كثافة النحاس والحديد

مقدمة موجزة عن الحديد

وهكذا يصنف الحديد على أنه أحد العناصر الكيميائية المعدنية ، وهو من أقدم المعادن المكتشفة عبر الزمن ، ويرمز له برمز الإيمان.
أما بالنسبة للعدد الذري ، فهو يقترب من ستة وعشرين ويحتل الجولة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر.
لذلك يجب أن نشير إلى أهمية هذا العنصر لكل من الإنسان والحيوان ، لدخوله في مركبات الدم.
كما أنه مهم للنباتات ، حيث يعمل على تكوين الكلوروفيل الضروري لنمو النبات ، وإلا فإن له استخدامات مختلفة.

مقدمة موجزة عن النحاس

وهكذا يتميز النحاس بوفرة في طبيعته ، وهو مدرج في قائمة العناصر الأكثر وفرة ، ويحتل المركز الخامس والعشرين.
- يوجد النحاس بألوان ذهبية-حمراء ، وكذلك اللون العاكس لقوس قزح عند تعرضه للضوء (التقزح اللوني).
كما أن لها قدرة كبيرة على توصيل الكهرباء وكذلك الحرارة ، كما أنها سهلة التشكيل ، حيث أنها قابلة للطرق دون أن تنكسر.
وتجدر الإشارة إلى أن النحاس يصنف على أنه أول معدن يتم اكتشافه وتعدينه ، ويستخدم في صناعات مختلفة.

مفهوم الكثافة

قبل البدء في التعرف على مصطلح الكثافة ، يجب أن يكون الطالب على دراية بمصطلح الحجم والكتلة.
- لاحظ أن الوحدة المستخدمة للقياس هي الكيلوجرام ، والمساحة التي تشغلها المادة تسمى الحجم ، والوحدة القياسية هي السنتيمتر المكعب.
- بينما الكثافة هي كتلة المادة لكل وحدة حجم ، تختلف كثافة المواد.
من هذا المنطلق ، يمكننا تعريف الكثافة على أنها إحدى الخصائص المرتبطة بالمادة ، وتُعرف كثافة المادة بأنها النسبة بين كتلة المادة ومساحتها.
- أما بالنسبة للتحكم في تلك الكثافة ، فهو حجم الذرات في المادة وطريقة ترتيبها وكتلتها.
- وتجدر الإشارة إلى أن الأحجام المتساوية التي تختلف في الكتلة عادة ما يكون لها كثافة مختلفة.

الكثافة والعوامل التي تؤثر عليها.

لذلك ، تعتمد الكثافة على كلٍّ من الكتلة والحجم ، ومن المعتاد تغيير الحجم ، ثم تتغير الكثافة وفقًا للحجم المتغير ، ولهما علاقة عكسية ، فكلما زاد الحجم ، قلت الكثافة ، والعكس صحيح. بالعكس ، والكثافة لها عدة عوامل تؤثر عليها:

الحرارة

عندما تزداد درجة حرارة أي جسم نتيجة التعرض للحرارة الشديدة ، في هذه الحالة تتباعد الجزيئات وتبتعد عن بعضها البعض ، ثم يزداد الحجم ، وبناءً على حقيقة أن الحجم والكثافة لهما علاقة عكسية ، فإن تنخفض الكثافة بسبب الزيادة في الحجم.

الضغط

كلما زاد الضغط على جسيمات الجسم ، كلما اقتربت جسيماتها ، وبما أن للحجم علاقة عكسية مع الضغط والكثافة ، فكلما زاد الضغط على جزيئات الجسم ، زادت كثافتها ، وبين الضغط والكثافة يوجد العلاقة المباشرة.

الكثافة واستخداماتها

لذلك ، فإن أهمية الكثافة واستخدامها لأول مرة هو معرفة كيفية تفاعل المكونات عند الخلط.

وبالتالي ، تبلغ كثافة الحديد حوالي 7700 كجم / م 3
بينما تبلغ كثافة حديد التسليح 7850 كجم / م 3.
كثافة النحاس 8.96 جم / سم مكعب

الحديد وكيفية استخراجه

هكذا يُستخرج الحديد من خامات الحديد بأفران الصهر ، وفيها يُزال أكسيد الحديد من الهيماتيت ، ويفصل الحديد ويترك الحديد على ما يسمى بالاختزال.

وهذه التفاعلات كالتالي: –

تفاعل الكربون مع ثاني أكسيد الكربون عن طريق مصدر حرارة مرتفع في قاع الفرن ، بهدف إنتاج أول أكسيد الكربون الذي يلعب دور عامل الاختزال في الفرن ، والتفاعل c + co2 = 2co
هذه هي الطريقة التي يتفاعل بها الفحم مع الهيماتيت في أكثر أجزاء الفرن حرارة ، بهدف إنتاج الحديد وأول أكسيد الكربون.
يحدث تفاعل الهيماتيت وأول أكسيد الكربون بهدف إنتاج ثاني أكسيد الكربون والحديد ويحدث التفاعل.

