kovnost se nanaša na občutljivost kovin in zlitin za kovanje in druge vrste tlačne obdelave. Lahko je risanje, žigosanje, valjanje ali stiskanje. Za duktilnost bakra ni značilna le odpornost proti deformacijam, ampak tudi duktilnost. Kaj je plastičnost? To je sposobnost kovine, da spremeni svoje obrise pod pritiskom brez uničenja. Templjive kovine so medenina, jeklo, duraluminij in nekatere druge bakrene, magnezijeve, nikelj, aluminijeve zlitine. Prav oni imajo visoko stopnjo plastičnosti v kombinaciji z nizko odpornostjo na deformacije.
Copper
Zanima me, kako izgleda značilnost bakra? Znano je, da je to element 11. skupine 4. obdobja sistema kemičnih elementov D. I. Mendelejeva. Njegov atom ima številko 29 in je označen s simbolom Cu. Pravzaprav gre za prehodno duktilno kovino rožnato-zlate barve. Mimogrede, ima rožnato barvo, če je oksidni film odsoten. Ta element že dolgo uporabljajo ljudje.
Zgodovina
Ena prvih kovin, ki so jo ljudje začeli aktivno uporabljati v svojih gospodinjstvih, je baker. Dejansko je preveč dostopen za pridobivanje iz rude in ima majhnotemperatura taljenja. Človeštvo že dolgo pozna sedem kovin, med katerimi je tudi baker. V naravi je ta element veliko pogostejši kot srebro, zlato ali železo. Starodavni predmeti iz bakra, žlindre, so dokaz njegovega taljenja iz rude. Odkrili so jih med izkopavanji vasi Chatal-Khuyuk. Znano je, da so se v bakreni dobi bakrene stvari razširile. V svetovni zgodovini sledi kamnitemu.
S. A. Semjonov in njegovi sodelavci so izvedli eksperimentalne študije, v katerih je ugotovil, da so bakrena orodja v marsičem boljša od kamnitih. Imajo večjo hitrost skobljanja, vrtanja, rezanja in žaganja lesa. In obdelava kosti z bakrenim nožem traja tako dolgo kot s kamnitim. Toda baker velja za mehko kovino.
Zelo pogosto so v starih časih namesto bakra uporabljali njegovo zlitino s kositrom - bronom. To je bilo potrebno za izdelavo orožja in drugih stvari. Tako je bronasta doba nadomestila bakreno dobo. Bron je bil prvič pridobljen na Bližnjem vzhodu leta 3000 pr. AD: Ljudem je bila všeč moč in odlična upogljivost bakra. Iz nastalega brona so nastala veličastna orodja za delo in lov, pripomočki in okraski. Vse te predmete najdemo v arheoloških izkopavanjih. Nato je bronasto dobo nadomestila železna doba.
Kako je bilo mogoče pridobiti baker v starih časih? Sprva ga niso kopali iz sulfida, temveč iz malahitne rude. Dejansko v tem primeru ni bilo treba izvajati predhodnega streljanja. Da bi to naredili, so mešanico premoga in rude dali v lončeno posodo. Posoda je bila nameščena vplitvo luknjo in zmes zažgali. Nato se je začel sproščati ogljikov monoksid, ki je prispeval k redukciji malahita v prosti baker.
Znano je, da so bili rudniki bakra na Cipru zgrajeni že v tretjem tisočletju pred našim štetjem, kjer so talili baker.
Na deželah Rusije in sosednjih držav so rudniki bakra nastali dve tisočletji pred našim štetjem. e. Njihove ruševine najdemo na Uralu, v Ukrajini, na Zakavkazu, na Altaju in v daljni Sibiriji.
Industrijsko taljenje bakra so obvladali v trinajstem stoletju. In v petnajstem v Moskvi je bilo ustvarjeno Cannon Yard. Tam so iz brona ulivali puške različnih kalibrov. Za izdelavo zvončkov je bila uporabljena neverjetna količina bakra. Leta 1586 je bil iz brona ulit Carski top, leta 1735 - Carski zvon, leta 1782 je bil ustvarjen Bronasti jezdec. Leta 752 so obrtniki izdelali veličasten kip Velikega Bude v templju Todai-ji. Na splošno je seznam livarskih del neskončen.
V osemnajstem stoletju je človek odkril elektriko. Takrat so ogromne količine bakra začele iti v proizvodnjo žic in podobnih izdelkov. V dvajsetem stoletju so bile žice izdelane iz aluminija, vendar je bil baker še vedno zelo pomemben v elektrotehniki.
