Как человек использует медь кратко
Обновлено: 04.07.2024
Медь занимает второе по популярности место среди всех цветных металлов. Главным ее источником является медная руда, которая добывается во многих месторождениях сланца и песчаника. На протяжении десятков сотен лет используются человеком медные листы и на данный момент они не теряют своего спроса.
Сам металл обладает красно-розовым цветом и имеет высокие показатели тепло- и электропроводности. Если сравнивать с остальными металлами, то медь превышает в 6 раз уровень теплопроводности по сравнению с железом. О том, каковы виды, свойства и области (сферы) применения меди и ее сплавов, какая их роль в строительстве — все это вы узнаете из данной статьи.
Области применения меди
Как в чистом виде, так и в сочетании со сплавами медь активно используется в различных промышленных областях.
- Благодаря своим свойствам, она получила широкое распространение в области электротехники. Более половины всего добытого материала уходит на производство всевозможных электроприборов и электропередач.
- Из чистой меди изготавливается кабели для электропередач, различные составляющие для электрических генераторов, медная проволока и прочее.
- В сочетании со сплавами этот материал можно встретить в автомобильной области.
- В результате своей высокой теплопроводности также применяется при производстве теплотрасс и нагревательных устройств.
Сплавы меди получили применение в химическом производстве, отлично зарекомендовав себя.
О применении меди в гальванопластике смотрите видео ниже:
Ее использование в строительстве
Высокие показатели электро- и теплопроводности обусловили для меди активное использование, как в строительстве, так и в автомобиле- и приборостроении. Сам же материал устойчив к негативному воздействию коррозии и ультрафиолетовых лучей, также без деформации и нарушения структуры переносит резкие температурные перепады.
Благодаря таким особенностям, позволяет производить детали и прочие конструкции, которые рассчитаны на длительное воздействие влаги.
Провода
Наибольший спрос медь получила именно в электротехнической области, в частности для производства проводов. С этой целью используется максимально чистый металл, поскольку второстепенные компоненты существенно снижают его токопроводимость. Если в готовом материале присутствует более 0,02% алюминия, то его способность проводить ток снижается на 10%.
Существенно возрастание сопротивления происходит в результате присутствия в сырье примесей неметаллического характера. Сам же металл относится крайне низким сопротивлением, которое уступает лишь серебру. Такая особенность металла также послужила его использованию в силовых трансформаторах и энергосберегающих приводах.
Проволока
Высокий уровень вязкости и пластичности обусловили активное использование меди для производства изделий с различными узорами. Проволока, которая была изготовлена из красной меди, после обжига становится максимально пластичной и мягкой. В таком состоянии она позволяет создавать узоры и орнаменты любой сложности.
Медь не относится к благородным или редким элементам. Это самый распространенный цветной металл на Земле. Благодаря своим характеристикам в почете у промышленников и ювелиров. Предмет охоты сборщиков лома.
Что представляет собой
Медь – это розоватый металл с золотисто-металлическим блеском. Элемент №29 периодической системы Менделеева. Международное обозначение – Cu (Cuprum).
Чистый металл мягок, поэтому чаще используется с примесями. Пластичен: вытягивается до микронных диаметров.
На воздухе покрывается пленкой, обретая желтовато-красный оттенок. Тонкие пластинки на просвет зеленовато-голубые.
По официальной классификации причислен к тяжелым цветным металлам. В эту же группу входят свинец, цинк, олово, никель.
История
Медь – один из первых металлов, с которыми имело дело человечество. Этому способствовали преимущества: большая распространенность, доступность, относительно низкая температура плавления.
Достоинства меди люди оценили восемь тысячелетий назад.
Медный век начался сразу после каменного:
- Древнейшими признаны медные артефакты, откопанные на территории современной Турции. Это бусинки и декоративные накладки.
- Из металла делали режущий инструментарий и посуду.
- История открытия медных рудников на Руси начинается на Урале за две тысячи лет до новой эры. Затем были Кавказ, Алтай, Сибирь.
- Промышленная переработка с использованием бронзы началась в XIV веке. Из сплава отливали пушки и колокола.
Из бронзы отлиты Царь-колокол и Царь-пушка.
Предполагается, что металл назван по имени острова Кипр. Здесь еще в III веке до нашей эры обнаружились медные залежи, а население освоило выплавку меди.
