Бакар: дефиниција, састав, типови, својства и примене

Бакар је хемијски елемент који је такође метал. Његове кључне особине су да има одличну електричну проводљивост, високу топлотну проводљивост и добру отпорност на корозију. Такође је дуктилна и има занимљиву црвенкасто-браон боју. Комбинација ових својстава доводи до широке примене бакра за инжењерске и естетске сврхе.

Шта је бакар?

Бакар је хемијски елемент, број 29 у периодном систему елемената. Симбол елемента бакра је Цу, од латинског "цупрум". То је дуктилни метал црвенкасто-браон боје. Широко се примењује због високе топлотне и електричне проводљивости.

Шта је историја бакра?

Историја бакра датира од 8.700 година пре нове ере. Привезак од бакра који је откривен у северном Ираку датира отприлике из тог датума и тренутно се сматра најстаријим предметом направљеним од бакра. Бакар је био кључни метал у многим древним цивилизацијама, али се генерално слаже да су Месопотамци (у северном Ираку) открили бакар. У ствари, период у праисторији је доба бакра између 5.500 пне и 4. године пре нове ере, 000 пне, које се обично назива халколитско доба од грчких речи за бакар (цхалкос) и стену (литос).

Бакар је један од ретких метала који се природно може појавити у свом природном металном облику. Ово се разликује од већине метала који се морају извући металуршким путем из руде. На местима где се налази самородни бакар, технологија металургије није била неопходна да би те цивилизације почеле да раде са бакром за формирање оружја и украса.

Који је други израз за бакар?

Други израз за бакар је латинска речцупрум, што бакру даје симбол Цу на периодном систему елемената. Латински назив за бакар је пореклом са острва Кипар, пошто је острво у древним временима било главни извор бакра. Цупрум је био „метал Кипра“.

Од чега је направљен бакар?

Бакар је хемијски елемент. Састоји се од само једне врсте атома - не може се разложити на једноставније супстанце. Атом бакра има атомски број 29, што значи да његово атомско језгро садржи 29 протона.

Бакар се екстрахује из природних руда - било руде бакар сулфида (као што је халкопирит) или руде оксида бакра. Ове руде се копају, дробе и прерађују да би се добио бакар. Ове руде бакра налазе се у деловима Северне и Јужне Америке (земље као што су Чиле и Перу), као и у областима као што су планине Урал у Русији, и у Замбији и Демократској Републици Конго у Африци.

Који су различити процеси за прављење бакра?

Различити процеси за производњу бакра су описани у наставку:

1. Рударство

Вађење руде бакра се обично врши у великим отвореним коповима. То су отворене, степенасте рупе у земљи које се постепено копају дубље. Експлозиви се користе за минирање стене, а настале громаде се транспортују на дробљење у мање комаде ради обраде.

2. Екстракција

Према две уобичајене врсте руде бакра, постоје два главна процеса пречишћавања. За оксидне руде се користи хидрометалуршки процес. Здробљена руда се нагомилава и раствор за лужење киселине се перколира кроз гомилу. Ово ствара трудни раствор за лужење. За сулфидне руде се користи пирометалуршки процес. Екстракција руде се врши пеном флотацијом и згушњавањем према густини честица.

3. Пречишћавање

За оксидне руде се користи хидрометалургија. То значи да се раствор за излуживање шаље у процес екстракције растварачем да би се бакар концентрисао у раствору. Овај раствор се затим шаље у електропривреду, где се електрична енергија користи за депоновање чврстог бакра. За сулфидне руде се користи пирометалургија, што значи да се за производњу сировог бакра користи топионица. Ово се затим даље пречишћава електрорафинацијом.

4. Легирање

Легуре бакра се производе тако што се прво топи легирајући материјал, а затим топи бакар да би му се додао. Истопљена смеша се затим сипа и остави да се охлади и стврдне.

5. Електрорафинирање

Електрорафинација бакра укључује електролитичко растварање нечистог бакарног материјала у раствор. Чисти бакар се електрохемијски наноси на електроду применом електричне струје кроз раствор. Ово уклања нечистоће из бакра да би се постигла већа чистоћа. Међутим, процес је скуп и има веома велику потражњу за електричном енергијом.

Које су карактеристике бакра?

