- Історія появи міді
- Фізичні властивості металу
- Хімічні властивості елемента
- Області і особливості застосування
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Металева мідь здавна використовується людством в самих різних сферах життя. Двадцять дев'ятий елемент з періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, що знаходиться між нікелем і цинком, володіє цікавими характеристиками і властивостями. Цей елемент позначається символом Cu. Це один з небагатьох металів з характерною забарвленням, відмінною від сріблястого і сірого кольорів.
Історія появи міді
Про те, яке велике значення мав цей хімічний елемент в історії людства і планети, можна здогадатися вже за назвами історичних епох. Після кам'яного віку настав мідний, а за ним - бронзовий, також має пряме відношення до цього елементу.
Мідь є одним з семи металів, які стали відомі людству ще в давнину. Якщо вірити історичним даними, знайомство стародавніх людей з цим металом сталося приблизно дев'ять тисяч років тому.
Найдавніші вироби з цього матеріалу були виявлені на території сучасної Туреччини. Археологічні розкопки, проведені на місці великого поселення часів неоліту під назвою Чаталхеюк, дозволили відшукати невеликі мідні кульки-намистини, а також мідні пластини, якими древні люди прикрашали свій наряд.
Знайдені речі були датовані стиком восьмого і сьомого тисячоліття до нашої ери. Крім самих виробів, на місці розкопок було виявлено шлак, що говорить про вироблялися виплавки металу з руди.
Отримання міді з руди було відносно доступно. Тому незважаючи на свою високу температуру плавлення, цей метал в числі перших був швидко і широко освоєний людством.
способи видобутку
У природних умовах цей хімічний елемент існує в двох формах:
- з'єднання;
- самородки.
Цікавим фактом є наступне: мідні самородки в природі трапляються набагато частіше, ніж золоті, срібні та залізні.
Природні сполуки міді - це:
- оксиди;
- вуглекислі і сірчисті комплекси;
- гідрокарбонати;
- сульфідні руди.
Рудами, що мають найбільше поширення, є мідний блиск і мідний колчедан. Міді в цих рудах міститься всього один-два відсотки. Первинна мідь видобувається двома основними способами:
- гідрометалургійним;
- пірометаллургічним.
Частка першого способу становить десять відсотків. Решта дев'яносто відносяться до другого методу.
Пірометалліческій спосіб включає в себе комплекс процесів. Спочатку мідні руди збагачуються і обпікаються. Потім сировину плавиться на штейн, після чого продувається в конвертері. Таким чином виходить чорнова мідь. Перетворення її в чисту здійснюється шляхом рафінування - спочатку вогневого, потім електролітичного. Це остання стадія. По її закінченні чистота отриманого металу становить практично сто відсотків.
Процес отримання міді гідрометалургійним способом ділиться на два етапи.
- Спочатку сировину вилуговується за допомогою слабкого розчину сірчаної кислоти.
- На заключному етапі метал виділяється безпосередньо зі згаданого в першому пункті розчину.
Даний метод використовується при переробці тільки бідних руд, так як, на відміну від попереднього способу, при його проведенні неможливо попутно витягти дорогоцінні метали. Саме тому доводиться на цей спосіб відсоток так невеликий в порівнянні з іншим методом.
Трохи про назву
Хімічний елемент Cuprum, що позначається символом Cu, отримав свою назву на честь відомого острова Кіпр. Саме там в далекому третьому столітті до нашої ери були виявлені великі родовища мідної руди. Місцевими майстрами, які працювали на цих рудниках, проводилася виплавка даного металу.
Фізичні властивості металу
Мабуть, неможливо зрозуміти, що таке металева мідь, не розібравшись в її властивості, основні характеристики та особливості.
При контакті з повітрям цей метал стає жовтувато-рожевого кольору. Цей неповторний золотисто-рожевий відтінок обумовлюється виникненням на поверхні металу оксидної плівки. Якщо цю плівку видалити, мідь придбає виразний рожевий колір з характерним яскравим металевим блиском.
Дивовижний факт: найтонші мідні пластинки на просвіт мають зовсім не рожевий, а зеленувато-блакитний або, інакше кажучи, морський колір.
У формі простого речовини мідь володіє наступними характеристиками:
- дивовижною пластичністю;
- достатньою м'якістю;
- тягучість.
Чистий мідь без наявності будь-яких домішок чудово піддається обробці - її з легкістю можна прокатати в пруток або лист або витягнути в дріт, товщина якої буде доведена до тисячних часток міліметра. Додавання домішок в цей метал підвищує його твердість.
Крім згаданих фізичних характеристик, цей хімічний елемент має високу електропровідність. Ця особливість головним чином визначила застосування металевої міді.
Серед основних властивостей цього металу варто відзначити його високу теплопровідність. За показниками електропровідності і теплопровідності мідь є одним з лідерів серед металів. Більш високими показниками за цими параметрами володіє тільки один метал - срібло.
Не можна не брати до уваги той факт, що показники електро- і теплопровідності міді відносяться до розряду базових властивостей. Вони зберігаються на високому рівні лише поки метал знаходиться в чистому вигляді. Зменшити ці показники можливо додаванням домішок:
- миш'яку;
- заліза;
- олова;
- фосфору;
- сурми.
Кожна з цих домішок в поєднанні з міддю надає на неї певний вплив, в результаті якого значення тепло- і електропровідності помітно знижуються.
