Měď | ||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Nikl | Zinek → | ||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||
Vzhled jednoduché látky | ||||||||||||||||||||||||||||
Nativní měď | ||||||||||||||||||||||||||||
Vlastnosti atomu | ||||||||||||||||||||||||||||
Jméno, symbol, číslo | Měď/měď (Cu), 29 | |||||||||||||||||||||||||||
Skupina , období , blok |
11 (zastaralé 1), 4, d-prvek |
|||||||||||||||||||||||||||
atomová hmotnost ( molární hmotnost ) |
63.546(3) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||||||||||||||||||||||||||
Elektronická konfigurace |
[Ar] 3d 10 4s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 |
|||||||||||||||||||||||||||
Poloměr atomu | 128 hodin | |||||||||||||||||||||||||||
Chemické vlastnosti | ||||||||||||||||||||||||||||
kovalentní poloměr | 117 hodin | |||||||||||||||||||||||||||
Poloměr iontů | (+2e) 73 (+1e) 77 (K=6) pm | |||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativita | 1,90 (Paulingova stupnice) | |||||||||||||||||||||||||||
Elektrodový potenciál | +0,337V/ +0,521V | |||||||||||||||||||||||||||
Oxidační stavy | 0; +1; +2; +3; +4 | |||||||||||||||||||||||||||
Ionizační energie (první elektron) |
745,0 (7,72) kJ / mol ( eV ) | |||||||||||||||||||||||||||
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky | ||||||||||||||||||||||||||||
Hustota (v n.a. ) | 8,92 g/cm³ | |||||||||||||||||||||||||||
Teplota tání | 1356,55 K (1083,4 °С) | |||||||||||||||||||||||||||
Teplota varu | 2567 °С | |||||||||||||||||||||||||||
Oud. teplo tání | 13,01 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||
Oud. výparné teplo | 304,6 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||
Molární tepelná kapacita | 24,44 [2] J/(K mol) | |||||||||||||||||||||||||||
Molární objem | 7,1 cm³ / mol | |||||||||||||||||||||||||||
Krystalová mřížka jednoduché látky | ||||||||||||||||||||||||||||
Příhradová konstrukce | Kubický FCC | |||||||||||||||||||||||||||
Parametry mřížky | 3,615 Å _ | |||||||||||||||||||||||||||
Debyeho teplota | 315 tisíc _ | |||||||||||||||||||||||||||
Další vlastnosti | ||||||||||||||||||||||||||||
Tepelná vodivost | (300 K) 401 W/(m K) | |||||||||||||||||||||||||||
Číslo CAS | 7440-50-8 | |||||||||||||||||||||||||||
nejdéle žijící izotopy | ||||||||||||||||||||||||||||
|
29 | Měď |
Cu63,546 | |
3d 10 4s 1 |
Měď ( chemická značka - Cu , z lat. Cu prum ) je chemický prvek 11. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina první skupiny, IB) čtvrté periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 29.
Ve formě jednoduché látky je měď tažný přechodový kov zlatorůžové barvy (růžová v nepřítomnosti oxidového filmu ).
Člověk ji hojně využíval již od starověku.
Měď je jedním z prvních kovů dobře zvládnutých člověkem kvůli její dostupnosti pro získávání z rudy a nízké teplotě tání. Tento kov se přirozeně vyskytuje ve své přirozené formě častěji než zlato , stříbro a železo . Některé z nejstarších měděných výrobků, stejně jako struska – důkaz jejího tavení z rud – byly nalezeny v Turecku při vykopávkách osady Chatal-Gyuyuk [3] . Doba měděná , kdy se měděné předměty rozšířily, navazuje na dobu kamennou ve světových dějinách . Experimentální studie S. A. Semjonova a jeho spolupracovníků prokázaly, že i přes měkkost mědi poskytují měděné nástroje ve srovnání s kamennými nástroji významný nárůst rychlosti sekání, hoblování, vrtání a řezání dřeva a přibližně stejnou dobu se stráví zpracováním kostí. jako u kamenných nástrojů [4] .
V dávných dobách se měď používala i ve formě slitiny s cínem - bronzem - k výrobě zbraní apod., doba bronzová nahradila měď. Slitina mědi a cínu ( bronz ) byla poprvé získána v roce 3000 před naším letopočtem. E. na Středním východě. Bronz přitahoval lidi svou pevností a dobrou tvárností, díky čemuž byl vhodný pro výrobu nástrojů a loveckých nástrojů, nádobí a šperků. Všechny tyto předměty se nacházejí v archeologických vykopávkách. Doba bronzová s ohledem na nástroje byla nahrazena dobou železnou .