Запасы, добыча
Глобальные объемы медной руды оцениваются в миллиард тонн (разведанные). Наличие половины подтверждено. Ученые полагают, что земная кора таит еще три миллиарда тонн меденосной руды.
Самородная медь
Богатыми запасами располагают страны на всех континентах:
- Америка – Чили, Канада, США.
- Азия – Казахстан, Иран.
- Африка – ЮАР, Замбия, Заир.
Руду добывают открытым либо закрытым способом, в зависимости от глубины залегания.
Ежегодный мировой объем добычи руды – 15-20 млн. тонн.
Физико-химические параметры
Медь – металл с типичными внешними признаками (блеск, гладкость) и структурой кристаллической решетки. Наделена высокой электро- и теплопроводностью. По этим физическим свойствам вторая после серебра.
| Название, символ, номер | Медь/Cuprum (Cu), 29 |
|---|---|
| Атомная масса (молярная масса) | 63,546(3)а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d10 4s1 |
| Радиус атома | 128 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 117 пм |
| Радиус иона | (+2e) 73 (+1e) 77 (K=6) пм |
| Электроотрицательность | 1,90 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,337 В/ +0,521 В |
| Степени окисления | 3, 2, 1, 0 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 745,0 (7,72) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 8,92 г/см³ |
| Температура плавления | 1356,55 K (1083,4 °С) |
| Температура кипения | 2567 °С |
| Уд. теплота плавления | 13,01 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 304,6 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,44 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 7,1 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
| Параметры решётки | 3,615 Å |
| Температура Дебая | 315 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 401 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-50-8 |
Главное химическое свойство металла, оцененное человеком, – нулевая коррозийность. Медь химически малоактивна, при стандартных условиях не окисляется.
Медь в природе
В природе выявлено два проявления элемента – самородки и компонент соединений с другими элементами.
Самородок меди
Чаще это соединения: оксиды, сульфиды, гидрокарбонаты. Самое распространенное сырье – медный колчедан.
Медь придает глубокие синие, голубые, зеленоватые оттенки малахиту, бирюзе, хризоколле, другим минералам ювелирно-декоративного сегмента.
Способы получения
Содержание металла в рудах не превышает 2%. Поэтому перед плавкой их обогащают. Существует два способа получения меди: пиро- и гидрометаллургический.
Пирометаллургический
Многоуровневый процесс, включающий следующие этапы:
Способ применяется к 9/10 добытого сырья.
Гидрометаллургический
Состоит в обработке сырья растворенной серной кислотой малой концентрации и выделении металлического медного продукта.
Метод оптимален для руд с минимальным процентом меди. Извлечения других компонентов не предусматривается.
Сплавы
Номенклатура сплавов меди с другими компонентами насчитывает десятки позиций.
Сплавы меди и их применение
Они применяются чаще чистого металла, поскольку уменьшают недостатки, присущие чистому металлу. То есть делают продукт прочнее, устойчивее, дешевле.
Медные соединения подразделяются на две группы:
Помимо этих главных легирующих компонентов, в составе соединения алюминий, никель, висмут, титан, серебро, золото, неметаллические элементы.
Сферы применения
Свойства металла обусловили его применение разными сферами. Главный потребитель – промышленный комплекс.
Промышленность
Металл и сплавы разбирают следующие отрасли:
- Электротехника, радиоэлектроника. Кабели (силовые, другие), провода. Обмотка в трансформаторах. Теплообменные устройства (радиаторы отопления, кондиционеры, кулеры компьютеров, тепловые трубки ноутбуков).
- Приборо-, машиностроение. Из сплавов меди с цинком, оловом, алюминием делают детали, узлы машин. Без нее невозможно создание гальванических элементов и батарей.
- Трубы. Для транспортировки пара, воды, газа. В энергетике, судостроении, для бытовых потребностей.
В Японии медные трубопроводы признаны сейсмоустойчивыми, что для этой страны жизненно важно.
Медные трубы
Строительство
Крыши из медного листа экологичны, их можно не красить, поскольку влага, погодные катаклизмы не страшны. Срок службы – до 100 лет.
Медицина
Медициной востребованы характеристики металла как антисептика и вяжущего средства.
Это компонент глазных капель и смесей для лечения ожогов.