Izvor imena
Ali veste, da je Cuprum latinsko ime za baker, ki izhaja iz imena otoka Ciper? Mimogrede, Strabon imenuje bakrene chalkos - mesto Chalkis na Eubeji je krivo za nastanek takega imena. Večina starogrških imen za baker inbronasti predmeti izvirajo prav iz te besede. Našli so široko uporabo v kovaštvu ter med kovaškimi izdelki in ulitki. Včasih se baker imenuje Aes, kar pomeni ruda ali rudnik.
Slovanska beseda "baker" nima izrazite etimologije. Mogoče je staro. Toda zelo pogosto ga najdemo v najstarejših literarnih spomenikih Rusije. V. I. Abaev je domneval, da ta beseda izvira iz imena države Midia. Alkimisti so baker poimenovali "Venera". V starejših časih se je imenoval "Mars".
Kje je baker v naravi?
Zemeljska skorja vsebuje (4, 7-5, 5) x 10-3% bakra (po masi). V rečni in morski vodi je veliko manj: 10-7% oziroma 3 x 10-7% (po masi).
Bakrove spojine pogosto najdemo v naravi. Industrija uporablja halkopirit CuFeS2, imenovan bakreni pirit, bornit Cu5FeS4, kalkocit Cu 2S. Hkrati ljudje najdejo druge bakrove minerale: kuprit Cu2O, azurit Cu3(CO3) 2(OH)2, malahit Cu2CO3 (OH)2 in covelline CuS. Zelo pogosto masa posameznih kopičenja bakra doseže 400 ton. Bakrovi sulfidi nastajajo predvsem v hidrotermalnih srednjetemperaturnih žilah. Pogosto lahko v sedimentnih kamninah najdemo nahajališča bakra - skrilavcev in bakrovih peščenjakov. Najbolj znana nahajališča so v Zabajkalskem ozemlju Udokan, Zhezkazgan v Kazahstanu, Mansfeld v Nemčiji in medenem pasu Srednje Afrike. Nahajajo se tudi druga najbogatejša nahajališča bakrav Čilu (Colhausi in Escondida) in ZDA (Morenci).
Večina bakrove rude se pridobiva na odprtem kopu. Vsebuje od 0,3 do 1,0 % bakra.
Fizične lastnosti
Veliko bralcev zanima opis bakra. Je duktilna rožnato zlata kovina. Na zraku je njegova površina takoj prekrita z oksidnim filmom, ki ji daje poseben intenziven rdeče-rumen odtenek. Zanimivo je, da imajo tanke plasti bakra modrikasto zeleno barvo.
Osmij, cezij, baker in zlato imajo enako barvo, ki se razlikuje od sive ali srebrne drugih kovin. Ta barvni odtenek kaže na prisotnost elektronskih prehodov med četrto napol prazno in napolnjeno tretjo atomsko orbitalo. Med njima je določena energijska razlika, ki ustreza valovni dolžini oranžne barve. Isti sistem je odgovoren za posebno barvo zlata.
Kaj je še neverjetnega pri bakru? Ta kovina tvori obrazno osredotočeno kubično mrežo, prostorska skupina Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.
Baker je znan tudi po svoji visoki električni in toplotni prevodnosti. Po tokovni prevodnosti je med kovinami na drugem mestu. Mimogrede, baker ima ogromen temperaturni koeficient odpornosti in je skoraj neodvisen od svoje zmogljivosti v širokem temperaturnem območju. Baker se imenuje diamagnet.
Bakrene zlitine so raznolike. Ljudje so se naučili združevati medenino s cinkom, nikelj z bakronikljem in svinec z babiti,in bron s kositrom in drugimi kovinami.
Izotopi bakra
Baker je sestavljen iz dveh stabilnih izotopov, 63Cu in 65Cu, ki imata 69,1 oziroma 30,9 odstotkov atomskih vrednosti. Na splošno obstaja več kot dva ducata izotopov, ki nimajo stabilnosti. Najdaljše živeči izotop je 67Cu z razpolovno dobo 62 ur.
Kako se pridobiva baker?
Izdelava bakra je zelo zanimiv proces. Ta kovina se pridobiva iz mineralov in bakrovih rud. Osnovne metode za pridobivanje bakra so hidrometalurgija, pirometalurgija in elektroliza.
Razmislimo o pirometalurški metodi. Na ta način pridobivajo baker iz sulfidnih rud, na primer halkopirit CuFeS2. Kalkopiritna surovina vsebuje 0,5-2,0% Cu. Najprej se prvotna ruda obogati s flotacijo. Nato se oksidira pražena pri temperaturi 1400 stopinj. Nato se kalcinirani koncentrat tali za mat. Silicijev dioksid se doda talini, da veže železov oksid.
