Головна
Інформаційна безпека
Яка пластичність у міді. Особливості кування кольорових металів

Яка пластичність у міді. Особливості кування кольорових металів

Мінерал із класу самородних елементів. У природному мінералі виявляються Fe, Ag, Au, As та інші елементи у вигляді домішки або тверді розчини, що утворюють з Cu. Проста речовина мідь – це пластичний перехідний метал золотисто-рожевого кольору (рожевого кольору за відсутності оксидної плівки). Один з перших металів, широко освоєних людиною через порівняльну доступність для отримання з руди і малої температури плавлення. Він входить у сімку металів, відомих людиніз дуже давніх часів. Мідь є необхідним елементом для всіх вищих рослин та тварин.

Дивіться також:

СТРУКТУРА

Кубічна сингонія, гексаоктаедричний вид симетрії m3m, кристалічна структура - кубічні гранецентровані грати. Модель є кубом з восьми атомів у кутах і шести атомів, розташованих у центрі граней (6 граней). Кожен атом даної кристалічної решітки має координаційне число 12. Самородна мідь зустрічається у вигляді пластинок, губчастих і суцільних мас, ниткоподібних та дротяних агрегатів, а також кристалів, складних двійників, скелетних кристалів та дендритів. Поверхня часто покрита плівками "мідної зелені" (малахіт), "мідної сині" (азурит), фосфатів міді та інших продуктів її вторинної зміни.

ВЛАСТИВОСТІ

Мідь - золотисто-рожевий пластичний метал, на повітрі швидко покривається оксидною плівкою, яка надає їй характерного інтенсивного жовтувато-червоного відтінку. Тонкі плівки міді на просвіт мають зеленувато-блакитний колір.

Поряд з осмієм, цезієм і золотом, мідь - один з чотирьох металів, що мають явне колірне забарвлення, відмінне від сірого або сріблястого у інших металів. Цей колірний відтінок пояснюється наявністю електронних переходів між заповненою третьою та напівпорожньою четвертою атомними орбіталями: енергетична різниця між ними відповідає довжині хвилі оранжевого світла. Той самий механізм відповідає за характерний колір золота.

Мідь має високу тепло- та електропровідність (займає друге місце по електропровідності серед металів після срібла). Питома електропровідність за 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Мідь має відносно великий температурний коефіцієнт опору: 0,4 %/°С і широкому діапазоні температур слабко залежить від температури. Мідь є діамагнетиком.

Існує ряд сплавів міді: латуні – з цинком, бронзи – з оловом та іншими елементами, мельхіор – з нікелем та інші.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

Середній вміст міді у земній корі (кларк) - (4,7-5,5) · 10 -3 % (за масою). У морській та річковій воді вміст міді набагато менше: 3·10 −7 % та 10 −7 % (за масою) відповідно. Більшість мідної руди видобувається відкритим способом. Вміст міді у руді становить від 0,3 до 1,0 %. Світові запаси 2000 року становили, за оцінкою експертів, 954 млн т, їх 687 млн ​​т - підтверджені запаси, частку Росії припадало 3,2 % загальних і 3,1 % підтверджених світових запасів. Таким чином, за нинішніх темпів споживання запасів міді вистачить приблизно на 60 років.
Мідь одержують із мідних руд та мінералів. Основні методи отримання міді - пірометалургія, гідрометалургія та електроліз. Пірометаллургічний метод полягає в отриманні міді із сульфідних руд, наприклад, халькопіриту CuFeS 2 . Гідрометалургійний метод полягає в розчиненні мінералів міді в розведеній сірчаній кислоті або в розчині аміаку; з одержаних розчинів мідь витісняють металевим залізом.

ПОХОДЖЕННЯ

Невеликий самородок міді

Зазвичай самородна мідь утворюється в зоні окислення деяких медносульфідних родовищ в асоціації з кальцитом, самородним сріблом, купритом, малахітом, азуритом, брошантитом та іншими мінералами. Маси окремих скупчень самородної міді сягають 400 тонн. Великі промислові родовища самородної міді разом з іншими медьсодержащими мінералами формуються при впливі на вулканічні породи (діабази, мелафіри) гідротермальних розчинів, вулканічних парів і газів, збагачених летючими сполуками міді (наприклад, родовище озера Верхнє, США).
Самородна мідь зустрічається також у осадових породах, переважно у медистих пісковиках та сланцях.
Найбільш відомі родовища самородної міді - Туринські рудники (Урал), Джезказганське (Казахстан), США (на півострові Ківіно, штатах Арізона і Юта).

ЗАСТОСУВАННЯ

Через низький питомий опір, мідь широко застосовується в електротехніці для виготовлення. силових кабелів, проводів або інших провідників, наприклад, під час друкованого монтажу. Мідні дроти, у свою чергу, також використовуються в обмотках енергозберігаючих електроприводів та силових трансформаторів.
Інша корисна якість міді – висока теплопровідність. Це дозволяє застосовувати її в різних тепловідвідних пристроях, теплообмінниках, до яких належать і широко відомі радіатори охолодження, кондиціювання та опалення.
У різноманітних областях техніки широко використовуються сплави з використанням міді, найпоширенішими з яких є згадані вище бронза і латунь. Обидва сплави є загальними назвами для цілого сімейства матеріалів, які крім олова і цинку можуть входити нікель, вісмут та інші метали.
У ювелірній справі часто використовуються сплави міді із золотом для збільшення міцності виробів до деформацій та стирання, оскільки чисте золото дуже м'який метал і нестійке до цих механічних впливів.
Прогнозованим новим масовим застосуванням міді обіцяє стати її застосування як бактерицидних поверхонь у лікувальних закладах для зниження внутрішньолікарняного бактеріопереносу: дверей, ручок, водозапірної арматури, перил, поручнів ліжок, стільниць - усіх поверхонь, яких торкається рука людини.

Мідь (англ. Copper) - Cu

КЛАСИФІКАЦІЯ

Hey's CIM Ref1.1

Strunz (8-е видання) 1/A.01-10
Nickel-Strunz (десяте видання) 1.AA.05
Dana (7-е видання) 1.1.1.3
Dana (8-е видання) 1.1.1.3

Твердий метал мідь люди навчилися плавити ще до нашої ери. Назва елемента за таблицею Менделєєва – Cuprum, на честь першого масового розташування виробництва міді. Саме на острові Кіпр у третьому тисячолітті до н. почали добувати руду. Метал зарекомендував себе як гарну зброю та гарний, блискучий матеріал для виготовлення посуду та інших приладів.

Процес плавлення міді

Виготовлення предметів вимагало безліч зусиль за відсутності технологій. У перших кроках розвитку цивілізації та пошуку нових металів люди навчилися видобувати і плавити мідну руду. Отримання руди відбувалося в малахітовому, а чи не в сульфідному стані. Здобуття на виході вільної міді, з якої можна виготовляти деталі, вимагало випалу. Для виключення оксидів метал з деревним вугіллям розміщувалася в посудину з глини. Підпалювався метал у спеціально підготовленій ямі, утворений у процесі чадний газ сприяв процесу появи вільної міді.

Для точних розрахунків використовувався графік плавлення міді. Тоді проводився точний розрахунок часу і приблизна температура, коли він відбувається плавка міді.

Мідь та її сплави

Метал має червонувато-жовтий відтінок завдяки оксидній плівці, яка утворюється за першої взаємодії металу з киснем. Плівка надає благородного вигляду і має антикорозійні властивості.

Зараз є кілька способів видобутку металу. Поширеними є мідний колчедан та блиск, які зустрічаються у вигляді сульфідних руд. Кожна з технологій отримання міді потребує особливого підходу та дотримання процесу.