Крім усього іншого, металева мідь характеризується неймовірною міцністю, високою температурою плавлення, а також високою температурою кипіння. Дані дійсно вражають. Температура плавлення міді перевищує одну тисячу градусів Цельсія! А температура кипіння становить 2570 градусів Цельсія.
Цей метал відноситься до групи металів-діамагнетіков. Це означає, що його намагнічування, як і в ряді інших металів, відбувається не за направленням зовнішнього магнітного поля, а проти нього.
Ще однією важливою характеристикою можна назвати відмінну стійкість цього металу до корозії. В умовах високої вологості окислення заліза, наприклад, відбувається в кілька разів швидше, ніж окислення міді.
Хімічні властивості елемента
Даний елемент є малоактивним. При контакті з сухим повітрям в звичайних умовах мідь не починати окислюватися. Вологе повітря, навпаки, запускає окислювальний процес, при якому утворюється мідний карбонат (II), що є верхнім шаром патини. Практично моментально цей елемент реагує з такими речовинами, як:
- сірка;
- селен;
- галогени.
Кислоти, що не володіють окисними властивостями, не здатні надавати на мідь вплив. Крім того, вона ніяк не реагує при контакті з такими хімічними елементами, як:
- азот;
- вуглець;
- водень.
Крім уже зазначених хімічних властивостей, для міді характерна амфотерность. Це означає, що в земній корі вона здатна утворити катіони і аніони. З'єднання цього металу можуть проявляти як кислотні властивості, так і основні - це безпосередньо залежить від конкретних умов.
Області і особливості застосування
У стародавні часи металева мідь використовувалася для виготовлення найрізноманітніших речей. Вміле застосування цього матеріалу дозволило стародавнім людям обзавестися:
- дорогим посудом;
- прикрасами;
- інструментами, що мають тонке лезо.
сплави міді
Говорячи про застосування міді, не можна не згадати про її значення в отриманні різних сплавів, в основу яких лягає саме цей метал. До таких сплавів ставляться:
- бронза;
- латунь.
Дві ці різновиди явяются основними видами мідних сплавів. Перший бронзовий сплав був створений на Сході ще за три тисячоліття до нашої ери. Бронза по праву може вважатися одним з найбільших досягнень металургів давнини. По суті, бронза - це з'єднання міді з іншими елементами. У більшості випадків в ролі другого компонента виступає олово. Але незалежно від того, які елементи входять в сплав, основним компонентом завжди є мідь. Формула латуні містить головним чином мідь і цинк, але можливі і доповнення до них у вигляді інших хімічних елементів.
Крім бронзи і латуні, цей хімічний елемент бере участь у створенні сплавів з іншими металами, серед яких алюміній, золото, нікель, олово, срібло, титан, цинк. Мідні сплави з неметалами, такими як кисень, сірка і фосфор, використовуються набагато рідше.
Галузі промисловості
Цінні властивості мідних сплавів і чистого речовини сприяли їх використання в таких галузях, як:
- електротехніка;
- електромашинобудування;
- приладобудування;
- радіоелектроніка.
Але, зрозуміло, це ще не все сфери застосування цього металу. Він є високоекологічним матеріалом. Саме тому він використовується при будівництві будинків. Наприклад, дахове покриття, виконане з металевої міді, завдяки своїй високій корозійної стійкості володіє терміном служби більше сотні років, не вимагаючи при цьому особливого догляду і фарбування.
Ще одна область використання цього металу - ювелірна галузь. В основному він застосовується в формі сплавів з золотом. Вироби з мідно-золотого сплаву характеризуються підвищеною міцністю, високою стійкістю. Такі вироби протягом довгого часу не деформуються і не стираються.
З'єднання металевої міді виділяються високою біологічною активністю. У світі флори цей метал має важливе значення, так як він бере участь в синтезі хлорофілу. Участь даного елемента в цьому процесі дозволяє виявити його в числі компонентів мінеральних добрив для рослин.
Роль в організмі людини
Брак цього елемента в людському організмі може мати негативний вплив на склад крові, а саме погіршити його. Заповнити дефіцит цієї речовини можна за допомогою спеціально підібраного харчування. Мідь міститься в багатьох продуктах харчування, тому скласти корисний раціон до душі не складе труднощів. Для прикладу, одним з продуктів, в складі яких є цей елемент, є звичайне молоко.
Але складаючи насичене цим елементом меню, не слід забувати про те, що надлишок його з'єднань може привести до отруєння організму. Тому, насичуючи організм цим корисним речовиною, дуже важливо не перестаратися. І стосується це не тільки кількості споживаних продуктів.
Наприклад, харчове отруєння може викликати використання мідного посуду. Приготування їжі в такому посуді вкрай не рекомендується і навіть забороняється. Пов'язано це з тим, що в процесі кип'ятіння в їжу надходить значна кількість цього елемента, що може привести до отруєння.
В заборону на мідний посуд є одне застереження. Використання такого посуду не представляє небезпеки в тому випадку, якщо її внутрішня поверхня має олив'яне покриття. Тільки при виконанні цієї умови використання мідних каструльок не несе загрози харчового отруєння.
Крім всіх перерахованих галузей застосування, поширення цього елемента не обійшло стороною і медицину. У сфері лікування та підтримки здоров'я він застосовується в якості в'яжучого речовини і антисептика. Цей хімічний елемент входить до складу крапель для очей, які використовуються при лікуванні такого захворювання, як кон'юнктивіт. Крім того, мідь є важливим компонентом різних розчинів від опіків.