نحاس
- يتميز النحاس عن المعادن الأخرى بعدم وجوده باللون الفضي أو الرمادي عندما يكون موجودًا في الطبيعة مثل المعادن الأخرى ، وللعنصر النحاس العديد من الخصائص ؛ وأهمها قدرتها الكبيرة على توصيل الحرارة والكهرباء.
- بالإضافة إلى حقيقة أن النحاس معدن ناعم وقابل للطرق ، فمن السهل تشكيله دون أن ينكسر ، مما يجعله أحد المعادن الرئيسية التي استفاد منها الإنسان منذ الأزل.
- يعتبر من أوائل المعادن التي يتم تعدينها واكتشافها ، ولا تزال تلعب دورًا مهمًا للغاية في تنمية المجتمعات.
خصائص النحاس
الخواص الكيميائية
ومن الخصائص الكيميائية المهمة لعنصر النحاس ورمزه الكيميائي Cu ، وجد أن العدد الذري للعنصر هو 29 ، ووزنه الذري 63.55 ، وكذلك الخواص الكيميائية التالية:
- يقع النحاس في المجموعة 11 من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
- النحاس في الفترة 4 من الجدول الدوري للعناصر.
- توزيع الإلكترون: (Ar) 4s1 3d10
- يصنف هذا العنصر على أنه معدن انتقالي.
- يحتوي هذا العنصر على 28 نظيرًا.
وفقًا لخصائصه الكيميائية ، يفقد النحاس الإلكترونات عندما يتفاعل مع الماء أو الهواء ، ويعرف هذا التفاعل باسم تفاعل الأكسدة.
نتيجة التفاعل ينتج أكسيد النحاس ويتغير لونه الأصلي إلى اللون الأخضر الباهت ، وفي حالة عدم وجود الهواء لا يتأثر النحاس بأي نوع من الأحماض غير المعقدة المخففة أو الأحماض غير المؤكسدة.
إذا كان النحاس موجودًا في الهواء ، فإنه يتفاعل بسهولة مع حامض الكبريتيك وحمض النيتريك ، مما يؤدي إلى ذوبانه ، كما يذوب في كل من الأمونيا المائية وسيانيد البوتاسيوم في وجود الأكسجين.
إذا تفاعل النحاس مع الأكسجين في وجود الحرارة ، فإنه ينتج أكسيد النحاس (CuO).
إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة ، سيتم إنتاج أول أكسيد النحاس ، Cu2O ، وإذا تفاعل النحاس مع الكبريت في وجود الحرارة ، فسيكون كبريتيد النحاس الناتج هو Cu2S.
الخصائص الفيزيائية للنحاس.
من أهم الخصائص الفيزيائية التي يتميز بها النحاس ما يلي:
- نقطة انصهارها: 1083.45 درجة مئوية.
- درجة غليانها: 2567 درجة مئوية.
- لون النحاس: بني محمر.
- المظهر: ناعم ومرن.
- نصف القطر الذري: 128 بيكومتر.
- الحجم الذري: 7.1 سم 3 / مول.
- نصف القطر التساهمي: 117 ميكرومتر.
- نصف القطر الأيوني: 72 (e2 96 (+1 e +) (.
- كثافة النحاس: 8.96 جم / سم 3.
- الحرارة النوعية: 0.385 J / (gC).
- حرارة الانصهار: 13.01 كيلوجول / مول.
- حرارة التبخير: 304.6 كيلوجول / مول.
- درجة حرارة ديباي: 42 درجة مئوية.
- عدد بولنج السالب أو الكهربية: 1.90.
- طاقة التأين الأولى: 745.0 كيلوجول / مول.
- حالات الأكسدة: 2.1.
- التركيب البلوري: مكعب محوره الوجه.
- الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلبة.
استخراج ومعالجة النحاس
- تبدأ خطوات تعدين النحاس بتحديد موقعه ، حيث يمكن أن يتواجد بالقرب من سطح الأرض أو في أعماقها ، فإذا كان يقع بالقرب من سطح الأرض ، فإن طريقة التعدين السطحي هي الأنسب لاستخراجها في كميات كبيرة. كميات.
- بالنسبة للآليات الكبيرة لإجراء الحفر والتفجير للخام ، يتم نقل الخامات المكسورة الناتجة عن التفجير إلى مصانع خاصة.
- في حالة استخلاص النحاس من أعماق الأرض ، توضع قضبان عملاقة رأسياً لأكثر من كيلومتر تحت الأرض ، لإنشاء نفق تمر من خلاله المادة الخام.
- ثم يتم نقلها إلى مصانع خاصة لتتم معالجتها واستخدامها ، أو يمكن تفجيرها تحت الأرض ومن ثم يتم نقل المواد الخام إلى سطح الأرض.