Видобуток у природних умоввідбувається у вигляді пошуку мідних сланців та самородків. Об'ємні родовища у вигляді осадових порід перебувають у Чилі, а мідні пісковики та сланці розташувалися біля Казахстану. Використання металу зумовлене невисокою температурою плавлення. Практично всі метали плавляться шляхом руйнування кристалічних ґрат.

Основний порядок плавлення та властивості:

  • на температурних порогах від 20 до 100° матеріал повністю зберігає свої властивості та зовнішній виглядверхній оксидний шар залишається на місці;
  • кристалічні грати розпадається на позначці 1082°, фізичний стан стає рідким, а колір білим. Рівень температури затримується деякий час, а потім продовжує зростання;
  • температура кипіння міді починається на позначці 2595 °, виділяється вуглець, відбувається характерне вирування;
  • при відключенні джерела тепла відбувається зниження температури, відбувається перехід у тверду стадію.

Плавка міді можлива в домашніх умовах за дотримання певних умов. Етапи та складність завдання залежать від вибору обладнання.

Фізичні властивості

Основні характеристики металу:

  • в чистому виглядіщільність металу становить 8.93 г/см 3 ;
  • хороша електропровідність із показником 55,5S, при температурі близько 20⁰;
  • теплопередача 390 Дж/кг;
  • кипіння відбувається на позначці 2600 °, після чого починає виділення вуглецю;
  • питомий електричний опір у середньому температурному діапазоні – 1.78×10 Ом/м.

Основними напрямками експлуатації міді є електротехнічні цілі. Висока тепловіддача та пластичність дають можливість застосування до різних завдань. Сплави міді з нікелем, латунню, бронзою, роблю більш прийнятною собівартість та покращують характеристики.

У природі вона не однорідна за своїм складом, оскільки містить ряд кристалічних елементів, що утворюють з нею стійку структуру, так звані розчини, які можна поділити на три групи:

  1. Тверді розчини. Утворюються, якщо у складі містяться домішки заліза, цинку, сурми, олова, нікелю та багатьох інших речовин. Такі входження суттєво знижують її електричну та теплову провідність. Вони ускладнюють гарячий вид обробки під тиском.
  2. Домішки, що розчиняються у мідній решітці. До них відносяться вісмут, свинець та інші компоненти. Чи не погіршують якості електропровідності, але ускладнюють обробку під тиском.
  3. Домішки, що формують тендітні хімічні сполуки. Сюди входять кисень та сірка, а також інші елементи. Вони погіршують якості міцності, в тому числі знижують електропровідність.

Маса міді з домішками набагато більша, ніж у чистому вигляді. До того ж, елементи домішок істотно впливають на кінцеві характеристики вже готового продукту. Тому їх сумарний склад, зокрема кількісний, окремо має регулюватися ще етапі виробництва. Розглянемо докладніше вплив кожного елемента на характеристики кінцевих мідних виробів.

  1. Кисень. Один з небажаних елементів для будь-якого матеріалу, не тільки мідного. З його зростанням погіршується така якість, як пластичність та стійкість до корозійних процесів. Його зміст не повинен перевищувати 0,008%. В ході термічної обробки в результаті окислення кількісний вміст цього елемента зменшується.
  2. Нікель. Утворює стійкий розчин та суттєво знижує показники провідності.
  3. Сірка чи селен. Обидва компоненти однаково впливають якість готової продукції. Висока концентрація таких входження знижує пластичні властивості мідних виробів. Зміст таких компонентів має перевищувати 0,001% від загальної маси.
  4. Вісмут. Негативно впливає на механічні та технологічні характеристики готової продукції. Максимальний вміст не повинен перевищувати 0,001%.
  5. Миш'як. Він не змінює властивостей, але утворює стійкий розчин, що є свого роду захисником від згубного впливу інших елементів, як кисень, сурма чи вісмут.
  1. Марганець. Він здатний повністю розчинитися в міді практично при кімнатній температурі. Впливає на провідність струму.
  2. Сурма. Компонент найкраще розчиняться в міді, наносить їй мінімальна шкода. Зміст його має перевищувати 0,05% від маси міді.
  3. Олово. Утворює стійкий розчин з міддю та підвищує її властивості щодо проведення тепла.
  4. Цинк. Його зміст завжди мінімальний, тому такого згубного впливу він не має.

фосфор. Основний розкислювач міді, максимальний вміст якого за температури 714°С становить 1,7%.

Сплав на основі міді із додаванням цинку називається латунь. У деяких ситуаціях додається олово у менших пропорціях. Джеймс Емерсон у 1781 році вирішив запатентувати комбінацію. Вміст цинку в сплаві може змінюватись від 5 до 45%. Латуні розрізняють залежно від призначення та специфікації:

  • прості, що складаються з двох компонентів – міді та цинку. Маркування таких сплавів позначається буквою «Л», що безпосередньо означає вміст міді у сплаві у відсотках;
  • багатокомпонентні латуні містять безліч інших металів залежно від призначення до використання. Такі сплави підвищують експлуатаційні властивості виробів, позначаються також літерою «Л», але з додаванням цифр.

Фізичні властивості латуні відносно високі, корозійна стійкість на середньому рівні. Більшість сплавів не критично до знижених температур, можна експлуатувати метал в різних умовах.
Технології отримання латуні взаємодіють із процесами мідної та цинкової промисловості, обробці вторинної сировини. Ефективним способом плавки є використання електропечі індукційного типу з магнітним відведенням та регулюванням температури. Після отримання однорідної маси, вона розливається у форми та піддається процесам деформації.

Застосування матеріалу в різних галузях, Підвищує на нього попит з кожним роком Сплав застосовується до суду будівництві та виробництві боєприпасів, різних втулок, перехідників, болтів, гайок та сантехнічних матеріалів.

Кольоровий метал для виготовлення виробів різних типівпочали використовувати з давніх часів. Цей факт підтверджується знайденими матеріалами при археологічних розкопках. Склад бронзи спочатку був багатий на олов.

Промисловістю випускається різна кількість різновидів бронзи. Досвідчений майстерздатний за кольором металу визначити його призначення. Однак не кожному може визначити точну марку бронзи, для цього використовується маркування. Способи виробництва бронзи поділяються на ливарні, коли відбувається плавлення та відлив та деформуються.

Склад металу залежить від призначення для використання. Основним показником є ​​наявність берилію. Підвищена концентрація елемента в сплаві, піддана процедурі загартовування, може конкурувати з високоміцними сталями. Наявність у складі олова забирає у металу гнучкість та пластичність.

Виробництво бронзових сплавів змінилося з давніх-давен фактично використанням сучасного обладнання. Технологія з використанням як флюс у вигляді деревного вугіллявикористовується досі. Послідовність отримання бронзи:

  • піч розігрівається для необхідної температури, після чого в неї встановлюється тигель;
  • після плавки метал може окислитися, щоб уникнути цього додають флюс як деревне вугілля;
  • кислотним каталізатором служить фосфорна мідь, додавання відбувається після повного прогрівання металу.

Плавка бронзи

Старовинні вироби з бронзи схильні до природних процесів - патинування. Зелений колір з білим відтінком проявляється через утворення плівки, що обволікає виріб. Штучні методи патинування включають методи з використанням сірки і паралельним нагріванням до певної температури.

Температура плавлення міді

Плавиться матеріал за певної температури, яка залежить від наявності та кількості сплавів у складі.

У більшості випадків процес відбувається при температурі від 1085°. Наявність олова в металі дає розбіг, плавлення міді може розпочатися при 950°. Цинк у складі також знижує нижню межу до 900 °.

