Міністерство освіти РК
Реферат
на тему:
«Хімічний елемент: Мідь»
Виконав: Аубакіров Д.Є.
Перевірив:
Екібастуз 2008
Мідь
Елемент № 29. Життєво важливий елемент. Головний метал електротехніки. Один з найбільш важливих, найдавніших і найпопулярніших металів. Популярних не тільки в середовищі інженерів - конструкторів, електриків і машинобудівників, а й у людей гуманітарних професій - істориків, скульпторів, літераторів.
Міцність
Той хто носить мідний щит, той має мідний лоб.
Л. Соловйов. Пригоди Насреддіна
За допомогою цієї немудрою приповідки хитрий Ходжа розправився з пройдисвітом-лихварем, а сам уникнув розправи меднолобих стражників. Але припустимо, що Ходжа Насреддін добре знав властивості міді і свою «дражнилку» адресований не меднолобим стражникам, а зброярам. Інакше кажучи, чи варто робити з міді щити?
У будь-якому технічному довіднику знаходимо міцнісні характеристики литої міді: межа міцності 17 кг / мм 2 (при нормальній температурі), межа плинності * (при 500 ° C - жорсткі, але цілком реальні умови роботи багатьох виробів з міді) 2,2 кг / мм 2. Багато це чи мало? Межа плинності звичайної сталі в цих умовах досягає 100 кг / мм 2. Протидія ударним навантаженням (а саме такі навантаження в основному дістаються щитів) у міді також менше, ніж у багатьох інших металів і сплавів. Не відрізняється вона і твердістю: мідь, правда, твердіше, ніж золото і срібло, але в півтора рази м'якше заліза (відповідно 3,0 і 4,5 за 10-бальною шкалою).
* Межа текучості - напруга, при якому матеріал продовжує деформуватися без збільшення навантаження.
У вас не склалося враження, що ці цифри, знайди вони раптом дар мови, повторили б услід за Ходжу Насреддіна: «Той, хто носить мідний щит, той має ...»? Але не піддамося «об'єктивності» голих цифр. Адже усі вони взяті з технічної літератури XX століття, а час медіих щитів, як і мідних гармат, минуло багато століть тому.
Зброярів давнину і навіть середньовіччя міцнісні характеристики міді цілком влаштовували. По-перше, навантаження, яку відчував щит при ударі списом або сокирою, куди менше пробивної сили гвинтівкового пострілу. По-друге, у стародавніх металургів не було іншого матеріалу, міцного, як мідь, і доступного, як мідь. Не випадково античний бог-коваль Гефест викував непереможному Ахіллесу мідний щит. Саме мідний!
Як конструкційний матеріал мідь широко використовується і зараз, але головну цінність придбали вже не механічні, а теплові та електричні характеристики міді. За здатності проводити тепло і електрику мідь поступається тільки дорогоцінному сріблу. У алюмінію електроопір майже вдвічі більше, ніж у міді, а у заліза - майже в шість разів.
Але з міді роблять не тільки дріт і струмопровідні деталі апаратури. Її широко використовують у хімічному машинобудуванні при виготовленні вакуум-апаратів, перегінних котлів, холодильників, змійовиків. З міді та її сплавів, як і колись, роблять знаряддя праці та інструмент. У будь-якому цеху, де працюють з вибухонебезпечними або легкозаймистими речовинами, можна зустріти молотки, стамески, викрутки з мідних сплавів. Звичайно, сталевий інструмент міцніше, довговічніше, дешевше, але він «іскрить». Тому вважають за краще частіше змінювати інструмент, більше витрачати на його придбання, але зменшити пожежо-і вибухонебезпечність.
Гільзи патронів і артилерійських снарядів зазвичай жовтого кольору. Вони зроблені з латуні - сплаву міді з цинком. (В якості легуючих добавок у латунь можуть входити алюміній, залізо, свинець, марганець та інші елементи). Чому конструктори віддали перевагу латунь більш дешевим чорним сплавів і легкому алюмінію? Латунь добре обробляється тиском і має високу в'язкість. Звідси - хороша опірність ударним навантаженням, створюваним пороховими газами.