Měď byla původně těžena z malachitové rudy spíše než sulfidové rudy , protože nevyžadovala předkalcinaci. K tomu se do hliněné nádoby vložila směs rudy a uhlí , nádoba se umístila do malé jámy a směs se zapálila. Uvolněný oxid uhelnatý redukoval malachit na volnou měď:
Na Kypru byly již ve 3. tisíciletí př. n. l. měděné doly a prováděla se zde tavba mědi.
V 15. - 16. století indiáni kultury Chonos ( Ekvádor ) tavili měď s obsahem 99,5 % a používali ji jako minci ve formě sekeromlatů o šířce 2 cm po stranách a tloušťce 0,5 mm. Mince kolovala po celém západním pobřeží Jižní Ameriky, včetně státu Inkové [5] .
Na území Ruska a sousedních zemí se dvě tisíciletí před naším letopočtem objevily měděné doly. E. Jejich pozůstatky se nacházejí na Uralu (nejznámější naleziště je Kargaly ), v Zakavkazsku, na Sibiři, na Altaji, na území Ukrajiny.
V XIII-XIV století. ovládal průmyslové tavení mědi. v Moskvě v 15. století. Byl založen Cannon Yard , kde se z bronzu odlévaly zbraně různých ráží. Na výrobu zvonů se spotřebovalo hodně mědi. Z bronzu byla odlita díla slévárenského umění jako carské dělo (1586), carský zvon (1735), bronzový jezdec (1782), socha Velkého Buddhy byla odlita v Japonsku ( chrám Todai-ji ) (752) .
S objevem elektřiny v XVIII-XIX století. velké objemy mědi začaly směřovat do výroby drátů a dalších souvisejících produktů. A i když ve XX století. dráty byly často vyrobeny z hliníku, měď neztratila svůj význam v elektrotechnice [6] .
Latinský název mědi Cuprum ( starolat. aes cuprium , aes cyprium ) pochází z názvu ostrova Kypr , kde se nacházelo bohaté naleziště.
Strabo nazývá měď χαλκός , od jména města Chalkis na Euboea . Z tohoto slova vzniklo mnoho starořeckých názvů měděných a bronzových předmětů, kovářského řemesla, kovářských výrobků a odlitků. Druhý latinský název pro měděný aes ( Skt. ayas , gótský aiz , německy erz , anglicky ore ) znamená ruda nebo důl.
Slova měď a měď se nacházejí v nejstarších ruských literárních památkách: Art.-Slav. *mědь "měď" nemá jasnou etymologii, snad původní slovo [7] [8] . V. I. Abaev předpokládal původ slova z názvu země Midia : * Měď z ir. Māda — přes řečtinu. Μηδία [9] . Podle etymologie M. Fasmera je slovo „měď“ příbuzné s dr-germ. smid "kovář", smîda "kov" [9] .
Měď byla označována alchymistickým symbolem " ♀ " - " zrcadlo Venuše " a někdy byla samotná měď také označována alchymisty jako "Venuše". Je to dáno tím, že bohyní krásy Venuše ( Afrodita ) byla bohyní Kypru [10] a zrcadla se vyráběla z mědi. Tento symbol Venuše byl také zobrazen na značce měděné huti Polevskoy , v letech 1735 až 1759 označoval měď Polevskaja, a je vyobrazen na moderním erbu města Polevskoy [10] [11] . S Gumeševským dolem Polevskoy , největším ložiskem měděných rud Ruské říše na Středním Uralu v 18.-19. století , je spojena známá postava z příběhů P. P. Bazhova - Paní měděné hory , patronka těžba malachitu a mědi. Podle jedné z hypotéz jde o obraz bohyně Venuše lomený vědomím lidu [10] .
Průměrný obsah mědi v zemské kůře (clarke) je (0,78-1,5) 10 −4 [12] % (hmotn.) [2] . V mořské a říční vodě je obsah mědi mnohem nižší: 3·10 −7 % a 10 −7 % (hmotnostně), v tomto pořadí [2] .
Měď se v přírodě vyskytuje jak ve sloučeninách, tak v nativní formě. Průmyslově významné jsou chalkopyrit CuFeS 2 , známý také jako pyrity mědi, chalkocit Cu 2 S a bornit Cu 5 FeS 4 . Spolu s nimi se vyskytují i další minerály mědi: covellin CuS , kuprit Cu 2 O, azurit Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 , malachit Cu 2 CO 3 (OH) 2 . Někdy se měď vyskytuje v nativní formě, hmotnost jednotlivých akumulací může dosáhnout 400 tun [13] . Sulfidy mědi vznikají především ve středněteplotních hydrotermálních žilách. Ložiska mědi se také často nacházejí v usazených horninách - měděných pískovcích a břidlicích . Nejznámějšími ložisky tohoto typu jsou Udokan v Transbajkalském území , Zhezkazgan v Kazachstánu , měděný pás střední Afriky a Mansfeld v Německu . Další nejbohatší ložiska mědi jsou v Chile (Escondida a Collausi) a USA (Morenci) [14] .