Для точного розрахунку часу знадобиться графік плавлення міді. На звичайному аркуші паперу використовується графік, де по горизонталі відзначається час, а вертикалі градуси. Графік повинен вказувати, на яких моментах підтримується температура при нагріванні повного процесукристалізації.

Плавлення міді в домашніх умовах

В домашніх умовах мідні сплавиможна плавити кількома методами. При використанні будь-якого з методів знадобляться супутні матеріали:

  • тигель – посуд, виготовлений із загартованої міді або іншого вогнетривкого металу;
  • деревне вугілля, знадобиться у ролі флюсу;
  • гачок металевий;
  • Форма майбутнього виробу.

Найбільш легким варіантом для плавлення є муфельна піч. У ємність опускаються шматки матеріалу. Після встановлення температури плавлення процес можна спостерігати через спеціальне віконце. Встановлені дверцята дозволяють видаляти утворену в процесі оксидну плівку, для цього знадобиться заздалегідь підготовлений металевий гак.

Другим способом плавлення в домашніх умовах є використання пальника чи різака. Пропан - кисневе полум'я відмінно підійде для робіт з цинком або оловом. Шматки матеріалів для майбутнього сплаву поміщаються в тигель і нагріваються майстром довільними рухами. Максимальна температура плавлення міді може бути досягнута при взаємодії із полум'ям синього кольору.

Плавка міді в домашніх умовах має на увазі роботу з підвищеними температурами. Пріоритетом є дотримання техніки безпеки. Перед будь-якою процедурою слід одягнути захисні вогнетривкі рукавички і щільний одяг, що повністю закриває тіло.

Значення щільності міді

Щільність – це відношення маси до обсягу. Виражається вона у кілограмах на кубічний метр усього обсягу. Зважаючи на неоднорідність складу, значення щільності може змінюватися залежно відсоткового вмісту домішок. Оскільки існують різні марки мідних прокатів з різним вмістом компонентів, то значення щільності у них буде різне. Щільність міді можна знайти у спеціалізованих технічних таблицях, що дорівнює 8,93 х10 3 кг/м 3 . Це довідкова величина. У цих таблицях показано питому вагу міді, який дорівнює 8,93 г/см 3 . Таким збігом значень щільності та її вагових показників характеризуються в повному обсязі метали.

Не секрет, що від густини безпосередньо залежить кінцева маса виготовленого виробу. Однак для розрахунків набагато правильніше використовувати питому вагу. Цей показник дуже важливий для виробів з міді або будь-яких інших металів, але застосовуємо більше до сплавів. Він виражається ставленням маси міді до обсягу сплаву.

Розрахунок частки

В даний час вченими розроблено величезну кількість способів, що допомагають знайти характеристики питомої ваги міді, які дозволяють без звернення до спеціалізованих таблиць обчислювати цей важливий показник. Знаючи його, можна легко підібрати необхідні матеріали, завдяки яким можна отримати потрібну деталь з необхідними параметрами. Це робиться ще на стадії підготовки, коли планується створити необхідну деталь з міді або сплавів, що її містять.

Як уже говорилося вище, питому вагу міді можна піддивитися в спеціалізованому довіднику, але якщо під рукою такого немає, то його можна розрахувати за такою формулою: вага ділимо на об'єм і отримуємо необхідну нам величину. Загальними словами, таке співвідношення можна виразити як загальне вагове значення до загального значення обсягу всього виробу.

Не варто плутати його з поняттям щільності, оскільки він характеризує метал інакше, хоч і має однакові значення показників.

Розглянемо, як можна обчислити питому вагу, якщо відома маса та обсяг мідного виробу.

Наприклад, маємо чистий мідний лист товщиною 5 мм, шириною 2 м та довжиною 1 м. Для початку порахуємо його об'єм: 5 мм * 1000 мм (1 м = 1000 мм) * 2000 мм, що становить 10 000 000 мм 3 або 10 000 см 3 . Для зручності розрахунків вважатимемо, що маса листа становить 89 кг 300 грамів або 89300 грамів. Ділимо розрахований результат на об'єм і отримуємо 8,93 г/см 3 . Знаючи цей показник, ми завжди легко можемо обчислити ваговий вміст у міді того чи іншого сплаву. Це зручно, наприклад, обробки металу.

Одиниці виміру частки

У різних системахвимірювання використовуються різні одиниці для позначення частки міді:

  1. У системі виміру СГС або сантиметр-грам-секунду використовується дин/см 3 .
  2. У Міжнародній СІ використовуються одиниці н/м3.
  3. У системі МКСС або метр-кілограм-секунда-свічка застосовується кг/м3.

Перші два показники рівні між собою, а третій при конвертації дорівнює 0,102 кг/м3.

Розрахунок ваги з використанням значень питомої ваги

Не йтимемо далеко і скористаємося прикладом, описаним вище. Обчислимо загальний змістміді у 25 аркушах. Поміняємо умову і вважатимемо, що листи виготовлені з мідного металу. Таким чином, беремо питому вагу міді з таблиці і дорівнює 8.93 г/см 3 . Товщина листа 5 мм, площа (1000 мм * 2000 мм) становить 2 000 000 мм, відповідно обсяг дорівнюватиме 10 000 000 мм 3 або 10 000 см 3 . Тепер множимо питому вагу на об'єм і отримуємо 89 кг та 300 гр. Ми вирахували загальний обсяг міді, який міститься у цих листах без урахування ваги самих домішок, тобто загальне вагове значення може бути більшим.

Тепер множимо розрахований результат на 25 аркушів і отримуємо 2235 кг. Такі розрахунки доречно використовувати при обробці мідних деталей, оскільки дозволяють дізнатися, скільки міді міститься в початкових об'єктах. Аналогічно можна розрахувати мідні прутки. Площа перерізу дроту множиться на його довжину, де отримаємо об'єм прутка, а далі за аналогією з вищеописаним прикладом.

Як визначається щільність

Щільність міді, як і густина будь-якої іншої речовини, є довідковою величиною. Вона виражається співвідношенням маси обсягом. Самостійно вирахувати цей показник дуже складно, тому що без спеціальних приладівсклад перевірити неможливо.

Приклад розрахунку щільності міді

Виражається показник у кілограмах на кубічний метр чи грамах на кубічний сантиметр. Показник щільності корисніший для виробників, які на основі наявних даних можуть скомпонувати ту чи іншу деталь з необхідними властивостями та характеристиками.

Області використання міді

Завдяки фізико-механічним властивостям вона широко використовується для різних галузей промисловості. Найчастіше її можна зустріти в електротехнічній області як складник електричного дроту. Не меншою популярністю вона користується також у виробництві систем опалення та охолодження, електроніки та системах теплового обміну.

У будівельній галузі вона використовується, перш за все, для створення різноманітних конструкцій, які виходять набагато менше за масою, ніж з будь-яких інших аналогічних матеріалів. Часто її використовують для покрівлі, так як такі вироби мають легкість і пластичність. Такий матеріал легко обробляється і дозволяє змінювати геометрію профілю, що дуже зручно.

Як уже говорилося вище, основне своє застосування вона знаходить у виготовленні електричних та інших струмопровідних кабелів, де вона використовується для виготовлення жил проводів та кабелів. Маючи хорошу електропровідність, вона дає достатній опір електронам струму.

Широко використовуються також сплави міді, наприклад, сплав міді та золота підвищує міцність останнього в рази.

На стінках мідних прокатів ніколи не утворюються соляні відкладення. Така якість корисна для транспортування рідин та парів.

На основі оксидів міді одержують надпровідники, а в чистому вигляді вона йде на виготовлення гальванічних джерел живлення.

