کاربردها و روشهای سنتز مس از جمله موارد استفاده، خواص فیزیکی و غیره را به تفصیل توضیح دهید.

کاربردها و روشهای سنتز مس از جمله موارد استفاده، خواص فیزیکی و غیره را به تفصیل توضیح دهید.

چکیده: مس یکی از عناصر گروه 1B از دوره چهارم جدول تناوبی عناصر است و یک فلز سنگین غیرآهنی مهم است. نماد عنصر مس، عدد اتمی 29 و جرم اتمی نسبی 63.546 است. مس در دمای اتاق جامد است، سطح مقطع جدید بنفش مایل به قرمز است و به راحتی با حرارت دادن اکسید می شود. مس دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی، مقاومت در برابر خوردگی خوب، مقاومت در برابر تغییر شکل کم است و می تواند درجه بالایی از تغییر شکل سرد را بدون ترک تحمل کند. این یک ماده مهم فلز غیرآهنی است که عمدتا در الکترونیک، مهندسی برق، ماشین آلات، بخش های صنعتی مانند ساخت و ساز و حمل و نقل استفاده می شود. صدها ترکیب مس وجود دارد، اما تعداد زیادی از آنها در مقیاس صنعتی تولید نمی شوند. مهمترین آنها پنتاهیدرات سولفات مس یا ویتریول صفراوی (CuSO4·5H2O) است و پس از آن مخلوط بوردو (Cu(OH)2 ·CuSO4)، متارسنیت مس (Cu(AsO2)2)، استات مس [Cu(CH3COO) 2] کمپلکس، سیانید مس (CuCN)، کلرید مس (CuCl2)، اکسید مس (Cu2O)، اکسید مس (CuO)، کربنات مس اساسی و نفتنات مس، و غیره. نمک های مس را می توان به عنوان قارچ کش کشاورزی استفاده کرد. سولفات مس را می توان به عنوان قی آور و به عنوان پادزهر موضعی برای سوختگی های فسفر زرد استفاده کرد.

مس عنصری در گروه 1B از دوره 4 جدول تناوبی عناصر، یک فلز غیرآهنی سنگین است. نماد عنصر مس، عدد اتمی 29 و جرم اتمی نسبی 63.546 است. مس در دمای اتاق جامد است، سطح مقطع جدید بنفش مایل به قرمز است و به راحتی با حرارت دادن اکسید می شود. مس دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی، مقاومت در برابر خوردگی خوب، مقاومت در برابر تغییر شکل کم است و می تواند درجه بالایی از تغییر شکل سرد را بدون ترک تحمل کند. این یک ماده مهم فلز غیرآهنی است که عمدتا در الکترونیک، مهندسی برق، ماشین آلات، بخش های صنعتی مانند ساخت و ساز و حمل و نقل استفاده می شود. صدها ترکیب مس وجود دارد، اما تعداد زیادی از آنها در مقیاس صنعتی تولید نمی شوند. مهمترین آنها پنتاهیدرات سولفات مس یا ویتریول صفراوی (CuSO4·5H2O) است و پس از آن مخلوط بوردو (Cu(OH)2 ·CuSO4)، متارسنیت مس (Cu(AsO2)2)، استات مس [Cu(CH3COO) 2] کمپلکس، سیانید مس (CuCN)، کلرید مس (CuCl2)، اکسید مس (Cu2O)، اکسید مس (CuO)، کربنات مس اساسی و نفتنات مس، و غیره. نمک های مس را می توان به عنوان قارچ کش کشاورزی استفاده کرد. سولفات مس را می توان به عنوان قی آور و به عنوان پادزهر موضعی برای سوختگی های فسفر زرد استفاده کرد.

مس یکی از اولین فلزاتی است که توسط انسان کشف و استفاده شده است. حدود 10،000 سال پیش، انسان‌ها مس طبیعی را شناختند و آن را به شکل مخروط‌ها یا میخ‌های کوچک کوبیدند. قدیمی‌ترین آثار برنزی کشف‌شده تا کنون، خراش‌ها، اسکنه‌ها و بال‌های کشف‌شده در تپه‌یا ایران هستند که قدمت آن‌ها به حدود ۳۸۰۰ سال قبل از میلاد می‌رسد. چاقوی برنزی قلعی که در سال 1978 در سایت Majiayao Chemicalbook در Dongxiang، استان گانسو کشف شد، اولین دستگاه برنزی است که تاکنون در چین کشف شده است. قدمت آن حدود 2750 سال قبل از میلاد است که نشان می دهد چین اولین استفاده کننده از یکی از کشورهای برنز است. چین در اوایل 770 سال قبل از میلاد بر فناوری ذوب مس در کوره شفت مسلط شد. در سال اول سانگ و یوانفنگ (1078)، تولید مس به 7300 تن رسید و فناوری متالورژی مس به سطح قابل توجهی رسیده است.

