الرقم التسلسلي للنحاس في الجدول الدوري. طرق الحصول على النحاس

النحاس معدن ذهبي اللون وردي اللون ذو بريق معدني مميز. في النظام الدوري لـ D. I. Mendeleev هذا عنصر كيميائيتم تعيينه كـ Cu (Cuprum) ويقع تحت الرقم التسلسلي 29 في المجموعة الأولى (المجموعة الفرعية الجانبية)، في الفترة الرابعة.

الاسم اللاتيني Cuprum يأتي من اسم جزيرة قبرص. هناك حقائق معروفة مفادها أنه في قبرص في القرن الثالث قبل الميلاد كانت هناك مناجم نحاس وقام الحرفيون المحليون بصهر النحاس. يمكنك شراء النحاس من الشركة « ».

وفقا للمؤرخين، كان المجتمع على دراية بالنحاس منذ حوالي تسعة آلاف سنة. تم العثور على أقدم منتجات النحاس خلال الحفريات الأثريةعلى أراضي تركيا الحديثة. اكتشف علماء الآثار حبات وألواح نحاسية صغيرة تستخدم لتزيين الملابس. يعود تاريخ الاكتشافات إلى مطلع الألفية الثامنة إلى السابعة قبل الميلاد. في العصور القديمة، تم استخدام النحاس لصنع المجوهرات والأطباق باهظة الثمن والأدوات المختلفة ذات الشفرات الرفيعة.

يمكن تسمية الإنجاز الكبير لعلماء المعادن القدماء بإنتاج سبيكة ذات قاعدة نحاسية - البرونز.

الخصائص الأساسية للنحاس

1. الخصائص الفيزيائية.

في الهواء، يكتسب النحاس لونًا أحمر مصفرًا ساطعًا بسبب تكوين طبقة أكسيد. الصفائح الرقيقة لها لون أزرق مخضر عند فحصها من خلالها. يكون النحاس في شكله النقي ناعمًا جدًا، ومرنًا، ويمكن دحرجته وسحبه بسهولة. الشوائب يمكن أن تزيد من صلابته.

يمكن تسمية الموصلية الكهربائية العالية للنحاس بالخاصية الرئيسية التي تحدد استخدامه السائد. يتمتع النحاس أيضًا بموصلية حرارية عالية جدًا. تؤثر الشوائب مثل الحديد والفوسفور والقصدير والأنتيمون والزرنيخ على الخواص الأساسية وتقلل من التوصيل الكهربائي والحراري. ووفقا لهذه المؤشرات، يأتي النحاس في المرتبة الثانية بعد الفضة.

يحتوي النحاس على كثافات عالية ونقاط انصهار ونقاط غليان. خاصية هامةكما أن لديها مقاومة جيدة للتآكل. على سبيل المثال، في الرطوبة العالية، يتأكسد الحديد بشكل أسرع بكثير.

يتناسب النحاس بشكل جيد مع المعالجة: يتم لفه في صفائح نحاسية وقضبان نحاسية، ويتم سحبه إلى سلك نحاسي بسمك يصل إلى جزء من الألف من المليمتر. هذا المعدن diamagnetic، أي أنه ممغنط عكس اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي.

النحاس معدن منخفض النشاط نسبيًا. في ظل الظروف العادية في الهواء الجاف، لا يحدث أكسدته. يتفاعل بسهولة مع الهالوجينات والسيلينيوم والكبريت. الأحماض التي ليس لها خصائص مؤكسدة ليس لها أي تأثير على النحاس. مع الهيدروجين والكربون والنيتروجين التفاعلات الكيميائيةلا. في الهواء الرطب، تحدث الأكسدة لتكوين كربونات النحاس (II) - الطبقة العليا من البلاتين.
النحاس مذبذب، مما يعني أنه يشكل الكاتيونات والأنيونات في القشرة الأرضية. اعتمادًا على الظروف، تظهر مركبات النحاس خصائص حمضية أو قاعدية.

طرق الحصول على النحاس

يوجد النحاس في الطبيعة على شكل مركبات وعلى شكل شذرات. وتمثل المركبات بمجمعات الأكاسيد والبيكربونات والكبريت وثاني أكسيد الكربون، وكذلك خامات الكبريتيد. الخامات الأكثر شيوعًا هي بيريت النحاس وبريق النحاس. محتوى النحاس فيها هو 1-2٪. يتم استخراج 90% من النحاس الأولي باستخدام طريقة التعدين الحراري و10% باستخدام طريقة التعدين المائي.

1. تشتمل طريقة المعالجة المعدنية الحرارية على العمليات التالية: التخصيب والتحميص، وصهر المادة غير اللامعة، والتطهير في محول، والتكرير الكهربائي.
يتم إثراء خامات النحاس عن طريق التعويم والتحميص التأكسدي. جوهر طريقة التعويم هو كما يلي: جزيئات النحاس معلقة البيئة المائية، تلتصق فقاعات الهواء بالسطح وترتفع إلى السطح. تتيح لك هذه الطريقة الحصول على تركيز مسحوق النحاس الذي يحتوي على 10-35% من النحاس.

تخضع خامات النحاس ومركزاته التي تحتوي على نسبة كبيرة من الكبريت للتحميص التأكسدي. عند تسخينها في وجود الأكسجين، تتأكسد الكبريتيدات، وتنخفض كمية الكبريت بمقدار النصف تقريبًا. يتم تحميص المركزات الرديئة التي تحتوي على 8-25% نحاس. يتم صهر المركزات الغنية التي تحتوي على 25-35% من النحاس دون اللجوء إلى التحميص.

المرحلة التالية من طريقة التعدين الحراري لإنتاج النحاس هي صهر اللون غير اللامع. إذا تم استخدام خام النحاس المقطوع مع كمية كبيرة من الكبريت كمواد خام، فسيتم إجراء الصهر في أفران العمود. وبالنسبة لتركيز التعويم المسحوق، يتم استخدام الأفران العاكسة. يحدث الانصهار عند درجة حرارة 1450 درجة مئوية.

في المحولات الأفقية ذات النفخ الجانبي، يتم نفخ النحاس غير اللامع بالهواء المضغوط حتى تحدث أكسدة الكبريتيدات والحديد. بعد ذلك، يتم تحويل الأكاسيد الناتجة إلى خبث، والكبريت إلى أكسيد. ينتج المحول النحاس البثري الذي يحتوي على 98.4-99.4% من النحاس والحديد والكبريت بالإضافة إلى كميات صغيرة من النيكل والقصدير والفضة والذهب.

يتعرض النحاس البثري للنار ومن ثم التكرير الكهربائي. تتم إزالة الشوائب بالغازات وتحويلها إلى خبث. نتيجة للتكرير بالنار، يتكون النحاس بدرجة نقاء تصل إلى 99.5%. وبعد التكرير الكهربائي، تصل نسبة النقاء إلى 99.95%.

2. تتضمن الطريقة الميتالورجية المائية ترشيح النحاس بمحلول ضعيف من حمض الكبريتيك، ثم فصل معدن النحاس مباشرة عن المحلول. تُستخدم هذه الطريقة لمعالجة الخامات منخفضة الجودة ولا تسمح باستخراج المعادن الثمينة مع النحاس.

تطبيقات النحاس

نظرًا لصفاتها القيمة، يتم استخدام النحاس وسبائك النحاس في صناعات الهندسة الكهربائية والكهربائية، وفي الإلكترونيات الراديوية وصناعة الأجهزة. توجد سبائك النحاس مع معادن مثل الزنك والقصدير والألومنيوم والنيكل والتيتانيوم والفضة والذهب. أقل استخدامًا هي السبائك التي تحتوي على معادن غير معدنية: الفوسفور والكبريت والأكسجين. هناك مجموعتان من سبائك النحاس: النحاس (سبائك مع الزنك) والبرونز (سبائك مع عناصر أخرى).

يعتبر النحاس صديقًا للبيئة للغاية، مما يسمح باستخدامه في تشييد المباني السكنية. على سبيل المثال، يمكن للسقف النحاسي، بسبب خصائصه المضادة للتآكل، أن يستمر لأكثر من مائة عام دون أي رعاية خاصة أو طلاء.

يستخدم النحاس في سبائك الذهب في المجوهرات. تزيد هذه السبيكة من قوة المنتج وتزيد من مقاومة التشوه والتآكل.

