Měď: Chemický prvek, bod tání a bod varu, podrobné pokyny

Měď je jedním ze sedmi nejstarších kovů, se kterými se lidé setkávali na samém počátku své existence. Období od 4. do 3. tisíciletí př. n. l. je v dějinách vývoje lidstva nazýváno dobou měděnou. Starověcí lidé z něj vyráběli domácí potřeby, nástroje a vojenské zbraně. To bylo umožněno relativně nízkým bodem tání mědi.

Měď: charakteristiky prvku

Vědecký název mědi Cuprum (Kuprum) pochází z názvu řeckého ostrova Kypr, kde se měď začala těžit v polovině třetího tisíciletí před naším letopočtem. V periodické tabulce Mendělejeva má chemický prvek měď 29 atomové (pořadové) číslo, nachází se v 11. skupině čtvrté periody. Patří mezi plasty. přechodné kovyVe své čisté formě má charakteristickou zlatožlutou barvu. Čistá měď se snadno oxiduje, takže za přirozených podmínek na svém povrchu vždy tvoří tenký oxidový film, který jí dodává načervenalý nádech.

Fyzikální vlastnosti

Je to druhý kov po stříbře z hlediska elektrické vodivosti, což ho činí mimořádně oblíbeným v moderní elektronice. Druhou cennou vlastností je vysoká tepelná vodivost, která umožňuje jeho široké použití ve všech druzích výměníků tepla a chladicích zařízení.

• Bod tání 1083 stupňů.
• Bod varu 2567 stupňů.
• Měrný odpor při 20 stupních je 1,68 x 10⁻³ Ohm⁻¹.
• Hustota 8,92 g/cm.

Být v přírodě

V přírodě se vyskytuje v původní formě i ve sloučeninách.

Největší ložiska přírodní mědi se nacházejí v USA v oblasti Hořejšího jezera. Právě v této oblasti byl nalezen největší měděný nuget o hmotnosti 3560 XNUMX kilogramů. Hodně přírodní mědi se nachází také v Krušných horách Německa.

V Rusku a postsovětském prostoru se měď těží z sulfidová rudaLze jej získat těžbou měděných pyritů nebo chalkopyritu CuFeS2. Nejznámějšími ložisky jsou Udokan v Zabajkalsku a Džezkazgan v Kazachstánu.

Siřičitany měďnaté se nejčastěji tvoří v tzv. středněteplotních hydrotermálních žilách. Mohou se také tvořit v sedimentárních horninách ve formě měděných pískovců a břidlic.

Měděná ruda se obvykle těží povrchovou těžbou. Procento čisté mědi v rudě se pohybuje od 0,2 do 1,0 procenta v závislosti na ložisku.

slitiny mědi

Jsou to úplně první kovové slitiny, jejichž výrobu lidstvo zvládlo na samém úsvitu svého vývoje. Při jaké teplotě se měď taví, závisí na tom, ve které slitině je. V současné době jsou nejznámějšími a nejžádanějšími slitinami:

• MosazSlitina s přídavkem zinku, jejíž obsah může dosáhnout až 40 %. Zinek zvyšuje plasticitu a pevnost kovu. Teplota, při které se mosaz taví, je 880 – 950 stupňů.
• BronzeSlitina s cínem, s přídavkem některých dalších složek, jako je křemík, berylium, olovo. Člověk se naučil získávat bronz z mědi na samém počátku doby bronzové. Bronz neztratil svůj význam ani s nástupem doby železné, například na začátku 20. století se hlavně zbraní vyráběly z tzv. dělového bronzu. Teplota, při které se bronz začíná tavit, je 930 – 1140 stupňů.
• CupronickelKromě mědi obsahuje 5–30 % niklu. Nikl zvyšuje pevnost slitiny mědi a zvyšuje její elektrický odpor. Kromě toho se výrazně zvyšuje odolnost proti korozi. Teplota tání je 1170 stupňů. Svými vnějšími vlastnostmi je kupronikel velmi podobný stříbru, dříve se mu říkalo bílá měď. Má však vyšší mechanickou pevnost než běžné stříbro.
• Duralové, neboli dural. Hlavní hmota slitiny je hliník (93 %), měď tvoří 5 %, zbývající 2 % tvoří mangan, železo a hořčík. Název pochází z německého města Düren, kde byla v roce 1906 tato vysokopevnostní hliníková slitina poprvé získána. Jednou z jejích vlastností je skutečnost, že její pevnostní vlastnosti mají tendenci se časem zvyšovat. Proto neztrácí svou pevnost ani po několika letech používání, jako jiné kovy. V současné době je tato slitina základem konstrukce letadel.
• Slitiny šperkůSlitiny mědi se zlatem. To zvyšuje odolnost drahého kovu vůči mechanickým nárazům a oděru.

Čtěte také: Typy a výroba tesařského pracovního stolu vlastníma rukama

Přetavování mědi doma

Tento kov má celou řadu užitečných vlastností, díky nimž je v domácnosti velmi žádaným kovem. A relativně nízká teplota tání a značné množství měděného šrotu, které lze nalézt na nejbližší skládce, dovolte nám položit otázku, jak doma tavit měď, nikoli jako rétorickou, ale jako zcela reálnou a praktickou.