Většina měděné rudy se těží povrchovou těžbou. Obsah mědi v rudě se pohybuje od 0,3 do 1,0 %.
Měď je zlatorůžový tažný kov, rychle pokrytý oxidovým filmem na vzduchu, což mu dává charakteristický intenzivní žlutočervený odstín. Tenké filmy mědi na světle mají zelenomodrou barvu.
Spolu s osmiem , cesiem a zlatem je měď jedním ze čtyř kovů, které mají jasné zbarvení, které se liší od šedé nebo stříbrné barvy ostatních kovů. Tento barevný odstín se vysvětluje přítomností elektronických přechodů mezi vyplněným třetím a poloprázdným čtvrtým atomovým orbitalem: energetický rozdíl mezi nimi odpovídá vlnové délce oranžového světla. Stejný mechanismus je zodpovědný za charakteristickou barvu zlata.
Měď tvoří plošně centrovanou kubickou mřížku , prostorová grupa F m3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.
Měď má vysokou tepelnou [15] a elektrickou vodivost (zaujímá druhé místo v elektrické vodivosti mezi kovy po stříbře ). Měrná elektrická vodivost při 20 °C: 55,5–58 MSm / m [16] . Měď má poměrně velký teplotní koeficient odporu : 0,4% / °C a v širokém teplotním rozsahu je mírně závislá na teplotě. Měď je diamagnetická .
Existuje řada slitin mědi : mosaz - se zinkem , bronz - s cínem a dalšími prvky, měďnatý nikl - s niklem a další.
Atomová hustota mědi (N0) = (atom/m³).
Přírodní měď se skládá ze dvou stabilních izotopů - 63 Cu ( zastoupení izotopů 69,1 %) a 65 Cu (30,9 %). Jsou známy více než dvě desítky nestabilních izotopů, z nichž nejdelší životnost je 67 Cu s poločasem rozpadu 62 hodin [17] .
Měď se získává z měděných rud a minerálů. Hlavními metodami získávání mědi jsou pyrometalurgie , hydrometalurgie a elektrolýza .
Kalcinovaný koncentrát se pak taví na mat. Oxid křemičitý se přidává do taveniny, aby vázal oxid železa:
Vzniklý silikát ve formě strusky plave a odděluje se. Mat, který zůstal na dně - slitina sulfidů FeS a Cu 2 S - se podrobí Bessemerovu tavení. K tomu se roztavený kamínek nalije do konvertoru, do kterého se vhání kyslík. V tomto případě je zbývající sulfid železa oxidován na oxid a je odstraněn z procesu ve formě silikátu pomocí oxidu křemičitého. Sulfid měďnatý je částečně oxidován na oxid a poté redukován na kovovou (puchýřkovou) měď:
Výsledná kovová (blistrová) měď obsahuje 90,95 % kovu a je podrobena dalšímu elektrolytickému čištění za použití okyseleného roztoku síranu měďnatého jako elektrolytu. Elektrolytická měď vytvořená na katodě má vysokou čistotu až 99,99 % a používá se k výrobě drátů, elektrických zařízení a slitin.
Hydrometalurgická metoda spočívá v rozpouštění měděných minerálů ve zředěné kyselině sírové nebo v roztoku amoniaku ; z výsledných roztoků je měď nahrazena kovovým železem:
Elektrolýza roztoku síranu měďnatého :
Ve sloučeninách má měď dva oxidační stavy: +1 a +2. První z nich je náchylný k disproporcionaci a je stabilní pouze v nerozpustných sloučeninách (Cu 2 O, CuCl, CuI atd.) nebo komplexech (například [Cu(NH 3 ) 2 ] + ). Jeho sloučeniny jsou bezbarvé. Oxidační stav +2 je stabilnější, což dává modré a modrozelené soli. Za neobvyklých podmínek a komplexů lze získat sloučeniny s oxidačním stavem +3, +4 a dokonce +5. Posledně jmenovaný se nachází v solích kupbororanového aniontu Cu(B 11 H 11 ) 2 3− získaných v roce 1994.
Nemění se na vzduchu za nepřítomnosti vlhkosti a oxidu uhličitého . Je to slabé redukční činidlo , nereaguje s vodou a zředěnou kyselinou chlorovodíkovou . Oxidováno koncentrovanými kyselinami sírovou a dusičnou , " aqua regia ", kyslíkem , halogeny , chalkogeny , oxidy nekovů . Reaguje při zahřívání s halogenovodíky .