Вона входить до складу бронзи, яка має стійкість до агресивних середовищ, як морська вода. Тому часто її використовують у навігації. Також бронзові продукти можна побачити на фасадах будинків, як елемент декору, оскільки такий сплав обробляється легко, тому що дуже пластичний.

Мідь

Мідь(Лат. Cuprum) - хімічний елемент I групи періодичної системиМенделєєва (атомний номер 29, атомна маса 63,546). У з'єднання мідь зазвичай виявляє ступеня окиснення +1 і +2, відомі також нечисленні з'єднання тривалентної міді. Найважливіші сполуки міді: оксиди Cu2O, CuO, Cu2O3; гідроксид Cu(OH) 2 , нітрат Cu(NO 3) 2 . 3H 2 O, сульфід CuS, сульфат(мідний купорос) CuSO 4 . 5H 2 O, карбонат CuCO 3 Cu(OH) 2 , хлорид CuCl 2 . 2H 2 O.

Мідь- один із семи металів, відомих з глибокої давнини. Перехідний період від кам'яного до бронзового віку (4 - 3-тє тисячоліття до н.е.) називався мідним вікомабо хаколітом(від грецького chalkos - мідь і lithos - камінь) або енеолітом(від латинського aeneus - мідний і грецький lithos - камінь). У цей час виникають мідні знаряддя. Відомо, що під час зведення піраміди Хеопса використовувалися мідні інструменти.

Чиста мідь - ковкий і м'який метал червонуватого, у зламі рожевого кольору, місцями з бурою та строкатою втечею, важкий (щільність 8,93 г/см 3 ), відмінний провідник тепла та електрики, поступаючись у цьому відношенні тільки сріблу (температура плавлення 1083° C). Мідь легко витягується у дріт і прокочується в тонкі листи, але порівняно мало активна. У сухому віхурі та кисні за нормальних умов мідь не окислюється. Але вона досить легко вступає в реакції: вже при кімнатній температурі з галогенами, наприклад з вологим хлором утворює хлорид CuCl 2 при нагріванні з сіркою утворює сульфід Cu 2 S, з селеном. Але з воднем, вуглецем та азотом мідь не взаємодіє навіть при високих температурах. Кислоти, що не мають окислювальних властивостей, на мідь не діють, наприклад, соляна і розведена сірчана кислоти. Але у присутності кисню повітря мідь розчиняється у цих кислотах із заснуванням відповідних солей: 2Cu + 4HCl + O 2 = 2CuCl 2 + 2H 2 O.

В атмосфері, що містить CO 2 , пари H 2 O та ін, покривається патиною - зеленою плівкою основного карбонату (Cu 2 (OH) 2 CO 3)), отруйної речовини.

Мідь входить більш ніж у 170 мінералів, з яких для промисловості важливі лише 17, у тому числі: борніт (строката мідна руда – Cu 5 FeS 4), халькопірит (мідний колчедан – CuFeS 2), халькозин (мідний блиск – Cu 2 S) , Ковеллін (CuS), малахіт (Cu 2 (OH) 2 CO 3). Зустрічається також самородна мідь.

Щільність міді, питома вага міді та інші характеристики міді

Густина - 8,93 * 10 3 кг / м 3;
Питома вага - 8,93 г/см 3 ;
Питома теплоємністьпри 20 °C - 0,094 кал/град;
Температура плавлення - 1083 °C;
Питома теплота плавлення - 42 кал/г;
Температура кипіння - 2600 °C;
Коефіцієнт лінійного розширення(При температурі близько 20 ° C) - 16,7 * 10 6 (1/град);
Коефіцієнт теплопровідності - 335ккал/м*годину*град;
Питомий опір за 20 °C - 0,0167 Ом*мм2/м;

Модулі пружності міді та коефіцієнт Пуассона


З'ЄДНАННЯ МЕДІ

Оксид міді (I) Cu 2 O 3та закис міді (I) Cu 2 O, як і інші сполуки міді (І) менш стійкі, ніж сполуки міді (ІІ). Оксид міді (I), або закис міді Cu 2 O у природі зустрічається у вигляді мінералу куприту. Крім того, вона може бути отримана у вигляді осаду червоного оксиду міді (I) в результаті нагрівання розчину міді солі (II) і лугу в присутності сильного відновника.

Оксид міді (II), або окис міді, CuO- чорна речовина, що зустрічається у природі (наприклад, у вигляді мінералу тенериту). Його отримують прожарюванням гідроксокарбонату міді (II) (CuOH) 2 CO 3 або нітрату міді (II) Cu(NO 2) 2 .
Оксид міді (II) – хороший окислювач. Гідроксид міді (II) Cu(OH) 2осаджується з розчинів солей міді (II) при дії лугів у вигляді блакитної драглистої маси. Вже за слабкого нагрівання навіть під водою він розкладається, перетворюючись на чорний оксид міді (II).
Гідроксид міді (II) – дуже слабка основа. Тому розчини солей міді (II) здебільшого мають кислу реакцію, а із слабкими кислотами мідь утворює основні солі.

Сульфат міді (II) CuSO 4у безводному стані є білим порошком, який при поглинанні води синіє. Тому він застосовується виявлення слідів вологи в органічних рідинах. Водний розчин сульфату міді має характерний синьо-блакитний колір. Це забарвлення властива гідратованим іонам 2+ , тому таке ж забарвлення мають всі розбавлені розчини солей міді (II), якщо вони не містять будь-яких пофарбованих аніонів. З водяних розчинів сульфат міді кристалізується з п'ятьма молекулами води, утворюючи прозорі сині кристали мідного купоросу. Мідний купорос застосовується для електролітичного покриття металів міддю, для приготування мінеральних фарб, а також як вихідна речовина при отриманні інших сполук міді. У сільському господарствіРозведений розчин мідного купоросу застосовується для обприскування рослин та протруювання зерна перед посівом, щоб знищити суперечки шкідливих грибків.

Хлорид міді (II) CuCl2. 2H 2 O. Утворює темно-зелені кристали, які легко розчиняються у воді. Дуже концентровані розчини міді хлориду (II) мають зелений колір, розведені - синьо-блакитний.

Нітрат міді (II) Cu(NO 3) 2 . 3H 2 O. Виходить при розчиненні міді азотної кислоти. При нагріванні сині кристали нітрату міді спочатку втрачають воду, потім легко розкладаються з виділенням кисню і бурого діоксиду азоту, переходячи в оксид міді (II).

Гідроксокарбонат міді (II) (CuOH) 2 CO 3. Зустрічається у природі у вигляді мінералу малахіту, що має гарний смарагдово-зелений колір. Штучно готується дією Na 2 CO 3 розчини солей міді (II).
2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 ↓ + 2Na 2 SO 4 + CO 2
Застосовується для одержання хлориду міді (II), для приготування синіх та зелених мінеральних фарб, а також у піротехніці.

Ацетат міді (II) Cu(CH 3 COO) 2 . H 2 O. Виходить обробкою металевої міді або оксиду міді (II) оцтовою кислотою. Зазвичай являє собою суміш основних солей різного складу та кольору (зеленого та синьо-зеленого). За назвою яр-медянка застосовується для приготування олійної фарби.

Комплексні сполуки мідіутворюються внаслідок з'єднання двозарядних іонів міді з молекулами аміаку.
З солей міді одержують різноманітні мінеральні фарби.
Усі солі міді отруйні. Тому щоб уникнути утворення мідних солей, мідний посуд покривають зсередини шаром олова (лудять).