Tabulka tavení mědi

Tavení jakéhokoli kovu spočívá ve skutečnosti, že vlivem vysokých teplot se krystalová mřížka ničí a kov přechází z pevného stavu do kapalného. Je možné identifikovat některé zákonitosti, které jsou vlastní jakémukoli kovu v v procesu tavení:

V případě procesu ochlazování roztaveného kovu se děje totéž, ale v opačném pořadí. Nejprve dochází k prudkému poklesu teploty uvnitř kovu, poté hodnota 1080 stupňů Pokles teploty se zastaví, dokud celá hmota kovu neztuhne. Poté teplota začne opět prudce klesat, dokud se nevyrovná teplotě okolního vzduchu a krystalizace je nakonec dokončena.

Bod varu

Měď začíná aktivně uvolňovat uhlík ve formě bublin plynu při teplotě 2560 stupňů. Navenek je to velmi podobné vroucí vodě. Ve skutečnosti se jedná o proces aktivní oxidace mědi, v důsledku kterého kov ztrácí téměř všechny své jedinečné vlastnosti. Díly odlité z vroucí mědi mají ve své struktuře velké množství pórů, což snižuje mechanickou pevnost materiálu a zhoršuje jeho dekorativní vlastnosti. Proto je během procesu tavení nutné pečlivě sledovat teplotu a nenechat měď vařit.

Čtěte také: Výrobky z plechu – co se dá z válcovaných výrobků udělat?

Způsoby tavení

Měděný šrot lze roztavit doma různými způsoby v závislosti na technickém vybavení domácí dílny. Je třeba mít na paměti, že měď budete muset zahřát ne na bod tání, ale o něco výše – přibližně na 1100-1200 stupňů.

Pro tyto účely jsou vhodná následující zařízení:

• Muflová pecNejracionálnější řešení problému tavení mědi, protože taková pec umožňuje regulovat teplotu během procesu tavení, což je velmi pohodlné. Takové laboratorní pece jsou vybaveny speciálním oknem z tepelně odolného skla, které umožňuje neustálou vizuální kontrolu celého procesu.
• Plynový hořákRuční plynový hořák se umístí pod dno nádoby vyrobené ze žáruvzdorného materiálu, do které bude přímo umístěn měděný šrot. Tato metoda předpokládá těsný kontakt roztavené kovové hmoty se vzduchem, což podpoří intenzifikaci oxidačního procesu roztaveného kovu. Aby se tomu nějakým způsobem zabránilo, na roztavenou hmotu se nalije vrstva dřevěného uhlí.
• Opalovací lampaMetoda se prakticky neliší od tavení plynovým hořákem. V tomto případě však nelze dosáhnout relativně vysokých teplot, takže je vhodná pro přetavování slitin mědi, které mají nižší bod tání než čistá měď.
• KovárnaŽáruvzdorný kelímek s drceným kovem se umístí na žhavé dřevěné uhlí speciálního ohně. Pro urychlení procesu tavení použijte běžný domácí vysavač zapnutý v režimu foukání. Trubka vysavače by měla mít malý průměr a kovovou špičku, jinak se roztaví. Tato metoda je vhodná pro ty, kteří pravidelně taví měď doma a pracují s velkým množstvím původního materiálu, který je třeba žíhat.
• Mikrovlnná troubaVýkonná domácí mikrovlnná trouba s drobnými konstrukčními změnami dokáže snadno roztavit poměrně velké objemy měděného šrotu. K tomu je třeba z mikrovlnné trouby vyjmout otočný talíř a na jeho místo umístit kelímek vhodné velikosti, který musí být vyroben ze žáruvzdorného materiálu, například ze šamotové cihly.

Čtěte také: Které elektrody zvolit pro svařování invertorem

Krok za krokem

Proces tavení jakéhokoli kovu probíhá ve fázích a podléhá určitý algoritmus, což je stejné jak pro průmyslovou, tak pro řemeslnou výrobu. Pro ty, kteří si lámou hlavu s otázkou tavení mědi doma, budou podrobné pokyny vypadat takto:

Praktická doporučení

Bod tání mědi v domácích podmínkách závisí na slitině, ve které je obsažena.

Technická čistá měď obsažené v drátech a kabelech, stejně jako ve vinutích transformátorů, elektromotorů a generátorů. Je třeba mít na paměti, že chemicky čistá měď se nachází pouze v příborech a jiném kuchyňském náčiní. Ve všech ostatních případech obsahuje určité škodlivé složky.

Ve své čisté formě má zvýšenou viskozitu v roztaveném stavu, takže je velmi obtížné z něj odlévat výrobky složité konfigurace a malých rozměrů. Pro tyto účely je mnohem snazší použít mosaz.

Bronzové slitiny vyrobené na počátku a v polovině 20. století používaly jako složky arsen a antimon. Proto je třeba se vyhnout tavení tzv. antického bronzu, protože páry arsenu mohou vést k otravě těla.