Більшість артилерійських латунних гільз використовується неодноразово. Не знаю, як зараз, а в роки війни в будь-якому артилерійському дивізіоні була людина (зазвичай офіцер), відповідальний за своєчасний збір стріляних гільз і відправку їх на перезарядку.
У гільзової латуні 68% міді.
Висока стійкість проти роз'їдаючої дії солоної води характерна для так званих морських латуней. Це латуні з добавкою олова.
Знаменитий корозійно-стійкий сплав томпак - це теж латунь, але частка міді в ньому більше, ніж у будь-якому іншому сплаві цієї групи - від 88 до 97%.
Ще одна важлива властивість латуні: вона, як правило, дешевше бронзи - інший найважливішою групи сплавів на основі міді.
Спочатку бронзою називали тільки сплави міді з оловом. Але олово - дорогий метал, і, крім того, поєднання Сu - Sn не дозволяє отримати всіх властивостей, які хотілося б додати сплавів на основі міді. Зараз існують бронзи взагалі без олова - алюмінієві, кременисті, марганцевистих і т.д.
Бронзи
Мені наплювати на бронзи многопудье ...
В. Маяковський
Але бронза - це не обов'язково пам'ятники. Без бронзових вкладишів, втулок, сальників, клапанів не обходиться жоден хімічний апарат. Застосування бронз у всіх галузях машинобудування з року в рік розширюється. З бронзи роблять також інструмент, яким працюють у вибухонебезпечних цехах.
Сучасні бронзи різноманітні за складом і властивостями. Звичайні оловяністих бронзи містять до 33% Sn. У так звану художню бронзу, тисячоліттями застосовується для скульптурного лиття, входить близько 5% олова, до 10% цинку і близько 3% свинцю. У «автомобільних» і «підшипникових» бронзах олова більше - 10 ... 12%. Кілька слів про «безолов'яним» бронзах.
Алюмінієві бронзи. 5 ... 11% Аl перетворюють м'яку мідь в матеріал для виготовлення пружин, а бронза АНЖ10-4-4 (10% Аl, 4% Ni, 4% Fe) застосовується для відповідальних деталей авіаційних двигунів і турбін.
Свинцеві бронзи містять 27 ... 33% Pb. Підшипники з такої бронзи працюють на гранично великих швидкостях.
Крем'янисті бронзи (до 5% Si) служать замінниками оловянністих і відрізняються відносною дешевизною.
А берилієві бронзи (до 2,3% Be) чи не найміцніші з усіх кольорових сплавів.
Історія
Перш служили зброєю руки могутні, кігті,
Зуби, каміння, уламки гілок від дерев і полум'я.
Після того була знайдена мідь ...
Лукрецій Кар. Про природу речей
Сім металів прийнято називати доісторичними. Золото, срібло, мідь, залізо, олово, свинець і ртуть були відомі людям з найдавніших часів. Роль міді в становленні людської культури особлива. Кам'яний вік змінився мідним, мідний - бронзовим. Не скрізь цей процес відбувався одночасно. Корінне населення Америки переходило від кам'яного століття до мідного в XVI ст. н.е., всього 400 років тому! А в стародавньому Єгипті мідний вік настав у IV тисячолітті до н.е. 2 млн 300 тис. кам'яних глиб, з яких приблизно 5000 років тому була складена 147-метрова піраміда Хеопса, видобуті і обтесаний мідним інструментом ...
Подібно золоту і сріблу, мідь іноді утворює самородки. Мабуть, з них близько 10 тис. років тому були виготовлені перші металеві знаряддя праці. Поширенню міді сприяли такі її властивості, як здатність до холодної куванні і відносна простота виплавки з багатих руд.
