Wyjaśnij szczegółowo zastosowania i metody syntezy miedzi, w tym jej zastosowania, właściwości fizyczne itp.
Streszczenie: Miedź jest pierwiastkiem z grupy 1B IV okresu układu okresowego pierwiastków i jest ważnym metalem ciężkim, nieżelaznym. Symbol pierwiastka to Cu, liczba atomowa to 29, a względna masa atomowa to 63,546. Miedź jest stała w temperaturze pokojowej, nowy przekrój jest fioletowo-czerwony i łatwo ulega utlenieniu po podgrzaniu. Miedź ma doskonałą przewodność elektryczną i cieplną, dobrą odporność na korozję, niską odporność na odkształcenia i może wytrzymać wysoki stopień odkształcenia na zimno bez pękania. Jest to ważny ciężki materiał z metali nieżelaznych, stosowany głównie w elektronice, elektrotechnice, maszynach, sektorach przemysłowych, takich jak budownictwo i transport. Istnieją setki związków miedzi, ale niewiele z nich jest produkowanych na skalę przemysłową. Najważniejszymi z nich jest pentahydrat siarczanu miedzi, czyli witriol żółciowy (CuSO4·5H2O), następnie mieszanina Bordeaux (Cu(OH)2 ·CuSO4), metaarsenit miedzi (Cu(AsO2)2), octan miedzi [Cu(CH3COO) 2] kompleks, cyjanek miedzi (CuCN), chlorek miedzi (CuCl2), tlenek miedziawy (Cu2O ), tlenek miedzi (CuO), zasadowy węglan miedzi i naftenian miedzi itp. Sole miedzi można stosować jako środki grzybobójcze w rolnictwie. Siarczan miedzi może być stosowany jako środek wymiotny i miejscowe antidotum na oparzenia żółtym fosforem.
Miedź jest pierwiastkiem z grupy 1B okresu 4 układu okresowego pierwiastków, ważnym ciężkim metalem nieżelaznym. Symbol pierwiastka to Cu, liczba atomowa to 29, a względna masa atomowa to 63,546. Miedź jest stała w temperaturze pokojowej, nowy przekrój jest fioletowo-czerwony i łatwo ulega utlenieniu po podgrzaniu. Miedź ma doskonałą przewodność elektryczną i cieplną, dobrą odporność na korozję, niską odporność na odkształcenia i może wytrzymać wysoki stopień odkształcenia na zimno bez pękania. Jest to ważny ciężki materiał z metali nieżelaznych, stosowany głównie w elektronice, elektrotechnice, maszynach, sektorach przemysłowych, takich jak budownictwo i transport. Istnieją setki związków miedzi, ale niewiele z nich jest produkowanych na skalę przemysłową. Najważniejszymi z nich jest pentahydrat siarczanu miedzi, czyli witriol żółciowy (CuSO4·5H2O), następnie mieszanina Bordeaux (Cu(OH)2 ·CuSO4), metaarsenit miedzi (Cu(AsO2)2), octan miedzi [Cu(CH3COO) 2] kompleks, cyjanek miedzi (CuCN), chlorek miedzi (CuCl2), tlenek miedziawy (Cu2O ), tlenek miedzi (CuO), zasadowy węglan miedzi i naftenian miedzi itp. Sole miedzi można stosować jako środki grzybobójcze w rolnictwie. Siarczan miedzi może być stosowany jako środek wymiotny i miejscowe antidotum na oparzenia żółtym fosforem.
Miedź jest jednym z najwcześniej odkrytych i wykorzystywanych przez człowieka metali. Około 10000 lat temu ludzie poznali naturalną miedź i wbijali ją w małe stożki lub gwoździe. Najwcześniejszymi artefaktami z brązu odkrytymi do tej pory są skrobaki, dłuta i szydła odkopane w Tepehiya w Iranie, które datowane są na około 3800 rok p.n.e. Nóż z brązu cynowego odkopany w 1978 roku w serwisie Majiayao Chemicalbook w Dongxiang w prowincji Gansu jest najwcześniejszym urządzeniem z brązu odkrytym jak dotąd w Chinach. Jego wiek to ok. 2750 r. p.n.e., co świadczy o tym, że Chiny są najwcześniejszym użytkownikiem jednego z krajów brązu. Chiny opanowały technologię wytapiania miedzi w piecach szybowych już w 770 roku p.n.e. W pierwszym roku panowania Songa i Yuanfenga (1078 r.) produkcja miedzi osiągnęła 7300 ton, a technologia metalurgii miedzi osiągnęła znaczny poziom.
właściwości fizyczne
Miedź jest po srebrze doskonałym przewodnikiem prądu i ciepła. Przewodność elektryczna i przewodność cieplna miedzi w temperaturze pokojowej wynoszą odpowiednio 94% i 73,2% srebra. Konfiguracja zewnętrznej powłoki elektronowej atomów miedzi to [Ar]3d104s1. Kiedy miedź tworzy związek, może jednocześnie stracić jeden elektron na orbicie 4s i jeden elektron na orbicie 3d. Dlatego miedź ma głównie dwa stany wartościowości: +1 i +2. Stopień utlenienia miedzi występuje głównie w temperaturze pokojowej, a związki niskowartościowe są stabilne w wysokich temperaturach. Miedź ma dwa stabilne naturalne izotopy, 63Cu i 65Cu. 63Cu zawiera 29 protonów i 34 neutronów, a 65Cu zawiera 29 protonów i 36 neutronów. Wiadomo, że miedź ma 9 niestabilnych izotopów. Miedź może stabilnie istnieć w suchym powietrzu w temperaturze pokojowej, ale po umieszczeniu jej w wilgotnym powietrzu zawierającym CO2 na długi czas wytworzy się zielony, zasadowy węglan miedzi, powszechnie znany jako patyna. Elektrochemiczny odpowiednik miedzi dwuwartościowej wynosi 0,329 mg/C. Miedź nie może zastąpić wodoru w kwaśnych roztworach wodnych i nie jest rozpuszczalna w kwasie solnym i siarkowym bez rozpuszczonego tlenu, ale jest rozpuszczalna w kwasie azotowym, który ma działanie utleniające. Miedź reaguje bardzo powoli z roztworami alkalicznymi, ale łatwo reaguje z amoniakiem, tworząc kompleks. Miedź jest łatwo rozpuszczalna w kwasach organicznych, takich jak kwas octowy. Rozpuszczalne sole miedzi są na ogół toksyczne. Struktura krystaliczna miedzi to sieć sześcienna skupiona na ścianie. Czysta miedź ma bardzo dobrą ciągliwość i można ją przetwarzać na bardzo cienkie druty i cienkie blachy. Miedź jest doskonałym przewodnikiem elektrycznym i cieplnym, a jej przewodność elektryczna i cieplna ustępuje wśród metali jedynie srebrowi. Obecność śladowych zanieczyszczeń znacznie zmniejszy przewodność miedzi.
Główny cel
Ponieważ miedź ma wiele doskonałych właściwości, jest szeroko stosowana w różnych sektorach przemysłu. Do lat sześćdziesiątych XX wieku miedź ustępowała jedynie żelazu pod względem znaczenia i zużycia. Po latach sześćdziesiątych aluminium ustąpiło miejsca trzeciemu miejscu z większymi zasobami i niższymi cenami. Proporcję zużycia miedzi w Chinach pod koniec lat 80. XX wieku przedstawiono w tabeli 2. Na całym świecie ponad połowa produkcji miedzi wykorzystywana jest w przemyśle energetycznym i elektronicznym, takim jak produkcja kabli, przewodów, silników i innych elementów przesyłu energii oraz telekomunikacji sprzęt. Po latach 80. niektóre zastosowania miedzi w telekomunikacji zostały zastąpione światłowodami. Miedź jest także ważnym materiałem dla przemysłu obronnego. Ponieważ miedź ma dobrą przewodność elektryczną, jest szeroko stosowana w przemyśle elektrycznym. Do produkcji przewodów i kabli potrzebna jest czysta miedź (zawartość powyżej 99,95%), która jest rafinowana poprzez elektrolizę miedzi konwertorowej. Miedź może tworzyć wiele ważnych stopów z cynkiem, cyną, aluminium, niklem, berylem itp. Mosiądz (stop miedzi z cynkiem) i brąz (stop miedzi z cyną) są wykorzystywane do produkcji łożysk, tłoków, przełączników, rur olejowych, wymienników ciepła, itp. Brąz aluminiowy (stop miedzi i aluminium) ma dużą odporność na wibracje i może być używany do wykonywania odlewów wymagających wytrzymałości i wytrzymałości. Stop monelu wśród stopów miedzi i niklu słynie z odporności na korozję i jest najczęściej stosowany do produkcji zaworów, pomp i wysokociśnieniowych urządzeń parowych. Biała miedź to stop miedzi z niklem o dobrych właściwościach mechanicznych i odporności na korozję, stosowany w produkcji maszyn precyzyjnych. Brąz berylowy (stop miedzi zawierający beryl) ma właściwości mechaniczne przewyższające właściwości stali wysokiej jakości i jest szeroko stosowany do produkcji różnych elementów mechanicznych, narzędzi i sprzętu radiowego. Związki miedzi są ważnymi surowcami do produkcji pestycydów, środków grzybobójczych, pigmentów, galwanizacji, baterii galwanicznych, barwników i katalizatorów. Miedź beztlenowa jest stosowana w falowodach, lampach próżniowych i elementach tranzystorów, uszczelnieniach szklanych i metalowych, kablach koncentrycznych oraz do stabilizacji nadprzewodzących uzwojeń magnetycznych ze względu na jej wysoką czystość i brak problemów związanych z kruchością wodorową. Miedź twarda stosowana jest do produkcji szyn miedzianych, styczników, różnego rodzaju przewodów, elementów radarów, przełączników i styków itp. Powyższe dwa rodzaje miedzi powlekanej srebrem wykorzystywane są do wykonywania urządzeń wymagających odporności na mięknięcie, np. uzwojeń transformatorów , generatory i duże generatory synchroniczne. Miedź odtleniona fosforem stosowana jest głównie do produkcji rur do lodówek i klimatyzatorów, prostowników, rur wodociągowych lub gazowych (gdy wymagana jest przewodność elektryczna i cieplna, wydajność spawania lub lutowania twardego). Miedź automatowa stosowana jest głównie do produkcji wyrobów gwintowanych i innych końcówek spawalniczych, zacisków, zacisków i elementów przełączników.
