Präsentation über Kupfer. Präsentation, Bericht Kupfer und seine Legierungen Präsentation von Kupfer und Kupferlegierungen

Beschreibung der Präsentation auf einzelnen Folien:

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Beschreibung der Folie:

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Beschreibung der Folie:

"Kupfer" - vom lateinischen "medalino" - meins. Der lateinische Name für Kupfer ist "Cuprum" - vom Namen der Insel Zypern, auf der sich in der Antike alte Minen befanden. Der griechische Name "chalkos" - von der Hauptstadt der Insel Euböa in der Ägäis - dem Hafen von Chalkis. In der Nähe befand sich ein kleines Kupfervorkommen, aus dem die alten Griechen begannen, es zu extrahieren. KUPFER chemisches Element mit der Ordnungszahl 29, Atommasse 63.546. Die einfache Substanz Kupfer ist ein schönes rosa-rotes duktiles Metall. Im Periodensystem von Mendeleev befindet sich Kupfer in der vierten Periode und gehört zur Gruppe IB, zu der Edelmetalle wie Silber und Gold gehören.

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Fund in der Natur In der Erdkruste Der Gehalt an Kupfer in der Erdkruste beträgt 0,01 %, wodurch es unter allen Elementen nur den 23. Platz belegt. Sehr selten wird Kupfer in nativer Form gefunden (der größte Nugget von 420 Tonnen wurde in Nordamerika gefunden). Es gibt viele verschiedene Kupfererze, aber es gibt nur wenige reiche Vorkommen auf dem Globus, außerdem werden Kupfererze seit vielen hundert Jahren abgebaut, so dass einige Vorkommen vollständig erschöpft sind. Meerwasser enthält etwa 1 10-8 % Kupfer. Kupfer. Bezirk Kondopoga, Karelien, Russland. Kupfer. Siedlungsbezirk Dombarovsky, Ju.Ural, Gebiet Orenburg, Russland.

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Kupfer. Insel Medny, Kommandanteninseln, Russland. Etwa 10 cm Kupfer. Rubik-Mine, Albanien. ~8 cm Kupfer. Itauz, Dzhezkazgan, Kasachstan

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Kupfer. Nugget "Bärenhaut" mit einem Gewicht von 860 kg (nach anderen Quellen - 842 kg). Distrikt Karkaraly, Kasachstan. Die Besitzer der Mine brachten es als Geschenk an Alexander II., der 1858 befahl, es an das Bergbaumuseum (St. Petersburg) zu senden.

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Physikalische Eigenschaften Kupfer ist ein goldrosa duktiles Metall, das an der Luft schnell mit einem Oxidfilm überzogen wird, der ihm eine charakteristische intensive gelblich-rote Tönung verleiht. Dünne Kupferfilme haben im Licht eine grünlich-blaue Farbe. Zusammen mit Osmium, Cäsium und Gold ist Kupfer eines von vier Metallen, die eine deutliche Farbe haben, die sich von Grau oder Silber anderer Metalle unterscheidet. Dieser Farbton erklärt sich durch das Vorhandensein elektronischer Übergänge zwischen den gefüllten dritten und halbleeren vierten Atomorbitalen: Die Energiedifferenz zwischen ihnen entspricht der Wellenlänge von orangefarbenem Licht. Der gleiche Mechanismus ist für die charakteristische Farbe von Gold verantwortlich. .

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Kupfer ist ein weiches und formbares Metall, sein Schmelzpunkt liegt bei 1083 °C, es hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit (nach Silber ist es die zweitgrößte elektrische Leitfähigkeit unter den Metallen). Kupfer hat einen relativ großen Temperaturkoeffizienten des Widerstands und hängt über einen weiten Temperaturbereich schwach von der Temperatur ab. Kupfer ist diamagnetisch. (Diamagnete sind Substanzen, die gegen die Richtung eines äußeren Magnetfelds magnetisiert werden. In Abwesenheit eines äußeren Magnetfelds sind Diamagnete nicht magnetisch.) Kupfer bildet ein kubisch flächenzentriertes Gitter.

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Gewinnung Kupfer wird aus Kupfererzen und Mineralien gewonnen. Die wichtigsten Verfahren zur Gewinnung von Kupfer sind Pyrometallurgie, Hydrometallurgie und Elektrolyse. Das pyrometallurgische Verfahren besteht darin, Kupfer aus Sulfiderzen (z. B. CuFeS2) zu gewinnen. Das hydrometallurgische Verfahren besteht darin, Kupfermineralien in verdünnter Schwefelsäure oder Ammoniaklösung aufzulösen; Kupfer wird aus den resultierenden Lösungen durch metallisches Eisen verdrängt. Elektrolyse von Kupfersulfatlösung:

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Chemische Eigenschaften Oxidationsstufen In Verbindungen weist Kupfer zwei Oxidationsstufen auf: +1 und +2. Der erste von ihnen ist instabil, seine Verbindungen sind farblos. Die Oxidationsstufe +2 ist stabiler, was blaue und blaugrüne Salze ergibt. Unter ungewöhnlichen Bedingungen können Verbindungen mit einer Oxidationsstufe von +3 und sogar +5 erhalten werden. Kupfer ist ein inaktives Metall und steht in der elektrochemischen Spannungsreihe rechts von Wasserstoff. Es interagiert nicht mit Wasser, Laugen, Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure. In Säuren - starken Oxidationsmitteln (z. B. Salpeter- und konzentrierte Schwefelsäure) - löst sich Kupfer jedoch: Cu + 4HMO3 - Cu (NO3) 2 + 2NO + 2H2O konz.