تتميز مركبات النحاس بالنشاط البيولوجي العالي. في النباتات، يشارك النحاس في تركيب الكلوروفيل. ولذلك، يمكن أن ينظر إليه في تكوين الأسمدة المعدنية. يمكن أن يؤدي نقص النحاس في جسم الإنسان إلى تدهور تكوين الدم. ويوجد في العديد من المنتجات الغذائية. على سبيل المثال، يوجد هذا المعدن في الحليب. ومع ذلك، من المهم أن نتذكر أن مركبات النحاس الزائدة يمكن أن تسبب التسمم. لهذا السبب لا يجب طهي الطعام في أواني الطبخ النحاسية. أثناء الغليان، قد يحتوي الطعام عدد كبير مننحاس إذا كانت الأطباق بالداخل مغطاة بطبقة من القصدير، فلا يوجد خطر التسمم.

في الطب، يستخدم النحاس كمطهر وقابض. وهو أحد مكونات قطرات العين لالتهاب الملتحمة ومحاليل الحروق.

نحاس(lat. Cuprum)، النحاس، العنصر الكيميائي للمجموعة الأولى الجدول الدوريمندليف. العدد الذري 29, الكتلة الذرية 63.546؛ معدن أحمر ناعم ومرن. يتكون المعدن الطبيعي من خليط من نظيرين مستقرين - 63 نحاس (69.1%) و 65 نحاس (30.9%).

مرجع تاريخي.م هو أحد المعادن المعروفة منذ القدم. تم تسهيل التعارف المبكر للإنسان مع M. من خلال حقيقة أنه يحدث في الطبيعة في حالة حرة في شكل شذرات (انظر. النحاس الأصلي)، والتي تصل في بعض الأحيان إلى أحجام كبيرة. لعبت المعادن وسبائكها دورًا رئيسيًا في التطوير الثقافة المادية(سم. العصر البرونزي). نظرًا لسهولة اختزال الأكاسيد والكربونات، كان المعدن على ما يبدو أول معدن تعلم الإنسان اختزاله من مركبات الأكسجين الموجودة في الخامات. يأتي الاسم اللاتيني M. من اسم جزيرة قبرص، حيث استخرج اليونانيون القدماء خام النحاس. في العصور القديمة، لمعالجة الصخور، تم تسخينها على النار وتبريدها بسرعة، وتتشقق الصخور. بالفعل في ظل هذه الظروف، كانت عمليات الترميم ممكنة. بعد ذلك، تم إجراء الترميم في الحرائق بكمية كبيرة من الفحم وبحقن الهواء عبر الأنابيب والمنافيير. وكانت النيران محاطة بجدران تم رفعها تدريجياً، مما أدى إلى إنشاء فرن ذو عمود. وفي وقت لاحق، أفسحت طرق الاختزال المجال أمام الصهر التأكسدي لخامات النحاس الكبريتيدية لإنتاج منتجات وسيطة - غير لامعة (سبيكة من الكبريتيدات)، حيث يتركز المعدن، والخبث (سبيكة من الأكاسيد).

التوزيع في الطبيعة.متوسط محتوى المعدن في القشرة الأرضية (كلارك) هو 4.7 · 10 -3% (من حيث الكتلة)، في الجزء السفلي قشرة الأرضتتكون من صخور قاعدية، ويوجد منها أكثر (1·10 -2%) منها في الجزء العلوي (2·10 -3%)، حيث يسود الجرانيت والصخور النارية الحمضية الأخرى. يهاجر M. بقوة في المياه الساخنة في الأعماق وفي المحاليل الباردة للمحيط الحيوي. يترسب كبريتيد الهيدروجين من المياه الطبيعيةكبريتيدات مختلفة من M. والتي لها أهمية صناعية كبيرة. من بين المعادن العديدة، تسود الكبريتيدات والفوسفات والكبريتات والكلوريدات، ومن المعروف أيضًا المعادن المحلية والكربونات والأكاسيد.

M. هو عنصر مهم في الحياة، ويشارك في العديد من العمليات الفسيولوجية. متوسط محتوى M في المادة الحية هو 2·10 -4%؛ ومن المعروف أن الكائنات الحية هي مركزات M. في التايغا والمناظر الطبيعية الأخرى ذات المناخات الرطبة، يتم ترشيح M بسهولة نسبيًا من التربة الحمضية؛ هنا في بعض الأماكن يوجد نقص M والأمراض المرتبطة بالنباتات والحيوانات (خاصة في مستنقعات الرمل والخث). في السهوب والصحاري (مع المحاليل القلوية الضعيفة المميزة لها)، M. غير نشط؛ وفي مناطق الرواسب المعدنية يوجد فائض منها في التربة والنباتات مما يؤدي إلى إصابة الحيوانات الأليفة بالمرض.

يوجد القليل جدًا من M في مياه النهر، 1·10 -7%. يتحول الطحلب الذي يتم إحضاره إلى المحيط عن طريق الجريان السطحي بسرعة نسبية إلى الطمي البحري. لذلك، يتم إثراء الطين والصخر الزيتي إلى حد ما بـ M (5.7·10 -3٪)، و مياه البحر M. غير مشبع بشكل حاد (3·10 -7%).

في بحار العصور الجيولوجية الماضية، كان هناك تراكم كبير للمعادن في الطمي، مما أدى إلى تكوين الرواسب (على سبيل المثال، مانسفيلد في جمهورية ألمانيا الديمقراطية). يهاجر بقوة في المياه الجوفية للمحيط الحيوي، ويرتبط تراكم الخامات في الحجر الرملي بهذه العمليات.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية.لون M. أحمر، وردي عند الكسر، وأزرق مخضر عندما يكون شفافًا في طبقات رقيقة. يحتوي المعدن على شبكة مكعبة مركزية الوجه مع المعلمة أ= 3.6074 ؛ الكثافة 8.96 جم / سم 3(20 درجة مئوية). نصف القطر الذري 1.28؛ نصف القطر الأيوني النحاس + 0.98؛ النحاس 2+ 0.80؛ ررر. 1083 درجة مئوية؛ ركيب. 2600 درجة مئوية؛ السعة الحرارية النوعية (عند 20 درجة مئوية) 385.48 ي/(كجم ك), هذا هو 0.092 البراز/(ز·درجة مئوية). أهم خصائص M. وأكثرها استخدامًا: الموصلية الحرارية العالية - عند 20 درجة مئوية 394.279 الثلاثاء/(م ك), هذا هو 0.941 البراز/(سم·ثانية·درجة مئوية)؛ صغير المقاومة الكهربائية- عند 20 درجة مئوية 1.68·10 -8 أوم م. المعامل الحراري للتمدد الخطي هو 17.0·10 -6. ضغط البخار فوق M. لا يكاد يذكر، الضغط 133.322 ن / م 2(هذا هو 1 ملم زئبق فن.) يتم تحقيقه فقط عند 1628 درجة مئوية. م. هو مغناطيسي. القابلية المغناطيسية الذرية 5.27·10 -6. صلابة برينل 350 من / م 2(أي 35 كجم ق / مم 2); قوة الشد 220 من / م 2(أي 22 كجم ق / مم 2); الاستطالة النسبية 60%، معامل المرونة 132 10 3 من / م 2(أي 13.2103 كجم ق / مم 2). عن طريق التصلب، يمكن زيادة قوة الشد إلى 400-450 من / م 2بينما تنخفض الاستطالة إلى 2% وتنخفض التوصيل الكهربائي بنسبة 1-3%. يجب أن يتم التلدين للمعادن المشغولة على البارد عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية. الشوائب الصغيرة من Bi (أجزاء من الألف٪) والرصاص (أجزاء من المئات٪) تجعل M. أحمرًا هشًا، كما أن مزيج S يسبب هشاشة في البرد.

بواسطة الخواص الكيميائية M يحتل موقعا وسطا بين عناصر الثالوث الأول من المجموعة الثامنة والعناصر القلوية من المجموعة الأولى من نظام مندليف. M، مثل Fe، Co، Ni، عرضة للتكوين المعقد، وتنتج مركبات ملونة، وكبريتيدات غير قابلة للذوبان، وما إلى ذلك. الفلزات القلويةتافهة. وبالتالي، تشكل M عددًا من المركبات أحادية التكافؤ، لكن الحالة ثنائية التكافؤ هي الأكثر شيوعًا لها. أملاح المغنيسيوم أحادي التكافؤ غير قابلة للذوبان عمليا في الماء وتتأكسد بسهولة إلى مركبات المغنيسيوم ثنائي التكافؤ. على العكس من ذلك، فإن الأملاح ثنائية التكافؤ شديدة الذوبان في الماء وتتفكك تمامًا في المحاليل المخففة. أيونات Cu 2+ المائية باللون الأزرق. ومن المعروف أيضًا المركبات التي يكون فيها M ثلاثي التكافؤ. وهكذا، من خلال عمل بيروكسيد الصوديوم على محلول كوبريت الصوديوم Na 2 CuO 2، يتم الحصول على أكسيد Cu 2 O 3 - مسحوق أحمر يبدأ في إطلاق الأكسجين بالفعل عند 100 درجة مئوية. Cu 2 O 3 هو عامل مؤكسد قوي (على سبيل المثال، يطلق الكلور من من حمض الهيدروكلوريك).