Бакарни метал има примарне карактеристике да је одличан електрични и топлотни проводник. Такође је савитљив и дуктилан, што значи да се може релативно лако савијати. Ово олакшава рад са, на пример, кабловима који су флексибилни. Још једна кључна карактеристика метала бакра је његова отпорност на корозију, посебно у окружењу воде и морске воде. Коначно, бакар има предност што је естетски привлачан, јер има црвенкасто-браон боју и може се полирати.

Која је боја бакра?

Бакар је обично црвенкасто-браон боје. Међутим, чисти бакар пре оксидације је заправо ружичасте боје, али формирање смеђег бакарног оксида се дешава тако брзо да ће сваки лако доступан бакар бити уобичајен црвенкасто-браон. Бакар такође може имати зелену мрљу (као на Кипу слободе) - ово је карбонат бакра.

Како изгледа бакар?

Бакар изгледа као црвенкасто-браон сјајни метал. Бакар се може прерадити у много различитих практичних облика, као што су жице приказане на слици 1 испод, као и водоводне цеви и електроника:

Које су различите врсте бакра?

Бакар је доступан у различитим врстама за различите примене. Особине и примена сваког разреда бакра зависе од чистоће бакра и легирајућих елемената (ако их има). У наставку су наведене различите врсте бакра:

1. Бакарна жица

Бакарна жица користи одличну електричну проводљивост метала. То је најчешћи проводник за већину електричних апликација. Користи се за велике струје у индустрији, а такође и за кућну употребу, све до ожичења у вашем дому за утичнице и светла.

2. Бакарне цеви

Бакарне цеви су нашироко коришћене за системе воде за пиће у домаћинству због своје отпорности на корозију и због тога због дугог века трајања. Током протеклих неколико деценија, стандард је у већини света да се користе бакарне цеви за водоводне инсталације у домаћинству. Цеви су доступне у различитим пречникима и мерама (дебљине зида). Висока цена бакра и појава побољшаних пластичних материјала за цеви значи да се бакар све ређе бира.

3. Легуре бакра

Две најчешће легуре бакра су месинг (легиран цинком) и бронза (легиран калајем). Месинг се обично примењује шире. Користи се за водоводне инсталације, музичке инструменте и украсне предмете. Додатак цинка даје легури већу чврстоћу и дуктилност. Бронза има веома сличне карактеристике као бакар, као што су: висока топлотна проводљивост, одлична дуктилност и отпорност на корозију сланом водом. Бронза се стога користи за лежајеве и чауре, као и за бродске импелере.

4. Пуре Цопперс

Чисти бакар је посебно припремљен да обезбеди минимум нечистоћа, максимизирајући термичка и електрична својства бакра. Чисти бакар има тенденцију да буде мекши и мање жилав од бакра са адитивима или мањим легирајућим материјалима. Идеално се користи у прецизним електричним компонентама, за које су идеални његова електрична проводљивост и ниско топлотно ширење.

5. Наночестице бакра

Наночестице бакра су веома мале честице бакра, или материјала на бази бакра, које су у опсегу величине од 1–100 нм. Утврђено је да се наночестице понашају другачије од понашања расутих материјала. У случају наночестица бакра, оне показују веома високу каталитичку активност за индустријске хемијске реакције, вероватно због њиховог великог односа површине и запремине. Даље, наночестице бакра показале су одличне антимикробне ефекте.

6. Бакари за слободну обраду

Бакари за слободну обраду имају мале количине (<1%) of other alloying elements added to improve the machinability of the copper. Free-machining copper can then be more easily machined into items such as welding nozzles and soldering iron tips.

7. Бакарни лимови и плоче

Бакарни лимови су танки лимови од бакра (око 2 мм или мање), док су плоче дебље (дебљине до 12 мм). Генерално, они су доступни у различитим врстама бакра. Листови су веома савитљиви и могу се формирати у различите компоненте.

8. Бакари без кисеоника

Бакари без кисеоника се топе у купатилу од гранулираног графита да би се искључио кисеоник. Они су најчистији бакар на располагању, са минималним нечистоћама због неоксидирајућих услова. Његова висока електрична проводљивост и мало испарљивих нечистоћа чине га погодним за употребу у електроници високог вакуума.

9. Електролитички бакар

Електролитички бакар се рафинише електролизом у раствору за уклањање нечистоћа. Овај квалитет бакра високе чистоће има високу електричну проводљивост и стога се користи у различитим електричним компонентама као што су сабирнице и намотаји.

Која су својства бакра?

Својства различитих врста бакра приказана су у табели 1:

Табела 1: Својства бакра

Особине сваког разреда су сличне, али њихове разлике резултирају различитим применама.

Које су физичке особине бакра?

Физичка својства различитих врста бакра приказана су у табели 2 испод:

Табела 2: Физичка својства бакра

Заслуге стола: хттпс://ввв.леннтецх.цом/

Физичка својства зависе од процента бакра у материјалу, као и од легирајућих елемената

Која су хемијска својства бакра?

Хемијска својства бакра зависе првенствено од његовог оксидационог стања. Два уобичајена стања оксидације су Цу+ и Цу2+. Табела 3 испод даје неке од хемијских својстава уобичајених једињења и услове за бакар:

Табела 3: Хемијска својства бакра

Ова својства могу да варирају за свако специфично једињење бакра (као што су оксалати, сулфити и сулфати.

Које су примене бакра?

Примене бакра се налазе у свакодневном друштву. У наставку су наведени неки уобичајени примери:

1. Електроника

Бакар се широко користи у електроници јер има одличну електричну проводљивост. Омогућава да се струје преносе на мањим попречним пресецима бакра у поређењу са алуминијумом, омогућавајући да се користи мање запремине и да компоненте буду мање.

2. Архитектура

Бакар се користи у архитектури за естетски упечатљив изглед. Коришћен је за покривање кровова и зидова, као и за олуке и канале за кишницу.

3. Водовод

Бакарне цеви се широко користе за водоводне цеви у домаћинствима, због своје веома добре отпорности на корозију.

4. Транспорт

Бакар се у великој мери користи у модерним возилима због количине електричних каблова који се користе за сложену електронику. Како електрични удео на тржишту расте, све веће количине бакра се користе за елементе као што су електрични мотори. То је због одличне електричне проводљивости бакра, одмах иза сребра.

5. Обновљива енергија

Бакар се на тржишту обновљиве енергије користи на више начина. На пример, ветротурбине користе бакар у оквиру генераторских турбина. Соларни фотонапонски панели такође захтевају бакар за везе и каблове.

6. Медицинска опрема

Бакар се користи као премаз на медицинској опреми због својих антибактеријских својстава. На тај начин смањује ризик од инфекције код пацијената.

7. Електрично ожичење

Бакар се широко користи за електричне инсталације због своје одличне електричне проводљивости. Попречни пресек бакра који је потребан за ефикасно ношење одређене струје мањи је од других разумно доступних материјала као што је алуминијум.

8. Ковање новца

Бакар се историјски користио у кованицама из више разлога: савитљив је и стога лако жигосан, али и даље довољно издржљив да опстане у оптицају. Такође има антимикробна својства и отпорност на корозију.

9. Индустријске машине

Бакар се користи на различите начине у индустријској опреми, уз услуге као што је ливење бакра под притиском. Осим у електричним апликацијама као што су мотори и каблови, такође се користи у измењивачима топлоте као што су расхладни кондензатори. Такође се може применити за посебну хемијску отпорност.

Које су предности бакра?

Бакар има низ јасних предности које су наведене у наставку:

Има одличну електричну проводљивост, одмах иза сребра, што га чини најраспрострањенијим проводником за електричне и електронске компоненте на глобалном нивоу.

Има веома добру топлотну проводљивост, па се стога користи у измењивачима топлоте, као што су кондензатори у расхладним и клима уређајима.

Отпоран је на корозију, посебно у апликацијама за воду и морску воду, што је довело до његове широке употребе у водоводним цевоводима за водоводне системе.

Носљив је и може се релативно лако савијати. Лако је радити у водоводним системима као иу кабловима.

Антимикробно је, што може бити веома корисно у транспорту воде, као иу медицинској примени за заштиту здравља пацијената.

Које су здравствене предности бакра?

Бакар је минерал у траговима који је неопходан за људско здравље у врло малим количинама. Бакар игра улогу у телу промовишући апсорпцију гвожђа, учествујући у производњи црвених крвних зрнаца, као и производњи колагена. Подразумева се да побољшава функцију имуног система.