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Kupfer hat eine ziemlich hohe Korrosionsbeständigkeit. In einer feuchten Atmosphäre, die Kohlendioxid enthält, ist Kupfer jedoch mit einer grünlichen Beschichtung aus basischem Kupfercarbonat bedeckt: 2Cu + O2 + CO2 + H2O \u003d CU (OH) 2 CuCO3 Es ist ein schwaches Reduktionsmittel, reagiert nicht mit Wasser und verdünnte Salzsäure. Es wird in Gegenwart von Sauerstoff, Kaliumcyanid, mit nicht oxidierenden Säuren oder Ammoniakhydrat in Lösung gebracht. Oxidiert durch konzentrierte Schwefel- und Salpetersäure, Königswasser, Sauerstoff, Halogene, Nichtmetalloxide. Reagiert beim Erhitzen mit Halogenwasserstoffen. Kupfer(II) bildet stabiles CuO-Oxid und Cu(OH)2-Hydroxid. Dieses Hydroxid ist amphoter, leicht löslich in Säuren Сu(OH)2 + 2НCl = СuСl2 + 2Н2О und in konzentrierten Alkalien. Kupfersalze (II) sind in der Volkswirtschaft weit verbreitet. Besonders wichtig ist Kupfersulfat - hydratisiertes Kupfer (II) -sulfat CuSO4 · 5H2.

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Kupfer ist das erste Metall, das erstmals in der Antike, mehrere Jahrtausende vor Christus, von Menschen verwendet wurde. Die ersten Kupferwerkzeuge wurden aus nativem Kupfer hergestellt, was durchaus üblich ist. Da Kupfer jedoch ein weiches Metall ist, konnte Kupfer in der Antike Steinwerkzeuge nicht verdrängen. Erst als der Mensch lernte, Kupfer zu schmelzen und Bronze (eine Legierung aus Kupfer und Zinn) erfand, ersetzte Metall den Stein. Die weit verbreitete Verwendung von Kupfer begann im 4. Jahrtausend v.

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Anwendung. In der Elektrotechnik: Aufgrund seines geringen spezifischen Widerstands (nach Silber) wird Kupfer in der Elektrotechnik häufig zur Herstellung von Stromkabeln, Drähten oder anderen Leitern verwendet. Kupferdrähte wiederum werden auch in Wicklungen von energiesparenden Elektroantrieben (Haushalt: Elektromotoren) und Leistungstransformatoren verwendet. Für diese Zwecke muss das Metall sehr rein sein: Verunreinigungen verringern die elektrische Leitfähigkeit stark. Beispielsweise verringert das Vorhandensein von 0,02 % Aluminium in Kupfer seine elektrische Leitfähigkeit um fast 10 %.

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Anwendung. Wärmeübertragung: Eine weitere nützliche Eigenschaft von Kupfer ist seine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies ermöglicht die Verwendung in verschiedenen Kühlkörpern, Wärmetauschern, zu denen bekannte Kühl-, Klima- und Heizungsradiatoren, Computerkühler und Wärmerohre gehören.

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Anwendung. Für die Rohrherstellung: Nahtlose Rundrohre aus Kupfer werden aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeit und Zerspanbarkeit vielfach für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen eingesetzt: in der Hauswasserversorgung, Heizung, Gasversorgung, Klimaanlagen und Kälteanlagen. In einer Reihe von Ländern sind Kupferrohre das Hauptmaterial, das für diese Zwecke verwendet wird: in Frankreich, Großbritannien und Australien für die Gasversorgung von Gebäuden, in Großbritannien, den USA, Schweden und Hongkong für die Wasserversorgung, in Großbritannien und Schweden für Heizung. Darüber hinaus werden Rohrleitungen aus Kupfer und Kupferlegierungen im Schiffsbau und in der Energiebranche häufig zum Transport von Flüssigkeiten und Dampf eingesetzt.

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Ein sehr wichtiger Anwendungsbereich von Kupfer ist die Herstellung von Kupferlegierungen. Kupfer bildet mit vielen Metallen sogenannte Mischkristalle, die den gewöhnlichen Lösungen darin ähneln, dass in ihnen die Atome einer Komponente (Metall) gleichmäßig auf die Atome einer anderen verteilt sind. Die meisten Kupferlegierungen sind feste Lösungen. Eine seit der Antike bekannte Kupferlegierung - Bronze - enthält 4-30 % Zinn (meist 8-10 %). Es ist interessant, dass Bronze in ihrer Härte getrennt entnommenes reines Kupfer und Zinn übertrifft. Bronze ist schmelzbarer als Kupfer. Bronzeprodukte der Meister des alten Ägypten, Griechenlands und Chinas sind bis heute erhalten. Im Mittelalter wurden Werkzeuge und viele andere Produkte aus Bronze gegossen. Auch die berühmte Zarenkanone (Abb. 35) und die Zarenglocke im Moskauer Kreml sind aus einer Kupfer-Zinn-Legierung gegossen. Anwendung. Legierungen:

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Zu Bronze und Messing gehören neben Zinn und Zink auch Nickel, Wismut und andere Metalle. Aufgrund der Herstellbarkeit und hohen Duktilität wird eine große Menge Messing für die Herstellung von Granaten für Artilleriemunition und Waffengranaten verwendet. Für Maschinenteile werden wegen ihrer höheren Festigkeit Legierungen aus Kupfer mit Zink, Zinn, Aluminium, Silizium usw. verwendet. Kupferlegierungen (mit Ausnahme von Berylliumbronze und einigen Aluminiumbronzen) ändern ihre mechanischen Eigenschaften während der Wärmebehandlung nicht, und ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Verschleißfestigkeit werden nur durch die chemische Zusammensetzung und ihre Auswirkung auf das Gefüge bestimmt. Der Hauptvorteil von Kupferlegierungen ist ein niedriger Reibungskoeffizient, kombiniert für viele Legierungen mit hoher Duktilität und guter Korrosionsbeständigkeit in einer Reihe von aggressiven Umgebungen und guter elektrischer Leitfähigkeit.

