فلز مس
عنصر شیمیایی
مس (مس)عنصر شیمیایی، فلزی مایل به قرمز و بسیار انعطاف پذیر از گروه 11 (Ib) جدول تناوبی که رسانای غیرمعمول خوبی برای الکتریسیته و گرما است. مس در حالت فلزی آزاد در طبیعت یافت می شود. این مس بومی برای اولین بار (حدود 8000 سال قبل از میلاد) به عنوان جایگزینی برای سنگ توسط انسان های نوسنگی (عصر حجر جدید) مورد استفاده قرار گرفت. متالورژی در بین النهرین آغاز شد زیرا مس در قالب ریخته شد (حدود 4000 قبل از میلاد)، از سنگ معدن با آتش و زغال به فلز تبدیل شد و عمداً با قلع به عنوان برنز آلیاژ شد (حدود 3500 قبل از میلاد). عرضه مس روم تقریباً به طور کامل از قبرس تأمین می شد. معروف بود بهAES Cyprium"فلز قبرس" کوتاه شده بهسیپریومو بعداً خراب شدجام. همچنین ببینیدبرنز
| عدد اتمی | 29 |
|---|---|
| وزن اتمی | 63.546 |
| نقطه ذوب | 1083 درجه (1981 درجه فارنهایت) |
| نقطه جوش | 2567 درجه (4653 درجه فارنهایت) |
| تراکم | 8.96 در 20 درجه (68 درجه فارنهایت) |
| ظرفیت | 1, 2 |
| ساختار الکترونی | 2-8-18-1 یا (Ar)3d104s1 |
وقوع، کاربردها و خواص
فلز مس
مس از شبه جزیره Keweenaw، میشیگان، ایالات متحده
مس بومی در بسیاری از نقاط به عنوان یک کانی اولیه در گدازه های بازالتی و همچنین به عنوان کاهش یافته از ترکیبات مس، مانند سولفیدها، آرسنیدها، کلریدها و کربنات ها یافت می شود. (برای خواص کانی شناسی مس،دیدنجدول عناصر بومی.) مس در بسیاری از مواد معدنی مانند کالکوسیت، کالکوپیریت، بورنیت، کوپریت، مالاکیت و آزوریت ترکیب شده است. در خاکستر جلبک های دریایی، در بسیاری از مرجان های دریایی، در کبد انسان و در بسیاری از نرم تنان و بندپایان وجود دارد. مس همان نقشی را در انتقال اکسیژن در هموسیانین نرم تنان و سخت پوستان خون آبی ایفا می کند که آهن در هموگلوبین حیوانات خون قرمز. مس موجود در انسان به عنوان یک عنصر کمیاب به کاتالیز تشکیل هموگلوبین کمک می کند. ذخایر مس پورفیری در رشته کوه های آند شیلی بزرگترین ذخایر شناخته شده این ماده معدنی است. در اوایل قرن بیست و یکم، شیلی به تولیدکننده پیشرو مس در جهان تبدیل شد. سایر تولیدکنندگان عمده عبارتند از پرو، چین و ایالات متحده.
کیتو: معدن روباز مس
معدن روباز مس، کیتو، زامبیا.
مس به طور تجاری عمدتاً از طریق ذوب یا لیچینگ تولید می شود و معمولاً به دنبال رسوب الکتریکی از محلول های سولفات است. برای درمان دقیق تولید مس،دیدنپردازش مس بخش عمده مس تولید شده در جهان توسط صنایع برق استفاده می شود. بیشتر باقیمانده با فلزات دیگر ترکیب می شود تا آلیاژها را تشکیل دهند. (به عنوان یک پوشش آبکاری شده نیز از نظر تکنولوژیکی مهم است.) سری مهم آلیاژهایی که مس جزء اصلی آنهاست برنج (مس و روی)، برنزها (مس و قلع) و نقره های نیکل (مس، روی و نیکل) هستند. نقره اي). بسیاری از آلیاژهای مفید مس و نیکل از جمله مونل وجود دارد. این دو فلز کاملاً قابل امتزاج هستند. مس همچنین با آلومینیوم یک سری آلیاژ مهم به نام برنزهای آلومینیومی تشکیل می دهد. مس بریلیم (2 درصد Be) یک آلیاژ مس غیر معمول است که می تواند با عملیات حرارتی سخت شود. مس بخشی از بسیاری از فلزات سکه ای است. مدتها پس از گذشتن از عصر برنز به عصر آهن، مس دومین فلز در استفاده و اهمیت بعد از آهن باقی ماند. با این حال، در دهه 1960، آلومینیوم ارزانتر و بسیار فراوانتر به جایگاه دوم در تولید جهانی رسید.