Nastali silikat priplava kot žlindra in se loči. Na dnu ostane mat - zlitina sulfidov CU2S in FeS. Nato se stopi po metodi Henryja Bessemerja. Da bi to naredili, se staljeni mat vlije v pretvornik. Posodo nato očistimo s kisikom. In železov sulfid, ki ostane, se oksidira v oksid in se s pomočjo silicijevega dioksida odstrani iz procesa v obliki silikata. Bakrov sulfid se nepopolno oksidira v bakrov oksid, nato pa se reducira v kovinski baker.
Bnastali pretisni baker vsebuje 90,95 % kovine. Nato se podvrže elektrolitskemu čiščenju. Zanimivo je, da se kot elektrolit uporablja nakisana raztopina bakrovega sulfata.
Na katodi nastane elektrolitski baker, ki ima visoko frekvenco okoli 99,99%. Iz pridobljenega bakra se izdelujejo različni predmeti: žice, električna oprema, zlitine.
Hidrometalurška metoda je videti nekoliko drugače. Tu se minerali bakra raztopijo v razredčeni žveplovi kislini ali v raztopini amoniaka. Iz pripravljenih tekočin baker izpodriva kovinsko železo.
Kemijske lastnosti bakra
V spojinah ima baker dve stopnji oksidacije: +1 in +2. Prvi od njih je nagnjen k nesorazmerju in je stabilen le v netopnih spojinah ali kompleksih. Mimogrede, bakrove spojine so brezbarvne.
Oksidacijsko stanje +2 je bolj stabilno. Prav ona daje soli modro in modro-zeleno barvo. V nenavadnih pogojih je mogoče pripraviti spojine z oksidacijskim stanjem +3 in celo +5. Slednje običajno najdemo v anionskih solih cupbororan, pridobljenih leta 1994.
Čisti baker se v zraku ne spremeni. Je šibko redukcijsko sredstvo, ki ne reagira z razredčeno klorovodikovo kislino in vodo. Oksidirano s koncentrirano dušikovo in žveplovo kislino, halogeni, kisikom, aqua regia, nekovinskimi oksidi, halkogeni. Ko se segreje, reagira z vodikovimi halogenidi.
Če je zrak vlažen, baker oksidira v osnovni bakrov(II) karbonat. Odlično reagira s hladno in vročo nasičeno žveplovo kislino, vročo brezvodno žveplovo kislino.
Baker reagira z razredčeno klorovodikovo kislino v prisotnosti kisika.
Analitska kemija bakra
Vsi vedo, kaj je kemija. Baker v raztopini je enostavno zaznati. Da bi to naredili, je treba platinasto žico navlažiti s preskusno raztopino in jo nato prinesti v plamen Bunsenovega gorilnika. Če je v raztopini prisoten baker, bo plamen modro-zelen. Vedeti morate, da:
- Običajno se količina bakra v rahlo kislih raztopinah meri z vodikovim sulfidom: pomeša se s snovjo. Praviloma se v tem primeru obori bakrov sulfid.
- V tistih raztopinah, kjer ni motečih ionov, se baker določa kompleksometrično, ionometrično ali potenciometrično.
- Majhne količine bakra v raztopinah se merijo s spektralnimi in kinetičnimi metodami.
uporaba bakra
Strinjam se, študij bakra je zelo zabavna stvar. Torej ima ta kovina nizko upornost. Zaradi te kakovosti se baker uporablja v elektrotehniki za proizvodnjo močnostnih in drugih kablov, žic in drugih vodnikov. Bakrene žice se uporabljajo v navitjih močnostnih transformatorjev in električnih pogonov. Za ustvarjanje zgornjih izdelkov je kovina izbrana zelo čista, saj nečistoče takoj zmanjšajo električno prevodnost. In če je v bakru 0,02% aluminija, se bo njegova električna prevodnost zmanjšala za 10%.
Druga uporabna kakovost bakra jeodlična toplotna prevodnost. Zaradi te lastnosti se uporablja v različnih toplotnih izmenjevalnikih, toplotnih ceveh, hladilnikih in računalniških hladilnikih.
In kje se uporablja trdota bakra? Znano je, da imajo brezšivne okrogle bakrene cevi izjemno mehansko trdnost. Popolnoma prenesejo mehansko obdelavo in se uporabljajo za premikanje plinov in tekočin. Običajno jih najdemo v notranjih sistemih za oskrbo s plinom, oskrbo z vodo, ogrevanjem. Široko se uporabljajo v hladilnih enotah in klimatskih sistemih.
