Nauti artikkelista, jossa selitetään yksityiskohtaisesti kuparin käyttötarkoitukset ja synteesimenetelmät, mukaan lukien sen käyttötarkoitukset, fysikaaliset ominaisuudet jne.
Tiivistelmä: Kupari on alkuaineiden jaksollisen taulukon 4. jakson ryhmän 1B alkuaine, ja se on tärkeä raskas ei--rautametalli. Alkuaineen symboli on Cu, atomiluku on 29 ja suhteellinen atomimassa on 63,546. Kupari on kiinteää huoneenlämmössä, uusi poikkileikkaus on purppuranpunainen, ja se hapettuu helposti kuumennettaessa. Kuparilla on erinomainen sähkön- ja lämmönjohtavuus, hyvä korroosionkestävyys, alhainen muodonmuutoskestävyys ja se kestää suurta kylmämuodonmuutosta halkeilematta. Se on tärkeä raskas ei--rautametallimateriaali, jota käytetään pääasiassa elektroniikassa, sähkötekniikassa, koneissa, teollisuusaloilla, kuten rakentamisessa ja kuljetuksissa. Kupariyhdisteitä on satoja, mutta niitä ei valmisteta teollisessa mittakaavassa. Niistä tärkein on kuparisulfaattipentahydraatti eli sappivitrioli (CuSO4·5H2O), jota seuraa Bordeaux-seos (Cu(OH)2·CuSO4), kuparimetaarseniitti (Cu(AsO2)2), kupariasetaatti [Cu(CH3COO)2]-kompleksi, kuparioksidi (Cupperikloridi), kuparisyanidi (CuSO4). (Cu2O ), kuparioksidi (CuO), emäksinen kuparikarbonaatti ja kuparinaftenaatti jne. Kuparisuoloja voidaan käyttää maatalouden sienitautien torjunta-aineina. Kuparisulfaattia voidaan käyttää oksennusaineena ja paikallisena vastalääkeenä keltaisen fosforin aiheuttamiin palovammoihin.
Kupari on alkuaineiden jaksollisen taulukon 4. jakson ryhmän 1B alkuaine, tärkeä raskas ei--rautametalli. Alkuaineen symboli on Cu, atomiluku on 29 ja suhteellinen atomimassa on 63,546. Kupari on kiinteää huoneenlämmössä, uusi poikkileikkaus on purppuranpunainen, ja se hapettuu helposti kuumennettaessa. Kuparilla on erinomainen sähkön- ja lämmönjohtavuus, hyvä korroosionkestävyys, alhainen muodonmuutoskestävyys ja se kestää suurta kylmämuodonmuutosta halkeilematta. Se on tärkeä raskas ei--rautametallimateriaali, jota käytetään pääasiassa elektroniikassa, sähkötekniikassa, koneissa, teollisuusaloilla, kuten rakentamisessa ja kuljetuksissa. Kupariyhdisteitä on satoja, mutta niitä ei valmisteta teollisessa mittakaavassa. Niistä tärkein on kuparisulfaattipentahydraatti eli sappivitrioli (CuSO4·5H2O), jota seuraa Bordeaux-seos (Cu(OH)2·CuSO4), kuparimetaarseniitti (Cu(AsO2)2), kupariasetaatti [Cu(CH3COO)2]-kompleksi, kuparioksidi (Cupperikloridi), kuparisyanidi (CuSO4). (Cu2O ), kuparioksidi (CuO), emäksinen kuparikarbonaatti ja kuparinaftenaatti jne. Kuparisuoloja voidaan käyttää maatalouden sienitautien torjunta-aineina. Kuparisulfaattia voidaan käyttää oksennusaineena ja paikallisena vastalääkeenä keltaisen fosforin aiheuttamiin palovammoihin.
Kupari on yksi varhaisimmista ihmisten löytämistä ja käyttämistä metalleista. Noin 10 000 vuotta sitten ihmiset oppivat tuntemaan luonnonkuparin ja takoivat sen pieniksi kartioiksi tai nauloksi. Varhaisimmat tähän mennessä löydetyt pronssiesineet ovat Tepehiyasta löydetyt kaavinet, talttat ja naskit, jotka ovat peräisin noin vuodelta 3800 eaa. Vuonna 1978 Majiayao Chemicalbook -sivustolta Dongxiangissa Gansun maakunnassa löydetty tina-pronssiveitsi on tähän mennessä varhaisin Kiinasta löydetty pronssilaite. Sen ikä on noin 2750 eKr., mikä osoittaa, että Kiina on maailman vanhin pronssilaite. Yksi pronssimaista. Kiina hallitsi kuilu-uunikuparin sulatuksen tekniikan jo vuonna 770 eaa. Songin ja Yuanfengin (1078) ensimmäisenä vuonna kuparin tuotanto saavutti 7300 tonnia, ja kuparimetallurginen teknologia on saavuttanut huomattavan tason.