Медные ручки дверей, другие поверхности – атрибут лечебных учреждений.
Соединения меди подавляют вирус свиного гриппа.
Ювелирное дело
Ювелиры используют сплавы на основе меди.
Кольцо из меди
Красное или розовое золото – это конгломерат благородного металла с медью.
Ее количество в составе определяет финальный оттенок:
Эти виды золота – самые любимые ювелирами. Медь делает изделия прочнее, попутно удешевляя стоимость.
Второй популярный ювелирный сплав – мельхиор (медь + никель).
Другие отрасли
- Оксид меди – основа купрата, используемого в сверхпроводниках.
- Латунь идет на изготовление гильз для винтовок и артиллерии.
- Из мельхиора чеканят монеты, создают интерьерные украшения, столовые приборы.
- Медь задействована при синтезе хлорофилла. Ее всегда добавляют в минеральные удобрения для растений.
Значение для человека
Медь заложена в организм человека изначально:
- Участвует в образовании красных кровяных телец, коллагена, эластина.
- Активирует работу эндокринной системы, замедляет старение организма.
- Ее дефицит чреват замедлением белкового обмена. Это влечет патологии в развитии скелета и составе крови.
Она есть во многих продуктах питания. Медью богаты говяжья печень, устрицы, кунжут, какао-порошок, черный перец, гречневая крупа. А также орехи (лесной, грецкий, кешью, арахис, миндаль).
Предостережение
Поэтому применение меди контролируется.
В России на федеральном уровне (национальный стандарт, федеральный Свод Правил) регламентируется:
- Производство и использование медных водо- паро- и газопроводных труб.
- Количество меди в питьевой воде.
В 1 литре питьевой воды не должно быть больше 1 мг меди.
Избыток медных компонентов вызывает отравление организма. Для приготовления пищи медная посуда непригодна.
Карьер, в котором медную руду извлекали открытым способом, становится источником токсичных соединений.
Мировая цена меди устанавливается на Лондонской бирже металлов. Она зависит от спроса, определяемого состоянием экономики.
И колеблется соответственно:
- К началу 2008 года преодолена психологическая отметка $8000 за тонну.
- Через полгода было уже $+940, что стало рекордом за всю историю биржи.
- На начало 2011 года взята планка $10 000.
Затем произошел спад. На 2021 год тонна меди торгуется по $8057. Сказалось торможение экономики из-за пандемии коронавируса.
Медь называют одним из первых металлов, которые человек освоил в древности и пользуется им до сегодняшнего дня. Добыча меди была доступной, потому что руду необходимо было плавить при сравнительно невысокой температуре. Первой рудой, из которой стали добывать медь, была малахитовая руда (calorizator). Каменный век в истории человечества сменился именно медным, когда предметы быта, орудия труда и оружие из меди получили самое широкое распространение.
Общая характеристика меди
Медь является элементом XI группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 29 и атомную массу 63,546. Принятое обозначение – Cu (от латинского Cuprum).
Нахождение в природе
Медь достаточно широко представлена в земной коре, в осадочных породах, в водах морских и пресных водоёмах, в сланцах. Распространена как в виде соединений, так и в самостоятельном варианте.
Физические и химические свойства
Медь является пластичным, так называемым переходным металлом, имеет золотисто-розовый цвет. При контакте с воздухом на поверхности меди образуется оксидная плёнка, придающая металлу желтовато-красный оттенок. Известны основные сплавы меди – с цинком (латунь), с оловом (бронза), с никелем (мельхиор).
Суточная потребность в меди
Потребность в меди у взрослого человека составляет 2 мг в день (около 0,035 мг/ 1 кг веса).
Продукты питания богатые медью
Медь – один из самых важных микроэлементов для организма, поэтому продукты питания, богатые медью, должны быть в рационе каждого. Это:
- орехи, злаки, бобовые
- рыба, морепродукты
- крупы (особенно рис и гречка), макаронные изделия, ржаной хлеб , сырой яичный желток
- кисломолочные продукты , фрукты, ягоды и зелень .
Признаки нехватки меди
Признаками недостаточного количества меди в организме служат: анемия и ухудшение дыхания, потеря аппетита, расстройства желудка, нервозность, депрессивные состояния, быстрая утомляемость, нарушения пигментации кожи и волос, ломкость и выпадение волос, сыпи на кожных покровах, частые инфекции. Возможны внутренние кровотечения.