النحاس وكيفية استخراجه

تتمثل الخطوة الأولى لاستخراج النحاس في معرفة مكانه ، وعادة ما يكون في عمق الأرض وعلى سطحه.
- إذا تم اكتشافه في مكان ما على سطح الأرض ، يتم استخدام عملية الاستخراج السطحية ، من أجل استخراج أكبر كمية من عنصر النحاس.
- يتم ذلك عن طريق تفجير الخام من خلال ثقب كبير ثم استخراج جزيئات الخام المكسورة للمصانع المتخصصة.
أما إذا كان النحاس في أعماق الأرض ، فستكون عملية الاستخلاص مختلفة ، حيث يتم استخراجه بوضع قضبان عملاقة رأسياً ، على عمق يزيد عن كيلومتر.
- الهدف هو إنشاء أنفاق تسمح لخام النحاس بالمرور فوق سطح الأرض.
- ثم يتم نقلها إلى المصانع المتخصصة لتصنيعها واستخدامها.
- هناك طريقة أخرى لاستخراج عنصر النحاس من التربة.
- يتم ذلك عن طريق نسف ثم نقل المواد الخام التي تحطمت أثناء التفجير إلى أعلى سطح الأرض.

استخدامات الحديد

للحديد استخدامات عديدة منها ما يلي: –

بناء منازل معززة بالحديد.
صناعة السيارات.
الآلات المستخدمة في المصانع.
بعض الأدوات المنزلية.
صناعة السكك الحديدية.
الجسور والجسور.
صناعة السفن والمراكب البخارية.
صناعة خطوط أنابيب الغاز والمياه.

استخدامات النحاس

تصنيع الأسلحة والآلات الحربية وكذلك إصلاحها.
صناعة السبائك وأهمها سبائك النحاس والزنك ، وتحتوي هذه السبائك على 65.5٪ نحاس ، وتستخدم لتغليف الأطباق والملاعق وكذلك السكاكين.
يتم استخدامه لصناعة اللحام.
ارسم بعض المجوهرات.
التحليل وصناعة السكر.
صناعة السبائك المعدنية.
تصنيع الأسلاك الكهربائية لحسن إيصالها للكهرباء.
وصناعة الكابلات الكهربائية.
صنع الأقفال والأبواق وكذلك الأجراس.

الخواص الكيميائية للحديد.

للحديد عدة خواص كيميائية توضح كيفية استجابة المادة للضغط أحادي الجانب (في اتجاه واحد) وكذلك الضغط ، وهذه الخصائص هي كالتالي: –

الصلابة هي Brinell 146 و Vickers 150 و Rockwell 79 و Rockwell A 49.
المقاومة تسجل 540 ميجا باسكال
أما بالنسبة لمرونتها فهي 200 ميجا باسكال

الخواص الكيميائية للنحاس

يوجد العديد من الخواص الكيميائية للنحاس منها ما يلي: –

وزنه الذري 63.55.
العدد الذري للنحاس هو 29.
إنه في الترتيب الحادي عشر من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
يحتوي النحاس على ثمانية وعشرين نظيرًا.
يُعرف النحاس كعنصر انتقالي.
تحتل الفترة الرابعة ، حسب الجدول الدوري للعناصر.
يتأكسد إلى لون أخضر باهت عند تعرضه للهواء أو الماء.

الخصائص الفيزيائية للحديد.

تستخدم الخصائص الفيزيائية لوصف المادة والتحكم فيها ومن بين الخصائص الفيزيائية للحديد ما يلي: –

يغلي الحديد عند درجة حرارة 2750 درجة مئوية.
يذوب عند درجة حرارة 1553 درجة مئوية.
كتلته الذرية 55.845 جم / مول.

الخصائص الفيزيائية للنحاس.

للنحاس خواص فيزيائية متنوعة أهمها ما يلي: –

يغلي النحاس عند درجة حرارة 2567 درجة مئوية.
يذوب عند درجة حرارة 1083.45 درجة مئوية.
يتميز بقابليته للطرق والليونة ، فضلاً عن مرونته ولونه البني المحمر.
نصف القطر الذري هو 128 بيكومتر.
درجة حرارته النوعية هي 0.385 جول / جم درجة مئوية.
طاقة التأين الأولى هي 745.0 kJ / mol.
إنه صلب في درجة حرارة الغرفة.
حرارة التبخير 304.6 كيلوجول / مول.
رقم بولينج السلبي: -1.90.
درجة حرارة ديباي 24 درجة مئوية.
حالة الأكسدة هي 2.1.