Ve vlhkém vzduchu měď oxiduje a vytváří zásaditý uhličitan měďnatý (vnější vrstva patiny):
Reaguje s koncentrovanou studenou kyselinou sírovou:
S koncentrovanou horkou kyselinou sírovou:
S bezvodou horkou kyselinou sírovou:
Se zředěnou kyselinou sírovou při zahřívání v přítomnosti kyslíku ve vzduchu:
S koncentrovanou kyselinou dusičnou:
Se zředěnou kyselinou dusičnou:
S "královskou vodkou":
S koncentrovanou horkou kyselinou chlorovodíkovou:
Se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou za přítomnosti kyslíku:
Se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou v přítomnosti peroxidu vodíku:
S plynným chlorovodíkem při 500–600 °C:
S bromovodíkem:
Měď také reaguje s koncentrovanou kyselinou octovou v přítomnosti kyslíku:
Měď se rozpouští v koncentrovaném hydroxidu amonném za vzniku amoniaků :
Oxiduje na oxid měďnatý (I) s nedostatkem kyslíku při teplotě 200 °C a na oxid měďnatý (II) s přebytkem kyslíku při teplotách řádově 400-500 °C:
Měděný prášek reaguje s chlórem , sírou (v kapalném sirouhlíku ) a bromem (v etheru) při pokojové teplotě:
S jódem (jodid měďný neexistuje):
Při 300-400 °C reaguje se sírou a selenem :
S oxidy nekovů:
S koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou a chlorečnanem draselným :
S chloridem železitým:
Vytěsňuje méně aktivní kovy z jejich solí:
Vlastnosti sloučenin mědi (I) jsou podobné vlastnostem sloučenin stříbra (I). Zejména CuCl, CuBr a Cul jsou nerozpustné. Existují také ve vodě nerozpustné komplexy (například dichlormeďnatý (I) iont [CuCl 2 ] - stabilní:
)Je třeba poznamenat, že síran měďnatý (I) je nestabilní.Okamžitě se rozkládá a mění se na stabilní síran měďnatý (II) .
Ionty mědi (I) ve vodném roztoku jsou nestabilní a snadno disproporční :
Příkladem disproporcionace je reakce oxidu měďného (I) se zředěnou kyselinou sírovou:
Oxidační stav +1 odpovídá červenooranžovému oxidu Cu 2 O, který se rozkládá při teplotě 1800 °C:
Lze redukovat na elementární měď:
Proces aluminotermie také probíhá :
Reaguje s koncentrovanými alkalickými roztoky:
S koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou:
Se zředěnými halogenovými kyselinami (Hal = Cl, Br, I):
Se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou za přítomnosti kyslíku:
S koncentrovanou kyselinou dusičnou:
S koncentrovanou kyselinou sírovou:
Se zředěnou kyselinou sírovou:
S hydrogensiřičitanem sodným:
S amoniakem:
S roztokem amoniaku:
S kyselinou hydrazoovou za různých podmínek chlazení:
S šedou barvou:
Se sulfidem měďným:
S kyslíkem:
S chlórem:
S oxidy alkalických kovů (Me = Li, Na, K, Rb, Cs):
S oxidem barnatým:
Odpovídající hydroxid CuOH (žlutý) se při 100 °C rozkládá za vzniku oxidu měďného.
Hydroxid CuOH má základní vlastnosti.
Reaguje také s roztokem amoniaku:
Reaguje s hydroxidem draselným:
Oxidační stav II je nejstabilnější oxidační stav mědi. Odpovídá černému oxidu CuO, který se rozkládá při teplotě 1100 °C:
Reaguje s roztokem amoniaku za vzniku Schweitzerova činidla :
Rozpouští se v koncentrovaných alkáliích za tvorby komplexů:
Při tavení s alkáliemi se tvoří měďnaté kovové:
S kyselinou dusičnou:
Reaguje s kyselinou jodovodíkovou za vzniku jodidu měďného (I), protože jodid měďný (II) neexistuje :
Probíhají hořčíkové a aluminotermické procesy:
Může být také redukován na elementární měď následujícími způsoby:
Oxid měďnatý se používá k výrobě barya yttria oxidu měďnatého (YBa 2 Cu 3 O 7-δ ), který je základem pro výrobu supravodičů .
