Kopiranje bakra. Karakterističan za bakar

Kovkost je nazvao osjetljivost metala i legura na kovanje i druge vrste tlačnog tretmana. To može biti crtež, žigosanje, valjanje ili prešanje. Kovkost bakar karakterizira ne samo otpornost deformacije nego i plastičnost. Što je plastičnost? Ta sposobnost metala da promijeni svoje konture pod pritiskom bez razaranja. Kovanje metala su mesing, čelik, duralumin i neki drugi bakar, magnezij, nikal, aluminijskih legura.

bakar

Pitam se što izgledaju karakteristike bakra. Poznato je da je taj element skupina 4 razdoblja sustava kemijskih elemenata DI Mendelejev. Njegov atom ima broj 29 i označen je simbolom Cu. Zapravo, ovaj prijelazni plastični metal je ružičasto-zlatni boja. Usput, ima ružičaste boje, ako nedostaje oksidni film. Dugog vremena ovaj element koriste ljudi.

priča

Jedan od prvih metala koje su ljudi počeli aktivno koristiti na svojoj farmi je bakar. Doista, to je previše pristupačno za proizvodnju iz rude i ima nisku točku topljenja. Dugo je vremena ljudska obitelj poznavala sedam metala, koja također uključuje bakar. U prirodi ovaj element se događa mnogo češće nego srebro, zlato ili željezo. Drevni predmeti od bakra, troske, dokaz su njegovog taljenja od ruda. Otkriveni su tijekom iskopavanja sela Chatal-Hyuk. Poznato je da su se u bakrenim godinama bakrene stvari širile. U povijesti svijeta slijedi kamen.

SA Semyonov i njegovi suradnici proveli su eksperimentalne studije u kojima je otkrio da bakreni alati za rad, u usporedbi s kamenim alatima, imaju puno koristi. Oni imaju veću brzinu planiranja, bušenja, rezanja i piljenja drva. I obrada kosti s bakrenim nožem traje jednako kao kameni nož. Ali bakar se smatra mekim metalom.

Vrlo često u antičko doba, umjesto bakra, upotrijebljena je legura s kositrom. Bilo je neophodno za proizvodnju oružja i drugih stvari. Tako je umjesto brončanog doba došlo bronca. Prvo je brončano primljeno na Bliskom istoku 3000 godina prije Krista. Ljudi su voljeli snagu i izvrsnu lakoću bakra. Od primljene bronce pojavili su se veličanstveni alati za rad i lov, posuđe, ornamenti. Sve ove stvari nalaze se u arheološkim iskopinama. Tada je brončano doba zamijenjeno željezo.

Kako dobiti bakar u antičko doba? U početku, nije izvađen od sulfida, već iz malakitske rude. Uostalom, u ovom slučaju nije bilo potrebno prethodno pucati. Zbog toga je mješavina ugljena i rude stavljena u posudu od glina. Posuda je stavljena u plitku jamu i smjesa je zapaljena. Zatim su počeli otpuštati ugljični monoksid, koji je pomogao vratiti malakit u slobodni bakar.

Poznato je da su već u trećem tisućljeću pr. Kr. Na Bakru izgrađeni bakreni rudnici na kojima je bilo smirano.

Na zemljama Rusije i susjednih država bakrenih rudnika nastalo je dva tisućljeća prije Krista. e. Njihove ruševine nalaze se u Uralima, Ukrajini, Transkaucazi, Altaju i udaljenom Sibiru.

Industrijsko taljenje bakra ovladalo je u trinaestom stoljeću. A u petnaestom je gradu Moskvi stvoren teren za topove. Tamo su bili brončani topovi različitih kalibra. Nevjerojatna količina bakra utrošena je na izradu zvona. Godine 1586. Car Cannon je izbačen iz bronce, 1735. - Car Bell, 1782. godine stvoren je brončani konjanik. Godine 752. majstori su napravili veličanstveni kip Velikog Buddhe u hramu Todai-ji. Općenito, popis umjetničkih djela može se nastaviti na neodređeno vrijeme.

U osamnaestom stoljeću čovjek je otkrio električnu energiju. Tada su veliki volumeni bakra počeli proizvoditi žice i slične proizvode. U dvadesetom stoljeću, žice su naučili napraviti aluminij, ali bakar u elektrotehnici još uvijek je bio od velike važnosti.

