Kujnost mědi. Charakteristika mědi

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 05:20

Kujnost se týká náchylnosti kovů a slitin ke kování a dalším typům tlakového zpracování. Může to být kreslení, ražení, válcování nebo lisování. Tažnost mědi se vyznačuje nejen odolností proti deformaci, ale také tažností. Co je plasticita? To je schopnost kovu měnit své obrysy pod tlakem bez zničení. Kujné kovy jsou mosaz, ocel, dural a některé další slitiny mědi, hořčíku, niklu a hliníku. Právě oni mají vysokou úroveň plasticity v kombinaci s nízkou odolností vůči deformaci.

Měď

Zajímalo by mě, jak vypadá charakteristika mědi? Je známo, že se jedná o prvek 11. skupiny 4. období soustavy chemických prvků D. I. Mendělejeva. Jeho atom má číslo 29 a je označen symbolem Cu. Ve skutečnosti jde o přechodný tažný kov růžovozlaté barvy. Mimochodem, má růžovou barvu, pokud chybí oxidový film. Po dlouhou dobu tento prvek lidé používají.

Historie

Jedním z prvních kovů, které lidé začali aktivně používat ve svých domácnostech, je měď. Ve skutečnosti je příliš dostupná na to, aby se dala získat z rudy a má malouteplota tání. Lidstvo zná odedávna sedm kovů, mezi které patří i měď. V přírodě je tento prvek mnohem častější než stříbro, zlato nebo železo. Starověké předměty z mědi, struska, jsou dokladem jejího tavení z rud. Byly objeveny během vykopávek ve vesnici Chatal-Khuyuk. Je známo, že v době měděné se měděné věci rozšířily. Ve světových dějinách následuje kamennou.

S. A. Semjonov a jeho kolegové provedli experimentální studie, ve kterých zjistil, že měděné nástroje jsou v mnoha ohledech lepší než ty kamenné. Mají vyšší rychlost hoblování, vrtání, řezání a řezání dřeva. A opracování kosti měděným nožem trvá stejně dlouho jako kamenným. Ale měď je považována za měkký kov.

Ve starověku často místo mědi používali její slitinu s cínem – bronz. Bylo to nutné pro výrobu zbraní a dalších věcí. Doba bronzová tedy přišla nahradit dobu měděnou. Bronz byl poprvé získán na Středním východě v roce 3000 před naším letopočtem. AD: Lidem se líbila síla a vynikající kujnost mědi. Z výsledného bronzu vycházely nádherné pracovní a lovecké nástroje, náčiní a dekorace. Všechny tyto předměty se nacházejí v archeologických vykopávkách. Poté byla doba bronzová nahrazena dobou železnou.

Jak se v dávných dobách dala získat měď? Zpočátku se netěžilo ze sulfidu, ale z malachitové rudy. V tomto případě skutečně nebylo nutné provádět předběžnou palbu. K tomu byla do hliněné nádoby umístěna směs uhlí a rudy. Nádoba byla umístěnamělký otvor a směs byla zapálena. Poté se začal uvolňovat oxid uhelnatý, který přispěl k redukci malachitu na volnou měď.

Je známo, že na Kypru byly již ve třetím tisíciletí před naším letopočtem vybudovány měděné doly, kde se tavila měď.

Na územích Ruska a sousedních států vznikly měděné doly dvě tisíciletí před naším letopočtem. E. Jejich ruiny se nacházejí na Uralu a na Ukrajině, v Zakavkazu, na Altaji a na vzdálené Sibiři.

Průmyslové tavení mědi bylo zvládnuto ve třináctém století. A v patnáctém v Moskvě vznikl Cannon Yard. Právě tam se z bronzu odlévaly zbraně různých ráží. Na výrobu zvonů se spotřebovalo neuvěřitelné množství mědi. V roce 1586 bylo carské dělo odlito z bronzu, v roce 1735 - carský zvon, v roce 1782 byl vytvořen bronzový jezdec. V roce 752 vyrobili řemeslníci v chrámu Todai-ji nádhernou sochu Velkého Buddhy. Obecně je seznam děl slévárenského umění nekonečný.

V osmnáctém století člověk objevil elektřinu. Tehdy se do výroby drátů a podobných výrobků začaly dostávat obrovské objemy mědi. Ve dvacátém století se dráty vyráběly z hliníku, ale měď měla stále velký význam v elektrotechnice.