| کشور | تولید معدن 2016 (تن متریک)* | درصد تولید معادن جهان | ذخایر نشان داده شده 2016 (تن متریک)* | درصد ذخایر نشان داده شده جهان |
|---|---|---|---|---|
| *تخمین زده. | ||||
| ** به دلیل گرد کردن، جزئیات به کل داده شده اضافه نمی شود. | ||||
| منبع: وزارت کشور ایالات متحده، خلاصه کالاهای معدنی 2017. | ||||
| شیلی | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| پرو | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| چین | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| ایالات متحده | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| استرالیا | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| کنگو (کینشاسا) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| زامبیا | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| کانادا | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| روسیه | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| مکزیک | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| کشورهای دیگر | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| کل جهان | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
کابل های مسی
کابل های برق مسی. به دلیل رسانایی الکتریکی بالای مس، به شدت در صنعت برق استفاده می شود.(بیشتر)
مس یکی از انعطاف پذیرترین فلزات است که به خصوص قوی و سخت نیست. استحکام و سختی بهدلیل تشکیل بلورهای کشیده از همان ساختار مکعبی که در مس نرمتر آنیل شده وجود دارد، بهدلیل تشکیل کریستالهای دراز با کار سرد به میزان قابلتوجهی افزایش مییابد. گازهای معمولی مانند اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد در مس مذاب محلول هستند و خواص مکانیکی و الکتریکی فلز جامد شده را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند. این فلز خالص پس از نقره در رسانایی حرارتی و الکتریکی در رتبه دوم قرار دارد. مس طبیعی مخلوطی از دو ایزوتوپ پایدار است: مس{2}} (69.15 درصد) و مس-65 (30.85 درصد).
مسابقه بریتانیکا
حقایقی که باید بدانید: آزمون جدول تناوبی
از آنجایی که مس زیر هیدروژن در سری الکتروموتور قرار دارد، با تکامل هیدروژن در اسیدها محلول نیست، اگرچه با اسیدهای اکسید کننده مانند نیتریک و اسید سولفوریک داغ و غلیظ واکنش نشان می دهد. مس در مقابل عمل جو و آب دریا مقاومت می کند. قرار گرفتن در معرض هوا برای مدت طولانی، منجر به تشکیل یک پوشش نازک محافظ سبز رنگ (پتینه) می شود که مخلوطی از هیدروکسو کربنات، هیدروکسو سولفات و مقادیر کمی از ترکیبات دیگر است. مس یک فلز نسبتاً نجیب است که در غیاب هوا تحت تأثیر اسیدهای رقیق غیر اکسید کننده یا غیرکمپلکس قرار نمی گیرد. با این حال، در حضور اکسیژن به آسانی در اسید نیتریک و در اسید سولفوریک حل می شود. همچنین در حضور اکسیژن در آمونیاک آبی یا سیانید پتاسیم محلول است زیرا پس از انحلال کمپلکس های سیانو بسیار پایداری تشکیل می شود. این فلز در حرارت قرمز با اکسیژن واکنش نشان می دهد و اکسید مس، CuO، و در دماهای بالاتر، اکسید مس، مس تولید می کند.2O. در حرارت دادن با گوگرد واکنش نشان می دهد و مس سولفید مس می دهد2S.
ترکیبات اصلی
مس ترکیباتی را در حالت های اکسیداسیون +1 و +2 در شیمی معمولی خود تشکیل می دهد، اگرچه در شرایط خاص می توان برخی از ترکیبات مس سه ظرفیتی را تهیه کرد. نشان داده شده است که مس سه ظرفیتی بیش از چند ثانیه در یک محلول آبی زنده نمی ماند.
کوپریت
Cuprite از نامیبیا.
ترکیبات مس (I) (مس) همگی دیامغناطیس هستند و به استثنای چند مورد بی رنگ هستند. از جمله ترکیبات صنعتی مهم مس (I) اکسید مس (Cu2O)، کلرید مس (Cu2کلر2و سولفید مس (مس2S). اکسید کوپروس یک کریستال یا پودر قرمز یا قهوه ای مایل به قرمز است که در طبیعت به عنوان ماده معدنی کوپریت وجود دارد. این ماده در مقیاس بزرگ از طریق احیای سنگهای اکسید مس مخلوط با فلز مس یا الکترولیز محلول آبی کلرید سدیم با استفاده از الکترودهای مس تولید می شود. ترکیب خالص در آب نامحلول است اما در اسید هیدروکلریک یا آمونیاک محلول است. اکسید مس عمدتاً به عنوان یک رنگدانه قرمز برای رنگ های ضد رسوب، شیشه ها، لعاب های چینی و سرامیک ها و به عنوان قارچ کش دانه ها یا محصولات زراعی استفاده می شود.