النشاط الكيميائي لـ M. منخفض. لا يتفاعل المعدن المضغوط مع الهواء الجاف والأكسجين عند درجات حرارة أقل من 185 درجة مئوية. في وجود الرطوبة وثاني أكسيد الكربون، تتشكل طبقة خضراء من الكربونات الأساسية على سطح المعدن. عند تسخين المعدن في الهواء، تحدث أكسدة سطحية؛ أقل من 375 درجة مئوية، يتم تشكيل CuO، وفي حدود 375-1100 درجة مئوية، مع أكسدة غير كاملة للمعادن، يتم تشكيل مقياس من طبقتين، في الطبقة السطحية التي يوجد بها CuO، وفي الطبقة الداخلية - النحاس 2 يا (انظر. أكاسيد النحاس). يتفاعل الكلور الرطب مع المعادن الموجودة بالفعل في درجات الحرارة العادية، مكونًا كلوريد CuCl 2، وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء. M يتحد بسهولة مع الهالوجينات الأخرى (انظر. هاليدات النحاس). يُظهر M. انجذابًا خاصًا للكبريت والسيلينيوم؛ لذلك، فإنه يحترق في بخار الكبريت (انظر. كبريتيد النحاس). م. لا يتفاعل مع الهيدروجين والنيتروجين والكربون حتى في درجات الحرارة العالية. ذوبان الهيدروجين في المعدن الصلب غير مهم وعند 400 درجة مئوية يكون 0.06 ملغعند 100 زم. الهيدروجين والغازات القابلة للاشتعال الأخرى (CO، CH 4)، التي تعمل عند درجات حرارة عالية على السبائك المعدنية التي تحتوي على Cu 2 O، تقللها إلى معدن بتكوين ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. يتم إطلاق هذه المنتجات، غير القابلة للذوبان في المعدن، مما يسبب ظهور الشقوق، مما يؤدي إلى تفاقم الخواص الميكانيكية للمعادن بشكل حاد.

عندما يتم تمرير NH 3 فوق المعدن الساخن، يتم تشكيل Cu 3 N. بالفعل عند درجة حرارة ساخنة، يتعرض المعدن لأكاسيد النيتروجين، وهي NO، N 2 O (مع تكوين Cu 2 O) و NO 2 (مع التكوين من CuO). يمكن الحصول على الكربيدات Cu 2 C 2 و Cu C 2 من خلال عمل الأسيتيلين على محاليل الأمونيا لأملاح M. الجهد الكهربي الطبيعي لـ M للتفاعل Cu 2+ + 2e Cu هو +0.337 الخامس، وبالنسبة للتفاعل Cu + + e Cu هو +0.52 الخامس. ولذلك يتم إزاحة الحديد من أملاحه بعناصر أكثر سالبية كهربية (يستخدم الحديد في الصناعة) ولا يذوب في الأحماض غير المؤكسدة. في حمض النيتريك، يذوب M. مع تكوين Cu(NO 3) 2 وأكاسيد النيتروجين، في تركيز ساخن من H 2 SO 4 - مع تكوين CuSO 4 وSO 2، في H 2 SO 4 المخفف الساخن - عندما يتم نفخ الهواء من خلال المحلول. جميع أملاح M. سامة (انظر. كربونات النحاس, نترات النحاس, كبريتات النحاس).

M. في الحالة ثنائية وأحادية التكافؤ تشكل العديد من الأشكال المستقرة للغاية مركبات معقدة. أمثلة على مركبات معقدة من معدن أحادي التكافؤ: (NH 4) 2 CuBr 3؛ K 3 Cu(CN) 4 - مجمعات من نوع الملح المزدوج؛ [Cu (SC (NH 2)) 2 ]CI وغيرها. أمثلة على المركبات المعقدة للمعدن ثنائي التكافؤ: CsCuCI 3, K2 CuCl 4 - وهو نوع من الأملاح المزدوجة. مركبات الأمونيا المعقدة M لها أهمية صناعية كبيرة: [Cu (NH 3) 4 ] SO 4 , [Cu (NH 3) 2 ] SO 4 .

إيصال.تتميز خامات النحاس بمحتوى منخفض من M. لذلك، قبل الصهر، يخضع الخام المطحون جيدًا للتخصيب الميكانيكي؛ وفي هذه الحالة، يتم فصل المعادن الثمينة عن الجزء الأكبر من النفايات الصخرية؛ ونتيجة لذلك، يتم الحصول على عدد من المركزات التجارية (على سبيل المثال، النحاس والزنك والبيريت) والمخلفات.

في الممارسة العالمية، يتم استخراج 80٪ من المعادن من المركزات باستخدام طرق المعالجة المعدنية الحرارية القائمة على ذوبان الكتلة الكاملة للمادة. أثناء عملية الصهر، وبسبب تقارب المغنيسيوم الأكبر للكبريت وزيادة تقارب نفايات الصخور ومكونات الحديد للأكسجين، يتركز المغنيسيوم في ذوبان الكبريتيد (غير اللامع)، وتشكل الأكاسيد الخبث. يتم فصل المادة اللامعة عن الخبث عن طريق الترسيب.

في معظم المصانع الحديثة، يتم إجراء الصهر في أفران عاكسة أو كهربائية. في الأفران العاكسة، يتم تمديد مساحة العمل في الاتجاه الأفقي؛ منطقة الموقد 300 م 2وأكثر (30 م 10 م) ، يتم الحصول على الحرارة اللازمة للصهر عن طريق حرق وقود الكربون ( غاز طبيعيوزيت الوقود والفحم المسحوق) في مساحة الغاز فوق سطح الحمام. في الأفران الكهربائية، يتم الحصول على الحرارة عن طريق المرور عبر الخبث المنصهر. التيار الكهربائي(يتم توفير التيار للخبث من خلال أقطاب الجرافيت المغمورة فيه).

ومع ذلك، كل من الذوبان العاكس والكهربائي، يعتمد على مصادر خارجيةالحرارة - عمليات غير كاملة. الكبريتيدات، التي تشكل الجزء الأكبر من مركزات النحاس، لها قيمة حرارية عالية. لذلك، يتم إدخال طرق الصهر بشكل متزايد باستخدام حرارة احتراق الكبريتيدات (المؤكسد - الهواء الساخن، الهواء المخصب بالأكسجين، أو الأكسجين التقني). يتم نفخ مركزات الكبريتيد الناعمة المجففة مسبقًا بتيار من الأكسجين أو الهواء في فرن يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية. تحترق الجسيمات في المعلق (صهر فلاش الأكسجين). يمكن أيضًا أكسدة الكبريتيدات في الحالة السائلة؛ تتم دراسة هذه العمليات بشكل مكثف في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وفي الخارج (اليابان وأستراليا وكندا) وأصبحت الاتجاه الرئيسي في تطوير المعالجة الحرارية لخامات النحاس الكبريتيدية.

يتم في بعض الحالات إرسال خامات الكبريتيد الغنية (2-3٪ Cu) ذات المحتوى العالي من الكبريت (35-42٪ S) مباشرة للصهر في أفران العمود (أفران ذات مساحة عمل رأسية). في أحد أنواع صهر العمود (صهر النحاس والكبريت)، تتم إضافة فحم الكوك الناعم إلى الشحنة، مما يقلل ثاني أكسيد الكبريت إلى كبريت عنصري في الآفاق العليا للفرن. يتم تركيز النحاس أيضًا في المادة غير اللامعة في هذه العملية.