Původ jména

Víte, že Cuprum je latinský název pro měď, odvozený od názvu ostrova Kypr? Mimochodem, Strabón nazývá měď chalkos - město Chalkis na Euboea je vinno původem takového jména. Většina starověkých řeckých názvů pro měď abronzové předměty vznikly právě z tohoto slova. Široké uplatnění našly v kovářství, mezi kovářskými výrobky a odlitky. Někdy se mědi říká Aes, což znamená ruda nebo důl.

Slovanské slovo „měď“nemá výraznou etymologii. Možná je to staré. Velmi často se však nachází v nejstarších literárních památkách Ruska. V. I. Abaev předpokládal, že toto slovo pochází z názvu země Midia. Alchymisté mědi přezdívali „Venuše“. Ve starověku se mu říkalo „Mars“.

Kde se v přírodě nachází měď?

Zemská kůra obsahuje (4, 7-5, 5) x 10^-3 % mědi (hmotnostních). V říční a mořské vodě je to mnohem méně: 10^-7% a 3 x 10^-7% (hmotnostně).

Sloučeniny mědi se často vyskytují v přírodě. Průmysl používá chalkopyrit CuFeS₂, nazývaný pyrit měďnatý, bornit Cu₅FeS₄, chalkocit Cu ₂S. Zároveň lidé nacházejí další minerály mědi: kuprit Cu₂O, azurit Cu₃(CO₃₎ 2_(OH)2_{, malachit Cu}2_CO3 _(OH)2 _{a covelline CuS. Velmi často hmotnost jednotlivých nahromadění mědi dosahuje 400 tun. Sulfidy mědi vznikají především v hydrotermálních středoteplotních žilách. V sedimentárních horninách lze často nalézt ložiska mědi - břidlice a měděné pískovce. Nejznámější ložiska jsou v Transbajkalském území Udokan, Zhezkazgan v Kazachstánu, Mansfeld v Německu a medový pás střední Afriky. Další nejbohatší ložiska mědi se nacházejív Chile (Colhausi a Escondida) a USA (Morenci).}

Většina měděné rudy se těží povrchově. Obsahuje 0,3 až 1,0 % mědi.

Fyzikální vlastnosti

Mnoho čtenářů zajímá popis mědi. Jedná se o tažný růžovo-zlatý kov. Na vzduchu je jeho povrch okamžitě pokryt oxidovým filmem, který mu dodává zvláštní intenzivní červenožlutý odstín. Je zajímavé, že tenké vrstvy mědi mají modrozelenou barvu.

Osmium, cesium, měď a zlato mají stejnou barvu, odlišnou od šedé nebo stříbrné barvy jiných kovů. Tento barevný odstín indikuje přítomnost elektronických přechodů mezi čtvrtým poloprázdným a naplněným třetím atomovým orbitalem. Mezi nimi je určitý energetický rozdíl odpovídající vlnové délce oranžové. Stejný systém je zodpovědný za specifickou barvu zlata.

Co je ještě úžasného na mědi? Tento kov tvoří plošně centrovanou kubickou mřížku, prostorovou grupu Fm3m, a=0,36150 nm, Z=4.

Měď je také známá svou vysokou elektrickou a tepelnou vodivostí. Z hlediska vedení proudu je mezi kovy na druhém místě. Mimochodem, měď má obrovský teplotní koeficient odporu a je téměř nezávislá na svém výkonu v širokém teplotním rozsahu. Měď se nazývá diamagnet.

Slitiny mědi jsou rozmanité. Lidé se naučili kombinovat mosaz se zinkem a nikl s kupronniklem a olovo s babbity,a bronz s cínem a dalšími kovy.

Izotopy mědi

Měď se skládá ze dvou stabilních izotopů, ⁶³Cu a ⁶⁵Cu, které mají atomové zastoupení 69,1 a 30,9 procenta. Obecně existuje více než dva tucty izotopů, které nemají stabilitu. Nejdéle žijící izotop je ⁶⁷Cu s poločasem rozpadu 62 hodin.

Jak se získává měď?

Výroba mědi je velmi zajímavý proces. Tento kov se získává z minerálů a měděných rud. Základní metody získávání mědi jsou hydrometalurgie, pyrometalurgie a elektrolýza.

