarte interesant. Acest metal este obținut din minerale și minereuri de cupru. Metodele de bază pentru obținerea cuprului sunt hidrometalurgia, pirometalurgia și electroliza.

Luați în considerare metoda pyrometalurgică. În acest mod, cuprul este obținut din minereuri de sulfuri, de exemplu, CuFeS de calcopirită₂. În materiile prime de tip chalcopyrite este 0,5-2,0% Cu. În primul rând, minereul inițial este supus îmbogățirii flotării. Apoi, arderea sa oxidativă se efectuează la o temperatură de 1400 de grade. Apoi concentratul ars merge în topirea pe mat. Pentru a lega oxidul de fier în topitură se adaugă silice.

Silicatul rezultat plutește sub formă de zgură și este separat. La partea de jos rămâne un aliaj mat de sulfuri CU₂S și ​​FeS. Mai departe se topește prin metoda lui Henry Bessemer. Pentru aceasta, matul topit este turnat în convertor. Apoi vasul este purjat cu oxigen. Și sulfura de fier, care rămâne, este oxidată la oxid și este îndepărtată din proces cu silice sub formă de silicat. Sulfura de cupru oxidat până la oxidul de cupru este incompletă, dar apoi este restaurată la cupru metalic.

Blisterul cupru rezultat conține 90,95% din metal. Mai mult, este supus purificării electrolitice. Este interesant faptul că o soluție acidifiantă este utilizată ca electrolit sulfat de cupru.

La catod se formează cupru electrolitic, care are o frecvență ridicată de aproximativ 99,99%. Elementele fabricate din cupru sunt fabricate dintr-o varietate de: fire, echipamente electrice, aliaje.

Metoda hidrometalurgică pare oarecum diferită. Aici mineralele de cupru se dizolvă în acid sulfuric diluat sau în soluție de amoniac. Din lichidele preparate, cuprul este înlocuit cu fierul metalic.

Proprietăți chimice ale cuprului

În compuși, cuprul prezintă două stări de oxidare: +1 și +2. Prima dintre ele tinde să fie disproporționată și este stabilă numai în compuși sau complexe insolubile. Apropo, compușii de cupru sunt incolori.

Starea de oxidare a +2 este mai stabilă. Oferă sare albastru și albastru-verde. În condiții neobișnuite este posibil să se prepare compuși cu un grad de oxidare +3 și chiar +5. Acesta din urmă se găsește de obicei în sărurile anionului cupraboran, obținut în 1994.

Cuprul pur în aer nu se schimbă. Este un agent reducător slab care nu reacționează cu acid clorhidric diluat și apă. Oxidați prin acizi azotați și sulfurici concentrați, halogeni, oxigen, "vodcă regală", oxizi nemetalici, calcinoizi. Când este încălzit, reacționează cu halogenuri de hidrogen.

Dacă aerul este umed, cuprul se oxidează, formând carbonatul de cupru de bază (II). Reacționează perfect cu acid sulfuric rece și fierbinte, acid sulfuric fierbinte anhidru.

Cu acid clorhidric diluat, cuprul reacționează în prezența oxigenului.

Chimie analitică a cuprului

Toată lumea știe ce este chimia. Cuprul în soluție este ușor de detectat. Pentru a face acest lucru, un fir de platină se umezește soluția de testare, și apoi adăugați-l la un arzător cu flacără Bunsen. Dacă în soluție există cupru, flacăra va fi colorată în verde-albastru. Este necesar să se știe că:

• De obicei, cantitatea de cupru din soluțiile slab acide este măsurată cu hidrogen sulfurat: se amestecă cu substanța. Ca regulă, în acest caz, precipită sulfura de cupru.
• În acele soluții în care nu există ioni interferanți, cuprul este determinat complexometric, ionometric sau potențiometric.
• Cantități mici de cupru în soluții sunt măsurate prin metode spectrale și cinetice.

Aplicarea cuprului

Sunt de acord, studiul este un lucru foarte distractiv. Deci, acest metal are o rezistență specifică scăzută. Datorită acestei calități, cuprul este utilizat în ingineria electrică pentru producerea de cabluri de putere și de alte cabluri, fire și alte conductori. Firele de cupru sunt utilizate în bobinele transformatoarelor de putere și acționare electrică. Pentru a crea produsele de mai sus, metalul este selectat foarte curat, deoarece impuritățile reduc instantaneu conductivitatea electrică. Și dacă în cupru există 0,02% aluminiu, conductivitatea sa electrică va scădea cu 10%.

A doua calitate a cuprului este o conductivitate termică excelentă. Datorită acestei proprietăți, aceasta este utilizată în diferite schimbătoare de căldură, conducte de căldură, chiuvete și răcitoare de calculatoare.