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Zur Prägung wird eine Kupfer-Nickel-Legierung (Cupronickel) verwendet. Kupfer-Nickel-Legierungen, einschließlich der sogenannten "Admiralty"-Legierung, werden häufig im Schiffbau (Rohre von Turbinenabdampfkondensatoren, die durch Außenbordwasser gekühlt werden) und Anwendungen verwendet, die aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit mit der Möglichkeit einer aggressiven Seewasserbelastung verbunden sind. Kupfer ist ein wichtiger Bestandteil von Hartloten – Legierungen mit einem Schmelzpunkt von 590–880 Grad Celsius, die auf den meisten Metallen gut haften und dazu dienen, eine Vielzahl von Metallteilen, insbesondere aus unterschiedlichen Metallen, von Rohrleitungsarmaturen bis hin zu Flüssigkeiten fest zu verbinden Raketentriebwerke

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Andere Anwendungen Kupfer ist der am weitesten verbreitete Katalysator für die Polymerisation von Acetylen. Kupfer ist in der Architektur weit verbreitet. Dächer und Fassaden aus dünnem Kupferblech halten aufgrund des Selbstlöschens des Korrosionsprozesses des Kupferblechs 100-150 Jahre lang störungsfrei. Die prognostizierte neue Massenverwendung von Kupfer verspricht seine Verwendung als bakterizide Oberflächen in medizinischen Einrichtungen, um die Übertragung von Bakterien innerhalb des Krankenhauses zu reduzieren: Türen, Griffe, Wasserventile, Geländer, Bettgitter, Arbeitsplatten – alle Oberflächen, die die Hand einer Person berührt. Kupferdampf wird in Lasern verwendet.

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Beschreibung der Folie:

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Biologische Rolle Kupfer ist in allen Organismen vorhanden und gehört zu den Spurenelementen, die für ihre normale Entwicklung notwendig sind. In Pflanzen und Tieren variiert der Kupfergehalt zwischen 10-15 und 10-3 %. Menschliches Muskelgewebe enthält 1 10-3% Kupfer, Knochengewebe - (1-26) 10-4%, 1,01 mg / l Kupfer sind im Blut vorhanden. Insgesamt enthält der Körper einer durchschnittlichen Person (Körpergewicht 70 kg) 72 mg Kupfer. Die Hauptrolle von Kupfer in pflanzlichen und tierischen Geweben ist die Teilnahme an der enzymatischen Katalyse. Kupfer dient als Aktivator einer Reihe von Reaktionen und ist Teil kupferhaltiger Enzyme, hauptsächlich Oxidasen, die biologische Oxidationsreaktionen katalysieren. Kupfersulfat und andere Kupferverbindungen werden in der Landwirtschaft als Mikrodünger und zur Bekämpfung verschiedener Pflanzenschädlinge eingesetzt. Bei der Verwendung von Kupferverbindungen muss jedoch berücksichtigt werden, dass diese giftig sind. Die Aufnahme von Kupfersalzen in den Körper führt zu verschiedenen Erkrankungen des Menschen. MPC für Kupferaerosole beträgt 1 mg/m3, für Trinkwasser sollte der Kupfergehalt 1,0 mg/l nicht überschreiten.

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Kupfer und Gesundheit Der menschliche Körper benötigt Kupfer für die Bildung verschiedener Proteine ​​und Enzyme. Kupfer wird benötigt: für die Synthese von Hämoglobin für den Knochenaufbau für die Funktion des Kreislaufsystems für die Funktion des zentralen Nervensystems zur Gewinnung von Energie aus den Zellen Neuere Studien haben gezeigt, dass die Annahme, dass eine Ernährung mit zu geringem Kupfergehalt den Kupfergehalt erhöht Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist sehr nah an der Wahrheit. Kupfermangel im Körper kann zu so schwerwiegenden Folgen wie Knochenfehlbildungen, Blutarmut und Hirnversagen führen. Weitere Folgen sind: Blockade der Zellatmung Stopp der Harnsäurebildung Fehlbildung von Neurotransmittern Stopp der Pigmentbildung (weiße Haare) Störung des Redox-Gleichgewichts

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Heutzutage ist die Verwendung von Kupferprodukten weit verbreitet. In Zentralasien tragen sie Kupferprodukte und leiden praktisch nicht an Rheuma. In Ägypten und Syrien tragen sogar Kinder Kupfergegenstände. In Frankreich werden Hörstörungen mit Kupfer behandelt. In den USA werden Kupferarmbänder als Heilmittel gegen Arthritis getragen. In der chinesischen Medizin werden Kupferplättchen auf aktive Punkte aufgelegt. Und in Nepal gilt Kupfer als heiliges Metall. Die Medetherapie (Kupferbehandlung) ist eine der Arten der traditionellen Medizin. In der Kindheit haben wir auf Anraten meiner Großmutter einen Kupferpfennig auf eine Beule aufgetragen, um Schmerzen und Entzündungen zu lindern, obwohl der Kupfergehalt in einer zu Sowjetzeiten ausgegebenen 5-Kopeken-Münze niedrig war. In der medizinischen Therapie werden Produkte mit einem Kupfergehalt von mindestens 99,9 % eingesetzt. Das einfachste, effektivste, ästhetisch schönste und praktischste Hilfsmittel in der medizinischen Therapie ist ein Kupferarmband, das vom Gesundheitsministerium der Russischen Föderation zugelassen und empfohlen wird.