Uvažujme pyrometalurgickou metodu. Tímto způsobem se měď získává ze sulfidových rud, například chalkopyrit CuFeS₂. Chalkopyritová surovina obsahuje 0,5-2,0 % Cu. Nejprve se původní ruda podrobí flotačnímu obohacení. Poté se oxiduje a praží při teplotě 1400 stupňů. Dále se kalcinovaný koncentrát taví na mat. Do taveniny se přidává oxid křemičitý, aby vázal oxid železa.

Výsledný silikát vyplave jako struska a oddělí se. Na dně zůstává mat - slitina sulfidů CU₂S a FeS. Poté se taví podle metody Henryho Bessemera. K tomu se do konvertoru nalije roztavený kamínek. Nádoba se poté propláchne kyslíkem. A zbylý sulfid železa se oxiduje na oxid a pomocí oxidu křemičitého se z procesu odstraňuje ve formě silikátu. Sulfid měďnatý je neúplně oxidován na oxid měďnatý, ale poté je redukován na kovovou měď.

Bvýsledná blistrová měď obsahuje 90,95 % kovu. Poté se podrobí elektrolytickému čištění. Zajímavé je, že jako elektrolyt se používá okyselený roztok síranu měďnatého.

Na katodě se tvoří elektrolytická měď, která má vysokou frekvenci asi 99,99 %. Ze získané mědi se vyrábí různé předměty: dráty, elektrická zařízení, slitiny.

Hydrometalurgická metoda vypadá trochu jinak. Zde se minerály mědi rozpouštějí ve zředěné kyselině sírové nebo v roztoku amoniaku. Z připravených kapalin je měď vytlačena kovovým železem.

Chemické vlastnosti mědi

Ve sloučeninách vykazuje měď dva oxidační stavy: +1 a +2. První z nich má tendenci k disproporcionaci a je stabilní pouze v nerozpustných sloučeninách nebo komplexech. Mimochodem, sloučeniny mědi jsou bezbarvé.

Oxidační stav +2 je stabilnější. Je to ona, kdo dává sůl modrou a modrozelenou barvu. Za neobvyklých podmínek lze připravit sloučeniny s oxidačním stavem +3 a dokonce +5. Ten se obvykle nachází v aniontových solích cupbororanu získaných v roce 1994.

Čistá měď se na vzduchu nemění. Je to slabé redukční činidlo, které nereaguje se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a vodou. Oxidováno koncentrovanou kyselinou dusičnou a sírovou, halogeny, kyslíkem, aqua regia, oxidy nekovů, chalkogeny. Při zahřátí reaguje s halogenovodíky.

Pokud je vzduch vlhký, měď oxiduje za vzniku zásaditého uhličitanu měďnatého. Skvěle reaguje se studenou i horkou nasycenou kyselinou sírovou, horkou bezvodou kyselinou sírovou.

Měď reaguje se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou v přítomnosti kyslíku.

Analytická chemie mědi

Každý ví, co je chemie. Měď v roztoku je snadno zjistitelná. K tomu je nutné navlhčit platinový drát testovacím roztokem a poté jej přivést do plamene Bunsenova hořáku. Pokud je v roztoku přítomna měď, plamen bude modrozelený. Musíte vědět, že:

• Obvykle se množství mědi v mírně kyselých roztocích měří pomocí sirovodíku: smíchá se s látkou. Zpravidla se v tomto případě vysráží sulfid měďnatý.
• V těch roztocích, kde nejsou žádné interferující ionty, se měď stanovuje komplexometricky, ionometricky nebo potenciometricky.
• Malá množství mědi v roztocích se měří spektrálními a kinetickými metodami.

Použití mědi

Souhlasím, studium mědi je velmi zábavná věc. Tento kov má tedy nízký měrný odpor. Díky této kvalitě se měď používá v elektrotechnice k výrobě silových a jiných kabelů, vodičů a jiných vodičů. Měděné dráty se používají ve vinutích výkonových transformátorů a elektrických pohonů. K vytvoření výše uvedených produktů je kov vybrán velmi čistý, protože nečistoty okamžitě snižují elektrickou vodivost. A pokud je v mědi 0,02 % hliníku, její elektrická vodivost se sníží o 10 %.

Druhou užitečnou kvalitou mědi jevynikající tepelná vodivost. Díky této vlastnosti se používá v různých výměnících tepla, tepelných trubkách, chladičích a počítačových chladičích.