Și unde este duritatea cuprului folosit? Se știe că conductele de cupru fără sudură cu secțiune transversală au o rezistență mecanică remarcabilă. Ei suporta perfect tratamentul mecanic si sunt folosite pentru a muta gazele si lichidele. De obicei, acestea se găsesc în sistemele interne de alimentare cu gaz, alimentare cu apă, încălzire. Acestea sunt utilizate pe scară largă în unitățile de refrigerare și sistemele de condiționare.

Durata excelentă a cuprului este cunoscută în multe țări. De exemplu, în Franța, Regatul Unit și Australia, conductele de cupru sunt utilizate pentru construcția de gaze, în Suedia - pentru încălzire, în Statele Unite, Marea Britanie și Hong Kong - acesta este principalul material pentru alimentarea cu apă.

În Rusia, producția de țevi de cupru pentru apă și gaz este standardizată de standardul GOST R 52318-2005, iar Codul Federal al Regulamentelor SP 40-108-2004 reglementează utilizarea acestora. Țevi din cupru și aliajele sale sunt utilizate în mod activ în domeniul energetic și al construcțiilor navale pentru a muta aburul și lichidele.

Știți că aliajele de cupru sunt utilizate într-o varietate de domenii tehnice? Cele mai faimoase dintre ele sunt bronzul și alama. Ambele aliaje includ o familie colosală de materiale, care, pe lângă zinc și staniu, pot include bismut, nichel și alte metale. De exemplu, bronzul de tun, folosit înainte de secolul al XIX-lea pentru fabricarea pieselor de artilerie, consta din cupru, staniu și zinc. Compoziția sa a variat în funcție de locul și momentul realizării armei.

Toată lumea știe lucrabilitatea excelentă și plasticitatea ridicată a cuprului. Datorită acestor proprietăți, o cantitate incredibilă de alamă este cheltuită pentru producerea de cartușe pentru arme și muniții de artilerie. Este de remarcat faptul că piese auto sunt fabricate din aliaje de cupru cu siliciu, zinc, staniu, aluminiu și alte materiale. Aliajele de cupru se disting prin înaltă rezistență și tratament termic își păstrează proprietățile mecanice. Rezistența lor la uzură este determinată numai de compoziția chimică și de efectul acesteia asupra structurii. Trebuie remarcat faptul că această regulă nu se aplică bronzului de beriliu și a unor bronzuri de aluminiu.

Aliajele de cupru au un modul de elasticitate mai mic decât cel al oțelului. Principalul lor avantaj poate fi numit un coeficient mic de frecare, combinat pentru majoritatea aliajelor cu ductilitate ridicată, conductivitate electrică excelentă și rezistență excelentă la coroziune într-un mediu agresiv. De regulă, acestea sunt aluminiul din bronz și aliajele de cupru și nichel. Apropo, ei au găsit aplicarea lor în perechi de alunecare.

Practic, toate aliajele de cupru au aceeași valoare a coeficientului de frecare. În același timp, rezistența la uzură și proprietățile mecanice, comportamentul într-un mediu agresiv depinde în mod direct de compoziția aliajelor. Ductilitatea cuprului este utilizată în aliaje monofazate, iar rezistența este în aliaje în două faze. Melchior (aliaj de cupru-nichel) este utilizat pentru mistuire monede înlocuibile. Cupru-aliaje de nichel, inclusiv "Admiralty", sunt utilizate în construcția de nave. Dintre acestea, tuburile sunt fabricate pentru condensatoare care purifică aburul de evacuare al turbinei. Este demn de remarcat faptul că turbinele sunt răcite de apă de mare. Cupru-aliaje de nichel au o rezistență uimitoare la coroziune, așa că încearcă să le utilizeze în zonele asociate cu efectele corozive ale apei de mare.

De fapt, cuprul este cea mai importantă componentă a aliajelor solide - aliajele având un punct de topire de 590 până la 880 de grade Celsius. Acestea se caracterizează printr-o aderență remarcabilă la majoritatea metalelor, astfel încât acestea sunt utilizate pentru conectarea puternică a diferitelor părți metalice. Acestea pot fi supape de conducte sau motoare cu jet de lichid din metale diferite.

Și acum menționăm aliajele, în care maleabilitatea cuprului este de mare importanță. Dural sau dural este un aliaj din aluminiu și cupru. Aici, cuprul este de 4,4%. Aliajele de cupru cu aur sunt adesea folosite în bijuterii. Ele sunt necesare pentru a îmbunătăți puterea produselor. La urma urmei, aurul pur este un metal foarte moale, care nu poate fi rezistent la influențe mecanice. Produsele fabricate din aur curat sunt deformate rapid și abrazive.