يُسكب السائل غير اللامع الناتج (أساسًا Cu 2 S، FeS) في محول - خزان أسطواني مصنوع من صفائح الفولاذ، ومبطن بطوب المغنسيت من الداخل، ومجهز بصف جانبي من الأنابيب لحقن الهواء وجهاز للتدوير محور. يتم نفخ الهواء المضغوط من خلال الطبقة غير اللامعة. تحويل المسائل يتم على مرحلتين. أولاً، تتم أكسدة كبريتيد الحديد، ويضاف الكوارتز إلى المحول لربط أكاسيد الحديد؛ يتم تشكيل خبث المحول. ثم يتم أكسدة كبريتيد النحاس لتكوين فلز معدني وSO 2 . يتم سكب هذا M. الخام في قوالب. يتم إرسال السبائك (وأحيانًا المعدن الخام المنصهر مباشرة) لتنقيتها بالنار من أجل استخراج الأقمار الصناعية القيمة (Au، Ag، Se، Fe، Bi، وغيرها) وإزالة الشوائب الضارة. يعتمد على تقارب معادن الشوائب للأكسجين بشكل أكبر من النحاس: الحديد والزنك والكوبالت وجزئيًا النيكل وغيرها تمر إلى الخبث على شكل أكاسيد، ويتم إزالة الكبريت (في شكل ثاني أكسيد الكبريت) بالغازات. بعد إزالة الخبث، يتم "تنقيح" المعدن لاستعادة النحاس المذاب فيه عن طريق غمر أطراف خشب البتولا الخام أو جذوع الصنوبر في المعدن السائل، وبعد ذلك يتم صبه في قوالب مسطحة. بالنسبة للتكرير الكهربائي، يتم تعليق هذه السبائك في حمام من محلول CuSO 4 المحمض بـ H 2 SO 4 . أنها بمثابة الأنودات. عندما يمر تيار، تتحلل الأنودات، ويترسب المعدن النقي على الكاثودات - صفائح نحاسية رقيقة، يتم الحصول عليها أيضًا عن طريق التحليل الكهربائي في حمامات مصفوفة خاصة. لفصل الرواسب الكثيفة والناعمة، يتم إدخال إضافات ذات نشاط سطحي (غراء الخشب، والثيوريا، وغيرها) في المنحل بالكهرباء. يُغسل معدن الكاثود الناتج بالماء ويُذاب. تتركز المعادن النبيلة وSe وTe وغيرها من الأقمار الصناعية القيمة في حمأة الأنود، والتي يتم استخلاصها منها عن طريق معالجة خاصة. النيكلتتركز في المنحل بالكهرباء. وبإزالة بعض محاليل التبخر والتبلور يمكن الحصول على النيكل على شكل كبريتات النيكل.

إلى جانب طرق التعدين الحراري، تُستخدم أيضًا طرق التعدين المائي للحصول على المعادن (بشكل رئيسي من الخامات المؤكسدة والمحلية الفقيرة). تعتمد هذه الطرق على الذوبان الانتقائي للمعادن المحتوية على النحاس، عادة في محاليل ضعيفة من H2SO4 أو الأمونيا. من المحلول، يتم ترسيب المعدن بالحديد أو عزله عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام الأنودات غير القابلة للذوبان. تعد طرق التعويم المائي المدمجة واعدة جدًا فيما يتعلق بالخامات المختلطة التي يتم فيها مركبات الأكسجينم. تذوب في محاليل حامض الكبريتيك، ويتم فصل الكبريتيدات عن طريق التعويم. أصبحت أيضًا عمليات المعالجة الميتالورجية المائية في الأوتوكلاف، والتي تتم في درجات حرارة وضغط مرتفعين، منتشرة على نطاق واسع.

طلب.يرجع الدور الكبير للمعادن في التكنولوجيا إلى عدد من خصائصه القيمة، وقبل كل شيء، موصليته الكهربائية العالية، واللدونة، والتوصيل الحراري. بفضل هذه الخصائص، M. هي المادة الرئيسية للأسلاك؛ يتم استخدام أكثر من 50٪ من المعادن المستخرجة في الصناعة الكهربائية. تقلل جميع الشوائب من التوصيل الكهربائي للمعادن، وبالتالي يتم استخدام المعدن عالي الجودة الذي يحتوي على 99.9% من النحاس على الأقل في الهندسة الكهربائية. تتيح الموصلية الحرارية العالية والمقاومة للتآكل تصنيع الأجزاء المهمة من المبادلات الحرارية والثلاجات وأجهزة التفريغ وما إلى ذلك من المعدن. ويستخدم حوالي 30-40٪ من المعدن في شكل سبائك مختلفة، بما في ذلك أعلى قيمةيملك نحاس(من 0 إلى 50% زنك) وأنواعه المختلفة برونزية; القصدير، والألومنيوم، والرصاص، والبريليوم، وما إلى ذلك (لمزيد من التفاصيل، انظر سبائك النحاس). بالإضافة إلى احتياجات الصناعات الثقيلة والاتصالات والنقل، يتم استهلاك كمية معينة من المعدن (بشكل رئيسي على شكل أملاح) لتحضير الأصباغ المعدنية، ومكافحة الآفات والأمراض النباتية، كأسمدة دقيقة، ومحفزات لعمليات الأكسدة. وكذلك في صناعة الجلود والفراء وإنتاج الحرير الصناعي.

إل في فانيوكوف.

يتم استخدام النحاس كمادة فنية مع عصر النحاس(المجوهرات والنحت والأواني والأطباق). المنتجات المزورة والمصبوبة من المعادن والسبائك (انظر. برونزية) مزينة بالمطاردة والنقش والنقش. تتيح سهولة معالجة المعدن (بسبب نعومته) للحرفيين تحقيق مجموعة متنوعة من القوام والتفصيل الدقيق للتفاصيل والنمذجة الدقيقة للشكل. وتتميز المنتجات المصنوعة من المعدن بجمال لونها الذهبي أو المحمر، فضلاً عن قدرتها على اكتساب اللمعان عند صقلها. M. غالبا ما تكون مذهبة ومغطاة (انظر. باتينا) ملون ومزخرف بالمينا. منذ القرن الخامس عشر، تم استخدام المعدن أيضًا في صناعة ألواح الطباعة (انظر. نقش).

النحاس في الجسم .م - ضروري للنباتات والحيوانات العناصر النزرة. تتمثل الوظيفة الكيميائية الحيوية الرئيسية لـ M. في المشاركة في التفاعلات الأنزيمية كمنشط أو كجزء من الإنزيمات المحتوية على النحاس. تتراوح كمية M في النباتات من 0.0001 إلى 0.05% (لكل مادة جافة) وتعتمد على نوع النبات ومحتوى M في التربة. في النباتات، يعتبر M. أحد مكونات إنزيم الأكسيداز وبروتين البلستوسيانين. في التركيزات المثالية، يزيد M. من مقاومة النباتات للبرد ويعزز نموها وتطورها. من بين الحيوانات، أغنى أنواع M. هي بعض اللافقاريات (الرخويات والقشريات في الهيموسيانينيحتوي على 0.15-0.26% م). عند تناوله مع الطعام، يتم امتصاص M. في الأمعاء، ويرتبط ببروتين مصل الدم - الزلال، ثم يمتصه الكبد، حيث يعود إلى الدم كجزء من بروتين السيرولوبلازمين ويتم توصيله إلى الأعضاء والأنسجة.

يختلف محتوى M. في البشر (لكل 100 زالوزن الجاف) من 5 ملغفي الكبد يصل إلى 0.7 ملغفي العظام، في سوائل الجسم - من 100 ميكروغرام(لكل 100 مل) في الدم حتى 10 ميكروغرامفي السائل النخاعي. يبلغ إجمالي M. في جسم الإنسان البالغ حوالي 100 ملغ. M. هو جزء من عدد من الإنزيمات (على سبيل المثال، التيروزيناز، أوكسيديز السيتوكروم) ويحفز وظيفة المكونة للدم في نخاع العظام. تؤثر الجرعات الصغيرة من M. على استقلاب الكربوهيدرات (انخفاض نسبة السكر في الدم)، والمعادن (انخفاض كمية الفوسفور في الدم)، وما إلى ذلك. وتؤدي زيادة محتوى M. في الدم إلى التحويل المركبات المعدنيةوتحويل الحديد إلى مواد عضوية، يحفز استخدام الحديد المتراكم في الكبد أثناء عملية تصنيعه الهيموجلوبين.

مع نقص M. تتأثر نباتات الحبوب بما يسمى بمرض المعالجة، وتتأثر نباتات الفاكهة بالطفح الجلدي؛ في الحيوانات، ينخفض امتصاص واستخدام الحديد، مما يؤدي إلى فقر دميصاحبه إسهال وإرهاق. يتم استخدام الأسمدة النحاسية الدقيقة وتغذية الحيوانات بأملاح النحاس (انظر. الأسمدة الدقيقة). يؤدي التسمم بـ M. إلى فقر الدم وأمراض الكبد ومرض ويلسون. في البشر، نادرا ما يحدث التسمم بسبب الآليات الدقيقة لامتصاص وإفراز M. ومع ذلك، في الجرعات الكبيرة، يسبب M. القيء. عندما يتم امتصاص M. قد يحدث تسمم عام (الإسهال، ضعف التنفس ونشاط القلب، الاختناق، الغيبوبة).

آي إف غريبوفسكايا.

