Медь

Медь

Медь является элементом одиннадцатой группы четвёртого периода с атомным номером 29 периодической системы химических элементов Менделеева. Обозначается она символом Cu (от латинского Cuprum). Медь как простое вещество является пластичным переходным металлом золотисто-розового цвета (а без оксидной плёнки розового цвета). Являясь одним из первых металлов, широко освоенных человеком, медь - сравнительно доступный металл, получаемый из руды при невысокой температуре плавления. В древние времена широко применялся в сплаве с оловом (бронза) для изготовления оружия. Латинское слово Cuprum произошло от названия красивейшего острова Кипр, где в III тысячелетии до Рождества Христова обнаружили медные рудники и начали выплавку меди. Второе название меди в латинской языке – Aes – означает рудник или руда.

В природе медь можно встретить как в самородном виде, так и в соединениях. В промышленности огромное значение имеет медный колчедан или халькопирит, борнит, и халькозин. Существуют также и другие медные минералы: куприт, азурит, ковеллин, малахит. В самородном виде масса отдельных скоплений достигает 400 тонн. Достаточно часто месторождения меди встречаются в осадочных породах, так называемых медистых песчаниках и сланцах. Основную часть медной руды добывают открытым способом. Меди в руде содержится от 0,3 до 1 процента.

На поверхности меди быстро образуется оксидная плёнка, придающая ей характерный желтовато-красный оттенок. На просвет тонкие плёнки меди обладают зеленовато-голубым цветом. Медь, наряду с золотом, цезием и осмием, имеет явную окраску, которая отличается от серебристой или серой окраски других металлов. Это можно объяснить наличием электронных переходов между полупустой четвёртой и третьей атомными орбиталями – между ними существует энергетическая разница, соответствующая длине волны оранжевого цвета. У меди очень высокая электро- и теплопроводность. Среди металлов после серебра медь занимает второе место по электропроводности. При 20 градусов Цельсия удельная электропроводность меди равна 55,5-58 МСм/м. Медь обладает высоким температурным коэффициентом сопротивления – 0,4 %/°С. Сегодня распространены следующие виды сплавов меди: с цинком (латунь), оловом (бронза), с никелем (мельхиор), со свинцом (баббиты) и прочие. Медь является достаточно слабым восстановителем, в разбавленной соляной кислотой водой не реагирует. Медь окисляется на влажном воздухе, образуя при этом карбонат меди.

Ввиду низкого удельного сопротивления меди (0,01724-0,0180 мкОм•м при 20 °C), медь получила широкое применение для изготовления проводов, силовых кабелей, проводников в электротехнике. Медные провода применяются для производства электродвигателей и силовых трансформаторов. Металл в этом случае должен быть чистым. К примеру, 0,02% алюминия в меди снижает электропроводность последней практически на 10%. Медь используют в теплоотводных устройствах - радиаторах отопления, кондиционирования и охлаждения. Медь обладает высокой механической прочностью, что позволило использовать её для изготовления медных бесшовных газоводопроводных труб.

Медь очень широко используется в сплавах, в основном в качестве бронзы и латуни. Из латуни производят оружейные гильзы и боеприпасы. Для автомобильных деталей применяются сплавы мели с оловом, цинком, кремнием, алюминием и другими из-за большей прочности – 30-40 кгс/мм2. Модуль упругости у медных сплавов равен 900—12000 кгс/мм2. Преимуществом медных сплавов является низкий коэффициент трения, практический равный для всех сплавов. Сплав меди и никеля (мельхиор) применяется для чеканки разменных монет и в судостроении из-за высокой стойкости к коррозии. Очень часто сплав золота с медью используется для изготовления ювелирных украшений. Из тонкой листовой меди делают фасады и кровлю.

Некоторые медные соединения при превышении концентрации в воде и пище могут быть токсичны. В питьевой воде не должно содержаться более 2 мг/л меди. Но недостаток меди в воде также является нежелательным. Официально в 2008 году меди и некоторым её сплавам был присвоен статус бактерицидного вещества. При отрытом способе добычи этого металла карьер после её прекращения превращается в источник токсичных веществ. Озеро Беркли Пит является самым токсичным в мире, а образовалось оно в кратере медного рудника.

В десятку лидеров по производству меди в 2008 году попали:

  1. Чили – 5600 тысяч тонн;
  2. США – 1310 тысяч тонн;
  3. Перу – 1220 тысяч тонн;
  4. КНР – 1000 тысяч тонн;
  5. Австралия – 850 тысяч тонн;
  6. Россия – 750 тысяч тонн;
  7. Индонезия – 650 тысяч тонн;
  8. Канада – 590 тысяч тонн;
  9. Замбия – 560 тысяч тонн;
  10. Казахстан – 460 тысяч тонн.

Медь по объёму мирового потребления и производства после железа и алюминия занимает третье место. Мировые запасы меди на конец 2008 года по разведанным данным составляют около одного миллиарда тонн. В 2011 году за одну тонну меди предлагали 8900 американских долларов.

Изначально медь добывали не из сульфидной, а из малахитовой руды, так как предварительного обжига она не требует. Для этого в глиняный сосуд помещали уголь и руду, сосуд помещали в яму, а содержимое поджигали. Сегодня известно свыше 170 минералов, которые содержат медь, 15 среди которых обладают промышленным значением: малахит, халькопирит, самородная медь. Самым большим в мире карьером, расположенным в Чили, где добывают медь, является Эскондила. 90% всей меди сегодня получают пирометаллургическим способом, а 10% - гидрометаллургическим.