Добувати і плавити мідь люди навчилися з давніх-давен. Уже в той час елемент знаходив широке застосування в побуті і з нього робили різні предмети. Сплав міді з оловом (бронзу) навчилися робити близько трьох тисяч років тому, з нього виходило хороша зброя. Бронза відразу стала популярною, оскільки відрізнялася міцністю і красивим зовнішнім виглядом. З неї виготовляли прикраси, посуд, знаряддя праці та полювання.
Завдяки невисокій температурі плавлення людству не склало великих труднощів швидко освоїти виробництво міді в домашніх умовах. Як відбувається процес плавлення міді, при якій температурі починає плавитися?
Походження і знаходження міді в природі
Свою назву хімічний елемент отримав від назви острова Кіпр (Cuprum), там його навчилися видобувати ще в 3 тисячолітті до н.е. У періодичної системі хімічних елементів у міді 29 атомний номер, вона розташована в 11 групі 4-го періоду. Елемент є пластичним перехідним металом, які мають золотисто-рожевий колір.
За поширенням в земній корі елемент займає серед інших елементів 23 місце і найчастіше зустрічається у вигляді сульфідних руд. Найпоширенішими видами є мідний колчедан і мідний блиск. На сьогоднішній день є кілька способів отримання міді з руди, але будь-яка з технологій вимагає поетапного підходу, щоб досягти кінцевого результату.
На самому початку розвитку цивілізації люди навчилися одержувати і використовувати мідь, а також її сплави. Уже в ті далекі часи вони видобувати не сульфидную, а малахітову руду.В такому вигляді вона не потребувала попередньому випалюванні. Суміш руди з вугіллям поміщали в глиняний посуд, які опускали в невелику яму, після чого суміш підпалювали, чадний газ допомагав відновитися малахіту до стану вільної міді.
У природі мідь зустрічається не тільки в руді, але і в самородному вигляді, найбагатші родовища знаходяться на території Чилі. Сульфіди міді часто утворюються в среднетемпературних геотермальних жилах. Часто мідні родовища можуть бути у вигляді осадових порід - сланці і Медяний пісковики, які зустрічаються в Читинській області і Казахстані.
фізично властивості
Пластичний метал на відкритому повітрі швидко покривається оксидною плівкою, вона і додає елементу характерний жовтувато-червоний відтінок, в просвіті плівки можуть мати зеленувато-блакитний колір. Мідь належить до тих небагатьох елементів, які мають помітну для ока колірну забарвлення. Вона має високий рівень тепло- і електропровідності - це друге місце після срібла.
Щільність - 8, 94 * 10 3 кг / м 3- Питома теплоємність при Т = 20 о С - 390 Дж / кг * К
- Електричний питомий опір в температурному режимі від 20-100 о С - 1, 78 * 10 -8 Ом / м
- Температура кипіння - 2595 ° С
- Питома електропровідність при Т = 20 о С - 55, 5-58 ЧСЧ / м.
Температура плавлення міді
Процес плавлення відбувається, коли метал з твердого стану переходить у рідкий і у кожного елемента є своя температура плавлення. Багато що залежить від наявності домішок в складі металу, зазвичай мідь плавиться при температурі 1083 о С. Коли до неї додають олово, то температура плавлення знижується і становить 930-1140 о С, температура плавлення тут буде залежати від змісту в сплаві олова. У сплаві міді з цинком температура плавлення стає ще нижче - 900-1050 о С.
В процесі нагрівання будь-якого металу відбувається руйнування кристалічної решітки. У міру нагрівання температура плавлення стає вище, але потім вона залишається постійною, після того як досягла певного температурного межі. В такий момент і відбувається процес плавлення металу, він повністю розплавляється і після цього температура знову починає підвищуватися.
Коли починає відбуватися охолодження металу, то температура починає знижуватися і в якийсь момент вона залишається на колишньому рівні до моменту повного затвердіння металу. Потім метал твердне повністю і температура знову знижується. Це можна побачити на фазовій діаграмі, де відображений весь температурний процес з початку моменту плавлення і до затвердіння металу.
Розігріта мідь при нагріванні починає переходити в стан кипіння при температурі 2560 о С. Процес кипіння металу дуже нагадує процес кипіння рідких речовин, коли починає виділятися газ і на поверхні з'являються бульбашки. У моменти кипіння металу при максимально високих температурах починає виділятися вуглець, який утворюється в результаті окислення.
Плавлення міді в домашніх умовах
Низька температура плавлення дозволила людям в давнину розплавляти метал прямо на багатті і потім використовувати готовий метал в побуті, щоб зробити зброю, прикраси, посуд, знаряддя праці. Для плавлення міді в домашніх умовах знадобляться наступні предмети:
Тигель та спеціальними щипцями для нього.- Деревне вугілля.
- Муфельна піч.
- Горн.
- Побутовий пилосос.
- Форма для плавлення.
- Сталевий гак.
Весь процес відбувається поетапно, для початку метал потрібно покласти в тигель, після чого розмістити в муфельну піч. Встановити потрібну температуру і спостерігати за процесом через скляне віконце. У процесі плавлення в ємності з металом з'явиться окісна плівка, її необхідно прибрати, відкривши віконце і сталевим крюком відсунути в сторону.
Якщо немає муфельній печі, то мідь можна розплавити за допомогою автогену, плавлення відбуватиметься при нормальному доступі повітря. Використовуючи паяльну лампу можна розплавити жовту мідь (латунь) і легкоплавкі види бронзи. Стежити за тим, щоб полум'я охопило весь тигель.
Якщо в домашніх умовах немає нічого з перерахованих коштів, тоді можна скористатися гірському, встановивши його на шар деревного вугілля. Щоб підсилити температуру можна використовувати побутовий пилосос, включивши режим видування, але тільки якщо шланг має металевий наконечник. Добре, якщо наконечник матиме звужений кінець, щоб струмінь повітря була тоншою.
У сучасних промислових умовах мідь в чистому вигляді не застосовується, її склад містить в собі багато різних домішок - заліза, нікелю, миш'яку і сурми, а також інших елементів. Якість готового виробу визначається наявністю процентного вмісту домішок в сплаві, але не більше 1%. Важливими показниками є тепло- і електропровідність металу. Мідь широко використовується в багатьох галузях промисловості завдяки своїй пластичності, гнучкості і низькій температурі плавлення.