ВИРОБНИЦТВО МЕДІ

Мідь видобувають із оксидних і сульфідних руд. З сульфідних руд виплавляють 80% всієї міді, що видобувається. Як правило, мідні руди містять багато порожньої породи. Тож отримання міді використовується процес збагачення. Мідь отримують шляхом її виплавки з сульфідних руд. Процес складається з низки операцій: випалу, плавки, конвертування, вогневого та електролітичного рафінування. У процесі випалу більшість домішкових сульфідів перетворюється на оксиди. Так, головна домішка більшості мідних руд пірит FeS 2 перетворюється на Fe 2 O 3 . Гази, що утворюються при випалюванні, містять CO 2 який використовується для отримання сірчаної кислоти. Оксиди заліза, цинку та інших домішок, що виходять в процесі випалу, відокремлюються у вигляді шлаку при плавці. Рідкий мідний штейн (Cu 2 S з домішкою FeS) надходить у конвертор, де через нього продувають повітря. У ході конвертування виділяється діоксид сірки та виходить чернова або сира мідь. Для отримання цінних (Au, Ag, Te і т.д.) і для видалення шкідливих домішок чернова мідь піддається спочатку вогневому, а потім електролітичному рафінуванню. У результаті вогневого рафінування рідка мідь насичується киснем. При цьому домішки заліза, цинку та кобальту окислюються, переходять у шлак та видаляються. А мідь розливають у форми. Виливки, що виходять, служать анодами при електролітичному рафінуванні.
Основним компонентом розчину при електролітичному рафінуванні є сульфат міді - найбільш поширена і дешева сіль міді. Для збільшення низької електропровідності сульфату міді електроліт додають сірчану кислоту. А для отримання компактного осаду міді розчин вводять невелику кількість добавок. Металеві домішки, що містяться в неочищеній (чорнової) міді, можна розділити на дві групи.

1) Fe, Zn, Ni, Co. Ці метали мають значно негативніші електродні потенціали, ніж мідь. Тому вони анодно розчиняються разом з міддю, але не осідають на катоді, а накопичуються в електроліті у вигляді сульфатів. Тому електроліт необхідно періодично замінювати.

2) Au, Ag, Pb, Sn. Шляхетні метали (Au, Ag) не зазнають анодного розчинення, а в ході процесу осідають у анода, утворюючи разом з іншими домішками анодний шлам, який періодично витягується. Олово ж і свинець розчиняються разом з міддю, але в електроліті утворюють малорозчинні сполуки, що випадають в осад і також видаляються.


СПЛАВИ МЕДІ

Сплави, що підвищують міцність та інші властивості міді, одержують введенням до неї добавок, таких, як цинк, олово, кремній, свинець, алюміній, марганець, нікель. На сплави йде понад 30% міді.

Латуні- сплави міді з цинком (міді від 60 до 90% і цинку від 40 до 10%) - міцніше міді і менш схильні до окислення. При присадці до латуні кремнію та свинцю підвищуються її антифрикційні якості, при присадці олова, алюмінію, марганцю та нікелю зростає антикорозійна стійкість. Листи, литі вироби використовуються в машинобудуванні, особливо в хімічному, в оптиці та приладобудуванні, у виробництві сіток для целюлознопаперової промисловості.

Бронзи. Раніше бронзами називали сплави міді (80-94%) та олова (20-6%). В даний час виробляють безолов'яні бронзи, іменовані по головному за міддю компоненту.

Алюмінієві бронзимістять 5-11% алюмінію, мають високі механічні властивості в поєднанні з антикорозійною стійкістю.

Свинцеві бронзи, Що містять 25-33% свинцю, використовують головним чином для виготовлення підшипників, що працюють при високих тисках та великих швидкостях ковзання.

Кремнієві бронзи, Що містять 4-5% кремнію, застосовують як дешеві замінники олов'яних бронз

Берилієві бронзи, що містять 1,8-2,3% берилію, відрізняються твердістю після загартування та високою пружністю. Їх застосовують для виготовлення пружин та пружинних виробів.

Кадмієві бронзи- сплави міді з невеликою кількістю кадмію (до 1%) - використовують для виготовлення арматури водопровідних та газових ліній та в машинобудуванні.

Припої- сплави кольорових металів, які застосовуються при паянні для отримання монолітного паяного шва. Серед твердих припоїв відомий мідносрібний сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; решта - цинк).


ЗАСТОСУВАННЯ МЕДІ

Мідь, її сполуки та сплави знаходять широке застосування у різних галузях промисловості.

У електротехніці мідь використовується у чистому вигляді: у виробництві кабельних виробів, шин голого та контактного проводів, електрогенераторів, телефонного та телеграфного обладнання та радіоапаратури. З міді виготовляють теплообмінники, вакуум-апарати, трубопроводи. Понад 30% міді йде сплави.

Сплави міді з іншими металами використовують у машинобудуванні, автомобільної та тракторної промисловості (радіатори, підшипники), виготовлення хімічної апаратури.

Висока в'язкість та пластичність металу дозволяють застосовувати мідь для виготовлення різноманітних виробів із дуже складним візерунком. Дріт із червоної міді у відпаленому стані стає настільки м'яким і пластичним, що з нього легко можна вити всілякі шнури і вигинати найскладніші елементи орнаменту. Крім того, дріт із міді легко спаюється сканим срібним припоєм, добре срібиться та золотиться. Ці властивості міді роблять її незамінним матеріалом під час виробництва філігранних виробів.

Коефіцієнт лінійного та об'ємного розширення міді при нагріванні приблизно такий самий, як у гарячих емалей, у зв'язку з чим при охолодженні емаль добре тримається на мідному виробі, не тріскається, не відскакує. Завдяки цьому майстри для виробництва емалевих виробів віддають перевагу міді всім іншим металам.

Як і деякі інші метали, мідь входить до числа життєво важливих мікроелементів. Вона бере участь у процесі фотосинтезута засвоєння рослинами азоту, сприяє синтезу цукру, білків, крохмалю, вітамінів. Найчастіше мідь вносять у ґрунт у вигляді п'ятиводного сульфату-мідного купоросу CuSO 4 . 5H 2 O. В велику кількістьвін отруйний, як і багато інших сполук міді, особливо нижчих організмів. У малих дозах мідь необхідна всьому живому.