A kde se používá tvrdost mědi? Je známo, že bezešvé kruhové měděné trubky mají pozoruhodnou mechanickou pevnost. Dokonale odolávají mechanickému zpracování a slouží k pohybu plynů a kapalin. Obvykle je lze nalézt ve vnitřních systémech zásobování plynem, zásobování vodou, vytápění. Jsou široce používány v chladicích jednotkách a klimatizačních systémech.

Vynikající tvrdost mědi je známá mnoha zemím. Takže ve Francii, Velké Británii a Austrálii se měděné trubky používají pro zásobování budov plynem, ve Švédsku - pro vytápění, v USA, Velké Británii a Hong Kongu - to je hlavní materiál pro zásobování vodou.

V Rusku je výroba měděných trubek pro vodu a plyn regulována normou GOST R 52318-2005 a jejich použití upravuje federální kodex pravidel SP 40-108-2004. Potrubí z mědi a jejích slitin se aktivně používá v energetickém průmyslu a stavbě lodí k přepravě páry a kapalin.

Víte, že slitiny mědi se používají v různých oblastech technologie? Z nich jsou nejslavnější bronz a mosaz. Obě slitiny zahrnují kolosální rodinu materiálů, která kromě zinku a cínu může zahrnovat vizmut, nikl a další kovy. Například dělový kov, používaný až do devatenáctého století k výrobě děl, sestával z mědi, cínu a zinku. Jeho receptura se měnila v závislosti na místě ačas výroby nástroje.

Každý zná vynikající vyrobitelnost a vysokou tažnost mědi. Díky těmto vlastnostem jde do výroby nábojů do zbraní a dělostřelecké munice neuvěřitelné množství mosazi. Je pozoruhodné, že autodíly jsou vyrobeny ze slitin mědi s křemíkem, zinkem, cínem, hliníkem a dalšími materiály. Slitiny mědi se vyznačují vysokou pevností a při tepelném zpracování si zachovávají své mechanické vlastnosti. Jejich odolnost proti opotřebení je dána pouze chemickým složením a jeho vlivem na konstrukci. Upozorňujeme, že toto pravidlo neplatí pro berylliový bronz a některé hliníkové bronzy.

Slitiny mědi mají nižší modul pružnosti než ocel. Jejich hlavní předností lze nazvat malý koeficient tření, kombinovaný u většiny slitin s vysokou tažností, výbornou elektrickou vodivostí a vynikající odolností proti korozi v agresivním prostředí. Zpravidla se jedná o hliníkové bronzy a slitiny mědi a niklu. Mimochodem, našli své uplatnění ve skluzových párech.

Prakticky všechny slitiny mědi mají stejný koeficient tření. Odolnost proti opotřebení a mechanické vlastnosti, chování v agresivním prostředí přitom přímo závisí na složení slitin. U jednofázových slitin se používá tažnost mědi, u dvoufázových slitin pevnost. Cupronickel (slitina mědi a niklu) se používá k ražbě drobných mincí. Slitiny mědi a niklu, včetně "admirality", se používají při stavbě lodí. Vyrábějí se z nich trubky pro kondenzátory, které čistí výfukové páry turbín. Je pozoruhodné, že turbíny jsou chlazeny vnější vodou. Slitiny mědi a niklu mají úžasnou odolnost proti korozi, takže jsou vyhledávané v oblastech vystavených agresivním účinkům mořské vody.

Ve skutečnosti je měď nejdůležitější složkou tvrdých pájek – slitin s bodem tání 590 až 880 stupňů Celsia. Právě oni mají vynikající přilnavost k většině kovů, díky čemuž se používají k pevnému spojování různých kovových částí. Mohou to být potrubní tvarovky nebo proudové motory na kapalné pohonné hmoty vyrobené z různých kovů.

A nyní uvádíme seznam slitin, ve kterých má kujnost mědi velký význam. Dural neboli dural je slitina hliníku a mědi. Zde je měď 4,4%. Slitiny mědi a zlata se často používají ve šperkařství. Jsou nezbytné pro zvýšení pevnosti výrobků. Čisté zlato je totiž velmi měkký kov, který nemůže odolat mechanickému namáhání. Předměty vyrobené z čistého zlata se rychle deformují a odírají.