Признаки избытка меди
Переизбыток меди характеризуется бессонницей, нарушениями мозговой активности, эпилепсией, проблемами с менструальным циклом.
Взаимодействия с другими
Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента.
Применение меди в жизни
Медь имеет огромное значение в народном хозяйстве, её основное применение – электротехника, но металл широко используется для чеканки монет, часто – в произведениях искусства. Медь также используется в медицине, архитектуре и строительстве.
Полезные свойства меди и его влияние на организм
Каждый человек имел дело с медью, а точнее с изделиями, которые содержат медь или же её сплавы. Этот металл настолько востребован во многих сферах человеческой жизни, что количества производимой меди попросту не хватает, чтобы полностью удовлетворить спрос на нее. Поэтому ныне популярна тема переработки изделий, содержащих данный металл. В данной статье речь пойдет о том, какие же сферы и области применения меди и его сплавов существуют на сегодняшний день. И поверьте, их огромное множество.
Свойства меди
Что же собой представляет медь? Это красновато - розовый металл, отличающийся мягкостью и ковкостью. Механические и физико - химические свойства - главные причины популярности меди. Пластичность, мягкость, высокие показатели теплопроводимости делают медь отличным вариантом для производства большого разнообразия изделий. Данный металл не боится низких температур. Напротив, при отрицательных температурах свойства меди становятся ещё лучше. Повышается прочность и пластичность материала и предел текучести становиться выше. Помимо этого вода, растворы щелочей и кислот (соляной и серной) никак не влияют на медь. Эти и множество других свойств обуславливают сферы и области применения меди.
Какие бывают сплавы меди?
Что касается сплавов меди, то самыми известными из них являются сплавы меди с оловом (бронза), с цинком (латунь), с никелем (мельхиор), с никелем и цинком (нейзильбер). Кроме перечисленных компонентов, которые вместе с медью образовывают сплав, также можно выделить марганец, золото, алюминий. Эти элементы, вместе с медью и другими соединениями, точно так же формируют сплавы. Их существует достаточно большое количество и каждый сплав отличается от другого определенным набором свойств.
Где применяют медь?
Данный металл популярен как в чистом виде, так и в соединении с другими элементами. Медь и его сплавы используются для производства медной проволоки, медных труб, кровли, кухонной утвари, украшений, декоративно – художественных изделий, монет, кондиционеров, разнообразных бытовых приборов, красителей для стекла. Так как медь необходима, для нормального функционирования живых организмов её также применяют для изготовления пищевых добавок. Рассмотрим сферы и области применения меди и её сплавов более подробно.
Области применения меди и его сплавов
И так, медь применяют для изготовления:
- медной проволоки. Одним из свойств меди является хорошая проводимость электрического тока, поэтому чистую медь используют для производства проволоки, которая присутствует в самых разных приборах и изделиях.
- медных труб. Как было сказано ранее, медь не вступает во взаимодействие с водой и вместе с антикоррозийными свойствами отлично подходит для изготовления водопроводных труб. Такие трубы надежды и будут служить достаточно долго.
- посуды. Антибактериальные свойства позволяют использовать медь для изготовления разнообразной посуды. Когда на поверхности посуды образовываются царапины, внутри них начинают развиваться патогенные микроорганизмы, а свойства меди не позволяет этим организмам развиваться с полной силой.
- медной кровли. Кровельные покрытия из меди весьма популярны, так как имеют большой срок эксплуатации. Не одно десятилетие такая кровля может надежно служить из-за образованного на ней налета – патины. Именно этот налет служит защитным покрытием меди от негативных внешних факторов (температур, ультрафиолетовых лучей).
- украшений и предметы декоры. Бытует мнение, что медь имеет лечебные свойства и поэтому из нее изготавливают разные украшения – браслеты, кольца, подвески. Медь удачно смотрится в качестве разных предметов декора, например, скульптур, уличных фонарей, люстр, дверных ручек и др.
На этом сферы и области применения меди и её сплавов не заканчиваются. Их качественные характеристики чрезвычайно выгодны. Именно поэтому медь была востребована много лет назад и в будущем не утратит своей популярности.
Читайте также: