Měď je jedním ze sedmi nejstarších kovů, s nimiž se lidé setkali v samém počátečním stádiu své existence. Období od 4. do 3. tisíciletí před naším letopočtem se v dějinách vývoje lidstva nazývá měděným věkem. Starověcí lidé z toho vyráběli předměty pro domácnost, nářadí a vojenské zbraně. To bylo možné díky relativně nízké teplotě tání mědi.
Kuprum: charakteristika prvku
Vědecké jméno pro měď Cuprum (Cuprum) pochází z názvu řeckého ostrova Kypr, kde se měď těžila uprostřed třetího tisíciletí před naším letopočtem. V periodické tabulce má chemický prvek měď 29 atomových (pořadových) čísel, je v 11. skupině čtvrté periody. Patří k přechodným kovům z plastů. Ve své čisté podobě má charakteristickou zlatavě růžovou barvu. Čistá měď se snadno oxiduje, takže za přírodních podmínek na jejím povrchu vždy vytváří tenký oxidový film, který jí dává načervenalý nádech.
Fyzikální vlastnosti
Jedná se o druhý kov po stříbru z hlediska elektrické vodivosti, díky čemuž je v moderní elektronice velmi oblíbený. Druhou cennou kvalitou je vysoká tepelná vodivost, která umožňuje jeho široké použití ve všech druzích tepelných výměníků a v chladicích zařízeních.
- Bod tání 1083 stupňů.
- Bod varu 2567 stupňů.
- Rezistivita při 20 stupních je 1, 68 · 10 -3 Ohm · m.
- Hustota 8, 92 g / cm.
Být v přírodě
Nachází se v přírodě v nativní formě a ve formě sloučenin.
Největší ložiska nativní mědi jsou ve Spojených státech v oblasti Lake Superior. Právě v této oblasti byl nalezen největší měděný nugget vážící 3 560 kilogramů. A také hodně nativní mědi se nachází v rudných horách Německa.
V Rusku a v bývalém Sovětském svazu se měď těží extrakcí ze sulfidové rudy . Lze jej získat extrakcí z pyritů mědi nebo chalkopyritu CuFeS2. Nejznámější vklady jsou Udokan v Transbaikalia a Dzhezkazgan v Kazachstánu.
Síran měďnatý se nejčastěji tvoří v tzv. Hydrotermálních žilách střední teploty. Mohou se také tvořit v sedimentárních horninách ve formě měděných pískovců a břidlic.
Měděná ruda se zpravidla těží v otevřené jámě. Procento čisté mědi v rudě je od 0, 2 do 1, 0 procenta v závislosti na ložisku.
Slitiny mědi
Jsou to první kovové slitiny, jejichž příjem lidstvo zvládlo na samém úsvitu svého vývoje. Při které teplotě měď taje, záleží na tom, v jaké slitině je. V současné době jsou nejznámější a nejvyhledávanější slitiny:
- Mosaz . Slitina s přídavkem zinku, jehož obsah může dosáhnout až 40%. Zinek zvyšuje tažnost a pevnost kovu. Teplota, při které se mosaz taje, je mezi 880 a 950 stupni.
- Bronz Slitina s cínem, s přídavkem některých dalších složek, jako je křemík, berylium, olovo. Člověk se naučil získat bronz z mědi na samém začátku doby bronzové. Bronz neztratil svůj význam ani s příchodem doby železné, například již na začátku 20. století byly kmeny zbraní vyrobeny z tzv. Bronzového bronzu. Teplota, při které se bronz začíná tát, je 930 - 1140 stupňů.
Cupronickel . Kromě mědi obsahuje 5-30% niklu. Nikl zvyšuje pevnost slitiny mědi a zvyšuje její elektrický odpor. Kromě toho se výrazně zvyšuje odolnost proti korozi. Bod tání - 1170 stupňů. Co se týče vnějších charakteristik, kupronikel je velmi podobný stříbru, dříve se tomu říkalo bílé měď. Má však vyšší mechanickou pevnost než běžné stříbro.- Dural, nebo duralumin. Převážná část slitiny je hliník 93%, měď představuje 5%, zbývající 2% je mangan, železo a hořčík. Název pochází od názvu německého města Düren, kde byla v roce 1906 poprvé získána tato vysoce pevná hliníková slitina. Jednou z jeho vlastností je skutečnost, že jeho pevnostní charakteristiky mají v průběhu času tendenci se zvyšovat. Proto po několika letech provozu neztrácí svoji sílu, stejně jako ostatní kovy. V současné době je tato slitina základem konstrukce letadel.
- Slitiny šperků . Slitiny mědi se zlatem. To zvyšuje odolnost drahého kovu vůči mechanickému namáhání a oděru.
Měď doma taví
Tento kov má celou řadu užitečných vlastností, které z něj činí vysoce žádoucí kov v domácnosti. A relativně nízká teplota během tání a značné množství měděného šrotu, který lze nalézt na nejbližší skládce, umožňují položit otázku, jak tavit měď doma, nikoli jako rétorickou, ale zcela skutečnou a praktickou.
Graf tavení mědi
Tavení jakéhokoli kovu spočívá ve skutečnosti, že vlivem vysokých teplot je krystalová mříž zničena a kov přechází z pevného do kapalného stavu. Můžete zvýraznit některé vzory, které jsou charakteristické pro jakýkoli kov v procesu tavení :
Během zahřívání stoupá teplota uvnitř kovu, ale krystalová mřížka nepodléhá ničení. Kov si udržuje svůj pevný stav.- Když je dosaženo bodu tání, u mědi je 1083 stupňů, teplota uvnitř kovu přestává stoupat, a to navzdory skutečnosti, že všeobecný ohřev a přenos tepla pokračují.