Interesant este că oxizii de cupru sunt utilizați pentru a crea oxid de ytriu-bariu-cupru. Acesta servește drept bază pentru fabricarea supraconductoarelor cu temperatură ridicată. Cuprul este de asemenea utilizat pentru producerea bateriilor și a oxidului de cupru celulele galvanice.

Alte domenii de aplicare

Știți că cuprul este adesea folosit ca un catalizator pentru polimerizarea acetilenei? Datorită acestei proprietăți, conductele de cupru utilizate pentru circulația acetilenei sunt permise să fie utilizate numai atunci când conținutul de cupru din acestea nu depășește 64%.

Oamenii au învățat să folosească maleabilitatea cuprului în arhitectură. Fatade și acoperișuri, realizate din cea mai bună foaie de cupru, servesc fără accident timp de 150 de ani. Acest fenomen este explicat simplu: în foile de cupru există o auto-extincție a procesului de coroziune. În Rusia, utilizați o foaie de cupru pentru fațade și acoperișuri în conformitate cu normele din Codul federal de reguli SP 31-116-2006.

În viitorul apropiat, oamenii intenționează să utilizeze cupru ca suprafețe bactericide în clinici pentru a preveni mișcarea bacteriilor în incintă. Toate suprafețele la care atinge mâna umană - ușile, mânerele, balustradele, supapele de oprire a apei, blaturile, paturile - specialiștii vor face doar acest metal uimitor.

Cupru de marcare

Ce branduri de cupru folosesc oamenii pentru a produce produsele de care au nevoie? Setul lor: M00, M0, M1, M2, M3. În general, gradele de cupru sunt identificate prin puritatea conținutului lor.

De exemplu, tipurile de cupru M1p, M2p și M3p conțin 0,04% fosfor și 0,01% oxigen, iar oxizi de M1, M2 și M3 - 0,05-0,08%. În marca M0b, oxigenul este absent, iar în MO, procentul său este de 0,02%.

Deci, ia în considerare în detaliu cupru. Tabelul de mai jos va furniza informații mai exacte:

27 grade de cupru

Există douăzeci și șapte de mărci de cupru. Unde este cantitatea de material de cupru pe care o persoană o folosește? Luați în considerare această nuanță în detaliu:

• Materialul Cu-DPH este utilizat pentru fabricarea armăturilor necesare îmbinării țevilor.
• AMF este necesară pentru a crea anozi laminate la cald și la rece.
• AMFU este utilizat pentru producerea de anozi laminate la rece și răcire la cald.
• M0 este necesar pentru a crea conductori de curent și aliaje de înaltă frecvență.
• Materialul M00 este utilizat pentru fabricarea aliajelor de înaltă frecvență și a conductorilor de curent.
• M001 este utilizat pentru fabricarea sârmei, pneurilor și a altor produse electrice.
• M001b este necesar pentru fabricarea de produse electrice.
• M00b este utilizat pentru a crea conductori de curent, aliaje de înaltă frecvență și dispozitive ale industriei de aspirație.
• M00k este materia primă pentru formarea de semifabricate deformate și turnate.
• M0b este utilizat pentru a crea aliaje cu o frecvență înaltă.
• M0K este utilizat pentru producerea de semifabricate turnate și deformate.
• M1 este necesar pentru fabricarea sârmei și a produselor de echipament criogenic.
• M16 este utilizat pentru fabricarea dispozitivelor din industria vacuumului.
• M1E este necesar pentru crearea de folii și benzi laminate la rece.
• M1k este necesar pentru a crea produse semifinite.
• M1or este utilizat pentru fabricarea sârmei și a altor produse electrice.
• M1p este utilizat pentru fabricarea de electrozi folosiți pentru sudarea fontei și a cuprului.
• MIPE este necesară pentru producerea de benzi și folii laminate la rece.
• M1u este utilizat pentru a crea anozi laminate la rece și fierbinți la cald.
• M1f este necesar pentru a crea benzi, folii, foi laminate la cald și laminate la rece.
• M2 este utilizat pentru a produce aliaje bune și semifabricate pe bază de cupru.
• M2k este utilizat pentru fabricarea produselor semifinite.
• M2p este necesar pentru a face bare.
• M3 este necesar pentru fabricarea produselor laminate, aliaje.
• M3r este utilizat pentru a crea produse laminate și aliaje.
• MB-1 este necesar pentru crearea de bronzuri care conțin beriliu.
• MCP1 este utilizat pentru fabricarea structurilor electrice.