کلرید مس یک جامد سفید مایل به خاکستری است که به عنوان نانتوکیت معدنی وجود دارد. معمولاً با احیای کلرید مس (II) با مس فلزی تهیه می شود. ترکیب خالص در هوای خشک پایدار است. هوای مرطوب آن را به یک ترکیب اکسیژن دار مایل به سبز تبدیل می کند و پس از قرار گرفتن در معرض نور به کلرید مس (II) تبدیل می شود. در آب نامحلول است اما به دلیل تشکیل یون های پیچیده در اسید هیدروکلریک غلیظ یا در آمونیاک حل می شود. کلرید مس به عنوان یک کاتالیزور در تعدادی از واکنش های آلی، به ویژه سنتز آکریلونیتریل از استیلن و هیدروژن سیانید استفاده می شود. به عنوان یک عامل رنگزدایی و گوگردزدایی برای فرآوردههای نفتی؛ به عنوان یک عامل نیترات کننده سلولز؛ و به عنوان یک عامل متراکم کننده برای صابون ها، چربی ها و روغن ها.
سولفید مس به شکل پودر یا توده سیاه رنگ و به عنوان کانی کالکوسیت یافت می شود. مقادیر زیادی از ترکیب با حرارت دادن سولفید مس (CuS) در جریان هیدروژن به دست می آید. سولفید مس در آب نامحلول است اما در هیدروکسید آمونیوم و اسید نیتریک محلول است. کاربردهای آن شامل استفاده در سلول های خورشیدی، رنگ های درخشان، الکترودها و انواع خاصی از روان کننده های جامد است.
ترکیبات مس (II) با ارزش تجاری عبارتند از اکسید مس (CuO)، کلرید مس (CuCl)2و سولفات مس (CuSO4). اکسید کوپریک پودر سیاه رنگی است که به عنوان مواد معدنی تنوریت و پاراملاکونیت وجود دارد. مقادیر زیادی از بو دادن سنگ معدن اکسید مس مخلوط در کوره در دمای کمتر از 1030 درجه (1900 درجه فارنهایت) تولید می شود. ترکیب خالص را می توان در اسیدها و سیانیدهای قلیایی حل کرد. اکسید کوپریک به عنوان رنگدانه (آبی تا سبز) برای لیوان ها، لعاب های چینی و جواهرات مصنوعی استفاده می شود. همچنین به عنوان یک عامل گوگرد زدایی برای گازهای نفتی و به عنوان یک کاتالیزور اکسیداسیون استفاده می شود.
کلرید کوپریک پودری مایل به زرد تا قهوه ای است که به راحتی رطوبت هوا را جذب کرده و به هیدرات آبی مایل به سبز CuCl تبدیل می شود.2∙2H2O. هیدرات معمولاً با عبور کلر و آب در یک برج تماسی مملو از مس فلزی تهیه می شود. نمک بی آب با حرارت دادن هیدرات تا 100 درجه (212 درجه فارنهایت) به دست می آید. مانند کلرید مس، کلرید مس به عنوان کاتالیزور در تعدادی از واکنش های آلی مانند کلرزنی هیدروکربن ها استفاده می شود. علاوه بر این، به عنوان یک نگهدارنده چوب، تثبیت کننده (تثبیت کننده) در رنگرزی و چاپ پارچه، ضدعفونی کننده، افزودنی خوراک و رنگدانه برای شیشه و سرامیک عمل می کند.
سولفات کوپریک نمکی است که از تصفیه اکسید مس با اسید سولفوریک تشکیل می شود. به صورت بلورهای بزرگ و آبی روشن حاوی پنج مولکول آب (CuSO4∙5H2O) و در تجارت با نام ویتریول آبی شناخته می شود. نمک بی آب با حرارت دادن هیدرات تا 150 درجه (300 درجه فارنهایت) تولید می شود. سولفات مس عمدتاً برای اهداف کشاورزی به عنوان آفت کش، میکروب کش، افزودنی خوراک و افزودنی خاک استفاده می شود. از جمله کاربردهای جزئی آن به عنوان ماده خام در تهیه سایر ترکیبات مس، به عنوان یک معرف در شیمی تجزیه، به عنوان الکترولیت برای باتری ها و حمام های آبکاری، و در پزشکی به عنوان قارچ کش، باکتری کش و قابض محلی استفاده می شود.
سایر ترکیبات مهم مس (II) عبارتند از کربنات مس، مس2(اوه)2شرکت3که با افزودن کربنات سدیم به محلول سولفات مس و سپس صافی و خشک کردن محصول تهیه می شود. به عنوان یک عامل رنگی استفاده می شود. با آرسنیک، استوآرسنیت مس (که معمولاً به عنوان سبز پاریس شناخته می شود)، یک نگهدارنده چوب و حشره کش تشکیل می دهد.