في الطب، يتم استخدام كبريتات M. كمطهر وقابض في شكل قطرات للعين لعلاج التهاب الملتحمة وأقلام للعين لعلاج التراخوما. يستخدم أيضًا محلول M. sulfate لحروق الجلد بالفوسفور. في بعض الأحيان يتم استخدام كبريتات M. كمقيئ. يستخدم م. النترات كمرهم للعين للتراخوما والتهاب الملتحمة.

أشعل.:سميرنوف السادس، تعدين النحاس والنيكل، سفيردلوفسك - م، 1950؛ Avetisyan K. K.، تعدين النحاس البثرة، M.، 1954؛ غازاريان إل إم، علم المعادن الحراري للنحاس، م، 1960؛ دليل علماء المعادن للمعادن غير الحديدية، حرره ن.ن.موراش، الطبعة الثانية، المجلد 1، م، 1953، المجلد 2، م، 1947؛ ليفينسون إن بي، [منتجات مصنوعة من معادن حديدية وغير حديدية]، في كتاب: الفن الزخرفي الروسي، المجلد 1-3، م، 1962-65؛ هاداواي دبليو إس، الرسوم التوضيحية للأعمال المعدنية في النحاس والنحاس في الغالب جنوب الهند، مدراس، 1913؛ وينرايت ج. أ.، وجود القصدير والنحاس بالقرب من بيبيوس، "مجلة الآثار المصرية"، 1934، ق. 20، ج1، ص. 29-32؛ BergsÆe P.، عملية التذهيب وتعدين النحاس والرصاص بين هنود ما قبل كولومبوس، Kbh.، 1938؛ فريدن إي، دور مركبات النحاس في الطبيعة، في كتاب: آفاق الكيمياء الحيوية، ترجمة من الإنجليزية، م، 1964؛ له. الكيمياء الحيوية للنحاس، في كتاب: الجزيئات والخلايا، ترجمة عن الإنجليزية، في. 4، م، 1969؛ الدور البيولوجيميد، م، 1970.

نحاس- عنصر من مجموعة فرعية ثانوية من المجموعة الأولى، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev، برقم ذري 29. يُشار إليه بالرمز Cu (lat. Cuprum).

يوجد النحاس في الطبيعة في شكل مركبات وفي شكل أصلي. من العناصر ذات الأهمية الصناعية الكالكوبايرت CuFeS2، المعروف أيضًا باسم بيريت النحاس، والكالكوسيت Cu2S والبورنيت Cu5FeS4. تم العثور أيضًا معهم على معادن نحاسية أخرى: covellite CuS، cuprite Cu2O، azurite Cu3(CO3)2(OH)2، Malachite Cu2CO3(OH)2. في بعض الأحيان يتم العثور على النحاس في شكله الأصلي، ويمكن أن تصل كتلة المجموعات الفردية إلى 400 طن. تتشكل كبريتيدات النحاس بشكل رئيسي في الأوردة الحرارية المائية متوسطة الحرارة. غالبًا ما توجد رواسب النحاس في الصخور الرسوبية - الحجر الرملي النحاسي والصخر الزيتي. وأشهر رواسب هذا النوع هي أودوكان في منطقة تشيتا، ودزكازغان في كازاخستان، والحزام النحاسي. افريقيا الوسطىومانسفيلد في ألمانيا.

يتم استخراج معظم خام النحاس عن طريق التعدين المفتوح. يتراوح محتوى النحاس في الخام من 0.4 إلى 1.0٪. الخصائص الفيزيائيةنحاس

النحاس هو معدن ذهبي اللون وردي اللون، وسرعان ما يصبح مغطى بطبقة من الأكسيد في الهواء، مما يمنحه لونًا أحمرًا مصفرًا كثيفًا مميزًا. يتمتع النحاس بموصلية حرارية وكهربائية عالية (يحتل المرتبة الثانية في التوصيل الكهربائي بعد الفضة). وله نظيران مستقران - 63Cu و65Cu، والعديد من النظائر المشعة. أطول هذه العناصر عمرًا هو 64Cu، وله نصف عمر يبلغ 12.7 ساعة ونمطين للتحلل مع منتجات مختلفة.

لون النحاس أحمر، وردي عند كسره، وأزرق مخضر عندما يكون شفافاً في طبقات رقيقة. يحتوي المعدن على شبكة مكعبة مركزية الوجه مع المعلمة a = 3.6074 Å؛ الكثافة 8.96 جم / سم 3 (20 درجة مئوية). نصف القطر الذري 1.28 Å؛ نصف القطر الأيوني Cu+ 0.98 Å؛ Cu2 + 0.80 Å؛ تذوب 1083 درجة مئوية؛ نقطة الغليان 2600 درجة مئوية؛ السعة الحرارية النوعية (عند 20 درجة مئوية) 385.48 جول/(كجم كلفن)، أي 0.092 كالوري/(جم درجة مئوية). أهم خصائص النحاس وأكثرها استخدامًا: الموصلية الحرارية العالية - عند 20 درجة مئوية 394.279 واط/(م كلفن)، أي 0.941 كالوري/(سم ثانية درجة مئوية)؛ مقاومة كهربائية منخفضة - عند 20 درجة مئوية 1.68·10-8 أوم·م. المعامل الحراري للتمدد الخطي هو 17.0·10-6. ضغط البخار فوق النحاس لا يكاد يذكر، ويتم الوصول إلى ضغط قدره 133.322 ن/م2 (أي 1 مم زئبق) فقط عند 1628 درجة مئوية. النحاس مغناطيسى؛ القابلية المغناطيسية الذرية 5.27·10-6. تبلغ صلابة برينل للنحاس 350 مليون/م2 (أي 35 كجم/مم2)؛ قوة الشد 220 مليون نيوتن/م2 (أي 22 كجم/مم2)؛ الاستطالة النسبية 60%، معامل المرونة 132·103 MN/m2 (أي 13.2·103 كجم ثقلي/مم2). عن طريق التصلب، يمكن زيادة قوة الشد إلى 400-450 Mn/m2، في حين يتم تقليل الاستطالة إلى 2%، ويتم تقليل التوصيل الكهربائي بنسبة 1-3.

نحاس(lat. cuprum)، cu، العنصر الكيميائي للمجموعة الأولى من النظام الدوري لمندليف؛ العدد الذري 29، الكتلة الذرية 63.546؛ معدن أحمر ناعم ومرن. يتكون المعدن الطبيعي من خليط من نظيرين مستقرين - 63 متر مكعب (69.1٪) و 65 متر مكعب (30.9٪).

مرجع تاريخي.م هو أحد المعادن المعروفة منذ القدم. تم تسهيل التعارف المبكر للإنسان مع M. من خلال حقيقة أنه يحدث في الطبيعة في حالة حرة على شكل شذرات تصل أحيانًا إلى أحجام كبيرة. لعب المعدن وسبائكه دورًا رئيسيًا في تطور الثقافة المادية. نظرًا لسهولة اختزال الأكاسيد والكربونات، كان المعدن على ما يبدو أول معدن تعلم الإنسان اختزاله من مركبات الأكسجين الموجودة في الخامات. يأتي الاسم اللاتيني M. من اسم جزيرة قبرص، حيث استخرج اليونانيون القدماء خام النحاس. في العصور القديمة، لمعالجة الصخور، تم تسخينها على النار وتبريدها بسرعة، وتتشقق الصخور. بالفعل في ظل هذه الظروف، كانت عمليات الترميم ممكنة. بعد ذلك، تم إجراء الترميم في الحرائق بكمية كبيرة من الفحم وبحقن الهواء عبر الأنابيب والمنافيير. وكانت النيران محاطة بجدران تم رفعها تدريجياً، مما أدى إلى إنشاء فرن ذو عمود. وفي وقت لاحق، أفسحت طرق الاختزال المجال أمام الصهر التأكسدي لخامات النحاس الكبريتيدية لإنتاج منتجات وسيطة - غير لامعة (سبيكة من الكبريتيدات)، حيث يتركز المعدن، والخبث (سبيكة من الأكاسيد).

التوزيع في الطبيعة. يبلغ متوسط محتوى المعدن في القشرة الأرضية (كلارك) 4.710-3% (من حيث الكتلة)؛ وفي الجزء السفلي من القشرة الأرضية، المكون من الصخور الأساسية، يوجد منه أكثر (110-2%) من في الجزء العلوي (2 10 -3%)، حيث يسود الجرانيت والصخور النارية الحمضية الأخرى. يهاجر M. بقوة في المياه الساخنة في الأعماق وفي المحاليل الباردة للمحيط الحيوي. يقوم كبريتيد الهيدروجين بترسيب الكبريتيدات المعدنية المختلفة من المياه الطبيعية، والتي لها أهمية صناعية كبيرة. من بين المعادن العديدة، تسود الكبريتيدات والفوسفات والكبريتات والكلوريدات، ومن المعروف أيضًا المعادن المحلية والكربونات والأكاسيد.