fysikaaliset ominaisuudet
Kupari on hopean jälkeen toiseksi paras sähkön ja lämmön johtavana. Kuparin sähkönjohtavuus ja lämmönjohtavuus huoneenlämpötilassa ovat hopeasta 94 % ja 73,2 %. Kupariatomien ulomman elektronikuoren konfiguraatio on [Ar]3d104s1. Kun kupari muodostaa yhdisteen, se voi menettää samanaikaisesti yhden elektronin 4s-radalla ja yhden elektronin 3d-radalla. Siksi kuparilla on pääasiassa kaksi valenssitilaa: +1 ja +2. Kuparin hapetusaste on pääasiassa +2 huoneenlämmössä, ja matala-arvoiset yhdisteet ovat stabiileja korkeissa lämpötiloissa. Kuparissa on kaksi stabiilia luonnollista isotooppia, 63Cu ja 65Cu. 63Cu sisältää 29 protonia ja 34 neutronia ja 65Cu sisältää 29 protonia ja 36 neutronia. Kuparilla tiedetään olevan 9 epästabiilia isotooppia. Kupari voi esiintyä vakaasti kuivassa ilmassa huoneenlämpötilassa, mutta kun se asetetaan kosteaan ilmaan, joka sisältää CO2:ta pitkään, syntyy vihreää alkalista kuparikarbonaattia, joka tunnetaan yleisesti nimellä patina. Kaksiarvoisen kuparin sähkökemiallinen ekvivalentti on 0,329 mg/C. Kupari ei voi korvata vetyä happamissa vesiliuoksissa, eikä se liukene kloorivetyhappoon ja rikkihappoon ilman liuennutta happea, mutta liukenee typpihappoon, jolla on hapettava vaikutus. Kupari reagoi hitaasti alkalisten liuosten kanssa, mutta reagoi helposti ammoniakin kanssa muodostaen komplekseja. Kupari liukenee helposti orgaanisiin happoihin, kuten etikkahappoon. Liukoiset kuparisuolat ovat yleensä myrkyllisiä. Kuparin kiderakenne on pinta{34}}keskitetty kuutiohila. Puhtaalla kuparilla on erittäin hyvä sitkeys ja se voidaan työstää erittäin ohuiksi langoiksi ja ohuiksi levyiksi. Kupari on erinomainen sähkö- ja lämmönjohdin, ja sen sähkö- ja lämmönjohtavuus on metallien joukossa hopean jälkeen toisella sijalla. Epäpuhtauksien jäännös vähentää huomattavasti kuparin johtavuutta.
Päätarkoitus
Koska kuparilla on monia erinomaisia ominaisuuksia, sitä käytetään laajasti useilla teollisuuden aloilla. 1960-luvulle asti kupari oli raudan jälkeen toiseksi tärkeintä ja kulutettua. 1960-luvun jälkeen alumiini väistyi kolmannelle sijalle runsaimmilla resursseilla ja halvemmalla hinnalla. Kuparin kulutuksen osuus Kiinassa 1980-luvun lopulla on lueteltu taulukossa 2. Maailmanlaajuisesti yli puolet kuparin tuotannosta käytetään voima- ja elektroniikkateollisuudessa, kuten kaapeleiden, johtojen, moottoreiden ja muiden voimansiirto- ja tietoliikennelaitteiden valmistuksessa. 1980-luvun jälkeen osa kuparin käytöstä tietoliikenteessä korvattiin optisilla kuiduilla. Kupari on myös tärkeä materiaali puolustusteollisuudelle. Koska kuparilla on hyvä sähkönjohtavuus, sitä käytetään laajalti sähköteollisuudessa. Johtojen ja kaapeleiden valmistukseen tarvitaan puhdasta kuparia (sisältää yli 99,95 %), joka jalostetaan läpipainokuparin elektrolyysillä. Kupari voi muodostaa monia tärkeitä seoksia sinkin, tinan, alumiinin, nikkelin, berylliumin jne. kanssa. Messinkiä (kupari-sinkkiseos) ja pronssia (kupari-tinaseos) käytetään laakerien, mäntien, kytkimien, öljyputkien, lämmönvaihtimien jne. valmistukseen. Alumiini on vahvaa kuparivärinä8 kestävyyttä ja sitä voidaan käyttää lujuutta ja sitkeyttä vaativien valujen valmistukseen. Kupari-nikkeliseosten joukossa oleva monelliseos on kuuluisa korroosionkestävyydestään, ja sitä käytetään enimmäkseen venttiilien, pumppujen ja korkeapaineisten höyrylaitteiden valmistukseen. Valkokupari on kupari-nikkeliseos, jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja korroosionkestävyys, ja sitä käytetään tarkkuuskoneiden valmistuksessa. Berylliumpronssilla (beryllium{25}}pitoisella kupariseoksella) on mekaaniset ominaisuudet, jotka ylittävät korkealaatuisen-teräksen ominaisuudet, ja sitä käytetään laajalti erilaisten mekaanisten osien, työkalujen ja radiolaitteiden valmistuksessa. Kupariyhdisteet ovat tärkeitä raaka-aineita torjunta-aineille, sienitautien torjunta-aineille, pigmenteille, galvaanisille akuille, väriaineille ja katalyyteille. Happivapaata kuparia käytetään aaltoputkissa, tyhjiöputkissa ja transistorikomponenteissa, lasi- ja metallitiivisteissä, koaksiaalikaapeleissa sekä suprajohtavien magneettikäämien stabiloinnissa sen korkean puhtauden ja vedyn haurastumisongelmien puutteen vuoksi. Kovasta kuparista valmistetaan kuparikiskoja, kontaktoreita, erilaisia johtimia, tutkakomponentteja, kytkimiä ja koskettimia jne. Edellä mainituista kahdesta hopealla käsitellystä kuparista valmistetaan laitteita, jotka vaativat pehmenemiskestävyyttä, kuten muuntajien, generaattoreiden ja suurten synkronisten generaattoreiden käämit. Fosforilla deoksidoitua kuparia käytetään pääasiassa putkien valmistukseen jääkaappiin ja ilmastointilaitteisiin, tasasuuntaajiin, vesi- tai kaasuputkiin (kun vaaditaan sähkö- ja lämmönjohtavuutta, hitsauskykyä tai juotostehoa). Vapaasti-leikkaavaa kuparia käytetään pääasiassa kierretuotteiden ja muiden hitsauskärkien, puristimien, liittimien ja kytkinkomponenttien valmistukseen.
