Explicați în detaliu utilizările și metodele de sinteză ale cuprului, inclusiv utilizările sale, proprietățile fizice etc.
Rezumat: Cuprul este un element din grupa 1B din a 4-a perioadă a tabelului periodic al elementelor și este un metal greu neferos important. Simbolul elementului este Cu, numărul atomic este 29 și masa atomică relativă este 63,546. Cuprul este solid la temperatura camerei, noua secțiune transversală este roșu-violet și se oxidează ușor atunci când este încălzit. Cuprul are o conductivitate electrică și termică excelentă, o bună rezistență la coroziune, o rezistență scăzută la deformare și poate rezista la un grad ridicat de deformare la rece fără crăpare. Este un material important din metale neferoase grele, utilizat în principal în electronică, inginerie electrică, mașini, sectoare industriale precum construcții și transporturi. Există sute de compuși de cupru, dar nu mulți sunt produși la scară industrială. Cel mai important dintre ele este sulfatul de cupru pentahidrat, sau vitriol de fiere (CuSO4·5H2O), urmat de amestecul Bordeaux (Cu(OH)2·CuSO4), metaarsenitul de cupru (Cu(AsO2)2), acetat de cupru [Cu(CH3COO) 2] complex, cianura de cupru (CuCN), clorură de cupru (CuCl2), oxid cupros (Cu2O ), oxid de cupru (CuO), carbonat de cupru bazic și naftenat de cupru, etc. Sărurile de cupru pot fi utilizate ca fungicide agricole. Sulfatul de cupru poate fi folosit ca emetic și ca antidot topic pentru arsurile cu fosfor galben.
Cuprul este un element din grupa 1B din perioada 4 din tabelul periodic al elementelor, un metal greu neferos important. Simbolul elementului este Cu, numărul atomic este 29 și masa atomică relativă este 63,546. Cuprul este solid la temperatura camerei, noua secțiune transversală este roșu-violet și se oxidează ușor atunci când este încălzit. Cuprul are o conductivitate electrică și termică excelentă, o bună rezistență la coroziune, o rezistență scăzută la deformare și poate rezista la un grad ridicat de deformare la rece fără crăpare. Este un material important din metale neferoase grele, utilizat în principal în electronică, inginerie electrică, mașini, sectoare industriale precum construcții și transporturi. Există sute de compuși de cupru, dar nu mulți sunt produși la scară industrială. Cel mai important dintre ele este sulfatul de cupru pentahidrat, sau vitriol de fiere (CuSO4·5H2O), urmat de amestecul Bordeaux (Cu(OH)2·CuSO4), metaarsenitul de cupru (Cu(AsO2)2), acetat de cupru [Cu(CH3COO) 2] complex, cianura de cupru (CuCN), clorură de cupru (CuCl2), oxid cupros (Cu2O ), oxid de cupru (CuO), carbonat de cupru bazic și naftenat de cupru, etc. Sărurile de cupru pot fi utilizate ca fungicide agricole. Sulfatul de cupru poate fi folosit ca emetic și ca antidot topic pentru arsurile cu fosfor galben.
Cuprul este unul dintre cele mai vechi metale descoperite și folosite de oameni. Cu aproximativ 10,000 ani în urmă, oamenii au ajuns să cunoască cuprul natural și l-au bătut în conuri sau cuie mici. Cele mai timpurii artefacte din bronz descoperite până acum sunt răzuitoarele, daltele și sculele descoperite în Tepehiya, Iran, care datează de aproximativ 3800 î.Hr. Cuțitul din bronz de staniu descoperit în 1978 la situl Majiayao Chemicalbook din Dongxiang, provincia Gansu este cel mai vechi dispozitiv din bronz descoperit în China până acum. Vârsta sa este de aproximativ 2750 î.Hr., ceea ce arată că China este cel mai vechi utilizator al Una dintre țările de bronz. China a stăpânit tehnologia de topire a cuprului în cuptor cu arbore încă din anul 770 î.Hr. În primul an al lui Song și Yuanfeng (1078), producția de cupru a atins 7300t, iar tehnologia metalurgică a cuprului a atins un nivel considerabil.