M. هو عنصر مهم في الحياة، ويشارك في العديد من العمليات الفسيولوجية. ويبلغ متوسط محتوى M في المادة الحية 2 × 10 -4%؛ والكائنات الحية المركزة لـ M معروفة. وفي التايغا وغيرها من المناظر الطبيعية ذات المناخات الرطبة، يتم ترشيح M بسهولة نسبياً من التربة الحمضية؛ وهنا، في بعض الأماكن، هناك هو نقص M والأمراض المرتبطة بالنباتات والحيوانات (خاصة في مستنقعات الرمل والخث). في السهوب والصحاري (مع المحاليل القلوية الضعيفة المميزة لها)، M. غير نشط؛ وفي مناطق الرواسب المعدنية يوجد فائض منها في التربة والنباتات مما يؤدي إلى إصابة الحيوانات الأليفة بالمرض.

يوجد القليل جدًا من M في مياه النهر، 1·10 -7%. يتحول الطحلب الذي يتم إحضاره إلى المحيط عن طريق الجريان السطحي بسرعة نسبية إلى الطمي البحري. لذلك، يتم إثراء الطين والصخر الزيتي إلى حد ما بـ M (5.7 × 10 -3٪)، ومياه البحر غير مشبعة بشكل حاد بـ M (3 × 10 -7٪).

الخصائص الفيزيائية والكيميائية. لون M. أحمر، وردي عند الكسر، وأزرق مخضر عندما يكون شفافًا في طبقات رقيقة. يحتوي المعدن على شبكة مكعبة مركزية الوجه مع المعلمة أ= 3.6074 å; الكثافة 8.96 جم / سم 3(20 درجة مئوية). نصف القطر الذري 1.28 å؛ نصف القطر الأيوني cu + 0.98 å؛ cu 2+ 0.80 å؛ ررر. 1083 درجة مئوية؛ ركيب. 2600 درجة مئوية؛ السعة الحرارية النوعية (عند 20 درجة مئوية) 385.48 ي/(كجم ك) , هذا هو 0.092 البراز/(ز ·درجة مئوية). أهم خصائص M. وأكثرها استخدامًا: الموصلية الحرارية العالية - عند 20 درجة مئوية 394.279 الثلاثاء/(م ك) , هذا هو 0.941 البراز/(سم · ثانية ·درجة مئوية)؛ مقاومة كهربائية منخفضة - عند 20 درجة مئوية 1.68 10 -8 أوم م. المعامل الحراري للتمدد الخطي هو 17.0 · 10 -6. ضغط البخار فوق M. لا يكاد يذكر، الضغط 133.322 ن / م 2(هذا هو 1 ملم زئبق فن.) يتم تحقيقه فقط عند 1628 درجة مئوية. م. هو مغناطيسي. القابلية المغناطيسية الذرية 5.27 10 -6. صلابة برينل 350 من / م 2(أي 35 كجم ق / مم 2); قوة الشد 220 من / م 2(أي 22 كجم ق / مم 2); الاستطالة النسبية 60%، معامل المرونة 132 10 3 من / م 2(أي 13.2103 كجم ق / مم 2). عن طريق التصلب، يمكن زيادة قوة الشد إلى 400-450 من / م 2بينما تنخفض الاستطالة إلى 2% وتنخفض التوصيل الكهربائي بنسبة 1-3%. يجب أن يتم التلدين للمعدن المتصلب عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية. الشوائب الصغيرة ثنائية (أجزاء من الألف بالمائة) وpb (أجزاء من المائة بالمائة) تجعل M. أحمر هشًا، والشوائب s تسبب هشاشة في البرد.

ومن حيث الخواص الكيميائية، يحتل M. موقعا وسطا بين عناصر الثالوث الأول من المجموعة الثامنة والعناصر القلوية من المجموعة الأولى من النظام الدوري. M ، مثل fe، Co، ni، عرضة للتكوين المعقد، ويعطي مركبات ملونة، وكبريتيدات غير قابلة للذوبان، وما إلى ذلك. التشابه مع المعادن القلوية غير مهم. وبالتالي، تشكل M عددًا من المركبات أحادية التكافؤ، لكن الحالة ثنائية التكافؤ هي الأكثر شيوعًا لها. أملاح المغنيسيوم أحادي التكافؤ غير قابلة للذوبان عمليا في الماء وتتأكسد بسهولة إلى مركبات المغنيسيوم ثنائي التكافؤ. على العكس من ذلك، فإن الأملاح ثنائية التكافؤ شديدة الذوبان في الماء وتتفكك تمامًا في المحاليل المخففة. أيونات Cu 2+ المائية باللون الأزرق. ومن المعروف أيضًا المركبات التي يكون فيها M ثلاثي التكافؤ. وهكذا، من خلال عمل بيروكسيد الصوديوم على محلول كوبريت الصوديوم na 2 cuo 2، يتم الحصول على أكسيد cu 2 o 3 - مسحوق أحمر يبدأ في إطلاق الأكسجين بالفعل عند 100 درجة مئوية. cu 2 o 3 هو عامل مؤكسد قوي (على سبيل المثال، يطلق الكلور من حمض الهيدروكلوريك).

النشاط الكيميائي لـ M. منخفض. لا يتفاعل المعدن المضغوط مع الهواء الجاف والأكسجين عند درجات حرارة أقل من 185 درجة مئوية. في وجود الرطوبة وثاني أكسيد الكربون، تتشكل طبقة خضراء من الكربونات الأساسية على سطح المعدن. عند تسخين المعدن في الهواء، تحدث أكسدة سطحية؛ أقل من 375 درجة مئوية، يتم تشكيل cuo، وفي حدود 375-1100 درجة مئوية، مع أكسدة غير كاملة للمعادن، يتم تشكيل مقياس من طبقتين، في الطبقة السطحية التي يوجد بها cuo، وفي الطبقة الداخلية - مكعب 2 س. يتفاعل الكلور الرطب مع M. بالفعل عند درجة الحرارة العادية، مكونًا كلوريد cucl 2، وهو شديد الذوبان في الماء. M يتحد بسهولة مع الهالوجينات الأخرى. يُظهر M. انجذابًا خاصًا للكبريت والسيلينيوم؛ لذلك يحترق في بخار الكبريت. م. لا يتفاعل مع الهيدروجين والنيتروجين والكربون حتى في درجات الحرارة العالية. ذوبان الهيدروجين في المعدن الصلب غير مهم وعند 400 درجة مئوية يكون 0.06 ملغعند 100 زم. الهيدروجين والغازات القابلة للاشتعال الأخرى (co، ch 4)، التي تعمل عند درجات حرارة عالية على السبائك المعدنية التي تحتوي على cu 2 o، تقللها إلى معدن بتكوين co 2 وبخار الماء. يتم إطلاق هذه المنتجات، غير القابلة للذوبان في المعدن، مما يسبب ظهور الشقوق، مما يؤدي إلى تفاقم الخواص الميكانيكية للمعادن بشكل حاد.

عندما يتم تمرير nh 3 فوق معدن ساخن، يتكون cu 3 n. بالفعل عند درجة حرارة ساخنة، يتعرض M. لأكاسيد النيتروجين، أي n 2 o (مع تكوين cu 2 o) ورقم 2 (مع تكوين cuo). يمكن الحصول على الكربيدات cu 2 c 2 و cuc 2 من خلال عمل الأسيتيلين على محاليل الأمونيا لأملاح M. الجهد الكهربي الطبيعي لـ M للتفاعل cu 2+ + 2e ® Cu هو +0.337 الخامس، وبالنسبة للتفاعل cu2+ + e -> Cu هو +0.52 الخامس. ولذلك يتم إزاحة الحديد من أملاحه بعناصر أكثر سالبية كهربية (يستخدم الحديد في الصناعة) ولا يذوب في الأحماض غير المؤكسدة. في حمض النيتريك، يذوب M. مع تكوين cu(no 3) 2 وأكاسيد النيتروجين، في تركيز ساخن من h 2 so 4 - مع تكوين cuso 4 وهكذا 2، في المخفف الساخن h 2 so 4 - عندما يتم نفخ الهواء من خلال المحلول. جميع أملاح M. سامة.

يشكل M. في الحالة الثنائية والأحادية التكافؤ العديد من المركبات المعقدة المستقرة للغاية. أمثلة على المركبات المعقدة أحادية التكافؤ M.: (nh 4) 2 cubr 3; k 3 cu(cn) 4 - مجمعات من نوع الملح المزدوج؛ [Сu (sc (nh 2)) 2 ]ci وآخرون. أمثلة على المركبات المعقدة لـ 2-valent M.: cscuci 3, k 2 cucl 4 - نوع من الأملاح المزدوجة. مركبات الأمونيوم المعقدة من M. لها أهمية صناعية كبيرة: [Cu (nh 3) 4] لذا 4، [Cu (nh 3) 2] لذلك 4.

إيصال. تتميز خامات النحاس بمحتوى منخفض من M. لذلك، قبل الصهر، يخضع الخام المطحون جيدًا للتخصيب الميكانيكي؛ وفي هذه الحالة، يتم فصل المعادن الثمينة عن الجزء الأكبر من النفايات الصخرية؛ ونتيجة لذلك، يتم الحصول على عدد من المركزات التجارية (على سبيل المثال، النحاس والزنك والبيريت) والمخلفات.

في معظم المصانع الحديثة، يتم إجراء الصهر في أفران عاكسة أو كهربائية. في الأفران العاكسة، يتم تمديد مساحة العمل في الاتجاه الأفقي؛ منطقة الموقد 300 م 2وأكثر (30 م? 10 م)، يتم الحصول على الحرارة اللازمة للصهر عن طريق حرق وقود الكربون (الغاز الطبيعي، زيت الوقود، الفحم المسحوق) في مساحة الغاز فوق سطح الحمام. في الأفران الكهربائية، يتم الحصول على الحرارة عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلال الخبث المنصهر (يتم توفير التيار إلى الخبث من خلال أقطاب الجرافيت المغمورة فيه).

ومع ذلك، فإن كلا من الذوبان العاكس والكهربائي، المعتمد على مصادر الحرارة الخارجية، هما عمليتان غير كاملتين. الكبريتيدات، التي تشكل الجزء الأكبر من مركزات النحاس، لها قيمة حرارية عالية. لذلك، يتم إدخال طرق الصهر بشكل متزايد باستخدام حرارة احتراق الكبريتيدات (المؤكسد - الهواء الساخن، الهواء المخصب بالأكسجين، أو الأكسجين التقني). يتم نفخ مركزات الكبريتيد الناعمة المجففة مسبقًا بتيار من الأكسجين أو الهواء في فرن يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية. تحترق الجسيمات في المعلق (صهر فلاش الأكسجين). يمكن أيضًا أكسدة الكبريتيدات في الحالة السائلة؛ تتم دراسة هذه العمليات بشكل مكثف في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وفي الخارج (اليابان وأستراليا وكندا) وأصبحت الاتجاه الرئيسي في تطوير المعالجة الحرارية لخامات النحاس الكبريتيدية.

يتم في بعض الحالات إرسال خامات الكبريتيد الغنية (2-3٪ مكعب) ذات المحتوى العالي من الكبريت (35-42٪ ثانية) مباشرة للصهر في أفران العمود (أفران ذات مساحة عمل رأسية). في أحد أنواع صهر العمود (صهر النحاس والكبريت)، تتم إضافة فحم الكوك الناعم إلى الشحنة، مما يقلل من 2 إلى كبريت عنصري في الآفاق العلوية للفرن. يتم تركيز النحاس أيضًا في المادة غير اللامعة في هذه العملية.

يُسكب السائل غير اللامع الناتج (بشكل رئيسي cu 2 s، fes) في محول - خزان أسطواني مصنوع من صفائح الفولاذ ومبطن بطوب المغنسيت من الداخل ومجهز بصف جانبي من tuyeres لحقن الهواء وجهاز للتدوير محور. يتم نفخ الهواء المضغوط من خلال الطبقة غير اللامعة. تحويل المسائل يتم على مرحلتين. أولاً، تتم أكسدة كبريتيد الحديد، ويضاف الكوارتز إلى المحول لربط أكاسيد الحديد؛ يتم تشكيل خبث المحول. ثم يتم أكسدة كبريتيد النحاس لتكوين فلز فلز وهكذا 2. يتم سكب هذا M. الخام في قوالب. يتم إرسال السبائك (وأحيانًا المعدن الخام المنصهر مباشرة) لتنقيتها بالنار من أجل استخراج الأقمار الصناعية القيمة (au، ag، se، fe، bi وغيرها) وإزالة الشوائب الضارة. يعتمد على تقارب معادن الشوائب للأكسجين بشكل أكبر من النحاس: الحديد والزنك والتعاون وجزئيًا ني وغيرها تمر إلى الخبث في شكل أكاسيد، ويتم إزالة الكبريت (في شكل 2) بالغازات. بعد إزالة الخبث، يتم "تنقيح" المعدن لاستعادة النحاس المذاب فيه عن طريق غمر أطراف خشب البتولا الخام أو جذوع الصنوبر في المعدن السائل، وبعد ذلك يتم صبه في قوالب مسطحة. للتكرير بالتحليل الكهربائي، يتم تعليق هذه السبائك في حمام من محلول cuso 4 المحمض بـ h 2 so 4 . أنها بمثابة الأنودات. عندما يمر تيار، تتحلل الأنودات، ويترسب المعدن النقي على الكاثودات - صفائح نحاسية رقيقة، يتم الحصول عليها أيضًا عن طريق التحليل الكهربائي في حمامات مصفوفة خاصة. لفصل الرواسب الكثيفة والناعمة، يتم إدخال إضافات ذات نشاط سطحي (غراء الخشب، والثيوريا، وغيرها) في المنحل بالكهرباء. يُغسل معدن الكاثود الناتج بالماء ويُذاب. تتركز المعادن النبيلة، se، te وغيرها من الأقمار الصناعية الثمينة من المعدن في حمأة الأنود، والتي يتم استخراجها منها عن طريق معالجة خاصة. النيكلتتركز في المنحل بالكهرباء. ومن خلال إزالة بعض محاليل التبخر والتبلور، يمكن الحصول على النيكل على شكل كبريتات النيكل.

إلى جانب طرق التعدين الحراري، تُستخدم أيضًا طرق التعدين المائي للحصول على المعادن (بشكل رئيسي من الخامات المؤكسدة والمحلية الفقيرة). تعتمد هذه الطرق على الذوبان الانتقائي للمعادن المحتوية على النحاس، عادة في محاليل ضعيفة من h2so4 أو الأمونيا. من المحلول، يتم ترسيب المعدن بالحديد أو عزله عن طريق التحليل الكهربائي باستخدام الأنودات غير القابلة للذوبان. تعد طرق التعويم المائي المدمجة، التي يتم فيها إذابة مركبات الأكسجين المعدنية في محاليل حمض الكبريتيك، وفصل الكبريتيدات عن طريق التعويم، واعدة جدًا عند تطبيقها على الخامات المختلطة. أصبحت أيضًا عمليات المعالجة الميتالورجية المائية في الأوتوكلاف، والتي تتم في درجات حرارة وضغط مرتفعين، منتشرة على نطاق واسع.

طلب. يرجع الدور الكبير للمعادن في التكنولوجيا إلى عدد من خصائصه القيمة، وقبل كل شيء، موصليته الكهربائية العالية، واللدونة، والتوصيل الحراري. بفضل هذه الخصائص، M. هي المادة الرئيسية للأسلاك؛ يتم استخدام أكثر من 50٪ من المعادن المستخرجة في الصناعة الكهربائية. جميع الشوائب تقلل من التوصيل الكهربائي للمعادن، وبالتالي في الهندسة الكهربائية يتم استخدام المعدن عالي الجودة، الذي يحتوي على 99.9٪ نحاس على الأقل. تتيح الموصلية الحرارية العالية والمقاومة للتآكل تصنيع الأجزاء المعدنية الهامة للمبادلات الحرارية والثلاجات وأجهزة التفريغ وما إلى ذلك. ويتم استخدام حوالي 30-40٪ من المعدن في شكل سبائك مختلفة، من بينها أهمها نحاس(من 0 إلى 50% زنك) وأنواع مختلفة برونزية; القصدير، والألمنيوم، والرصاص، والبريليوم، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى احتياجات الصناعات الثقيلة والاتصالات والنقل، يتم استهلاك كمية معينة من المعدن (بشكل رئيسي في شكل أملاح) لإعداد الأصباغ المعدنية ومكافحة الآفات و أمراض النباتات، كالأسمدة الدقيقة، ومحفزات العمليات المؤكسدة، وكذلك في صناعات الجلود والفراء وفي إنتاج الحرير الصناعي.

إل في فانيوكوف.