عند الحصول على الخام ، يتم استخلاص النحاس منه بثلاث خطوات رئيسية ، وهي كالتالي:
- معالجة المعادن: في هذه الخطوة ، يتم فصل النحاس عن طريق إزالة المواد الأخرى الموجودة مثل: السيليكا والحجر الجيري والبيريت ، وهنا يجب أن يحتوي المعدن على 20٪ إلى 30٪ نحاس.
- الصهر والترشيح – في هذه الخطوة ، تتم إزالة نسبة عالية من الشوائب المختلفة غير المرغوب فيها مثل الحديد.
- التكرير: في هذه الخطوة يتم إزالة الشوائب المتبقية والعناصر غير المرغوب فيها ، وأخيراً يتم إنتاج النحاس في صورة نقية جداً تصل إلى 99.99٪.
معلومات عامة عن النحاس
تتضمن المعلومات الأخرى المرتبطة بهذه المقالة ما يلي:
- يتكون معظم تمثال الحرية من النحاس ، حيث يحتوي على 28122.73 كيلوجرام من النحاس ، ونتيجة تعرضه للأكسجين في الهواء وتفاعله مع أكثر من 20 عامًا تغير لونه ، فقد تحول أخضر باهت. بسبب أكسدة النحاس أو الزنجار.
- تم استخراج النحاس النقي في الولايات المتحدة من بحيرة سوبيريور في 4000 قبل الميلاد واستخدم في صنع الأسلحة والأدوات المختلفة.
- كلمة النحاس (النحاس) مشتقة من العبارة اللاتينية (Cyprium aes) التي تعني المعدن القبرصي ، وذلك لأن معظم كميات النحاس التي يتم تعدينها كانت من قبرص في ذلك الوقت ، وفقًا للمؤرخ الهولندي بيتر.
- تحتوي الصخور النارية البركانية على ما يقرب من ثلثي نحاس الأرض ، بينما تحتوي الصخور الرسوبية على حوالي الربع ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
- تحتوي جبال الأنديز على نسبة عالية جدًا من النحاس ، حيث تم استخراج 45٪ من نحاس العالم منها في عام 2007 م.
- النحاس متوفر في كل بلد في العالم.
أنواع النحاس
هناك ثلاثة أنواع من النحاس وهي كالتالي:
- نحاس عالي التوصيل: يتميز هذا النوع بموصلية كهربائية عالية سواء كانت ساخنة أو باردة.
- لذلك فهي مناسبة للاستخدام في التطبيقات الكهربائية والكابلات والأسلاك ، بالإضافة إلى أنها تتميز بمرونة كبيرة تجعل من السهل تشكيلها إلى أسلاك رفيعة.
- من أشهر أنواع النحاس النحاس (ETP) كما هو معروف في أمريكا الشمالية ، أو النحاس الكهربائي (الكهربائي) كما هو معروف في الدول الأخرى ، حيث تتراوح موصليةته من 100٪ إلى 101 ، 5٪ ، بحسب معيار صلابة النحاس الدولية.
- الحد من النحاس – في هذا النوع ، يتم إزالة الأكسجين من النحاس.
- إضافة نسبة من الفسفور المصهور.
- أو يضاف البورون في حالة السبائك.
- ينتج مادة قوية وصلبة تقاوم التآكل إذا لامسها الهيدروجين.
- لذلك فهي مناسبة للعديد من الاستخدامات.
- أنظمة التدفئة المركزية والغاز المنزلي وإمدادات المياه.
بالإضافة إلى استخدامه في تشييد المباني وورق التسقيف.
تتوسع الآن استخداماته في المباني لتشمل انحياز ، وألواح الجدران ، وأكثر من ذلك.
- سبائك النحاس: هي سبائك غير حديدية أي لا تحتوي على حديد.
- يمكن تشكيل النحاس بمجموعة واسعة من المعادن الأخرى.
- يتم الحصول عليها مثل الزنك والنيكل والقصدير والألمنيوم وسبائك مختلفة.
مزايا وعيوب النحاس.
- النحاس هو ثاني أكثر المعادن موصلة للكهرباء بعد الفضة.
- على قائمة المعادن الأكثر موصلة ووفرة في الطبيعة.
- كما أن تكلفته منخفضة ، بالإضافة إلى كونه معدنًا له خصائص مضادة للميكروبات.
- الذي يعمل على تقليل الحمل البكتيري للأجسام والأسطح.
- كل هذا من المزايا التي رشحته ليكون معدنًا يستخدم في كثير من جوانب الحياة اليومية.
- ومع ذلك ، فإن عيب النحاس المعدني هو تأكسده ، مما يؤدي إلى تحول لونه إلى اللون الأخضر.
- عند تعرضه للهواء أو الماء مما يؤثر على جودة المظهر النحاسي.