Podrijetlo imena

I znate li da je Cuprum latinski naziv bakra, koji proizlazi iz imena otoka Cipra? Usput, u strabu, bakar se zove kalkos - grad Chalkis na Eubeji kriv je za podrijetlo tog imena. Većina drevnih grčkih imena za bakrene i brončane predmete potječu iz te riječi. Pronašli su široku primjenu u kovačevom zanatu, a između kovanja i lijevanja. Ponekad se bakar zove Aes, što znači ruda ili mine.

Slavenska riječ "bakar" nema izraženu etimologiju. Možda je stara. No, to se vrlo često nalazi u najstarijim književnim spomenicima Rusije. VI Abayev je pretpostavio da je ta riječ potekla iz imena zemlje Midia. Alkemičari nadimak bakra "Venera". U antičko doba zove se "Mars".

Gdje je bakar pronađen u prirodi?

Zemljina kora sadrži (4.7-5.5) h 10^-3% bakra (po masi). U rijeci i moru mnogo je manje: 10^-7% i 3 x 10^-7% (težinski), respektivno.

U prirodi se često nalaze bakreni spojevi. Industrija koristi kalofonij CuFeS₂, pod nazivom bakreni pirit, bornite Cu₅FeS₄, kalcocit Cu₂S. Istodobno se ljudi nalaze i drugi minerali od bakra: bakreni Cu₂O, azurit Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, malakitni Cu₂CO₃(OH)₂ i covellite CuS. Vrlo često masa pojedinačnih nakupina bakra doseže 400 tona. Bakarni sulfidi nastaju uglavnom u hidrotermalnim venskim srednjim temperaturama. Često je moguće pronaći i bakrene naslage u sedimentnim stijenama - škriljavcima i bakrenim pješčenjaka. Najpoznatiji su depoziti u Trans-Baikal Territory Udokan Zhezkazgan u Kazahstanu, Mansfelda u Njemačkoj i medonosan pojasu središnje Afrike. Ostali najbogatiji depoziti bakra nalaze se u Čileu (Kolyausi i Escondida) i SAD-u (Morensi).

Većina bakrenih ruda je minirana otvorenom metodom. Sadrži 0,3 do 1,0% bakra.

Fizička svojstva

Mnogi čitatelji zainteresirani su za opis bakra. To je plastično ružičasto-zlatni metal. U zraku, njegova površina je odmah pokrivena oksidnim filmom, što mu daje izvornu intenzivnu crveno-žutu boju. Zanimljivo je da tanki bakreni filmovi imaju plavo-zelenu boju.

Osmij, cezij, bakar i zlato imaju istu boju, različiti od sivih ili srebrnih drugih metala. Ova sjena boje ukazuje na prisutnost elektroničkih prijelaza između četvrtog polupraznog i ispunjenog trećeg atomskog orbita. Između njih postoji određena razlika u energiji, koja odgovara valnoj duljini narančaste boje. Isti sustav je odgovoran za određenu boju zlata.

Što još uvijek iznenađuje o karakteristikama bakra? Ovaj metal formira kubnu rešetku usmjerenu na lice, prostorna skupina Fm3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.

A bakar je također poznat po svojoj visokoj električnoj i toplinskoj vodljivosti. Provodeći struju, to je među metalima na drugom mjestu. Usput, bakar ima div koeficijent temperature otpora i preko širokog raspona temperatura gotovo je neovisan o svojim indeksima. Bakar se naziva diamagnetic.

Slitine bakra su raznovrsne. Ljudi su naučili povezati mesing i cink, nikal s niklom srebrom, olovo s babbits, i bronca s kositrom i ostalim metalima.

Izotopi bakra

Bakar se sastoji od dva stabilna izotopa - ⁶³Cu i ⁶⁵Cu, koji imaju prevalenciju od 69,1 i 30,9 posto atoma. Općenito, postoji više od dva do deset izotopa koji nemaju stabilnost. Najdugovječniji je izotop ⁶⁷Cu s poluživotom od 62 sata.

Kako dobiti bakar?

Izrada bakra je vrlo zanimljiv proces. Ovaj metal dobiva se iz minerala i bakrenih ruda. Osnovne metode dobivanja bakra su hidrometalurgija, pirometalurgija i elektroliza.