Мідь.Температура плавлення міді 1083 ° С; густина 8960 кг м3; вона має гранецентровані кубічні грати і має хорошу корозійну стійкість у ряді середовищ, високі тепло-, електропровідність і пластичність.
Всі домішки знижують електропровідність міді, але більшою мірою це відноситься до розчинних домішок (Al, Zn, Sn, Ni, Sb). Найбільш шкідливими домішками є вісмут, свинець та кисень.
Вісмут майже нерозчинний у твердій міді (розчинність при 600 ° C менше 0,001%). Тому він весь виділяється по евтектичній реакції при 270 ° C і розташовується по межах зерен у вигляді прошарків. Вплив його на електропровідність невеликий. Однак соті частки відсотка вісмуту викликають руйнування злитків при гарячій прокатці (червоноламкість) через розплавлення прошарків при нагріванні вище 270 С. Крихкість прошарків вісмуту унеможливлює і холодну деформацію Тому вміст його не повинен перевищувати 0,001%.
Свинець розчиняється у міді у кількості до 0,3 % при 400 С. Тому він більшою мірою, ніж вісмут, знижує її електропровідність. Так само як і вісмут, свинець викликає червоноламкість міді через оплавлення евтектики при нагріванні вище 400 °C. Однак свинець менш небезпечний, ніж вісмут, що обумовлено наявністю в системі мідь-свинець монотектичного перетворення
Взаємодія міді з киснем описується евтектичною діаграмою з дуже малою розчинністю кисню у твердому стані (0,005 % за 100 °С). Тому в міді, що містить більше 0,005% кисню, за межами кристалів з'являються виділення евтектики (Cu + Cu2O). Вплив кисню на електропровідність міді невеликий. Домішка кисню не викликає і червоноламкості при гарячій деформації. Однак крихкі включення закису міді істотно знижують пластичність міді та роблять її схильною до «водневої хвороби» - утворення тріщин у виробах під час роботи у відновлювальній атмосфері.
Сірка утворює з міддю сульфід міді, що виділяється на межі зерен. Не відбиваючись суттєво на електропровідності, сірка знижує пластичність міді за низьких і високих температур. Вміст кисню та сірки у провідникової міді лімітується 0,005 %.
Чисту мідь використовують переважно виготовлення листів, труб, профілів, прутків і дроту методами пластичної деформації. Виливки з міді застосовують для електротехнічних цілей, а також виготовлення зварювальних машин, котлів і хімічних апаратів. Залежно від вимог до властивостей виробів із чистої міді для виготовлення литих заготовок використовують мідь катодну марок M0, M1.
Мідь має низькі ливарні властивості: велику лінійну (2,1 %) і об'ємну (~ 11 %) усадку, високу схильність до газопоглинання та утворення тріщин при утрудненому усадці, низьку рідину.
Ливарні метали.Склад та властивості найбільш поширених бронз та латунів наведені в табл. 31-33.
Олов'яні бронзи широко застосовують при виготовленні арматури, підшипників, шестерень, втулок, що працюють в умовах стирання, підвищеного тиску води та водяної пари. Характерна особливість цієї групи сплавів - великий інтервал між температурами ліквідуса і солідуса (150-200 ° С), що обумовлює утворення у виливках розсіяної усадкової пористості. Олов'яні бронзи мають гарні ливарні властивості, що дозволяють отримувати при лиття в землю складні конфігурації виливки.


Бронзи з високим вмістом олова (БРО10, БрО10Ц2, БрО10Ф1) через його високу вартість і дефіцитності застосовують лише виготовлення виробів відповідального призначення. Для рядових виливків використовують малоолов'яні бронзи.
З домішок, присутніх у бронзах, найбільш шкідливий вплив на властивості мають алюміній і кремній. Соті частки відсотка цих елементів знижують механічні властивості бронз та сприяють посиленню поглинання ними водню при плавленні.
Безолов'яні бронзи використовують як замінники олов'яних. За механічними, корозійними та антифрикційними властивостями безолов'яні бронзи перевершують олов'яні. Серед сплавів цієї групи найширше застосовують алюмінієві бронзи. Вони мають хорошу корозійну стійкість у прісній та морській воді, добре протистоять руйнуванню в умовах кавітації, мають менший, ніж олов'яні бронзи, антифрикційний зношування. Алюмінієві бронзи застосовують для виготовлення гребних гвинтів великих суден, важконавантажених шестерень і зубчастих коліс, корпусів насосів та інших виливків. Механічні, технологічні та експлуатаційні властивості алюмінієвих бронз покращуються при легуванні залізом, марганцем, нікелем та іншими елементами.
Свинцева бронза БрСЗО має високу зносостійкість при терті в умовах великих питомих навантажень і швидкостей ковзання. Тому вона застосовується як замінник олов'яних під час виготовлення вкладишів підшипників. Особливість свинцевих бронз – сильна ліквація свинцю. Дисперсний розподіл свинцю в бронзі може бути досягнутий більшими швидкостями охолодження.


Латунь.Для фасонного лиття застосовують складнолеговані мідноцинкові сплави; прості латуні використовують порівняно рідко. Склад та властивості ливарних латунів наведені в табл. 31.
Легування подвійних латунів алюмінієм і кремнієм підвищує рідину, корозійну стійкість сплавів і механічні властивості і зменшує чад цинку при плавці. Водночас алюміній та кремній підвищують схильність латунів до газонасичення та утворення пористості. Залізо і марганець збільшують значення механічних властивостей сплавів, але знижують рідину. Олово до 2-2,5 % не має помітного впливу на ливарні властивості латунів і підвищує їх механічні властивості.
Домішки алюмінію та олова надають шкідливий вплив на ливарні властивості кремнистої латуні ЛЦ16К4, знижуючи рідину та збільшуючи схильність до газопоглинання та утворення газової пористості.


Деформовані метали.Для отримання деформованих напівфабрикатів використовують велику кількість різних мідних сплавів, які ділять на чотири групи: олов'яні бронзи, безолов'яні бронзи, латуні та міднонікелеві сплави.
Багато деформованих сплавів мають однофазну структуру і мають високу пластичність в гарячому і холодному стані. Деякі з них (алюмінієві та олов'яні бронзи, складнолеговані латуні) за складом близькі до ливарних сплавів.
Особливу групу складають міднонікелеві сплави, що широко застосовуються для виготовлення посуду (мельхіор, нейзильбер), дроту для термопар (константан, копель) та інших цілей.

25.11.2019

У кожній галузі, де відбувається виробництво рідкої чи в'язкої продукції: у фармацевтичній справі, у косметичній галузі, у харчовому та хімічному секторах – скрізь...

25.11.2019

Сьогодні обігрів дзеркал є новою опцією, що дозволяє зберегти чисту поверхню дзеркала від гарячої пари після прийому водних процедур. Завдяки...

25.11.2019

Штрих код є графічним символом, що зображує чергування смужок чорного та білого кольоручи інших геометричних фігур. Його наносять у складі маркування.

25.11.2019

Про те, як грамотно вибирати топку для каміна, замислюються багато господарів заміських житлових маєтків, які хочуть створити у своєму будинку максимально затишну обстановку,...

25.11.2019

І в аматорському, і в професійне будівництвоДуже потрібними є профільні труби. З їх допомогою споруджують здатні витримувати великі навантаження.

24.11.2019

Спецвзуття - частина екіпіровки робітника, призначена для захисту ніг від холоду, високих температур, хімікатів, механічних пошкоджень, електрики і т.д.

24.11.2019

Всі ми звикли, виходячи з дому, обов'язково дивитися в дзеркало, щоб перевірити свій зовнішній вигляд і вкотре посміхнутися своєму відображенню.

23.11.2019

З давніх-давен головними справами жінок по всьому світу були прання, прибирання, приготування їжі та всілякі дійства, що сприяють організації затишку в будинку. Однак, то...

Ковкістю називають сприйнятливість металів і сплавів до кування та інших видів обробки тиском. Це може бути волочіння, штампування, прокатка або пресування. Ковкость медихарактеризується як опором деформації, а й пластичністю. Що таке пластичність? Це вміння металу змінювати контури під тиском без руйнування. Ковкими металами є латунь, сталь, дюралюміній та деякі інші мідні, магнієві, нікелеві, Саме у них високий рівень пластичності поєднується з низьким опором деформації.

Мідь

Як виглядає характеристика міді? Відомо, що це елемент 11 групи 4 періоду системи хімічних елементівД. І. Менделєєва. Його атом має 29 номер та позначається символом Cu. Фактично це перехідний пластичний метал рожево-золотистого кольору. До речі, він має рожевий колірякщо оксидна плівка відсутня. З давніх-давен даний елемент використовується людьми.

Історія

Одним із перших металів, які люди почали активно використовувати у своєму господарстві, є мідь. Справді, вона надто доступна для одержання руди і має малу температуру плавлення. З давніх-давен людському роду відома сімка металів, в яку також входить і мідь. У природі цей елемент зустрічається набагато частіше, ніж срібло, золото чи залізо. Давні предмети з міді, шлак є свідченням її виплавки з руд. Вони виявлені під час розкопок селища Чатал-Хююк. Відомо, що у мідний вік набули великого поширення мідні речі. У всесвітній історії він слідує за кам'яним.