Odpovídající hydroxid Cu (OH) 2 (modrý), který se při delším stání rozkládá na černý oxid měďnatý (II):
Také při nadměrné vlhkosti je možná oxidace mědi a přechod na hydroxid měďnatý, ve kterém je oxidační stav mědi +3:
Při zahřátí na 70 °C se rozkládá:
Reaguje s koncentrovanými alkalickými roztoky za vzniku modrých hydroxokomplexů (to potvrzuje převážně bazický charakter Cu(OH)_2):
Při tvorbě měďnatých (II) solí se rozpouští ve všech kyselinách (včetně oxidačních kyselin) kromě jodovodíkových :
Reakce s kyselinou jodovodíkovou se liší tím, že vzniká jodid měďný, protože jodid měďný neexistuje:
Reakce s vodným roztokem amoniaku je jednou z nejdůležitějších v chemii, protože vzniká Schweitzerovo činidlo ( rozpouštědlo celulózy ):
Také suspenze hydroxidu měďnatého reaguje s oxidem uhličitým za vzniku dihydroxokarbonátu měďnatého:
Většina solí dvojmocné mědi má modrou nebo zelenou barvu. Když se měďnaté soli rozpustí ve vodě, vytvoří se modré akvakomplexy [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ . Sloučeniny mědi (II) mají slabé oxidační vlastnosti, čehož se využívá při analýze (např. použití Fehlingova činidla). Uhličitan měďnatý (II) má zelenou barvu, což je důvodem k ozelenění prvků budov, památek a výrobků z mědi a slitin mědi, když oxidový film interaguje s oxidem uhličitým ve vzduchu za přítomnosti vody
Síran měďnatý (II) po hydrataci poskytuje modré krystaly síranu měďnatého CuSO 4 ∙ 5H 2 O, používá se jako fungicid .
Oxidační stavy III a IV jsou nestabilní oxidační stavy a jsou reprezentovány pouze sloučeninami s kyslíkem, fluorem nebo ve formě komplexů.
Oxid měďnatý nebyl získán. Pod tímto názvem jsou popsány různé kupráty (III).
Hexafluorocupráty (III) a (IV) se získávají působením fluoru na soli mědi a alkalických kovů při zahřívání pod tlakem. Prudce reagují s vodou a jsou silnými oxidačními činidly.
Komplexy mědi (III) s orthoperiodáty a teluráty jsou relativně stabilní a byly navrženy jako oxidační činidla v analytické chemii. Bylo popsáno mnoho komplexů mědi(III) s aminokyselinami a peptidy.
Měď lze v roztoku prokázat zelenomodrou barvou plamene Bunsenova hořáku , když se do něj zavede platinový drátek namočený ve zkušebním roztoku.
Díky nízkému měrnému odporu (druhý po stříbře , měrný odpor při 20 °C: 0,01724-0,0180 μΩ m / [16] ) je měď široce používána v elektrotechnice pro výrobu silových a jiných kabelů, drátů nebo jiných vodičů, např. například v tištěné elektroinstalaci . Měděné dráty se zase používají ve vinutích elektrických pohonů ( byt: elektromotory ) a výkonových transformátorů . Pro tyto účely musí být kov velmi čistý: nečistoty prudce snižují elektrickou vodivost . Například přítomnost 0,02 % hliníku v mědi snižuje její elektrickou vodivost téměř o 10 % [18] .
Další užitečnou vlastností mědi je její vysoká tepelná vodivost. To umožňuje jeho použití v různých chladičích, výměnících tepla , mezi které patří známé chladiče, klimatizační a topné radiátory , počítačové chladiče , tepelné trubice .
Díky vysoké mechanické pevnosti a vhodnosti pro obrábění jsou bezešvé kruhové měděné trubky široce používány pro přepravu kapalin a plynů: v domácích vodovodních systémech , vytápění, zásobování plynem, klimatizačních systémech a chladicích jednotkách. V řadě zemí jsou měděné trubky hlavním materiálem používaným pro tyto účely: ve Francii, Spojeném království a Austrálii pro dodávky plynu do budov, ve Spojeném království, USA, Švédsku a Hong Kongu pro zásobování vodou, ve Spojeném království a Švédsku pro topení.
V Rusku je výroba vodních a plynových trubek z mědi regulována národní normou GOST R 52318-2005 [19] a použití v této funkci federálním kodexem pravidel SP 40-108-2004. Kromě toho jsou potrubí z mědi a slitin mědi široce používána ve stavbě lodí a energetice pro přepravu kapalin a páry.
Slitiny mědi jsou široce používány v různých oblastech technologie, z nichž nejběžnější jsou výše zmíněný bronz a mosaz . Obě slitiny jsou obecnými názvy pro celou rodinu materiálů, které mohou kromě cínu a zinku zahrnovat nikl , vizmut a další kovy . Například složení dělového bronzu , používaného k výrobě děl až do 19. století, zahrnuje všechny tři základní kovy - měď, cín, zinek; receptura se měnila podle času a místa výroby nástroje. Velké množství mosazi se používá pro výrobu nábojů pro dělostřeleckou munici a zbraňové náboje , a to z důvodu vyrobitelnosti a vysoké tažnosti. Pro strojní součásti se používají slitiny mědi se zinkem, cínem, hliníkem, křemíkem atd. (spíše než čistá měď) kvůli jejich větší pevnosti: 30–40 kgf/mm² pro slitiny a 25–29 kgf/mm² pro komerčně čisté měď.