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Wissenswertes Die Indianer der Chonos-Kultur (Ecuador) erschmolzen im 15.-16. Jahrhundert Kupfer mit einem Gehalt von 99,5 % und verwendeten es als Münze in Form von Beilen mit 2 mm Seitenlänge und 0,5 mm Dicke. Diese Münze war an der gesamten Westküste Südamerikas im Umlauf, auch im Staat der Inkas. In Japan wurde Kupferleitungen für Gas in Gebäuden der Status „seismisch beständig“ verliehen. Werkzeuge aus Kupfer und seinen Legierungen erzeugen keine Funken und werden daher dort eingesetzt, wo besondere Sicherheitsanforderungen gelten (brennbare, explosive Industrien). Polnische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass in den Reservoirs, in denen Kupfer vorhanden ist, Karpfen groß sind. In Teichen oder Seen, in denen kein Kupfer vorhanden ist, entwickelt sich schnell ein Pilz, der Karpfen befällt.

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GBOU SPO LPR

"Lugansker Autoservice-Schule"

Unterrichtsthema:

Kupfer und seine Legierungen

Entwickelt von Lehrerin: Kozakova L.G.

Das Ziel des Unterrichts: lehrreich - Studenten mit den Eigenschaften von Kupfer und darauf basierenden Legierungen vertraut zu machen; die historische Bedeutung von Kupfer und seinen Legierungen erklären; die Eigenschaften, Kennzeichnung, Umfang zu studieren; Lehrreich - die Fähigkeit entwickeln, das erhaltene Material zu analysieren, zu vergleichen und zu verallgemeinern; die Fähigkeit, ihre Gedanken logisch korrekt und technisch korrekt auszudrücken; interdisziplinäre Verbindungen herstellen; Lehrreich - Interesse am gewählten Beruf und der studierten Disziplin zu wecken, Respekt vor den verwendeten Metallen.

Geschichte des Kupfers

Kupfer ist eines der ersten Metalle, das vom Menschen weitgehend beherrscht wird. Dieses Metall kommt in der Natur in seiner ursprünglichen Form häufiger vor als Gold, Silber und Eisen.

Die Verwendung von Kupfer geht auf 7000 v. Chr. zurück. Der lateinische Name für Kupfer Cuprum leitet sich vom Namen Zypern ab.

Geschichte des Kupfers

Trotz der Weichheit von Kupfer bieten Kupferwerkzeuge im Vergleich zu Steinwerkzeugen einen erheblichen Geschwindigkeitsgewinn beim Schneiden, Hobeln, Bohren und Sägen von Holz, und die Bearbeitung von Knochen dauert ungefähr so ​​lange wie bei Steinwerkzeugen.

Einige der ältesten Kupferprodukte sowie Schlacke – ein Beweis für das Schmelzen aus Erzen – wurden in der Türkei bei den Ausgrabungen der Siedlung Chatal-Hyuyuk gefunden.

Die wichtigsten Honige zur Gewinnung von Kupfer

Pyrometallurgie

Hydrometallurgie

Elektrolyse.

In der Natur sein

• Der durchschnittliche Kupfergehalt in der Erdkruste beträgt (4,7-5,5) 10 −3 % (nach Gewicht).
• In Meer- und Flusswasser ist der Kupfergehalt viel geringer: 3 10 −7 % und 10 −7 % (nach Gewicht).

• Kupfer kommt in der Natur sowohl in Verbindungen als auch in nativer Form vor. In seiner ursprünglichen Form kann die Masse einzelner Cluster 400 Tonnen erreichen.

• Die bekanntesten Lagerstätten dieser Art sind Udokan im Transbaikal-Territorium, Zhezkazgan in Kasachstan, der Kupfergürtel Zentralafrikas und Mansfeld in Deutschland. Die anderen reichsten Kupfervorkommen befinden sich in Chile und den USA.

Kupfer Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften von Kupfer:

• Farbe Rot

(je mehr Verunreinigungen, desto dunkler die Farbe);

- Kupferdichte 8,9 g/cm3;

- Schmelzpunkt 1083 0 C - schmelzbares Metall;

- Kupfer hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Kupfer leitet Wärme gut;

- In Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit belegt Kupfer den 2. Platz nach Silber;

• Kupfer hat keine magnetischen Eigenschaften.

Chemische Eigenschaften:

Kupfer hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit

Eigenschaften: es ist beständig gegen atmosphärische Korrosion,

in Süß- und Meerwasser, zum Verdünnen von Säuren.

Mechanische Eigenschaften:

Kupfermetall weich, dehnbar

Technologische Eigenschaften:

- schlecht gegossen (dick fließend, große Schwindung);

- zufriedenstellend geschnitten;

- gut geschweißt;

- Gut verarbeitet durch Druck (Walzen, Ziehen, Stanzen) im kalten und heißen Zustand.

Messing - kupferlegierung mit Zink (bis zu 45%) und anderen Legierungselementen - bis zu 7-8% (Eisen, Mangan, Aluminium, Silizium usw.).

LMtsS 58-2-2

L - Messing,

kupfer - 58%,

Berge - Mangan - 2%,

MIT – Blei - 2%,

Zink - 38%

Bronze - eine Legierung aus Kupfer mit anderen Legierungselementen wie Zinn oder Aluminium (Zinn, Aluminium, Mangan

Phosphorbronzen usw.).