Потребно је више истраживања, али постоје неке индикације да бакар може побољшати остеопорозу (ниску густину костију), а постоје и недоказане теорије да се бакарне наруквице могу користити за ублажавање болова у зглобовима од артритиса.

Групе намирница које садрже бакар укључују лиснато поврће, цела зрна, орашасте плодове и семенке. Специфичне намирнице које садрже много бакра су остриге, шитаке печурке, слатки кромпир и тамна чоколада.

Која су ограничења бакра?

Бакар има низ ограничења, од којих су нека наведена у наставку:

Релативно је скуп у поређењу са потенцијалним алтернативним материјалима као што су: алуминијум (електрични каблови) или пластика (цевовод за воду).

Релативно је тежак у поређењу са материјалима као што је алуминијум, тако да за надземне жице можда није практичан.

Оксидира, посебно на високим температурама, и тако има ограничен животни век ако је изложен ваздуху.

Представља ризик од удара у поређењу са алтернативном технологијом преноса сигнала оптичких влакана.

Токсичан је у великим количинама, тако да се не може применити тамо где би могло доћи до редовног гутања бакра, као што је у прибору.

Да ли бакар лако рђа?

Бакар технички не рђа, пошто је рђа оксид гвожђа и у бакру нема гвожђа. Међутим, бакар има ограничену површинску корозију. Бакар се генерално сматра отпорним на корозију. Природно има црвенкасто-браон боју, што је последица формирања пасивирајућег филма оксида бакра на површини метала. Временом се на површини формира зелени бакар карбонат док оксид бакра реагује са водом и угљен-диоксидом у ваздуху.

Да ли је бакар отрован за људе?

Да, бакар може бити отрован за људе у значајним концентрацијама. Бакар је неопходан минерал у траговима за људско здравље, али ако је присутан вишак бакра, настају бројне компликације. Висока концентрација бакра у крви повезана је са Алцхајмеровом болешћу и одређеним врстама рака као што су рак дојке и плућа. Акутно тровање бакром је веома ретко, али се може јавити ако се апсорбују велике количине. Ово може бити фатално јер почиње да се дешава отказивање органа као што су јетра и бубрези.

Да ли је бакар метал?

Да, бакар је метал. Даље се сматра тешким металом због своје релативно велике густине. За више информација погледајте наш водич о металоидима.

Која је разлика између бакра и метала?

Бакар је један од више од 90 елементарних метала. Бакар је метал, али многи метали се веома разликују од бакра. Остали метали се разликују по боји; већина метала је бела или сива, али бакар је црвенкасто-браон. Други метали могу бити различити по својим физичким и хемијским својствима - тврђи и крхкији од бакра, и углавном не проводе топлоту или електричну енергију тако лако.

Која је разлика између бакра и алуминијума?

Бакар и алуминијум су два различита метала са различитим својствима. Најочигледнија визуелна разлика је у боји: бакар је црвенкасто-браон, док је алуминијум мутно сребрно сив. Бакар има већу затезну чврстоћу од алуминијума и бољу електричну и топлотну проводљивост.

Која је разлика између бакра и месинга?

Месинг је легура претежно бакра и цинка. Месинг се стога разликује од бакра јер укључује друге метале. Месинг може укључивати друге метале попут калаја, олова, алуминијума или мангана у мањим количинама да би се постигла специфична својства.

Резиме

Овај чланак је представио бакар, објаснио шта је то и разговарао о различитим применама бакра. Да бисте сазнали више о бакру, контактирајте представника компаније Ксометри.

Ксометри пружа широк спектар производних могућности и других услуга са додатном вредношћу за све ваше потребе израде прототипа и производње. Посетите нашу веб страницу да бисте сазнали више или затражили бесплатну понуду без обавеза.

Одрицање од одговорности

Садржај који се појављује на овој веб страници је само у информативне сврхе. Ксометри не даје никакве изјаве или гаранције било које врсте, било да су изражене или имплициране, у погледу тачности, потпуности или валидности информација. Било који параметри перформанси, геометријске толеранције, специфичне карактеристике дизајна, квалитет и типови материјала или процеси не би требало да се претпостављају да представљају оно што ће испоручити независни добављачи или произвођачи преко мреже Ксометри. Купци који траже понуде за делове одговорни су за дефинисање специфичних захтева за те делове. За више информација погледајте наше услове и одредбе.