مشخصات فیزیکی

مس پس از نقره رسانای عالی الکتریسیته و گرما است. هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی مس در دمای اتاق به ترتیب 94% و 73.2% نقره است. پیکربندی لایه الکترونی بیرونی اتم‌های مس [Ar]3d104s1 است. وقتی مس ترکیبی را تشکیل می‌دهد، می‌تواند همزمان یک الکترون در مدار 4s و یک الکترون در مدار 3d را از دست بدهد. بنابراین مس عمدتاً دو حالت ظرفیت دارد: +1 و +2. حالت اکسیداسیون مس عمدتاً در دمای اتاق +2 است و ترکیبات کم ظرفیت در دماهای بالا پایدار هستند. مس دارای دو ایزوتوپ طبیعی پایدار 63Cu و 65Cu است. 63Cu حاوی 29 پروتون و 34 نوترون و 65Cu حاوی 29 پروتون و 36 نوترون است. مس دارای 9 ایزوتوپ ناپایدار است. مس می تواند به طور پایدار در هوای خشک در دمای اتاق وجود داشته باشد، اما زمانی که برای مدت طولانی در هوای مرطوب حاوی CO2 قرار گیرد، کربنات مس قلیایی سبز تولید می شود که معمولاً به عنوان پتینه شناخته می شود. معادل الکتروشیمیایی مس دو ظرفیتی 0.329mg/C است. مس نمی تواند جایگزین هیدروژن در محلول های آبی اسیدی شود و در اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک بدون اکسیژن محلول محلول نیست، اما در اسید نیتریک که دارای اثر اکسید کننده است، محلول است. مس با محلول های قلیایی بسیار آهسته واکنش می دهد، اما به راحتی با آمونیاک واکنش می دهد و یک کمپلکس تشکیل می دهد. مس به راحتی در اسیدهای آلی مانند اسید استیک حل می شود. نمک های مس محلول عموما سمی هستند. ساختار بلوری مس یک شبکه مکعبی رو به مرکز است. مس خالص شکل پذیری بسیار خوبی دارد و می توان آن را به سیم های بسیار ظریف و ورق های نازک تبدیل کرد. مس یک رسانای الکتریکی و حرارتی عالی است و رسانایی الکتریکی و حرارتی آن پس از نقره در میان فلزات در رتبه دوم قرار دارد. وجود ناخالصی های ناچیز رسانایی مس را تا حد زیادی کاهش می دهد.

هدف اصلی

از آنجایی که مس خواص بسیار خوبی دارد، به طور گسترده در بخش های مختلف صنعتی استفاده می شود. تا دهه 1960، مس بعد از آهن از نظر اهمیت و مصرف در رتبه دوم قرار داشت. پس از دهه 1960، آلومینیوم با منابع فراوان و قیمت ارزان‌تر جای خود را به جایگاه سوم داد. نسبت مصرف مس در چین در اواخر دهه 1980 در جدول 2 فهرست شده است. در سراسر جهان، بیش از نیمی از تولید مس در صنعت برق و الکترونیک استفاده می شود، مانند ساخت کابل، سیم، موتور و سایر انتقال نیرو و مخابرات. تجهیزات. پس از دهه 1980، برخی از مصارف مس در مخابرات با فیبرهای نوری جایگزین شدند. مس همچنین یک ماده مهم برای صنایع دفاعی است. از آنجایی که مس رسانایی الکتریکی خوبی دارد، به طور گسترده ای در صنعت برق استفاده می شود. مس خالص (محتوای بیش از 99.95٪) برای تولید سیم و کابل مورد نیاز است که با الکترولیز مس تاول زده تصفیه می شود. مس می‌تواند بسیاری از آلیاژهای مهم را با روی، قلع، آلومینیوم، نیکل، بریلیم و غیره تشکیل دهد. برنج (آلیاژ مس-روی) و برنز (آلیاژ مس-قلع) برای ساخت بلبرینگ‌ها، پیستون‌ها، کلیدها، لوله‌های روغن، مبدل‌های حرارتی، استفاده می‌شود. و غیره آلومینیوم برنز (آلیاژ مس-آلومینیوم) دارای مقاومت ارتعاشی قوی است و می توان از آن برای ساخت قطعات ریخته گری که نیاز به استحکام و چقرمگی دارند استفاده کرد. آلیاژ مونل در بین آلیاژهای مس نیکل به دلیل مقاومت در برابر خوردگی معروف است و بیشتر در ساخت شیرها، پمپ ها و تجهیزات بخار فشار قوی استفاده می شود. مس سفید یک آلیاژ مس نیکل با خواص مکانیکی خوب و مقاومت در برابر خوردگی است و در ساخت ماشین آلات دقیق استفاده می شود. برنز بریلیم (آلیاژ مس حاوی بریلیم) دارای خواص مکانیکی فراتر از فولاد با کیفیت است و به طور گسترده در ساخت قطعات مکانیکی مختلف، ابزار و تجهیزات رادیویی استفاده می شود. ترکیبات مس مواد اولیه مهم برای آفت کش ها، قارچ کش ها، رنگدانه ها، آبکاری الکتریکی، باتری های گالوانیکی، رنگ ها و کاتالیزورها هستند. مس بدون اکسیژن در موجبرها، لوله‌های خلاء و اجزای ترانزیستور، آب‌بندی شیشه‌ای و فلزی، کابل‌های کواکسیال و تثبیت سیم‌پیچ‌های مغناطیسی ابررسانا به دلیل خلوص بالا و عدم وجود مشکلات تردی هیدروژنی استفاده می‌شود. از مس سخت برای ساخت شینه های مسی، کنتاکتورها، انواع هادی ها، اجزای رادار، کلیدها و کنتاکت ها و غیره استفاده می شود. از دو نوع مسی که در بالا با نقره تصفیه شده است، برای ساخت وسایلی استفاده می شود که نیاز به مقاومت در برابر نرم شدن دارند، مانند سیم پیچی ترانسفورماتورها. ، ژنراتورها و ژنراتورهای سنکرون بزرگ. مس بدون اکسید فسفر عمدتاً برای ساخت لوله‌های یخچال و تهویه مطبوع، یکسو کننده‌ها، لوله‌های آب یا لوله‌های گاز (زمانی که هدایت الکتریکی و حرارتی، عملکرد جوشکاری یا عملکرد لحیم کاری مورد نیاز است) استفاده می‌شود. مس برش آزاد عمدتاً برای ساخت محصولات رزوه‌دار و سایر نوک‌های جوش، گیره‌ها، پایانه‌ها و اجزای کلید استفاده می‌شود.