يتم استخدام النحاس كمادة فنية مع عصر النحاس(المجوهرات والنحت والأواني والأطباق). تم تزيين المنتجات المزورة والمصبوبة المصنوعة من المعدن والسبائك بالمطاردة والنقش والنقش. تتيح سهولة معالجة المعدن (بسبب نعومته) للحرفيين تحقيق مجموعة متنوعة من القوام والتفصيل الدقيق للتفاصيل والنمذجة الدقيقة للشكل. وتتميز المنتجات المصنوعة من المعدن بجمال لونها الذهبي أو المحمر، فضلاً عن قدرتها على اكتساب اللمعان عند صقلها. غالبًا ما يكون M. مذهبًا ومطليًا وملونًا ومزخرفًا بالمينا. منذ القرن الخامس عشر، تم استخدام المعدن أيضًا في صناعة ألواح الطباعة.

النحاس في الجسم . م - ضروري للنباتات والحيوانات العناصر النزرة. تتمثل الوظيفة الكيميائية الحيوية الرئيسية لـ M. في المشاركة في التفاعلات الأنزيمية كمنشط أو كجزء من الإنزيمات المحتوية على النحاس. تتراوح كمية M في النباتات من 0.0001 إلى 0.05% (لكل مادة جافة) وتعتمد على نوع النبات ومحتوى M في التربة. في النباتات، يعتبر M. أحد مكونات إنزيم الأكسيداز وبروتين البلستوسيانين. في التركيزات المثالية، يزيد M. من مقاومة النباتات للبرد ويعزز نموها وتطورها. من بين الحيوانات، أغنى أنواع M. هي بعض اللافقاريات (الرخويات والقشريات في الهيموسيانينيحتوي على 0.15-0.26% م). عند تناوله مع الطعام، يتم امتصاص M. في الأمعاء، ويرتبط ببروتين مصل الدم - الزلال، ثم يمتصه الكبد، حيث يعود إلى الدم كجزء من بروتين السيرولوبلازمين ويتم توصيله إلى الأعضاء والأنسجة.

يختلف محتوى M. في البشر (لكل 100 زالوزن الجاف) من 5 ملغفي الكبد يصل إلى 0.7 ملغفي العظام، في سوائل الجسم - من 100 ميكروغرام(لكل 100 مل) في الدم حتى 10 ميكروغرامفي السائل النخاعي. يبلغ إجمالي M. في جسم الإنسان البالغ حوالي 100 ملغ. M. هو جزء من عدد من الإنزيمات (على سبيل المثال، التيروزيناز، أوكسيديز السيتوكروم) ويحفز وظيفة المكونة للدم في نخاع العظام. تؤثر الجرعات الصغيرة من M. على استقلاب الكربوهيدرات (انخفاض نسبة السكر في الدم)، والمعادن (انخفاض كمية الفوسفور في الدم)، وما إلى ذلك. وتؤدي زيادة M. في الدم إلى تحويل مركبات الحديد المعدنية إلى مركبات عضوية، يحفز استخدام الحديد المتراكم في الكبد أثناء عملية التصنيع الهيموجلوبين.

مع نقص M. تتأثر نباتات الحبوب بما يسمى بمرض المعالجة، وتتأثر نباتات الفاكهة بالطفح الجلدي؛ في الحيوانات، ينخفض امتصاص واستخدام الحديد، مما يؤدي إلى فقر دميصاحبه إسهال وإرهاق. وتستخدم الأسمدة النحاسية الدقيقة ويتم تغذية الحيوانات بأملاح M. ويؤدي التسمم بـ M. إلى فقر الدم وأمراض الكبد ومرض ويلسون. في البشر، نادرا ما يحدث التسمم بسبب الآليات الدقيقة لامتصاص وإفراز M. ومع ذلك، في الجرعات الكبيرة، يسبب M. القيء. عندما يتم امتصاص M. قد يحدث تسمم عام (الإسهال، ضعف التنفس ونشاط القلب، الاختناق، الغيبوبة).

آي إف غريبوفسكايا.

أشعل.:سميرنوف السادس، تعدين النحاس والنيكل، سفيردلوفسك - م، 1950؛ Avetisyan K. K.، تعدين النحاس البثرة، M.، 1954؛ غازاريان إل إم، علم المعادن الحراري للنحاس، م، 1960؛ دليل علماء المعادن للمعادن غير الحديدية، حرره ن.ن.موراش، الطبعة الثانية، المجلد 1، م، 1953، المجلد 2، م، 1947؛ ليفينسون ن.ص، [منتجات مصنوعة من معادن حديدية وغير حديدية]، في كتاب: الفن الزخرفي الروسي، المجلد 1-3، م، 1962-65؛ هادواي ث. ، رسوم توضيحية للأعمال المعدنية في النحاس والنحاس في الغالب من جنوب الهند، مدراس، 1913؛ وينرايت ج. أ.، وجود القصدير والنحاس بالقرب من بيبيوس، "مجلة الآثار المصرية"، 1934، ق. 20، ج1، ص. 29-32؛ الجبال؟ ه ص.، عملية التذهيب وتعدين النحاس والرصاص بين هنود ما قبل كولومبوس، Kbh.، 1938؛ فريدن إي، دور مركبات النحاس في الطبيعة، في كتاب: آفاق الكيمياء الحيوية، ترجمة من الإنجليزية، م، 1964؛ له. الكيمياء الحيوية للنحاس، في كتاب: الجزيئات والخلايا، ترجمة عن الإنجليزية، في. 4، م، 1969؛ الدور البيولوجي للنحاس، م، 1970.

تحميل الملخص

"قانون مندليف الدوري" - د. كان مندليف حاضرا كمراقب. مؤتمر الكيميائيين في كارلسروه عام 1860 1829 دور الممارسة في تطوير النظرية. قانون الأوكتاف. الاتجاهات الرئيسية لتطوير النظرية. القانون الدوريدي آي مندليف. الشروط الأساسية لإنشاء القانون. الصفات الشخصية للعالم. (1834-1907). تم اكتشاف القانون الدوري لـ D. I. Mendeleev في عام 1869.

"منديليف" - صالة توبولسك للألعاب الرياضية. المعهد التربوي. ثلاثيات عناصر الدوبرينر. " الكيمياء العضوية" النمو الوظيفي. حصل على وسام الجمعية الفرنسية للملاحة الجوية. غازات. نيولاندز "قانون الأوكتافات" السوائل. نهاية مسار الحياة. الإصدار الثاني من نظام العناصر لمندليف. دقة مندليف.

"منديليف" - النفط ليس وقودًا - يمكنك تسخينه بالأوراق النقدية. القانون الدوري د. اكتشفها مندليف عام 1869 وكان عمره 35 عامًا فقط. موضوع الدراسة: شخصية D. I. Mendeleev. أحفاد ممتنون وضعوا اسم الجغرافي العظيم على خريطة البلاد والعالم. علم المعادن. زيت. أظهر مندليف اهتمامًا بالأبحاث ذات الطبيعة الاقتصادية والجغرافية في وقت مبكر جدًا.

"مندليف دميتري إيفانوفيتش" - العالم الروسي العظيم دميتري إيفانوفيتش مندليف (1834-1901). دي آي مندليف مع أطفاله – فلاديمير وأولغا. "لقد واجهت الكثير في الحياة، لكنني لا أعرف أي شيء أفضل من الأطفال." ديمتري مندليف يبلغ من العمر 17 عامًا. منذ عام 1861، قام ديمتري إيفانوفيتش بالتدريس في سانت بطرسبرغ. بنية الذرة (1911 إي. رذرفورد). ما هو العنصر المفقود؟

"الأرقام الترتيبية" - في أي سنة ولدت؟ تحليل الأرقام في النص (انظر مثال التحليل الشفهي لاسم الرقم). يحل الظلام في وقت مبكر من فصل الشتاء. أكمل مع الأمثلة الخاصة بك. الخيار الأول: افعلها التحليل الصرفيالأرقام في الجملة: اثنان اثنان يساوي أربعة. روسيا لديها شتاء طويل جدا. كم عمر أمك؟ ألف وتسعمائة وسبعة وتسعون طالبا الحادي والستون.

"حياة وعمل مندليف" - إيفان بافلوفيتش مندليف (1783 - 1847)، والد العالم. دي. منيديليف (منطقة جنوب كازاخستان، مدينة شيمكنت). المكتبات. 1834، 27 يناير (6 فبراير) - ولد D. I. Mendeleev في مدينة توبولسك، في سيبيريا. "إذا كنت لا تعرف الأسماء، فإن معرفة الأشياء سوف تموت" ك. ليني. جغرافية. D. I. Mendeleev (موسكو) مؤسسة عامة خيرية للحفاظ على تراث D. I. Mendeleev "BOBLOVO".