Slitiny mědi (kromě beryliového bronzu a některých hliníkových bronzů) při tepelném zpracování nemění své mechanické vlastnosti a jejich mechanické vlastnosti a odolnost proti opotřebení jsou dány pouze chemickým složením a jeho vlivem na strukturu. Modul pružnosti slitin mědi (900-12000 kgf / mm², nižší než u oceli). Hlavní výhodou slitin mědi je nízký koeficient tření (což je činí zvláště racionálním pro použití v kluzných párech), kombinovaný pro mnoho slitin s vysokou tažností a dobrou odolností proti korozi v řadě agresivních prostředí (slitiny mědi a niklu a hliníkové bronzy ) a dobrou elektrickou vodivostí. Měď a její slitiny s mosazí a bronzem mají vysokou odolnost proti korozi, elektrickou a tepelnou vodivost a kluzné vlastnosti. Měď se přitom dobře svařuje a zpracovává řezáním. [dvacet]
Hodnota součinitele tření je u všech slitin mědi prakticky stejná, přičemž mechanické vlastnosti a odolnost proti opotřebení, stejně jako chování v korozních podmínkách, závisí na složení slitin, potažmo na struktuře. Pevnost je vyšší u dvoufázových slitin a tažnost u jednofázových. Slitina mědi a niklu ( cupronickel ) se používá pro ražbu drobných mincí [21] .
Slitiny mědi a niklu, včetně tzv. slitiny „Admiralty“, jsou široce používány při stavbě lodí (trubky kondenzátorů výfukové páry turbín chlazené vnější vodou) a aplikacích spojených s možností vystavení agresivní mořské vodě díky vysoké odolnosti proti korozi . Měď je důležitou součástí tvrdých pájek - slitin s bodem tání 590-880°C, které mají dobrou přilnavost k většině kovů a používají se k pevnému spojování různých kovových dílů, zejména z různých kovů, od potrubních armatur až po tekuté raketové motory.
Slitiny, kde je významná měďDural (dural) je definován jako slitina hliníku a mědi (měď v duralu 4,4%).
Slitiny šperkůVe šperkařství se často používají slitiny mědi a zlata ke zvýšení pevnosti výrobků vůči deformaci a otěru, protože čisté zlato je velmi měkký kov a není odolné vůči mechanickému namáhání.
Z oxidů mědi se získává oxid yttrium-barium-měďnatý ( kuprát ) YBa 2 Cu 3 O 7-δ , který je základem pro získávání vysokoteplotních supravodičů . Měď se používá k výrobě elektrochemických článků a baterií na bázi oxidu mědi .
Měď je nejrozšířenějším katalyzátorem pro polymeraci acetylenu . Vzhledem k tomu, že měď je katalyzátorem polymerace acetylenu (vytváří sloučeniny mědi s acetylenem), lze měděná potrubí pro dopravu acetylenu použít pouze v případě, že obsah mědi ve slitině materiálu potrubí není větší než 64 %.
Měď je široce používána v architektuře. Střechy a fasády z tenkého měděného plechu, díky samozhášivému procesu koroze měděného plechu, slouží bezporuchově 100-150 let. V Rusku je použití měděných plechů na střechy a fasády upraveno federálním kodexem pravidel SP 31-116-2006 [22] .
Měď lze použít ke snížení přenosu infekce ve zdravotnických zařízeních prostřednictvím povrchů, kterých se dotýká lidská ruka. Z mědi lze vyrobit kliky dveří, kování pro uzávěry vody, zábradlí, zábradlí postelí a stolové desky. [23]
Pára mědi se používá jako pracovní tekutina v laserech na páry mědi při generačních vlnových délkách 510 a 578 nm [24] .
Měď se také používá v pyrotechnice pro modré zbarvení.
V lednu 2008 vůbec poprvé ceny mědi na londýnské burze kovů přesáhly 8 000 dolarů za tunu. Začátkem července ceny vzrostly na 8 940 dolarů za tunu, což byl absolutní rekord od roku 1979, kdy obchodování na LME začalo. Cena dosáhla vrcholu na téměř 10,2 tisíce dolarů v únoru 2011 [25] .
V roce 2011 byly náklady na měď asi 8 900 $ za tunu [26] . Vlivem světové hospodářské krize klesla cena většiny druhů surovin a náklady na 1 tunu mědi k 1. září 2016 nepřesáhly 4 700 USD [27] . V květnu 2021 cena mědi na burze vylétla na 10 307 dolarů za tunu. [28]
Měď je nezbytným prvkem pro všechny vyšší rostliny a živočichy. V krevním řečišti je měď transportována především proteinem ceruloplasminem . Po vstřebání mědi střevy je pomocí albuminu transportována do jater .
Měď se vyskytuje v celé řadě enzymů , jako je cytochrom c oxidáza , enzym měď- zinek superoxiddismutáza a molekulární kyslík přenášející protein hemocyanin . V krvi všech hlavonožců a většiny plžů a členovců je měď součástí hemocyaninu ve formě imidazolového komplexu iontu mědi, což je úloha podobná jako u komplexu porfyrinu železa v molekule hemoglobinového proteinu v krvi obratlovců.