Zajímavé je, že oxidy mědi se používají k výrobě oxidu yttrium-barya-měď. Slouží jako základ pro výrobu vysokoteplotních supravodičů. Měď se také používá k výrobě baterií a elektrochemických článků z oxidu mědi.

Další aplikace

Víte, že měď se často používá jako katalyzátor pro polymeraci acetylenu? Díky této vlastnosti je povoleno měděné potrubí používané k přepravě acetylenupoužívejte pouze v případě, že obsah mědi v nich nepřesahuje 64 %.

Lidé se naučili využívat kujnost mědi v architektuře. Fasády a střechy z nejtenčího měděného plechu slouží bezproblémově 150 let. Tento jev je vysvětlen jednoduše: u měděných plechů proces koroze automaticky zhasne. V Rusku se na fasády a střechy používá měděný plech v souladu s normami Federálního kodexu pravidel SP 31-116-2006.

V nepříliš vzdálené budoucnosti lidé plánují používat měď jako germicidní povrchy na klinikách, aby zabránily bakteriím v pohybu uvnitř budov. Všechny povrchy, kterých se dotkne lidská ruka – dveře, kliky, zábradlí, vodovodní armatury, pracovní desky, postele – budou vyrobeny specialisty pouze z tohoto úžasného kovu.

Značení mědi

Jaké třídy mědi člověk používá k výrobě produktů, které potřebuje? Je jich mnoho: M00, M0, M1, M2, M3. Obecně jsou druhy mědi identifikovány podle čistoty jejich obsahu.

Například měď jakosti M1r, M2r a M3r obsahuje 0,04 % fosforu a 0,01 % kyslíku a třídy M1, M2 a M3 - 0,05-0,08 % kyslíku. Ve třídě M0b není žádný kyslík a v MO je jeho procento 0,02 %.

Pojďme se tedy na měď podívat blíže. Přesnější informace poskytne tabulka níže:

Stupeň mědi	M00	M0	M0b	M1	M1p	M2	M2r	M3	M3r	M4
Procento contents měď	99, 99	99, 95	99, 97	99, 90	99, 70	99, 70	99, 50	99, 50	99, 50	99, 00

27 druhů mědi

Celkem existuje dvacet sedm druhů mědi. Kde člověk používá takové množství měděných materiálů? Zvažte tuto nuanci podrobněji:

• Materiál Cu-DPH se používá k výrobě armatur potřebných ke spojení potrubí.
• AMF je potřeba k vytvoření anod válcovaných za tepla a za studena.
• AMPU se používá k výrobě za studena a za tepla válcovaných anod.
• M0 je potřeba k vytvoření proudových vodičů a vysokofrekvenčních slitin.
• Materiál M00 se používá pro výrobu vysokofrekvenčních slitin a proudových vodičů.
• M001 se používá k výrobě drátů, pneumatik a dalších elektrických výrobků.
• M001b je vyžadována pro výrobu elektrických výrobků.
• M00b se používá k vytvoření proudových vodičů, vysokofrekvenčních slitin a zařízení pro elektrovakuový průmysl.
• M00k - surovina pro vytváření deformovaných a litých polotovarů.
• M0b se používá k vytváření vysokofrekvenčních slitin.
• M0k se používá k výrobě litých a deformovaných polotovarů.
• M1 potřebné pro výrobudrát a produkty kryogenní technologie.
• M16 se používá k výrobě zařízení pro vakuový průmysl.
• M1E je potřeba k vytvoření za studena válcované fólie a pásu.
• M1k je potřeba k vytváření polotovarů.
• M1op se používá k výrobě drátů a jiných elektrických výrobků.
• M1p se používá k výrobě elektrod používaných pro svařování litiny a mědi.
• M1pE je potřeba pro výrobu za studena válcovaných pásů a fólií.
• M1u se používá k vytváření anod válcovaných za studena a za tepla.
• M1f je potřeba k vytvoření pásky, fólie, plechů válcovaných za tepla a za studena.
• M2 se používá k výrobě vysoce kvalitních slitin na bázi mědi a polotovarů.
• M2k se používá k výrobě polotovarů.
• M2p je potřeba k výrobě tyčí.
• M3 je potřeba pro výrobu válcovaných výrobků, slitin.
• M3r se používá k výrobě válcovaných výrobků a slitin.
• MB-1 je potřeba k vytvoření bronzů obsahujících berylium.
• MSr1 se používá pro výrobu elektrických konstrukcí.