BrOCS 5-5-5

Br - Bronze,

Ö - Zinn - 5%,

C - Zink - 5%,

MIT - Blei - 5%,

85 % Kupfer

Einführung. Zufällig befanden sich in einer Untergruppe Kupfer, Silber und Gold: Elemente im gleichen Alter wie die Zivilisation. Sie alle fungierten zu unterschiedlichen Zeiten als letztes Maß für Werte, mit anderen Worten, Geld. Aus diesen Metallen wurden Waffen geschmiedet, Haushaltsgeräte und Schmuck hergestellt. Kupfer, Silber und Gold befinden sich heute mitten im technologischen Fortschritt. Der Physiker wird ihre unübertroffene Wärme- und elektrische Leitfähigkeit hervorheben. Der Bildhauer wird die Plastizität und das schöne Aussehen bemerken. Er wird von einem Juwelier und Ziselierer unterstützt, und ein Chemiker wird sich sicherlich an die edle Trägheit und hohe Korrosionsbeständigkeit dieser Metalle erinnern. Goldene Maske des Pharao Tutanchamun. Goldnugget "Mephistopheles" mit einem Gewicht von 20,25 g, gefunden in Sibirien. Diamantenfonds. Moskau. Silbernugget-Kappe von Monomakh. Boctok, Ende des 13. Anfang des 14. Jahrhunderts Schüssel. Altes Russland Tschernihiw, 12. Jh. Silber; Schmieden, Schnitzen. Gehörte Prinz Wladimir Dawydowitsch von Tschernigow.

Geschichte des Kupfers. Kupfer ist seit Menschengedenken bekannt und gehört zu den „großartigen Sieben“ der ältesten von der Menschheit verwendeten Metalle – das sind Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Zinn, Blei und Quecksilber. Archäologischen Daten zufolge war Kupfer den Menschen bereits vor 600 Jahren bekannt. Es stellte sich heraus, dass es das erste Metall war, das Stein in den primitiven Werkzeugen der alten Menschen ersetzte. Dies war der Beginn der sog. Kupferzeit, die etwa 2000 Jahre dauerte. Äxte, Messer, Keulen und Haushaltsgegenstände wurden aus Kupfer geschmiedet und dann geschmolzen. Der Legende nach schmiedete der alte Schmiedegott Hephaistos für den unbesiegbaren Achilles einen Schild aus reinem Kupfer. Steine ​​für die 147 Meter hohe Cheops-Pyramide. Fresko aus Pompeji: Hephaistos zeigt Thetis einen Schild für Achilles. OK. 70 k. e. Nationalmuseum. Neapel.

Nun ist es unmöglich festzustellen, wann der Mensch zum ersten Mal mit Kupfer bekannt wurde. Jedenfalls um 3000 v. e. schon die ägypter konnten draus draht machen. In der Natur kommt Kupfer manchmal in seinem ursprünglichen Zustand vor, was es den alten Handwerkern erleichterte, es zu gewinnen. Sie wussten, wie man mit Steinwerkzeugen verschiedene Produkte aus diesem Metall schmiedet. Später wurden Kupferminen entwickelt, die über den ganzen Planeten verstreut waren: in Nordamerika an den Ufern der Großen Seen und in Asien auf der Sinai-Halbinsel und in Europa auf dem Gebiet des heutigen Österreich und so weiter die Insel Zypern. Der lateinische Name für das Metall „Cuprum“ leitet sich Experten zufolge vom Namen dieser Insel ab. Der Name des dem russischen Ohr vertrauten Metalls - "Kupfer" - stammt wahrscheinlich vom altslawischen "Schmied", was Metall im Allgemeinen bedeutet. Kupferklumpen.

Die Verwendung von Kupfer. Kupfer wird seit langem im Bauwesen verwendet: Die alten Ägypter bauten Wasserrohre aus Kupfer; Die Dächer mittelalterlicher Burgen und Kirchen wurden mit Kupferblech gedeckt, zum Beispiel ist das berühmte Königsschloss in Helsingör (Dänemark) mit Dachkupfer gedeckt. Münzen und Schmuck wurden aus Kupfer hergestellt. Aufgrund seines geringen elektrischen Widerstands ist Kupfer das Hauptmetall der Elektrotechnik: Mehr als die Hälfte des produzierten Kupfers wird zur Herstellung von elektrischen Drähten für Hochspannungsübertragungen und Schwachstromkabeln verwendet. Selbst unbedeutende Verunreinigungen im Kupfer führen zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands und großen Stromverlusten. Schiffsrümpfe werden mit Kupferzinn ummantelt. Die hohe Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ermöglichen die Herstellung von Teilen von Wärmetauschern, Kühlschränken, Vakuumapparaten, Rohrleitungen zum Pumpen von Ölen und Kraftstoffen usw. Kupfer wird auch häufig in der Galvanik verwendet, wenn Schutzbeschichtungen auf Stahlprodukte aufgebracht werden. So wird beispielsweise beim Vernickeln oder Verchromen von Stahlgegenständen vorab Kupfer darauf abgeschieden; In diesem Fall hält die Schutzschicht länger und ist effektiver. Kupfer wird auch beim Galvanoformen (d. h. beim Nachbilden von Produkten durch Erzielen ihres Spiegelbilds) verwendet, beispielsweise bei der Herstellung von Metallmatrizen für den Druck von Banknoten und bei der Reproduktion skulpturaler Produkte.

Bronze. Juni Bronzewaffen in China. Alte Metallurgen lernten, Kupfer aus Erzen zu extrahieren und ihm Additive hinzuzufügen, die die Eigenschaften der Legierung verbessern. Wenn sie also Kupfer mit Zinn mischten, bekamen sie Bronze. Es war ein so wichtiges Stadium in der Menschheitsgeschichte, dass wir es die Bronzezeit nennen. Eine ungewöhnlich einfache Art, eine Legierung zu erhalten (ein Feuer schmilzt eine Mischung aus Zinn und Kupfer), ermöglichte es Handwerkern, verschiedene Werkzeuge, Werkzeuge und natürlich Waffen daraus herzustellen. Bronze ist härter als Kupfer, luftstabil, gut zu verschiedenen Produkten verarbeitet, aber schmelzbarer. Die alten Griechen, die Bewohner Mesopotamiens und japanische Handwerker konnten besonders hochwertige Legierungen gewinnen. Daher ist es kein Zufall, dass Aufstieg und Fall der Staaten in direktem Zusammenhang mit dem Entwicklungsgrad der Metallurgie standen.