Předpokládá se, že měď a zinek spolu soutěží při vstřebávání v trávicím traktu , takže nadbytek jednoho z těchto prvků ve stravě může způsobit nedostatek druhého prvku. Zdravý dospělý člověk potřebuje 0,9 mg mědi denně.
Při nedostatku mědi v chondro- a osteoblastech se snižuje aktivita enzymových systémů a zpomaluje se metabolismus bílkovin, v důsledku toho se zpomaluje a narušuje růst kostní tkáně [29] .
Některé sloučeniny mědi mohou být toxické, pokud je MPC překročena v potravinách a vodě. Obsah mědi v pitné vodě by neměl překročit 1 mg/l (SanPiN 2.1.4.1074-01), nežádoucí je však i nedostatek mědi v pitné vodě. Světová zdravotnická organizace (WHO) formulovala toto pravidlo v roce 1998 takto: „Rizika pro lidské zdraví z nedostatku mědi v těle jsou mnohonásobně vyšší než rizika z jejího nadbytku.“
V roce 2003, jako výsledek intenzivního výzkumu, WHO revidovala předchozí hodnocení toxicity mědi. Bylo zjištěno, že měď není příčinou poruch trávení [30] .
Existovaly obavy, že hepatocerebrální dystrofie (Wilson-Konovalovova choroba) je doprovázena hromaděním mědi v těle, protože není vylučována játry do žluči . Toto onemocnění způsobuje poškození mozku a jater. Kauzální vztah mezi vznikem onemocnění a příjmem mědi však nebyl potvrzen [30] . Byla zjištěna pouze zvýšená citlivost osob s diagnózou tohoto onemocnění na zvýšený obsah mědi v potravinách a vodě.
Baktericidní vlastnosti mědi a jejích slitin jsou lidem známy již dlouhou dobu. V roce 2008, po dlouhém výzkumu, americká EPA oficiálně označila měď a několik slitin mědi za germicidní činidla [31] (agentura zdůrazňuje, že použití mědi jako germicidního činidla může doplňovat, ale nemělo by nahrazovat standardní praxi pro kontrolu infekcí) . Baktericidní účinek měděných povrchů (a jejích slitin) je zvláště výrazný ve vztahu k methicilin -rezistentnímu kmeni Staphylococcus aureus , známému jako „supermikrobi“ MRSA [32] . V létě 2009 byla stanovena úloha mědi a slitin mědi v inaktivaci viru chřipky A/ H1N1 (tzv. „ prasečí chřipka “) [33] .
Nadměrná koncentrace iontů mědi dodává vodě výraznou „ kovovou chuť “. U různých lidí je práh pro organoleptické stanovení mědi ve vodě přibližně 2-10 mg / l . Přirozená schopnost detekovat vysokou hladinu mědi ve vodě tímto způsobem je přirozeným obranným mechanismem proti požití vody s nadměrným obsahem mědi.
Světová produkce mědi v roce 2000 byla asi 15 milionů tun a v roce 2004 - asi 14 milionů tun [34] [35] . Podle odborníků činily světové zásoby v roce 2000 954 milionů tun, z toho 687 milionů tun byly prokázané zásoby [34] , Rusko tvořilo 3,2 % celkových a 3,1 % potvrzených světových zásob [34] . Zásoby mědi tedy při současném tempu spotřeby vydrží zhruba 60 let.
Výroba rafinované mědi v Rusku v roce 2006 činila 881,2 tisíc tun, spotřeba - 591,4 tisíc tun [36] . Hlavními producenty mědi v Rusku byly:
Společnost | tisíc tun | % |
---|---|---|
Norilský nikl | 425 | 45 % |
Uralelektromed | 351 | 37 % |
Ruská měděná společnost | 166 | osmnáct % |
Metalloinvest Holding se k těmto výrobcům mědi v Rusku připojil v roce 2009, když koupil práva na rozvoj nového ložiska mědi Udokanskoye [37 ] . Světová produkce mědi v roce 2007 byla [38] 15,4 mil. tun a v roce 2008 - 15,7 mil. t. Lídry ve výrobě byli:
Z hlediska světové produkce a spotřeby je měď na třetím místě po železe a hliníku.
Očekává se, že tavení mědi v roce 2019 bude 25,5 milionů tun [39]
Ke konci roku 2008 činily prozkoumané světové zásoby mědi 1 miliardu tun, z toho bylo potvrzeno 550 milionů tun. Navíc se odhaduje, že světové světové zásoby na pevnině dosahují 3 miliard tun a hlubinné zdroje se odhadují na 700 milionů tun.