- Poté, co celá hmota kovu přejde do roztaveného stavu, teplota uvnitř kovu začne opět prudce stoupat.
V případě procesu chlazení roztaveného kovu se to samé stane, ale v obráceném pořadí. Nejprve dochází k prudkému poklesu teploty uvnitř kovu, potom při hodnotě 1080 stupňů se pokles teploty zastaví, dokud celá hmota kovu neprochází do pevného stavu. Poté teplota opět prudce klesá, dokud nedosáhne teploty okolního vzduchu a krystalizace není dokončena.
Bod varu
Měď začne aktivně emitovat uhlík ve formě plynových bublin při teplotě 2560 stupňů. Navenek je to velmi podobné vroucí vodě. Ve skutečnosti se jedná o proces aktivní oxidace mědi, v důsledku čehož kov ztrácí téměř všechny své jedinečné vlastnosti. Díly odlévané z vroucí mědi mají ve své struktuře velké množství pórů, které snižují mechanickou pevnost materiálu a zhoršují jeho dekorativní vlastnosti. Proto je při tavení nutné pečlivě sledovat teplotu a zabránit varu mědi.
Metody tavení
Měděný šrot lze doma přetavovat různými způsoby, v závislosti na technickém vybavení domácí dílny. V tomto případě je třeba mít na paměti, že měď bude muset být zahřátá až na bod tání, ale o něco vyšší - asi na 1100–1200 stupňů.
Pro tyto účely jsou vhodná následující zařízení:
Muflová pec . Nejracionálnější řešení problému tavení mědi, protože taková pec vám umožňuje upravit teplotu během procesu tavení, což je velmi výhodné. Tyto laboratorní pece jsou vybaveny speciálním oknem vyrobeným z tepelně odolného skla, které umožňuje konstantní vizuální kontrolu celého procesu.- Plynový hořák . Manuální plynový hořák je umístěn pod dno žáruvzdorného materiálu, který bude přímo obsahovat měděný šrot. Tento způsob předpokládá přítomnost blízkého kontaktu roztavené hmoty kovu se vzduchem, což zvýší oxidaci roztaveného kovu. Aby tomu nějak odporovalo, nalije se na roztavenou hmotu vrstva uhlí.
- Blowtorch . Metoda se prakticky neliší od tavení pomocí plynového hořáku. V tomto případě je však nemožné dosáhnout relativně vysokých teplot, takže je vhodný pro přetavování slitin mědi, které mají nižší teplotu tání než čistá měď.
- Kovářská kovárna . Žáruvzdorný kelímek s broušeným kovem je umístěn na horké uhlí zvláštního ohně. Pro urychlení procesu tavení se používá běžný domácí vysavač, který se zapíná v režimu foukání. Trubka vysavače by měla mít malý průměr a měla by mít kovovou špičku, jinak se roztaví. Tato metoda je vhodná pro ty, kteří se pravidelně zabývají tavením mědi doma a zabývá se velkými objemy zdrojového materiálu, který musí být žíhán.
- Mikrovlnná trouba . Výkonná domácí mikrovlnná trouba s malými konstrukčními změnami může snadno roztavit poměrně velké objemy měděného šrotu. K tomu odstraňte rotační desku z mikrovlnné trouby a místo ní vložte kelímek vhodné velikosti, který musí být vyroben ze žáruvzdorného materiálu, například šamotové cihly.
Pokyny krok za krokem
Proces tavení jakéhokoli kovu probíhá ve fázích a řídí se určitým algoritmem, který je stejný jak pro průmyslovou výrobu, tak pro řemeslnou výrobu. Pro ty, kteří jsou zmateni problémem tavení mědi doma, bude postupná výuka vypadat takto:
Je třeba vzít žáruvzdorný kelímek. Kov ve drceném stavu se nalije do kelímku. Poté se kelímek umístí do předehřáté muflové pece. Pomocí speciálního okna sledujte proces tání.- Po úplném roztavení celého objemu měděného šrotu se kelímek odstraní z pece pomocí speciálních dlouhých kleští.
- Na povrchu roztaveného kovu se tvoří film jeho oxidu. Tento film musí být pečlivě posunut na jednu stranu stěny kelímku. Pro tyto účely použijte speciální háček vyrobený ze žáruvzdorného kovu.
- Poté, co je kov uvolněn z oxidového filmu, je nutné jej nalít velmi rychle do předem připravených forem.
Praktická doporučení
Bod tání mědi doma závisí na tom, která slitina obsahuje.
Technická čistá měď je obsažena v vodičích a kabelech, jakož i ve vinutích transformátorů, elektrických motorů a generátorů. Je třeba mít na paměti, že chemicky čistá měď se nachází pouze v příborech a jiných kuchyňských náčiních. Ve všech ostatních případech obsahuje některé škodlivé složky.
Ve své čisté formě má zvýšenou viskozitu v roztaveném stavu, takže je velmi obtížné z něj odlévat produkty složité konfigurace a malé velikosti. Pro tyto účely je mnohem snazší použít mosaz.
V bronzových slitinách vyrobených na začátku a v polovině minulého století byly jako složky použity arzen a antimon. Proto je třeba se vyhnout roztavení tzv. Starověkého bronzu, protože páry arzenu mohou vést k otravě těla .