Bronzegegenstände wurden von den alten Ägyptern, Assyrern und Etruskern verwendet. Schöne Bronzestatuen wurden in Griechenland und Rom gegossen; viele von ihnen haben bis heute überlebt, wie das berühmte Reiterstandbild des Marcus Aurelius in Rom oder eines der sieben Weltwunder, der Koloss von Rhodos. Für im Freien stehende Skulpturen, insbesondere an Orten mit feuchtem Klima, ist Bronze vorzuziehen, da sich auf ihrer Oberfläche mit der Zeit eine dichte grünlich-braune Patina bildet, die das Metall vor weiterer Oxidation schützt. Auch die Schilde der römischen Legionäre wurden mit Bronze gebunden. Schild eines römischen Legionärs.

Aus Bronze wurden der von A. S. Puschkin in St. Petersburg gesungene „Bronze Reiter“ und das Denkmal für Minin und Pozharsky auf dem Roten Platz in Moskau gegossen. Aufgrund seiner besonderen mechanischen Eigenschaften und guten Gusseigenschaften ist Bronze ein ideales Metall zum Gießen von Glocken mit lautem und schönem Klang. Jeder kennt die riesige „Zarenglocke“ im Moskauer Kreml mit einem Gewicht von fast 202 Tonnen, die in Jahren von den russischen Meistern I. F. und M. F. Matronin gegossen wurde. Auch Gewehre wurden früher aus Bronze gefertigt; Die größte von ihnen "Zarenkanone" (39,3 Tonnen) war für die Verteidigung des Moskauer Kremls bestimmt und wurde 1586 von Meister A. Chokhov von E. M. Falcone gegossen. "Bronze Reiter". Sankt Petersburg. Die Zarenglocke wurde im Auftrag von Kaiserin Anna Ioannovna in den Jahren gegossen. Moskau wirft Ivan Motorin und seinen Sohn Mikhail anstelle der Great Assumption Bell, die während eines Feuers in der Stadt abgestürzt ist.

Zarenkanone. Meister Andrey Chokhov. Das Denkmal für den Kaufmann Kuzma Minin und Fürst Dmitri Pozharsky wurde nach dem Projekt des Künstlers I. P. Martos geschaffen und vom Gießereimeister der Kunstakademie V. P. Ekimov aus Bronze gegossen, eröffnet am 20. Februar 1818.

Und jetzt werden Skulpturen aus Bronze gegossen, Kronleuchter, Kandelaber, Kerzenhalter sowie Teile verschiedener Mechanismen (z. B. Lager) hergestellt. Wie schon vor vielen Jahrhunderten werden zur Gewinnung von Bronze Kupfer und Kupferschrott mit Zinn legiert. Nur nicht in Erd-, sondern in modernen Elektroöfen. Damit Kupfer und Zinn beim Schmelzen nicht oxidieren und Bronze besonders fest ist, werden der Charge vor dem Gießen Phosphorverbindungen zugesetzt. Aufgrund der Zinnknappheit und des hohen Preises wird Zinnbronze nach und nach durch andere Bronzen ersetzt, Kap. Arr. Aluminium. Aluminiumbronze, die bis zu 11 % Al enthält, hat gute mechanische Eigenschaften, ist in Meerwasser und sogar in verdünnter Salzsäure stabil. Diese sehr feste Legierung wird zur Herstellung von Rohrleitungen, Teilen von Dampfturbinen und Flugzeugmotoren usw. verwendet. Von 1926 bis 1957 wurden in Russland "Kupfer" -Münzen aus Aluminiumbronze geprägt. Es werden Lager für Diesellokomotiven, Schiffsmotoren und Wasserturbinen hergestellt aus Bleibronze. Berylliumbronze ist extrem fest und langlebig, die aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften als Material für Federn dient, die praktisch keine Ermüdung kennen (bis zu 20 Millionen Lastwechsel aushalten). Sankt Petersburg. Bronzedenkmal für Ostap Bender in der italienischen Straße. Bildhauer Albert Charkin.

Messing. Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Obwohl Zink erst im Mittelalter entdeckt wurde, war Messing schon den alten Römern bekannt, die es durch Verhüttung von Kupfererzen mit Zink ohne Luft gewannen. Um Messing die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, werden häufig in geringen Mengen Legierungsmetalle wie Al, Mn, Ni, Fe usw. in seine Zusammensetzung eingebracht Messing schmilzt leichter als Kupfer, ist aber härter als dieses. Messing ist gut geschmiedet, in Bleche gestanzt, gestanzt, zu Draht gezogen und perfekt poliert (auf Hochglanz). Produkte daraus können gehärtet werden. Bei Bedarf kann Messing elektrochemisch auf die Oberfläche anderer Metalle aufgebracht werden. Es ist wichtig, dass Messing viel billiger ist als Kupfer. Messing wird im Maschinenbau und in der Elektrotechnik verwendet; Teile verschiedener Mechanismen, Wasser- und Gashähne, Kühlerrohre, Türgriffe, Scharniere, Patronenhülsen werden daraus hergestellt. Messing mit Aluminiumzusatz ähnelt im Aussehen Gold, Abzeichen, Embleme und Medaillen werden daraus hergestellt. Wenn relativ wenig Zink in der Legierung ist (bis 18 %), haben Messinge einen rötlichen Farbton, beispielsweise wird Messing mit bis zu 10 % Zink als Tombak bezeichnet; Aus dieser Legierung wurden von 1961 bis 1991 in Russland „Kupfer“-Münzen in Stückelungen von 1 bis 5 Kopeken geprägt. Legierungen mit einem hohen Zinkgehalt (bis zu 50 %) sind gelb und werden als eigentliches Messing bezeichnet. Sie werden durch Walzen, Pressen und Räumen perfekt verarbeitet, und daraus werden Gussteile von guter Qualität erhalten.