Odlično trdoto bakra poznajo številne države. Tako se v Franciji, Veliki Britaniji in Avstraliji bakrene cevi uporabljajo za oskrbo zgradb s plinom, na Švedskem - za ogrevanje, v ZDA, Veliki Britaniji in Hongkongu - to je glavni material za oskrbo z vodo.
V Rusiji je proizvodnja bakrenih cevi za vodo in plin urejena s standardom GOST R 52318-2005, njihovo uporabo pa ureja zvezni kodeks pravil SP 40-108-2004. Cevi iz bakra in njegovih zlitin se aktivno uporabljajo v energetski industriji in ladjedelništvu za premikanje pare in tekočin.
Ali veste, da se bakrove zlitine uporabljajo na različnih področjih tehnologije? Med njimi veljata za najbolj znane bron in medenina. Obe zlitini vključujeta ogromno družino materialov, ki poleg cinka in kositra lahko vključujejo bizmut, nikelj in druge kovine. Na primer, orožna kovina, ki se je uporabljala do devetnajstega stoletja za izdelavo topniških kosov, je bila sestavljena iz bakra, kositra in cinka. Njen recept se je spreminjal glede na kraj inčas izdelave orodja.
Vsi poznajo odlično obdelovalnost in visoko duktilnost bakra. Zaradi teh lastnosti gre neverjetna količina medenine v proizvodnjo školjk za orožje in topniško strelivo. Omeniti velja, da so avtomobilski deli izdelani iz bakrovih zlitin s silicijem, cinkom, kositrom, aluminijem in drugimi materiali. Za bakrene zlitine je značilna visoka trdnost in ohranjajo svoje mehanske lastnosti med toplotno obdelavo. Njihovo odpornost proti obrabi določata le kemična sestava in njen učinek na strukturo. Upoštevajte, da to pravilo ne velja za berilijev bron in nekatere aluminijaste brone.
Bakrene zlitine imajo nižji modul elastičnosti kot jeklo. Njihovo glavno prednost lahko imenujemo majhen koeficient trenja, kombiniran za večino zlitin z visoko duktilnostjo, odlično električno prevodnostjo in odlično odpornostjo proti koroziji v agresivnem okolju. Praviloma so to aluminijev bron in bakreno-nikljeve zlitine. Mimogrede, svojo uporabo so našli v parih slip.
Praktično vse bakrove zlitine imajo enak koeficient trenja. Hkrati so odpornost proti obrabi in mehanske lastnosti, obnašanje v agresivnem okolju neposredno odvisni od sestave zlitin. V enofaznih zlitinah se uporablja duktilnost bakra, pri dvofaznih zlitinah pa trdnost. Kupronikelj (bakreno-nikljeva zlitina) se uporablja za kovanje kovancev. Bakreno-nikljeve zlitine, vključno z "Admir alty", se uporabljajo v ladjedelništvu. Uporabljajo se za izdelavo cevi za kondenzatorje, ki čistijo izpušno paro turbine. Omeniti velja, da se turbine hladijo z izvenkrmno vodo. Bakreno-nikljeve zlitine imajo neverjetno odpornost proti koroziji, zato so iskane na območjih, ki so izpostavljena agresivnim vplivom morske vode.
Pravzaprav je baker najpomembnejša sestavina trdih spajk – zlitin s tališčem od 590 do 880 stopinj Celzija. Prav oni imajo odličen oprijem na večino kovin, zaradi česar se uporabljajo za trdno povezavo različnih kovinskih delov. To so lahko cevni priključki ali reaktivni motorji na tekoče gorivo, izdelani iz različnih kovin.
In zdaj navajamo zlitine, pri katerih je kovnost bakra zelo pomembna. Dural ali duralumin je zlitina aluminija in bakra. Tu je baker 4,4%. Zlitine bakra in zlata se pogosto uporabljajo v nakitu. Potrebni so za povečanje trdnosti izdelkov. Konec koncev je čisto zlato zelo mehka kovina, ki ne more biti odporna na mehanske obremenitve. Predmeti iz čistega zlata se hitro deformirajo in odrgnejo.
Zanimivo je, da se bakrov oksid uporablja za ustvarjanje itrij-barijev-bakrenega oksida. Služi kot osnova za izdelavo visokotemperaturnih superprevodnikov. Baker se uporablja tudi za izdelavo baterij in elektrokemičnih celic bakrovega oksida.