Мідний вік тривав близько тисячі років - вдвічі менше, ніж бронзовий. Характерно, що в Греції культура міді зародилася пізніше, ніж у Єгипті, а бронзовий вік настав раніше. Руда, з якої виплавляли мідь єгиптяни, не містила олова. Грекам в цьому відношенні пощастило більше. Вони добували «олов'яний камінь» іноді там же, де і мідну руду. Відкриття бронзи сталося, мабуть, випадково, проте великі твердість і щільність, а також відносна легкоплавкость (добавка 15% Sn знижує температуру плавлення міді з 1083 до 960 ° C) дозволили бронзі швидко витіснити мідь з багатьох виробничих сфер.
Мистецтво виплавки та обробки міді і бронзи від греків успадкували римляни. Вони отримували мідь з підкорених країн, в першу чергу з Галлії та Іспанії, продовжували розпочату греками видобуток мідної руди на Криті та на Кіпрі. До речі, з назвою останнього острова пов'язують латинське ім'я міді - «купрум». А олов'яний камінь римляни вивозили з Кассітерідскіх островів (так тоді називали острови Британії); основний мінерал олова і зараз називається каситериту. У II ... I ст. до н.е. зброю римлян робилося вже в основному із заліза, але у виробництві предметів домашнього ужитку все ще переважали бронза та мідь.
Бронза та мідь зіграли видатну роль не тільки в становленні матеріальної культури більшості народів, а й в образотворчому мистецтві. У цій якості вони пройшли через століття. І в наші дні відливають бронзові скульптури, роблять барельєфи і гравюри на міді. Докладно про це розповідати, ймовірно, не варто. Твори образотворчого мистецтва краще дивитися, ніж міркувати про них.
Мідні «вуса» отримують так. У спеціальну піч поміщають ванночку з хімічно чистим Монохлорид міді CuCl. Туди ж подається ретельно очищений водень. У печі підтримується суворо постійна температура близько 600 ° C. Відбувається реакція 2СuСl + Н 2 = 2Сu + 2HCl. Утворений хлористий водень відводиться в іншу посудину, де вловлюється водою. Спрямованому зростання кристала сприяє електричне поле.
Зі збільшенням розмірів питома міцність ниткоподібних кристалів значно зменшується. Але кілька років тому радянським ученим І.А. Одінгу і І.М. Копйова вдалося отримати «вуса» діаметром близько 100 мкм зі сплаву заліза і міді при відновленні суміші FeCl 2 і CuCl.
Cu - Мідь
[Ar] 3 d 4 жовтень s 1
Стародавні цивілізації залишили нам безліч виробів з бронзи.
Атомна маса: 63,54
Електронегативність: 1,9
Т пл: 1083 ° C
T кіп: 2567 ° C
Щільність: 8,93 г / см 3
Рожево-червоний метал з високою тепло-і електропровідністю. У сухому повітрі на холоді майже не окислюється. При нагріванні тьмяніє через утворення плівки оксидів міді. З кислотами, крім азотної, не реагує, розчиняється в розчинах кислот, аміаку і ціанідів у присутності окислювачів. У вологому повітрі у присутності CO 2 утворюється зеленувата плівка Cu (OH) 2 · CuCO 3. У з'єднаннях проявляє ступені окислення 1 +, 2 +, 3 +. Застосовується в основному в електротехнічній промисловості, для виготовлення проводів, кабелів, медьсодержащих матеріалів з високотемпературною провідністю, теплообмінної апаратури. Використовується з найдавніших часів у вигляді сплавів (бронза, латунь та ін.) Відноситься до числа мікробіоелементов, багато сполук міді широко застосовуються в медицині як антисептики і інших лікарських препаратів.
Реферат
на тему:
«Хімічний елемент: Мідь»
Виконав: Аубакіров Д.Є.