andere Legierungen. Von anderen Legierungen erwähnen wir Monelmetall (% Kupfer, % Nickel und Zink mit dem Zusatz von Blei, Zinn und Eisen), das früher für die Herstellung von Besteck und Schmuck „unter Silber“ verwendet wurde. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit sowie seiner guten Plastizität wird es heute in der Chemie-, Schiffbau-, Medizin-, Öl-, Textil- und anderen Industrien eingesetzt. Aber Konstantan, Manganin, Chromel und Kopel ändern ihren Widerstand bei starken Temperaturschwankungen fast nicht und dienen daher in der Elektrotechnik treu zur Herstellung von Thermoelementen - sehr empfindlichen Geräten, die die Temperatur messen. Aus Chromel und Kopel werden auch Ausgleichsdrähte, Rheostate und Teile von Heizgeräten hergestellt. Referenzwiderstände und Elemente von Messgeräten werden aus Mangonin hergestellt.

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Metalle Kupfer.

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Die Stellung von Kupfer im Periodensystem der chemischen Elemente und der Aufbau des Atoms.
Kupferelement der Nebenuntergruppe der Gruppe I (Gruppe IB)

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In der Natur finden.
Kupfer kommt in der Natur hauptsächlich in gebundener Form vor und ist Bestandteil folgender Mineralien: Kupferglanz Cu2S und Malachit CuCO3 Cu(OH)2

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In der Natur finden.
Cuprit Cu2O
Kupferpyrit CuFeS2

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Kupfer erhalten.
Der Prozess der Kupfergewinnung ist sehr komplex. Oxide sind dafür am besten geeignet. Mit Hilfe von Koks und Kohlenmonoxid (II) wird in der Nichteisenmetallurgie Kupfer aus Cuprit Cu2O gewonnen.

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physikalische Eigenschaften.
Kupfer ist ein goldrosa duktiles Metall, das an der Luft schnell mit einem Oxidfilm überzogen wird, der ihm einen charakteristischen intensiven gelblich-roten Farbton verleiht. Dünne Kupferfilme haben im Licht eine grünlich-blaue Farbe.

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Schmelzpunkt 1083 ºС. Ein ausgezeichneter elektrischer Stromleiter (nach Silber an zweiter Stelle).

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Chemische Eigenschaften.
Wechselwirkung mit Nichtmetallen Mit Sauerstoff bildet Kupfer je nach Wechselwirkungstemperatur zwei Oxide: Bei 400–500 °C entsteht ein Oxid des zweiwertigen Kupfers: 2Cu + O2 = 2CuO; bei Temperaturen über 1000°C entsteht Kupfer(I)oxid: 4Cu + O2 = 2Cu2O.

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Beim Erhitzen mit Fluor, Chlor, Brom, Kupfer (II) entstehen Halogenide: Cu + Br2 = CuBr2; mit Jod - Kupfer (I) Jodid wird gebildet: 2Cu + I2 = 2CuI. Kupfer reagiert nicht mit Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Silizium.

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Wechselwirkung mit Säuren.
In der elektrochemischen Spannungsreihe von Metallen befindet sich Kupfer nach Wasserstoff, sodass es nicht mit Lösungen verdünnter Salz- und Schwefelsäuren und Laugen interagiert.

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Es löst sich in verdünnter Salpetersäure zu Kupfer(II)nitrat und Stickstoffmonoxid (II): 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Reagiert mit konzentrierten Lösungen von Schwefel- und Salpetersäure unter Bildung von Kupfer(II)-Salzen und Säurereduktionsprodukten: Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O; Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. Kupfer reagiert mit konzentrierter Salzsäure zu Hydrogentrichlorcuprat (II): Cu + 3HCl = H + H2.

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restaurative Eigenschaften.
Kupfer wird durch Stickstoffmonoxid (IV) und Eisen(III)-chlorid oxidiert: 2Cu + NO2 = Cu2O + NO; Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2.

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Anwendung.
Reines Kupfer (99,9 % Cu) wird in der Elektroindustrie zur Herstellung von elektrischen Drähten, Kabeln und Wärmetauschern verwendet.

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Kupferdraht wird häufig in der Elektro- und Energietechnik, Telekommunikation, im Schiffbau und in der Automobilindustrie verwendet. Er wird zur Herstellung von elektrischen Kabeln, Drähten, Wicklungen, Funkenzündkabeln und Sicherungen verwendet

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Legierungen, die Kupfer verwenden, werden in verschiedenen Bereichen der Technologie weit verbreitet verwendet, von denen die oben erwähnten Bronze und Messing am weitesten verbreitet sind. Zum Beispiel in der Zusammensetzung des sogenannten Kanonenmetalls, das im XVI-XVIII Jahrhundert entstand. wurde wirklich für die Herstellung von Artilleriegeschützen verwendet, alle drei Grundmetalle sind enthalten - Kupfer, Zinn, Zink. Heutzutage wird es aufgrund seiner hohen Duktilität in militärischen Angelegenheiten in kumulativer Munition verwendet, eine große Menge Messing wird zur Herstellung von Waffen verwendet Fälle. Zur Prägung werden Kupfer-Nickel-Legierungen verwendet. Kupfer-Nickel-Legierungen, einschließlich der sog. "Admiralty"-Legierungen werden im Schiffbau und in Anwendungen, die mit der Möglichkeit einer aggressiven Einwirkung von Meerwasser verbunden sind, aufgrund ihrer vorbildlichen Korrosionsbeständigkeit weit verbreitet verwendet.