Druge aplikacije
Ali veste, da se baker pogosto uporablja kot katalizator za polimerizacijo acetilena? Zaradi te lastnosti so bakreni cevovodi, ki se uporabljajo za transport acetilena, dovoljeniuporabljajte le, če vsebnost bakra v njih ne presega 64%.
Ljudje so se naučili uporabljati kovljivost bakra v arhitekturi. Fasade in strehe iz najtanjše bakrene pločevine služijo brez težav 150 let. Ta pojav je preprosto razložen: v bakrenih ploščah se proces korozije samodejno ugasne. V Rusiji se bakrena pločevina uporablja za fasade in strehe v skladu z normami Zveznega zakonika pravil SP 31-116-2006.
V ne tako daljni prihodnosti ljudje načrtujejo uporabo bakra kot baciličnih površin v klinikah, da preprečijo gibanje bakterij v zaprtih prostorih. Vse površine, ki se jih dotakne človeška roka - vrata, ročaji, ograje, vodovodne napeljave, pulti, postelje - bodo strokovnjaki izdelali samo iz te neverjetne kovine.
Bakrena oznaka
Katere stopnje bakra uporablja oseba za proizvodnjo izdelkov, ki jih potrebuje? Veliko jih je: M00, M0, M1, M2, M3. Na splošno se stopnje bakra identificirajo po čistosti njihove vsebine.
Na primer, baker razredov M1r, M2r in M3r vsebuje 0,04% fosforja in 0,01% kisika, stopnje M1, M2 in M3 pa 0,05-0,08% kisika. V razredu M0b ni kisika, v MO pa je njegov odstotek 0,02%.
Torej si oglejmo baker podrobneje. Spodnja tabela bo zagotovila natančnejše informacije:
| razred bakra | M00 | M0 | M0b | M1 | M1p | M2 | M2r | M3 | M3r | M4 |
|
Odstotek vsebina baker |
99, 99 | 99, 95 | 99, 97 | 99, 90 | 99, 70 | 99, 70 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 50 | 99, 00 |
27 razredov bakra
Skupaj je sedemindvajset razredov bakra. Kje človek uporablja tako količino bakrenih materialov? Razmislite o tem odtenku podrobneje:
- Cu-DPH material se uporablja za izdelavo fitingov, potrebnih za povezavo cevi.
- AMF je potreben za izdelavo vroče in hladno valjanih anod.
- AMPU se uporablja za proizvodnjo hladno valjanih in vroče valjanih anod.
- M0 je potreben za ustvarjanje tokovnih prevodnikov in visokofrekvenčnih zlitin.
- Material M00 se uporablja za izdelavo visokofrekvenčnih zlitin in tokovnih prevodnikov.
- M001 se uporablja za proizvodnjo žice, pnevmatik in drugih električnih izdelkov.
- M001b je potreben za proizvodnjo električnih izdelkov.
- M00b se uporablja za izdelavo tokovnih prevodnikov, visokofrekvenčnih zlitin in naprav za elektrovakuumsko industrijo.
- M00k - surovina za ustvarjanje deformiranih in ulitih surovcev.
- M0b se uporablja za ustvarjanje visokofrekvenčnih zlitin.
- M0k se uporablja za proizvodnjo litih in deformiranih surovcev.
- M1žica in izdelki kriogenske tehnologije.
- M16 se uporablja za proizvodnjo naprav za vakuumsko industrijo.
- M1E je potreben za izdelavo hladno valjane folije in trakov.
- M1k je potreben za ustvarjanje polizdelkov.
- M1op se uporablja za proizvodnjo žice in drugih električnih izdelkov.
- M1p se uporablja za izdelavo elektrod za varjenje litega železa in bakra.
- M1pE je potreben za proizvodnjo hladno valjanih trakov in folije.
- M1u se uporablja za izdelavo hladno valjanih in vroče valjanih anod.
- M1f je potreben za izdelavo trakov, folije, toplo valjanih in hladno valjanih listov.
- M2 se uporablja za izdelavo visokokakovostnih zlitin in polizdelkov na osnovi bakra.
- M2k se uporablja za proizvodnjo polizdelkov.
- M2p je potreben za izdelavo palic.
- M3 je potreben za proizvodnjo valjanih izdelkov, zlitin.
- M3r se uporablja za izdelavo valjanih izdelkov in zlitin.
- MB-1 je potreben za ustvarjanje bron, ki vsebujejo berilij.
- MSr1 se uporablja za izdelavo električnih struktur.
Za proizvodnjo je potreben