С. А. Семенов із співробітниками проводив експериментальні дослідження, у яких з'ясував, що мідні знаряддя праці проти кам'яними виграють за багатьма параметрами. У них вища швидкість стругання, свердління, рубки та розпилювання деревини. А обробка кістки мідним ножем триває стільки ж, скільки кам'яним. Адже мідь вважається м'яким металом.

Дуже часто в давнину замість міді використовували її сплав із оловом – бронзу. Вона була необхідна для виготовлення зброї та інших речей. Отже, на зміну мідному віці прийшов бронзовий. Бронзу вперше отримали Близькому Сході за 3000 років до зв. е.: людям подобалася міцність і відмінна ковкість міді. З одержуваної бронзи виходили чудові знаряддя праці та полювання, посуд, прикраси. Усі ці предмети знаходять у археологічних розкопках. Далі бронзове століття змінилося залізним.

Як отримати мідь можна було в давнину? Спочатку її видобували не з сульфідної, а з малахітової руди. Адже в цьому випадку займатися попереднім випалом не було потреби. Для цього суміш вугілля та руди поміщали в глиняний посуд. Посудину встановлювали в неглибоку яму і суміш підпалювали. Далі починав виділятися чадний газ, який сприяв відновленню малахіту до вільної міді.

Відомо, що на Кіпрі вже в третьому тисячолітті до нашої ери були побудовані мідні копальні, на яких і здійснювалася її виплавка.

На землях Росії та сусідніх держав мідні копальні виникли за два тисячоліття до н. е. Їхні руїни знаходять і на Уралі, і в Україні, і в Закавказзі, і на Алтаї, і в далекому Сибіру.

Промислове плавлення міді освоєно в тринадцятому столітті. А в п'ятнадцятому в Москві було створено Гарматний двір. Саме там із бронзи відливали гармати різних калібрів. Неймовірна кількість міді йшла на виготовлення дзвонів. В 1586 з бронзи була відлита Цар-гармата, в 1735 - Цар-дзвін, в 1782 був створений Мідний вершник. У 752 році майстри виготовили чудову статую Великого Будди у храмі Тодай-дзі. Загалом, список творів ливарного мистецтва можна продовжувати нескінченно.

У вісімнадцятому столітті людина відкрила електрику. Саме тоді величезні обсяги міді почали йти на виготовлення дротів та подібних до них виробів. У ХХ столітті проводи навчилися робити з алюмінію, але мідь в електротехніці все ще мала велике значення.

походження назви

А ви знаєте, що Cuprum - це латинська назва міді, що походить від назви острова Кіпр? До речі, у Страбона мідь називають халкосом - місто Халкіда на Евбеї винне в походженні такого імені. Більшість давньогрецьких назв мідних та бронзових предметів походять саме від цього слова. Вони знайшли широке застосування і в ковальському ремеслі, і серед ковальських виробів та лиття. Іноді мідь називають Aes, що означає руду або копальню.

Слов'янське слово «мідь» немає яскраво вираженої етимології. Можливо, воно старовинне. Але воно часто зустрічається в найдавніших літературних пам'ятках Росії. В. І. Абаєв припускав, що це слово походить від назви країни Мідія. Алхіміки прозвали мідь Венера. У давніші часи її називали «Марс».

Де знаходять мідь у природі?

Земна кора містить (4,7-5,5) х 10 -3 % міді (за масою). У річковій та морській воді її набагато менше: 10 -7 % та 3 х 10 -7 % (за масою) відповідно.

У природі часто-густо знаходять сполуки міді. У промисловості використовується халькопірит CuFeS 2 , що називається борніт Cu 5 FeS 4 , халькозин Cu 2 S. Одночасно люди знаходять і інші мінерали міді: куприт Cu 2 O, азурит Cu 3 (CO 3) 2 (OH) 2 , малахіт Cu 2 CO 3 (OH) 2 та ковелін CuS. Найчастіше маса окремих скупчень міді сягає 400 тонн. Мідні сульфіди утворюються переважно в гідротермальних середньотемпературних жилах. Нерідко і в осадових породах можна знайти мідні родовища - сланці та медисті пісковики. Найбільш відомими родовищами є у Забайкальському краї Удокан, Жезказган у Казахстані, Мансфельд у Німеччині та медоносний пояс Центральної Африки. Інші найбагатші родовища міді розташовані в Чилі (Кольяусі та Ескондіда) та США (Моренсі).

На катоді утворюється електролітична мідь, яка має високу частоту близько 99,99%. Предмети з отриманої міді виготовляють різні: проводи, електротехнічне обладнання, сплави.

Гідрометалургійний метод виглядає дещо по-іншому. Тут мінерали міді розчиняються в розведеній сірчаній кислоті або аміачному розчині. З приготовлених рідин мідь витісняють металевим залізом.

Хімічні властивості міді

У з'єднаннях мідь показує два ступені окислення: +1 та +2. Перша їх тяжіє до диспропорціонування і стійка лише у нерозчинних сполуках чи комплексах. До речі, сполуки міді безбарвні.

Ступінь окислення +2 стійкіша. Саме вона надає солі синій та синьо-зелений колір. У незвичних умовах можна приготувати сполуки зі ступенем окиснення +3 і навіть +5. Останню зазвичай знаходять у солях купраборанового аніону, отриманих 1994 року.

Чиста мідь на повітрі не змінюється. Це слабкий відновник, який не вступає в реакцію з розведеною соляною кислотою та водою. Окислюється концентрованими азотною та сірчаною кислотами, галогенами, киснем, «царською горілкою», оксидами неметалів, халькогенами. При нагріванні входить у реакцію з галогеноводородами.

Якщо повітря вологе, мідь окислюється, утворюючи основний карбонат міді (II). Вона чудово реагує з холодною та гарячою насиченою сірчаною кислотою, гарячою безводною сірчаною кислотою.

З розведеною хлороводневою кислотою мідь реагує у присутності кисню.

Аналітична хімія міді

Усі знають, що таке хімія. Мідь у розчині виявити нескладно. Для цього необхідно платинову тяганину змочити досліджуваним розчином, а потім внести її в полум'я бунзенівського пальника. Якщо в розчині є мідь, полум'я буде пофарбоване в зелено-блакитний колір. Необхідно знати, що:

  • Зазвичай кількість міді у слабокислих розчинах вимірюється за допомогою сірководню: його змішують із субстанцією. Як правило, при цьому сульфід міді випадає в осад.
  • У тих розчинах, де відсутні іони, що заважають, мідь визначають комплексонометрично, іонометрично або потенціометрично.
  • Малі кількості міді в розчинах вимірюють спектральними та кінетичними методами.

Застосування міді

Погодьтеся, вивчення меді є дуже цікавою річчю. Отже, даний метал має низький питомий опір. Завдяки цій якості мідь використовують в електротехніці для виробництва силових та інших кабелів, проводів та інших провідників. Мідні дроти використовуються в обмотках силових трансформаторів та електроприводів. Для створення вищезгаданих виробів метал підбирають дуже чистий, тому що домішки миттєво знижують електричну провідність. І якщо в міді є 0,02% алюмінію, її електрична провідність знизиться на 10%.

Другою корисною якістю міді є чудова теплопровідність. Завдяки цій властивості вона застосовується у різних теплообмінниках, теплових трубках, тепловідвідних пристроях та комп'ютерних кулерах.

А де використовується твердість міді? Відомо, що безшовні мідні труби круглого перерізу мають чудову механічну міцність. Вони чудово витримують механічну обробку та застосовуються для переміщення газів та рідин. Зазвичай їх можна зустріти у внутрішніх системах газопостачання, водопостачання, опалення. Їх широко використовують у холодильних агрегатах та кондиційних системах.