Kupfer ist ein Element einer Nebenuntergruppe der ersten Gruppe, der vierten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev, mit der Ordnungszahl 29. Es wird mit dem Symbol Cu (lat. Cuprum) bezeichnet. Die einfache Substanz Kupfer ist ein duktiles Übergangsmetall von goldrosa Farbe (rosa in Abwesenheit eines Oxidfilms). Es wird seit der Antike von Menschen verwendet.

Physikalische Eigenschaften von Kupfer: ein goldrosa duktiles Metall, an der Luft wird es schnell mit einem Oxidfilm überzogen, der ihm eine charakteristische intensive gelblich-rote Färbung verleiht. Dünne Kupferfilme haben im Licht eine grünlich-blaue Farbe. Kupfer stellt ein kubisch flächenzentriertes Gitter dar. Kupfer hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit (zweitgrößte elektrische Leitfähigkeit nach Silber, spezifische Leitfähigkeit bei 20°). Es hat zwei stabile Isotope - 63 Cu und 65 Cu und mehrere radioaktive Isotope. Das langlebigste davon, 64 Cu, hat eine Halbwertszeit von 12,7 Stunden und zwei Zerfallsvarianten mit unterschiedlichen Produkten. Es gibt eine Reihe von Kupferlegierungen: Messing - mit Zink, Bronze - mit Zinn und anderen Elementen.

Gehalt in der Natur: Kupfer kommt in der Natur sowohl in Verbindungen als auch in nativer Form vor. Von industrieller Bedeutung sind Chalkopyrit CuFeS 2 , Chalkosin Cu 2 S und Bornit Cu 5 FeS 4 . Zusammen mit ihnen werden auch andere Kupfermineralien gefunden: Covellit CuS, Cuprit Cu 2 O. Manchmal wird Kupfer in nativer Form gefunden, die Masse einzelner Ansammlungen kann 400 Tonnen erreichen. Kupfersulfide werden hauptsächlich in hydrothermalen Erzgängen mittlerer Temperatur gebildet. Kupfervorkommen finden sich auch häufig in Sedimentgesteinen - Kupfersandsteinen und Schiefern. Die bekanntesten Lagerstätten dieser Art sind Udokan in der Region Chita in Kasachstan in Deutschland. Die anderen reichsten Kupfervorkommen befinden sich in Chile und den USA. Der größte Teil des Kupfererzes wird im Tagebau abgebaut.

Verfahren zur Gewinnung von Kupfer Zur Gewinnung von Kupfer werden pyro-, hydro- und elektrometallurgische Verfahren eingesetzt. Der pyrometallurgische Prozess der Gewinnung von Kupfer aus Sulfiderzen vom Typ CuFeS 2 wird durch die Gesamtgleichung ausgedrückt: 2CuFeS 2 + 5O 2 + 2SiO 2 = 2Cu + 2FeSiO 3 + 4SO 2 . Hydrometallurgische Verfahren zur Gewinnung von Kupfer basieren auf der selektiven Auflösung von Kupfermineralien in verdünnten Lösungen von Schwefelsäure oder Ammoniak, Kupfer wird aus den resultierenden Lösungen durch metallisches Eisen verdrängt: CuSO 4 + Fe \u003d Cu + FeSO 4. Reines Kupfer wird durch Elektrolyse gewonnen: 2CuSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4; Kupfer wird an der Kathode freigesetzt, Sauerstoff wird an der Anode freigesetzt.

Chemische Eigenschaften von Kupfer: Kupfer gehört zu den niederaktiven Metallen. Unter normalen Bedingungen reagiert es nicht mit Wasser, Laugen, Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure. In stark oxidierenden Säuren (z. B. Salpetersäure und konzentrierte Schwefelsäure) löst sich Kupfer jedoch auf: Cu + 8HN0 3 \u003d 3Cu (N0 3) 2 + 2NO + 4H 2 0 verdünntes Cu + 4HN0 3 \u003d Cu (N0 3) 2 + 2N0 2 + 2Н 2 0 konzentriert

Kupferpulver reagiert bei Raumtemperatur mit Chlor, Schwefel und Brom: Bei 300-400 °C reagiert es mit Schwefel und Selen:

Verwendung von Kupfer: In der Elektrotechnik: Kupfer wird in der Elektrotechnik häufig zur Herstellung von Stromkabeln, Drähten oder anderen Leitern verwendet, beispielsweise in gedruckten Schaltungen. Kupferdrähte wiederum werden auch in den Wicklungen von energiesparenden Elektroantrieben und Leistungstransformatoren verwendet. Für diese Zwecke muss das Metall sehr rein sein: Verunreinigungen verringern die elektrische Leitfähigkeit stark. Wärmeübertragung: Eine weitere nützliche Eigenschaft von Kupfer ist seine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies ermöglicht die Verwendung in verschiedenen wärmeabführenden Vorrichtungen, Wärmetauschern, zu denen wohlbekannte Kühl-, Klima- und Heizradiatoren gehören.

Verwendet in Legierungen: Schmucklegierungen: In Schmuck werden Legierungen von Kupfer mit Gold häufig verwendet, um die Festigkeit von Produkten gegen Verformung und Abrieb zu erhöhen, da reines Gold ein sehr weiches Metall ist und diesen mechanischen Einflüssen nicht standhält. Andere Anwendungen: Kupfer ist der am weitesten verbreitete Acetylen-Polymerisationskatalysator.Kupfer wird in großem Umfang in der Architektur verwendet.