proprietăți fizice
Cuprul este un excelent conductor de electricitate și căldură după argint. Conductivitatea electrică și conductibilitatea termică a cuprului la temperatura camerei sunt de 94% și, respectiv, 73,2% din argint. Configurația exterioară a învelișului de electroni a atomilor de cupru este [Ar]3d104s1. Când cuprul formează un compus, poate pierde un electron pe orbita 4s și un electron pe orbita 3d în același timp. Prin urmare, cuprul are în principal două stări de valență: +1 și +2. Starea de oxidare a cuprului este în principal +2 la temperatura camerei, iar compușii cu valență scăzută sunt stabili la temperaturi ridicate. Cuprul are doi izotopi naturali stabili, 63Cu și 65Cu. 63Cu conține 29 de protoni și 34 de neutroni, iar 65Cu conține 29 de protoni și 36 de neutroni. Se știe că cuprul are 9 izotopi instabili. Cuprul poate exista stabil în aer uscat la temperatura camerei, dar atunci când este plasat în aer umed care conține CO2 pentru o perioadă lungă de timp, se va genera carbonat de cupru alcalin verde, cunoscut în mod obișnuit sub numele de patina. Echivalentul electrochimic al cuprului divalent este de 0,329 mg/C. Cuprul nu poate înlocui hidrogenul în soluții apoase acide și nu este solubil în acid clorhidric și acid sulfuric fără oxigen dizolvat, dar este solubil în acid azotic care are efect oxidant. Cuprul reacționează foarte lent cu soluțiile alcaline, dar reacționează ușor cu amoniacul pentru a forma un complex. Cuprul este ușor solubil în acizi organici, cum ar fi acidul acetic. Sărurile de cupru solubile sunt în general toxice. Structura cristalină a cuprului este o rețea cubică centrată pe față. Cuprul pur are o ductilitate foarte bună și poate fi prelucrat în fire foarte fine și foi subțiri. Cuprul este un excelent conductor electric și termic, iar conductivitatea sa electrică și termică este a doua, după argint, printre metale. Prezența urmelor de impurități va reduce foarte mult conductivitatea cuprului.
Scopul principal
Deoarece cuprul are multe proprietăți excelente, este utilizat pe scară largă în diverse sectoare industriale. Până în anii 1960, cuprul era al doilea după fier în importanță și consum. După anii 1960, aluminiul a cedat locul al treilea cu resurse mai abundente și prețuri mai ieftine. Proporția consumului de cupru în China la sfârșitul anilor 1980 este enumerată în tabelul 2. La nivel mondial, mai mult de jumătate din producția de cupru este utilizată în industria electrică și electronică, cum ar fi fabricarea de cabluri, fire, motoare și alte transmisii de energie și telecomunicații. echipamente. După anii 1980, unele dintre utilizările cuprului în telecomunicații au fost înlocuite cu fibre optice. Cuprul este, de asemenea, un material important pentru industria de apărare. Deoarece cuprul are o conductivitate electrică bună, este utilizat pe scară largă în industria electrică. Cupru pur (conținut de peste 99,95%) este necesar pentru fabricarea de fire și cabluri, care este rafinat prin electroliza cuprului blister. Cuprul poate forma multe aliaje importante cu zinc, staniu, aluminiu, nichel, beriliu etc. Alama (aliaj cupru-zinc) și bronzul (aliaj cupru-staniu) sunt utilizate pentru fabricarea rulmenților, pistoanelor, comutatoarelor, conductelor de ulei, schimbătoarelor de căldură, etc. Bronzul de aluminiu (aliaj de cupru-aluminiu) are o rezistență puternică la vibrații și poate fi folosit pentru a face piese turnate care necesită rezistență și tenacitate. Aliajul Monel dintre aliajele de cupru-nichel este renumit pentru rezistența sa la coroziune și este utilizat în principal la fabricarea de supape, pompe și echipamente de abur de înaltă presiune. Cuprul alb este un aliaj de cupru-nichel cu proprietăți mecanice bune și rezistență la coroziune și este utilizat în fabricarea de mașini de precizie. Bronzul de beriliu (aliaj de cupru care conține beriliu) are proprietăți mecanice care le depășesc pe cele ale oțelului de înaltă calitate și este utilizat pe scară largă la fabricarea diferitelor componente mecanice, unelte și echipamente radio. Compușii de cupru sunt materii prime importante pentru pesticide, fungicide, pigmenți, galvanizare, baterii galvanice, coloranți și catalizatori. Cuprul fără oxigen este utilizat în ghiduri de undă, tuburi de vid și componente de tranzistor, etanșări din sticlă și metal, cabluri coaxiale și stabilizarea înfășurărilor magnetice supraconductoare datorită purității sale ridicate și lipsei problemelor de fragilizare a hidrogenului. Cuprul dur este folosit pentru a face bare colectoare din cupru, contactoare, diferite tipuri de conductori, componente radar, întrerupătoare și contacte etc. Cele două tipuri de cupru tratate cu argint de mai sus sunt folosite pentru a face dispozitive care necesită rezistență la înmuiere, cum ar fi înfășurările transformatoarelor. , generatoare și generatoare mari sincrone. Cuprul dezoxidat cu fosfor este utilizat în principal la realizarea tuburilor pentru frigidere și aparate de aer condiționat, redresoare, conducte de apă sau conducte de gaz (când sunt necesare conductivitate electrică și termică, performanță de sudare sau performanță de lipire). Cuprul cu tăiere liberă este folosit în principal pentru a face produse filetate și alte vârfuri de sudură, cleme, terminale și componente ale comutatorului.