Перевірив:
Екібастуз 2008
Мідь
Елемент № 29. Життєво важливий елемент. Головний метал електротехніки. Один з найбільш важливих, найдавніших і найпопулярніших металів. Популярних не тільки в середовищі інженерів - конструкторів, електриків і машинобудівників, а й у людей гуманітарних професій - істориків, скульпторів, літераторів.
Міцність
Той хто носить мідний щит, той має мідний лоб.
Л. Соловйов. Пригоди Насреддіна
За допомогою цієї немудрою приповідки хитрий Ходжа розправився з пройдисвітом-лихварем, а сам уникнув розправи меднолобих стражників. Але припустимо, що Ходжа Насреддін добре знав властивості міді і свою «дражнилку» адресований не меднолобим стражникам, а зброярам. Інакше кажучи, чи варто робити з міді щити?
У будь-якому технічному довіднику знаходимо міцнісні характеристики литої міді: межа міцності 17 кг / мм 2 (при нормальній температурі), межа плинності * (при 500 ° C - жорсткі, але цілком реальні умови роботи багатьох виробів з міді) 2,2 кг / мм 2. Багато це чи мало? Межа плинності звичайної сталі в цих умовах досягає 100 кг / мм 2. Протидія ударним навантаженням (а саме такі навантаження в основному дістаються щитів) у міді також менше, ніж у багатьох інших металів і сплавів. Не відрізняється вона і твердістю: мідь, правда, твердіше, ніж золото і срібло, але в півтора рази м'якше заліза (відповідно 3,0 і 4,5 за 10-бальною шкалою).
* Межа текучості - напруга, при якому матеріал продовжує деформуватися без збільшення навантаження.
У вас не склалося враження, що ці цифри, знайди вони раптом дар мови, повторили б услід за Ходжу Насреддіна: «Той, хто носить мідний щит, той має ...»? Але не піддамося «об'єктивності» голих цифр. Адже усі вони взяті з технічної літератури XX століття, а час медіих щитів, як і мідних гармат, минуло багато століть тому.
Зброярів давнину і навіть середньовіччя міцнісні характеристики міді цілком влаштовували. По-перше, навантаження, яку відчував щит при ударі списом або сокирою, куди менше пробивної сили гвинтівкового пострілу. По-друге, у стародавніх металургів не було іншого матеріалу, міцного, як мідь, і доступного, як мідь. Не випадково античний бог-коваль Гефест викував непереможному Ахіллесу мідний щит. Саме мідний!
Як конструкційний матеріал мідь широко використовується і зараз, але головну цінність придбали вже не механічні, а теплові та електричні характеристики міді. За здатності проводити тепло і електрику мідь поступається тільки дорогоцінному сріблу. У алюмінію електроопір майже вдвічі більше, ніж у міді, а у заліза - майже в шість разів.
Але з міді роблять не тільки дріт і струмопровідні деталі апаратури. Її широко використовують у хімічному машинобудуванні при виготовленні вакуум-апаратів, перегінних котлів, холодильників, змійовиків. З міді та її сплавів, як і колись, роблять знаряддя праці та інструмент. У будь-якому цеху, де працюють з вибухонебезпечними або легкозаймистими речовинами, можна зустріти молотки, стамески, викрутки з мідних сплавів. Звичайно, сталевий інструмент міцніше, довговічніше, дешевше, але він «іскрить». Тому вважають за краще частіше змінювати інструмент, більше витрачати на його придбання, але зменшити пожежо-і вибухонебезпечність.
Гільзи патронів і артилерійських снарядів зазвичай жовтого кольору. Вони зроблені з латуні - сплаву міді з цинком. (В якості легуючих добавок у латунь можуть входити алюміній, залізо, свинець, марганець та інші елементи). Чому конструктори віддали перевагу латунь більш дешевим чорним сплавів і легкому алюмінію? Латунь добре обробляється тиском і має високу в'язкість. Звідси - хороша опірність ударним навантаженням, створюваним пороховими газами.
Більшість артилерійських латунних гільз використовується неодноразово. Не знаю, як зараз, а в роки війни в будь-якому артилерійському дивізіоні була людина (зазвичай офіцер), відповідальний за своєчасний збір стріляних гільз і відправку їх на перезарядку.
У гільзової латуні 68% міді.
Висока стійкість проти роз'їдаючої дії солоної води характерна для так званих морських латуней. Це латуні з добавкою олова.
Знаменитий корозійно-стійкий сплав томпак - це теж латунь, але частка міді в ньому більше, ніж у будь-якому іншому сплаві цієї групи - від 88 до 97%.
Ще одна важлива властивість латуні: вона, як правило, дешевше бронзи - інший найважливішою групи сплавів на основі міді.
Спочатку бронзою називали тільки сплави міді з оловом. Але олово - дорогий метал, і, крім того, поєднання Сu - Sn не дозволяє отримати всіх властивостей, які хотілося б додати сплавів на основі міді. Зараз існують бронзи взагалі без олова - алюмінієві, кременисті, марганцевистих і т.д.
Бронзи
Мені наплювати на бронзи многопудье ...
В. Маяковський
Але бронза - це не обов'язково пам'ятники. Без бронзових вкладишів, втулок, сальників, клапанів не обходиться жоден хімічний апарат. Застосування бронз у всіх галузях машинобудування з року в рік розширюється. З бронзи роблять також інструмент, яким працюють у вибухонебезпечних цехах.
Сучасні бронзи різноманітні за складом і властивостями. Звичайні оловяністих бронзи містять до 33% Sn. У так звану художню бронзу, тисячоліттями застосовується для скульптурного лиття, входить близько 5% олова, до 10% цинку і близько 3% свинцю. У «автомобільних» і «підшипникових» бронзах олова більше - 10 ... 12%. Кілька слів про «безолов'яним» бронзах.
Алюмінієві бронзи. 5 ... 11% Аl перетворюють м'яку мідь в матеріал для виготовлення пружин, а бронза АНЖ10-4-4 (10% Аl, 4% Ni, 4% Fe) застосовується для відповідальних деталей авіаційних двигунів і турбін.
Свинцеві бронзи містять 27 ... 33% Pb. Підшипники з такої бронзи працюють на гранично великих швидкостях.
Крем'янисті бронзи (до 5% Si) служать замінниками оловянністих і відрізняються відносною дешевизною.
А берилієві бронзи (до 2,3% Be) чи не найміцніші з усіх кольорових сплавів.
Історія
Перш служили зброєю руки могутні, кігті,
Зуби, каміння, уламки гілок від дерев і полум'я.
Після того була знайдена мідь ...
Лукрецій Кар. Про природу речей
Сім металів прийнято називати доісторичними. Золото, срібло, мідь, залізо, олово, свинець і ртуть були відомі людям з найдавніших часів. Роль міді в становленні людської культури особлива. Кам'яний вік змінився мідним, мідний - бронзовим. Не скрізь цей процес відбувався одночасно. Корінне населення Америки переходило від кам'яного століття до мідного в XVI ст. н.е., всього 400 років тому! А в стародавньому Єгипті мідний вік настав у IV тисячолітті до н.е. 2 млн 300 тис. кам'яних глиб, з яких приблизно 5000 років тому була складена 147-метрова піраміда Хеопса, видобуті і обтесаний мідним інструментом ...
Подібно золоту і сріблу, мідь іноді утворює самородки. Мабуть, з них близько 10 тис. років тому були виготовлені перші металеві знаряддя праці. Поширенню міді сприяли такі її властивості, як здатність до холодної куванні і відносна простота виплавки з багатих руд.
Мідний вік тривав близько тисячі років - вдвічі менше, ніж бронзовий. Характерно, що в Греції культура міді зародилася пізніше, ніж у Єгипті, а бронзовий вік настав раніше. Руда, з якої виплавляли мідь єгиптяни, не містила олова. Грекам в цьому відношенні пощастило більше. Вони добували «олов'яний камінь» іноді там же, де і мідну руду. Відкриття бронзи сталося, мабуть, випадково, проте великі твердість і щільність, а також відносна легкоплавкость (добавка 15% Sn знижує температуру плавлення міді з 1083 до 960 ° C) дозволили бронзі швидко витіснити мідь з багатьох виробничих сфер.
Мистецтво виплавки та обробки міді і бронзи від греків успадкували римляни. Вони отримували мідь з підкорених країн, в першу чергу з Галлії та Іспанії, продовжували розпочату греками видобуток мідної руди на Криті та на Кіпрі. До речі, з назвою останнього острова пов'язують латинське ім'я міді - «купрум». А олов'яний камінь римляни вивозили з Кассітерідскіх островів (так тоді називали острови Британії); основний мінерал олова і зараз називається каситериту. У II ... I ст. до н.е. зброю римлян робилося вже в основному із заліза, але у виробництві предметів домашнього ужитку все ще переважали бронза та мідь.
Бронза та мідь зіграли видатну роль не тільки в становленні матеріальної культури більшості народів, а й в образотворчому мистецтві. У цій якості вони пройшли через століття. І в наші дні відливають бронзові скульптури, роблять барельєфи і гравюри на міді. Докладно про це розповідати, ймовірно, не варто. Твори образотворчого мистецтва краще дивитися, ніж міркувати про них.
Мідні «вуса»
Відомо, що практична міцність всіх металів у багато разів менше теоретичної. Причиною тому дислокації - порушення в кристалічній структурі металів. Мідь не виняток серед них. Не будь дислокації, міцність міді вимірювалася б сотнями (!) Кілограмів на квадратний міліметр. І це не гола теорія. Вже отримані мідні «вуса» - ниткоподібні кристали, практично позбавлені дислокації; їх міцність на розтягання близько 300 кг / мм 2. Правда, діаметр цих кристалів значно менше міліметра - всього 1,25 мкм.Мідні «вуса» отримують так. У спеціальну піч поміщають ванночку з хімічно чистим Монохлорид міді CuCl. Туди ж подається ретельно очищений водень. У печі підтримується суворо постійна температура близько 600 ° C. Відбувається реакція 2СuСl + Н 2 = 2Сu + 2HCl. Утворений хлористий водень відводиться в іншу посудину, де вловлюється водою. Спрямованому зростання кристала сприяє електричне поле.
Зі збільшенням розмірів питома міцність ниткоподібних кристалів значно зменшується. Але кілька років тому радянським ученим І.А. Одінгу і І.М. Копйова вдалося отримати «вуса» діаметром близько 100 мкм зі сплаву заліза і міді при відновленні суміші FeCl 2 і CuCl.
Cu - Мідь
[Ar] 3 d 4 жовтень s 1
Стародавні цивілізації залишили нам безліч виробів з бронзи.
Рожево-червоний метал з високою тепло-і електропровідністю. У сухому повітрі на холоді майже не окислюється. При нагріванні тьмяніє через утворення плівки оксидів міді. З кислотами, крім азотної, не реагує, розчиняється в розчинах кислот, аміаку і ціанідів у присутності окислювачів. У вологому повітрі у присутності CO 2 утворюється зеленувата плівка Cu (OH) 2 · CuCO 3. У з'єднаннях проявляє ступені окислення 1 +, 2 +, 3 +. Застосовується в основному в електротехнічній промисловості, для виготовлення проводів, кабелів, медьсодержащих матеріалів з високотемпературною провідністю, теплообмінної апаратури. Використовується з найдавніших часів у вигляді сплавів (бронза, латунь та ін.) Відноситься до числа мікробіоелементов, багато сполук міді широко застосовуються в медицині як антисептики і інших лікарських препаратів.