Відмінна твердість міді відома багатьом країнам. Так, у Франції, Великобританії та Австралії мідні труби застосовують для газопостачання будівель, у Швеції – для опалення, у США, Великобританії та Гонконгу – це основний матеріал для водопостачання.

У Росії її виробництво водопровідних і газових мідних труб нормується стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а федеральний Звід правил СП 40-108-2004 регулює їх застосування. Труби, виконані з міді та її сплавів, активно використовуються в енергетиці та суднобудуванні для переміщення пари та рідин.

А ви знаєте, що сплави міді використовуються у різноманітних галузях техніки? З них найвідомішими вважаються бронза та латунь. Обидва сплави включають колосальне сімейство матеріалів, в яке, крім цинку і олова, можуть входити вісмут, нікель та інші метали. Наприклад, гарматна бронза, що використовується до дев'ятнадцятого століття для виготовлення артилерійських знарядь, складалася з міді, олова та цинку. Її рецептура змінювалася залежно від місця та часу виготовлення зброї.

Всім відома відмінна технологічність та висока пластичність міді. Завдяки цим властивостям неймовірна кількість латуні йде на виробництво гільз для зброї та артилерійських боєприпасів. Примітно, що автозапчастини виготовляють із сплавів міді із кремнієм, цинком, оловом, алюмінієм та іншими матеріалами. Мідні сплави відрізняються високою міцністю і зберігають свої механічні властивості. Їхня стійкість до зносу визначається лише хімічним складомта його впливом на структуру. Необхідно відмітити, що це правилоне відноситься до берилієвої бронзи та деяких алюмінієвих бронз.

Мідні сплави мають модуль пружності нижче, ніж у сталі. Основною їх перевагою можна назвати невеликий коефіцієнт тертя, що поєднується для більшості сплавів з високою пластичністю, відмінною електропровідністю та чудовою протидією корозії в агресивному середовищі. Як правило, це бронзи алюмінієві та сплави мідно-нікелеві. Вони, до речі, знайшли своє застосування у парах ковзання.

Майже всі мідні метали мають однакову величину коефіцієнта тертя. Водночас зносостійкість та механічні властивості, поведінка в агресивному середовищі безпосередньо залежать від складу сплавів. Пластичність міді використовується в однофазних сплавах, а міцність – у двофазних. Мельхіор (міднонікелевий сплав) застосовують для карбування Меднонікелеві сплави, у тому числі і «адміралтейський», використовуються в суднобудуванні. З них виготовляють трубки для конденсаторів, що очищають турбінну відпрацьовану пару. Цікаво, що турбіни охолоджуються забортною водою. Міднонікелеві сплави мають дивовижну корозійну стійкість, тому їх намагаються використовувати в областях, пов'язаних з агресивним впливом морської води.

Фактично мідь є найважливішою складовою твердих припоїв – сплавів, що мають температуру плавлення від 590 до 880 градусів за Цельсієм. Саме їм властива чудова адгезія до більшості металів, завдяки чому вони використовуються для міцного з'єднання різних металевих деталей. Це можуть бути трубопровідна арматураабо рідинні реактивні двигуни, виготовлені із різнорідних металів.

А тепер перерахуємо сплави, в яких ковкість міді має велике значення. Дюраль або дюралюміній є сплавом алюмінію та міді. Тут міді є 4,4%. Сплави міді із золотом часто використовуються у ювелірній справі. Вони необхідні підвищення міцності виробів. Адже чисте золото - м'який метал, який не може проявляти стійкість до механічних впливів. Вироби із чистого золота швидко деформуються та стираються.

Цікаво, що для створення оксиду ітрію-барію-міді використовують оксиди міді. Він є основою виготовлення високотемпературних надпровідників. Мідь також використовують для виробництва батарей та мідно-окисних.

Інші сфери застосування

А ви знаєте, що мідь часто використовують як каталізатор полімеризації ацетилену? Завдяки цій властивості мідні трубопроводи, що використовуються для переміщення ацетилену, можна застосовувати лише тоді, коли вміст міді в них не перевищує 64%.

Люди навчилися використовувати ковкість міді та в архітектурі. Фасади та покрівлі, виготовлені з найтоншої листової міді, служать безаварійно по 150 років. Цей феномен пояснюється просто: у мідних листках відбувається автозагасання процесу корозії. У Росії використовують мідний лист для фасадів та покрівель відповідно до норм Федерального Зводу правил СП 31-116-2006.

У недалекому майбутньому люди планують використовувати мідь як бактерицидні поверхні у клініках для перешкоджання переміщенню бактерій у приміщеннях. Усі поверхні, до яких торкається рука людини, - двері, ручки, перила, водозапірна арматура, стільниці, ліжка - фахівці виготовлятимуть лише з цього дивовижного металу.

Маркування міді

Які марки міді використовує людина для необхідних їй виробів? Їх безліч: М00, М0, М1, М2, М3. Взагалі марки міді ідентифікуються чистотою її змісту.

Наприклад, мідь марок М1р, М2р та М3р містить 0,04% фосфору та 0,01% кисню, а марок М1, М2 та М3 – 0,05-0,08% кисню. У марці М0б кисень відсутня, а МО його відсотковий вміст становить 0,02%.

Отже, розглянемо докладніше мідь. Таблиця, наведена далі, надасть більш точну інформацію:

Марка міді

Відсоткове

27 марок міді

Усього існує двадцять сім марок міді. Де таку кількість мідних матеріалів використовує людина? Розглянемо цей нюанс докладніше:

  • Матеріал Cu-DPH використовується для виготовлення фітингів, які необхідні для з'єднання труб.
  • АМФ потрібен для створення гарячекатаних та холоднокатаних анодів.
  • АМФ використовують для виробництва холоднокатаних і гарячекатаних анодів.
  • М0 необхідний створення провідників струму і високочастотних сплавів.
  • Матеріал М00 використовують для виготовлення високочастотних сплавів та провідників струму.
  • М001 застосовують виготовлення дроту, шин та інших електротехнічних виробів.
  • М001б необхідний виготовлення електротехнічних виробів.
  • М00б використовують для створення провідників струму, високочастотних сплавів та апаратів електровакуумної індустрії.
  • М00к - вихідна сировина для створення деформованих та литих заготовок.
  • М0б застосовують для створення сплавів із високою частотою.
  • М0к використовують для виробництва литих та деформованих заготовок.
  • М1 необхідний виготовлення дроту і виробів криогенной техники.
  • М16 застосовують для виробництва приладів електровакуумної промисловості.
  • М1Е необхідний для створення холоднокатаної фольги та стрічки.
  • М1к необхідний створення напівфабрикатів.
  • М1ор застосовують виготовлення дроту та інших електротехнічних виробів.
  • М1р використовують для виготовлення електродів, що застосовуються для зварювання чавуну та міді.
  • МірЕ потрібен для виробництва холоднокатаної стрічки та фольги.
  • М1у використовують для створення холоднокатаних та гарячекатаних анодів.
  • М1ф потрібен для створення стрічки, фольги, гарячекатаних та холоднокатаних листів.
  • М2 використовують для виготовлення добротних сплавів та напівфабрикатів на мідній основі.
  • М2К використовують для виробництва напівфабрикатів.
  • М2р необхідний виготовлення прутків.
  • М3 необхідний виготовлення прокату, сплавів.
  • М3р ​​використовують для створення прокату та сплавів.
  • МБ-1 необхідний для створення берилійвмісних бронз.
  • МСр1 використовують виготовлення електротехнічних конструкцій.
Розділи