Razmislite o pirometalurškoj metodi. Na ovaj način, bakar se dobiva iz sulfidnih ruda, na primjer, kalcopyrite CuFeS₂. U sirovinama kalkopirita je 0,5-2,0% Cu. Prvo, početna ruda podvrgava se obogaćivanju flotacije. Zatim se njegov oksidacijski pečenje provodi na temperaturi od 1400 stupnjeva. Zatim spaljeni koncentrat odlazi u taljenje na mat. Da bi se vezao željezni oksid u talinu dodaje se silika.

Rezultirajući silikat pluta se u obliku troske i odvoji se. Na dnu ostaje matta-legura sulfida CU₂S i FeS. Dalje se topi metodom Henryja Bessemera. Za to, rastopljeni mat se ulijeva u pretvarač. Zatim je posuda očišćena kisikom. A željezni sulfid, koji ostaje, oksidira se u oksid i uklanja iz procesa silicijevom dioksidu u obliku silikata. Oksidirani bakreni sulfid u bakreni oksid je nepotpun, ali je zatim obnovljen u metalni bakar.

Dobiveni bakreni mjehurić sadrži 90,95% metala. Nadalje, prolazi kroz elektrolitičko pročišćavanje. Zanimljivo je da se kao elektrolit upotrijebi zakiseljena otopina bakar sulfat.

Na katodi se stvara elektrolitički bakar, koji ima visoku frekvenciju od oko 99.99%. Predmeti od bakra izrađeni su od raznih: žica, električna oprema, legure.

Hidrometallurgijska metoda izgleda nešto drugačije. Ovdje se minerali bakra otapaju u razrijeđenoj sumpornoj kiselini ili otopini amonijaka. Od pripremljenih tekućina, bakar se zamijeni s metalnim željeza.

Kemijska svojstva bakra

U spojevima bakar pokazuje dva oksidacijska stanja: +1 i +2. Prva od njih nerazmjerna je i stabilna je samo u netopivim spojevima ili kompleksima. Usput, bakreni spojevi su bezbojni.

Stanje oksidacije od +2 je stabilnije. Ona daje sol plave i plavo-zelene boje. U neobičnim uvjetima moguće je pripremiti spojeve sa stupnjem oksidacije +3 i čak +5. Potonji se obično nalazi u solima kupraboran aniona, dobivenog 1994. godine.

Čisti bakar u zraku se ne mijenja. To je slabo reducirajuće sredstvo koje ne reagira s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom i vodom. Oksidiraju se koncentrirane dušične i sumporne kiseline, halogene, kisik, "kraljevska votka", nemetalni oksidi, kalkogeni. Kada se zagrije, reagira s vodikovim halidima.

Ako je zrak vlažan, bakar se oksidira, tvoreći osnovni bakreni karbonat (II). Savršeno reagira s hladnom i vrućom zasićenom sumpornom kiselinom, vrućom bezvodnom sumpornom kiselinom.

Kod razrijeđene klorovodične kiseline bakar reagira u prisutnosti kisika.

Analitička kemija bakra

Svi znaju što je kemija. Bakar u otopini je lako detektirati. Za to je potrebno navlažiti platinsku žicu s ispitnom otopinom, a zatim ga dodati plamenu plamenika Bunsen. Ako je bakar prisutan u otopini, plamen će biti zeleno-plava. Potrebno je znati da:

• Obično se količina bakra u slabo kiselim otopinama mjeri sumpornim sumporom: miješa se sa supstancom. U pravilu, u ovom slučaju, bakreni sulfid precipitira.
• U tim rješenjima gdje nema zagušujućih iona, bakar se određuje kompleksometrijski, ionometrijski ili potencijalno.
• Male količine bakra u otopinama mjere se spektralnim i kinetičkim metodama.

Primjena bakra

Slažem se, učenje je vrlo zabavna stvar. Dakle, ovaj metal ima nisku specifičnu otpornost. Zbog ove kvalitete, bakar se koristi u elektrotehnici za proizvodnju napajanja i drugih kablova, žica i drugih vodiča. Bakrene žice se koriste u namotima energetskih transformatora i električnih pogona. Da bi se stvorili gore navedeni proizvodi, metal je odabran vrlo čist, jer onečišćenja odmah smanjuju električnu vodljivost. A ako u bakru ima 0.02% aluminija, električna vodljivost će se smanjiti za 10%.

Druga korisna kvaliteta bakra je izvrsna toplinska vodljivost. Zahvaljujući ovom svojstvu, koristi se u različitim izmjenjivačima topline, toplinskim cijevima, toplinskim odvodima i računalnim hladnjaka.

A gdje se koristi tvrdoća bakra? Poznato je da bešavne bakrene cijevi kružnog poprečnog presjeka imaju izvanrednu mehaničku čvrstoću. Oni savršeno podnose mehaničku obradu i koriste se za pomicanje plinova i tekućina. Obično se mogu naći u unutarnjim sustavima opskrbe plinom, vodom, grijanjem. Oni su naširoko koristi u rashladnim jedinicama i uređajima.

Izuzetna tvrdoća bakra poznata je u mnogim zemljama. Dakle, u Francuskoj, Velikoj Britaniji i Australiji, bakrene cijevi koriste se za opskrbu plinom građevina u Švedskoj - za grijanje, u SAD-u, Velikoj Britaniji i Hong Kongu - je glavni materijal za vodoopskrbu.

U Rusiji, proizvodnja vode i plina bakrenih cijevi normalizirao standardni GOST R 52318-2005 i Federalnog Kodeks prakse SP 40-108-2004 regulira njihovo korištenje. Cijevi od bakra i njegovih legura su naširoko koristi u elektroenergetici i brodogradnje da se presele pare i tekućine.

Znate li da se legure bakra koriste u različitim tehničkim poljima? Najpoznatiji od njih su bronca i mesinga. Obje legure uključuju kolosalnu obitelj materijala koja osim cinka i kositra može uključivati ​​bizmut, nikal i druge metale. Na primjer, topovska bronca, upotrijebljena prije devetnaestog stoljeća za proizvodnju artiljerijskih komada, sastojala se od bakra, kositra i cinka. Njegov sastav varirao je ovisno o mjestu i vremenu izrade pištolja.

Svatko zna izvrsnu obradivost i visoku plastičnost bakra. Zahvaljujući tim svojstvima, za proizvodnju uložaka s uloškom za oružje i topnički streljivo potroši se nevjerojatna količina mesinga. Valja napomenuti da su auto dijelovi izrađeni od bakrenih slitina silicijem, cinkom, kositrom, aluminijem i drugim materijalima. Bakrene legure razlikuju se po njihovoj visokoj čvrstoći i toplinsku obradu zadržavaju mehanička svojstva. Njihova otpornost na trošenje i suzu određuje samo kemijski sastav i njegov utjecaj na strukturu. Valja napomenuti da se ovo pravilo ne odnosi na broncu berilija i neke aluminijeve bronce.

Legure bakra imaju modul elastičnosti niže od čelika. Njihova glavna prednost može biti pozvan mali koeficijent trenja u kombinaciji za većinu legura s visokim duktilnosti, odlična električne vodljivosti i odlične otpornosti na koroziju u korozivnog okoliša. U pravilu, to su brončani aluminijski i bakreni-nikal legure. Usput, pronašli su njihovu primjenu u kliznim parovima.

Gotovo sve legure bakra imaju istu vrijednost koeficijenta trenja. Istovremeno, otpornost na habanje i mehanička svojstva, ponašanje u agresivnom okruženju izravno ovisi o sastavu legura. Duktilnost bakra se koristi u jednostupanjskim legurama, a snaga je u dvostupanjskim legurama. Melchior (bakar-nikal legura) koristi se za uzgoj zamjenjive novčiće. U brodogradnji se koriste legure od bakrenog nikla, uključujući "Admiralty". Od tih, cijevi su izrađene za kondenzatore koji pročiste turbinsku ispušnu vodu. Važno je napomenuti da se turbine hladi morskom vodom. Legure bakrenog-nikla imaju nevjerojatnu otpornost na koroziju i pokušavaju ih koristiti u područjima povezanim s korozivnim djelovanjem morske vode.

Zapravo, bakar je najvažnija komponenta čvrstih lemljenika - legura koje imaju točku taljenja od 590 do 880 stupnjeva Celzijusa. Oni se odlikuju izvanrednim prianjanjem na većinu metala pa se koriste za snažnu povezanost različitih metalnih dijelova. To mogu biti ventili cjevovoda ili motori s tekućim mlazom od različitih metala.

I sada smo popisali legure, u kojima je malleability bakra od velike važnosti. Dural ili duralumin je legura od aluminija i bakra. Ovdje je bakar 4,4%. Bakrene legure s zlatom često se koriste u nakitima. Potrebni su za poboljšanje snage proizvoda. Uostalom, čisto zlato je vrlo mekan metal, koji ne može biti otporan na mehaničke utjecaje. Proizvodi od čistog zlata brzo su deformirani i obrišeni.

Zanimljivo je da se bakar oksidi rabe za stvaranje itrij-barijevog bakrenog oksida. Ona služi kao osnova za proizvodnju visokotemperaturnih supravodiča. Bakar se također koristi za proizvodnju baterija i bakar-oksida galvanskih stanica.

Ostala područja primjene

Znate li da se bakar često koristi kao katalizator za polimerizaciju acetilena? Zbog te imovine, bakreni cjevovodi koji se koriste za kretanje acetilena smiju se koristiti samo onda kada sadržaj bakra u njima ne prelazi 64%.

Ljudi su naučili koristiti matricu bakra u arhitekturi. Fasade i krovovi, izrađeni od najboljeg bakrenog lima, služe bez nesreća 150 godina. Taj se fenomen jednostavno objašnjava: u bakrenim listovima postoji automatsko izumiranje procesa korozije. U Rusiji koristite bakreni list za fasade i krovove u skladu s normama Federalnog zakonika SP 31-116-2006.

U bliskoj budućnosti ljudi namjeravate koristiti bakar kao mikrobicidnu površine u klinikama za sprečavanje kretanja bakterija pušača. Sve površine koje dodiruje ljudsku ruku - ručke vrata, rukohvati, vodozapornaya čvora, countertops, ležaja - stručnjaci će proizvoditi samo s ovom čudesnom metala.

Označavanje bakra

Koje robne marke bakra ljudi koriste za proizvodnju proizvoda koji im trebaju? Njihov skup: M00, M0, M1, M2, M3. Općenito, ocjene bakra se identificiraju čistoćom njegovog sadržaja.

Na primjer, bakar razreda M1r, M2P i M3R sadrži 0,04% fosfora i 0,01% kisika i oznake M1, M2 i M3 - 0,05-0,08% kisika. Markica M0b kisik je odsutan, a postotak sadržaja 0.02% u MO.

Dakle, razmotrite detaljnije bakar. Donja tablica pružit će točnije informacije:

27 razreda bakra

Postoji dvadeset i sedam brendova bakra. Gdje je količina bakrenog materijala koju osoba koristi? Razmotrite ovu nijansu detaljnije:

• Materijal Cu-DPH koristi se za proizvodnju elemenata potrebnih za spajanje cijevi.
• AMF je potreban za stvaranje vruće valjanih i hladno valjanih anoda.
• AMFU se koristi za proizvodnju hladno valjanih i vruće valjanih anoda.
• M0 je potreban za stvaranje strujnih vodiča i visokofrekventnih legura.
• Materijal M00 se koristi za proizvodnju visokofrekventnih legura i strujnih vodiča.
• M001 se koristi za proizvodnju žice, guma i drugih električnih proizvoda.
• M001b je neophodan za proizvodnju električnih proizvoda.
• M00b se koristi za stvaranje strujnih vodiča, visokofrekventnih legura i uređaja vakuumske industrije.
• M00k je sirovina za stvaranje deformiranih i lijevanih billeta.
• M0b se koristi za stvaranje legura visoke frekvencije.
• M0K se koristi za proizvodnju lijevanih i deformiranih prahova.
• M1 je potreban za proizvodnju žice i proizvoda kriogene opreme.
• M16 se koristi za proizvodnju uređaja vakuumske industrije.
• M1E je neophodan za stvaranje hladne valjane folije i trake.
• M1k je potreban za stvaranje poluproizvoda.
• M1or se koristi za proizvodnju žice i ostalih električnih proizvoda.
• M1p se koristi za izradu elektroda koje se koriste za zavarivanje od lijevanog željeza i bakra.
• MIPE je potreban za proizvodnju hladno valjanih traka i folije.
• M1u se koristi za stvaranje hladno valjanih i vruće valjanih anoda.
• M1f je potreban za stvaranje trake, folija, vruće valjanih i hladnih valjaka.
• M2 se koristi za dobivanje dobrih slitina i poluproizvoda na bakrenoj podlozi.
• M2k se koristi za proizvodnju poluproizvoda.
• M2p je potreban za izradu traka.
• M3 je potreban za proizvodnju valjanih proizvoda, legura.
• M3r se koristi za izradu valjanih proizvoda i legura.
• MB-1 je neophodan za stvaranje bronce koji sadrže berilij.
• MCP1 se koristi za proizvodnju električnih konstrukcija.