هل تعلم أن النحاس يتميز بشكل خاص بأنه موصل ممتاز للحرارة والكهرباء؟ ولهذا السبب فهو يعتبر المعدن الثالث غير الحديدي الضروري للحياة اليومية. لاحظ نوع العنصر، وما هي تطبيقاته الرئيسية، ومكان وجوده.
ما هو النحاس؟
إنه معدن انتقالي ذو لون أحمر برتقالي مميز، يحتل المركز الأول بين عناصر عائلة النحاس. لديها ليونة جيدة، وقابلية للطرق، والتوصيل الكهربائي، وتشكل العديد من السبائك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة تدويرها دون المخاطرة بفقدان خصائصها الميكانيكية. بالإضافة إلى ذلك، فهو أحد المعادن القليلة الموجودة في الطبيعة كالنحاس الأصلي.
رمز النحاس
منذ قرون مضت، كان تمثيل هذا العنصر الكيميائي يرمز له بـ ♀، وهو رمز مميز للجنس الأنثوي، وكوكب الزهرة والإلهة أفروديت. وفقًا للتاريخ، كانت الإلهة عشتروت الشبيهة بأفروديت تُعبد في جزيرة تعدين النحاس في قبرص.
خصائص النحاس
إنه معدن مغناطيسي، مقاوم للتآكل والأكسدة. المدار d في تكوينه الإلكتروني مملوء بالإلكترونات. ومن ناحية أخرى، فهو رخيص بشكل عام، ويمكن إعادة تدويره إلى أجل غير مسمى، ويتحد كيميائيًا مع بعض حالات التكافؤ الخاصة به. تحقق من الميزات الأخرى أدناه:
- التفاعل الكيميائي : وهو ليس فلزاً متفاعلاً، ولكنه يتفاعل مع الجو ولو ببطء شديد.
- الانصهار والغليان : للوصول إلى هذه النقطتين يجب أن تكون درجات الحرارة المطلوبة عالية جداً.
- الحالة : شكله المعتاد في الطبيعة صلب.
- الليونة: لجزيئاتها وظيفة الانزلاق عليها والتمدد للحصول على خيوط أو خيوط.
- القابلية للطرق : يمكن تمديدها أو عصرها أو طرقها أو تشويهها في درجة حرارة الغرفة دون أن تنكسر.
- الصلابة : تقاوم الضربات والجروح وقوى السحب والدفع.
- الهشاشة : إذا تعرضت لدرجات حرارة منخفضة للغاية فإنها تظهر هشاشة.
- الموصلية الكهربائية : تمتلك الإلكترونات الموجودة في بنيتها روابط ضعيفة، فتتحرك جزيئاتها بسهولة لتوليد مجال مغناطيسي.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للنحاس
- العدد الذري : 29
- نصف القطر التساهمي (Å): 138
- الحالة العادية: صلبة
- المحتوى الحراري للانصهار: 13.1 كيلوجول/مول
- التكوين الإلكتروني: [Ar]3d 10 4s 1
- قوة التأين الأولى (eV): 745.5
- حالات الأكسدة : +1، +2، +3، +4
- الكثافة النسبية مقارنة بالهواء: 8,960 جم/مل
- نقطة الغليان: 2562 درجة مئوية (2835 كلفن)
- نقطة الانصهار: 1085 درجة مئوية (1357.77 كلفن)
- انثالبي التبخر: 300 كيلوجول/مول
- سرعة الصوت: 3570 م/ث عند 293.15 ك
- صلابة المعادن موس : 3.0
- نصف القطر الذري (Å) : 1.45
- الإلكترونات لكل مستوى : 2، 8، 18، 1
- الكتلة الذرية (جم/مول): 63.546
- الحرارة النوعية : 385 جول/(ك-كجم)
- السالبية الكهربية : 1.9
أصل النحاس
وقد استخدم البشر خصائصه منذ العصور القديمة. في الواقع، كان هذا المعدن مع القصدير مهمًا جدًا لدرجة أن المؤرخين أطلقوا على فترة معينة من عصور ما قبل التاريخ اسم العصر النحاسي. واستمر استخدامه، ولكن دون أي قيمة كبيرة، حتى أصبح معدنًا استراتيجيًا اعتبارًا من القرن التاسع عشر.
ومن ناحية أخرى، خلال العالم اليوناني الروماني، تم اكتشاف العديد من مناجم العنصر الكيميائي في جزيرة قبرص. ولهذا السبب نسبوا إليها عبارة cuprum اللاتينية، وهي مشتقة من عبارة aes cyprium والتي تعني من قبرص.
ما هو استخدام النحاس؟
وهو ثالث أكثر المعادن استهلاكًا في العالم بعد الحديد والألومنيوم، وذلك لأن تطبيقاته في الصناعات الإلكترونية والكهربائية والصلب عديدة ومتعددة الأوجه. لاحظ بعض الاستخدامات الحديثة لهذا المعدن:
المنتجات الكهربائية والإلكترونية
أحد التطبيقات هو فائدته كموصل كهربائي لصنع الكابلات المحورية والكهربائية. كما أنها تستخدم في المحركات والمولدات والمحولات الكهربائية. أيضًا مع الدوائر المتكاملة وفي المكونات المتعددة لأنظمة الكمبيوتر الحالية.
مواصلات
تتطلب مركبات السيارات المختلفة هذا العنصر الكيميائي في قطع غيارها وقطع الغيار. على سبيل المثال، غالبًا ما يتم استخدامه للفرامل والمشعات والوسائد. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في توصيل الأسلاك لمكوناته الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، فإن أجزاء من هياكل السفن مصنوعة من المعدن.
عملات نحاسية
تنتج معظم دول العالم عملة مكونة من هذا العنصر الكيميائي وفي سبائك مختلفة. في الواقع، يستخدم هذا الخليط عادة مع القصدير أو النيكل أو الألومنيوم أو البرونز. على سبيل المثال، العملات المعدنية بقيمة 1 و2 و5 سنت يورو.
البنايات
وبفضل مقاومته للتآكل، فإنه يستخدم بدلا من الرصاص في أنابيب المياه، سواء في المجمعات السكنية والتجارية والصناعية. بالإضافة إلى ذلك، يتم اختياره كمادة معمارية لمقابض الأبواب، والتماثيل في الساحات، وأجراس الكنائس، من بين إنشاءات أخرى.
سبائك النحاس
إنه بمثابة مادة خام للحصول على معادن محددة أخرى. مثال على السبائك هو النحاس، المصنوع من خليط مع الزنك. والبعض الآخر عبارة عن برونز مرتبط بالقصدير، وفضة النيكل، وهو مزيج من عنصري النيكل والزنك.
باختصار، النحاس معدن انتقالي يقوم بتوصيل الكهرباء والحرارة بشكل جيد للغاية. بالإضافة إلى ذلك، فهو بشكل عام مقاوم جدًا للصدأ. كما أنها تُظهر ليونة جيدة، وقابلية للطرق، ومقاومة للضربات والجروح والدفعات، ولكنها تكون هشة عند درجات الحرارة المنخفضة للغاية.