Nyní je známo více než 170 minerálů obsahujících měď, ale pouze 14-15 z nich má průmyslový význam. Jedná se o chalkopyrit (aka pyrit měďnatý), malachit a také se nachází přírodní měď. V měděných rudách se často jako nečistoty vyskytují molybden, nikl, olovo, kobalt, méně často zlato, stříbro. Obvykle se měděné rudy obohacují v továrnách před odesláním do hutí mědi. Měď je bohatá v Kazachstánu, USA, Chile, Kanadě, afrických zemích - Zair, Zambie, Jižní Afrika. Escondida je největší světový lom, ve kterém se těží měděná ruda (nachází se v Chile ). V závislosti na hloubce výskytu se ruda těží otevřenou nebo uzavřenou metodou. [40]
90% primární mědi se získává pyrometalurgickou metodou, 10% - hydrometalurgickou metodou. Hydrometalurgický způsob je výroba mědi jejím rozpuštěním ve slabém roztoku kyseliny sírové a následným oddělením kovové (blistrové) mědi z roztoku. Pyrometalurgická metoda se skládá z několika fází: obohacení, pražení, tavení do matu, foukání v konvertoru, rafinace.
Pro obohacování měděných rud se používá flotační metoda (založená na využití různé smáčivosti částic obsahujících měď a odpadní horniny), která umožňuje získat měděný koncentrát obsahující od 10 do 35 % mědi.
Měděné rudy a koncentráty s vysokým obsahem síry podléhají oxidačnímu pražení. V procesu zahřívání koncentrátu nebo rudy na 700-800 °C za přítomnosti vzdušného kyslíku dochází k oxidaci sulfidů a ke snížení obsahu síry téměř na polovinu původní hodnoty. Vypalují se pouze chudé koncentráty (s obsahem mědi 8 až 25 %), zatímco bohaté koncentráty (25 až 35 % mědi) se taví bez vypalování.
Po upražení se ruda a měděný koncentrát přetaví na kamínek, což je slitina obsahující sulfidy mědi a železa. Mat obsahuje od 30 do 50 % mědi, 20-40 % železa, 22-25 % síry, navíc mat obsahuje nečistoty nikl, zinek, olovo, zlato, stříbro. Tavení se nejčastěji provádí v plamenných dozvukových pecích. Teplota v zóně tání je 1450 °C.
Aby došlo k oxidaci sulfidů a železa, je výsledný měděný kamínek foukán stlačeným vzduchem v horizontálních konvertorech s bočním otryskáváním. Vzniklé oxidy se přeměňují na strusku. Teplota v měniči je 1200-1300 °C. Zajímavostí je, že teplo v konvertoru se uvolňuje vlivem chemických reakcí, bez přívodu paliva. V konvertoru se tak získá měď z puchýřků obsahující 98,4-99,4 % mědi, 0,01-0,04 % železa, 0,02-0,1 % síry a malé množství niklu, cínu, antimonu, stříbra, zlata. Tato měď se nalévá do pánve a nalévá do ocelových forem nebo na licím stroji.
Dále, aby se odstranily škodlivé nečistoty, měď z puchýřků se rafinuje (provádí se oheň a poté elektrolytická rafinace). Podstatou požární rafinace puchýřkové mědi je oxidace nečistot, jejich odstranění plyny a jejich přeměna na strusku. Po rafinaci ohněm se získává měď o čistotě 99,0–99,7 %. Lije se do forem a získávají se ingoty pro další tavení slitin (bronz a mosaz) nebo ingoty pro elektrolytickou rafinaci.
Elektrolytická rafinace se provádí za účelem získání čisté mědi (99,95 %). Elektrolýza se provádí v lázních, kde anoda je vyrobena z mědi rafinované ohněm a katoda je vyrobena z tenkých plátů čisté mědi. Elektrolytem je roztok kyseliny sírové se síranem měďnatým. Při elektrolýze dochází ke zvýšení koncentrace kyseliny sírové. Když projde stejnosměrný proud, anoda se rozpustí, měď přejde do roztoku a očištěná od nečistot se usadí na katodách. Nečistoty se usazují na dně lázně ve formě kalu, který se zpracovává k extrakci cenných kovů. Při příjmu 1000 tun elektrolytické mědi můžete získat až 3 kg stříbra a 200 g zlata. Katody jsou vyloženy za 5-12 dní, kdy jejich hmotnost dosáhne 60 až 90 kg. Důkladně se promyjí a následně roztaví v elektrických pecích [41] .
Vliv na životní prostředíPři otevřeném způsobu těžby se po jejím ukončení stává lom zdrojem toxických látek. Nejjedovatější jezero na světě – Berkeley Pit – vzniklo v měděném dole.
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Řady elektrochemické aktivity kovů | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
mincovní kovy | |
---|---|
Kovy | |
Slitiny |
|
Skupiny mincí | |
Kovové skupiny | |
viz také |