Kiehtova elementti kupari

Elementti kupari

Johdatus kuparielementtiin

Theelementti kuparion metallielementti, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään 11. Se tunnetaan muokattavuudestaan, lämmön ja sähkön johtavuudesta sekä korkeasta sitkeydestä. Nämä ominaisuudet tekevät siitä yleisesti käytetyn elementin teollisuustuotteissa. Kuparia löytyy luonnosta, ja sitä on käytetty tuhansia vuosia. Se on nimetty latinankielisen nimensä cuprum mukaan.

Kupari jaksollisessa taulukossa

Alkuaineella kupari on symboli Cu ja atominumero 29. Kupari on siirtymämetalli jaksollisen taulukon ryhmän 11 ​​kärjessä hopean ja kullan ohella. Kaikilla ryhmän 11 ​​alkuaineilla on kuitenkin melko erilaiset kemialliset ominaisuudet. Kuten hopealla ja kullalla, myös kuparilla on erittäin rikas vesikemia.

Kupari sijaitsee d-lohkossa ja sen elektronikonfiguraatio on [Ar]4s¹3d¹⁰. Se sijaitsee jaksollisessa taulukossa nikkelin oikealla ja sinkin vasemmalla puolella.

Hauskoja faktoja kuparista

Kuparilla on antimikrobisia ominaisuuksia. Kuparipinnat suojaavat SARS-CoV-2-viruksen siirroilta.

Kupariseoksia on yli 570; 2 tunnetuinta kupariseosperhettä ovat messinki ja pronssi.

Sana "kupari" tulee sen alkuperäisestä kuvauksesta nimelläCyprium aes, joka tarkoittaa "metallia Kyprokselta".

Pennit valmistettiin alun perin puhtaasta kuparista; ne ovat kuitenkin nyt noin 97,5 % sinkkiä ja vain ohut kuparipäällyste.

Vapaudenpatsas saa vihreän värinsä kuparipinnoitteensa hapettumisesta.

Elementillä kupari on erittäin korkea sekä lämmön- että sähkönjohtavuus.

Kupari on välttämätön kaikille eläville organismeille, koska se on avainkomponentti hengitysentsyymikompleksissa

Puhtaalla kuparilla on punertavan oranssi väri, yksi ainoista metalleista, joka ei ole hopeaa tai harmaata

Kuparijauhetta voidaan valmistaa helposti lisäämällä kuparisulfaattiliuokseen alumiinifoliota ja ripaus suolaa

Kupariasetaattia voidaan valmistaa helposti kotona lisäämällä kuparia etikan ja 3 % vetyperoksidin seokseen

Yhdysvalloissa pennit muuttuivat enimmäkseen kuparista enimmäkseen sinkiksi vuonna 1982.

Kuparin antimikrobiset ominaisuudet

Vuonna 2008 Environmental Protection Agency (EPA) nimesi kuparin ensimmäiseksi antimikrobiseksi metalliksi. Lisäksi järjestö listasi 300 kuparipintaa antimikrobisiksi aineiksi. Termi "kontaktitappaminen" keksittiin prosessille, jossa mikrobit inaktivoidaan kuparipinnoilla. Professori Cassandra D. Salgadon mukaan tämä tapahtuu, kun elementti "häiritsee organismien solukalvojen sähkövarausta". Tutkijat ovat havainneet, että kontaktitappamisen tehokkuus lisääntyy kuparipitoisuuden (seoksissa), lämpötilan ja suhteellisen kosteuden lisääntyessä.

Kuparin sovellukset nykymaailmassa

Mihin kuparia käytetään?

Kuparilla on useita teollisia sovelluksia sen metallisten ominaisuuksien vuoksi. Jotkut näistä tuotteista sisältävät tangot ja tangot, vaijerit, putket ja putket. Kuparilejeeringeillä on monia ominaisuuksia, kuten korroosionkestävyys ja biofouling-kestävyys; Nämä tekevät kuparista sopivan ja tehokkaan moniin käyttötarkoituksiin, kuten meriympäristöihin.

Kupari on myös välttämätön ihmiskeholle. Tarvitsemme noin milligramman kuparia joka päivä. Useimmissa maissa kuparia käytetään kolikoissa

Kuparin elementin historia

Puhutaanpa siitä, kuka löysi kuparin. Kupari oli yksi ensimmäisistä ihmisen käyttämistä alkuaineista, ja kupariesineitä on peräisin 9000 eKr. Varhaisina aikoina ihmiset käyttivät kuparia työkaluissa ja koristetarkoituksiin sen muokattavuuden ja kestävyyden vuoksi. Joten rehellisesti sanottuna kukaan ei tiedä kuka "löysi" kuparin.

Varhaiset roomalaiset kutsuivat kupariaaes Kypros, joka tarkoittaa "metallia Kyprokselta", koska he pystyivät louhimaan suuria määriä kuparia Kyproksella. Nimi lyhennettiin lopulta muotoonkupriumlatinaksi, josta tuli "kupari" englanniksi.

Kuparikemia – reaktiot ja yhdisteet

Korroosio – kuparin hapettuminen

Kuparimetalli reagoi ilman ja veden (ilman kosteuden) kanssa muodostaen kuparikarbonaattia.

2Cu + O₂+ CO₂ + H₂O → CuCO₃+ Cu(OH)₂

Joten mitä täällä tapahtuu? Ajan myötä kuparimetalli hapettuu ilmassa ja menettää kiiltonsa. Kupari muodostaa kupari(I)oksidia ja sitten kupari(II)oksidia, joka sitten muuttuu kupariemäksiseksi karbonaatiksi. Tätä vihertävää kerrosta kutsutaan apatina, ja se näkyy parhaiten vapaudenpatsaalla. Tässä on hyvä selitys. Jos ilmassa on saasteita (esim. rikkidioksidia), myös kuparisulfidia ja emäksistä kuparisulfaattia muodostuu osaksi patinaa.

Kupari + happi

Kuumennettu kuparimetalli voi korkeissa lämpötiloissa reagoida hapen kanssa muodostaen kupari(II)oksidia (CuO). Sitten kupari(II)oksidi voi reagoida vetykaasun kanssa korkeissa lämpötiloissa muodostaen kuparimetallia ja vettä.

2Cu + O₂→ 2CuO

CuO + H₂→ Cu + H₂O

Kupari(II)oksidi, musta jauhe, voi muodostua myös kupari(II)nitraatin, -karbonaatin tai -hydroksidin hajoamisesta. Juuri tuotettuna se reagoi helposti happojen kanssa muodostaen vastaavan kupari(II)suolan.

Kuparioksidi

Kupari(I)oksidi, Cu₂O on keltainen tai punainen hiukkaskoosta riippuen. Sitä esiintyy luonnossa kupriittimineraalina. Se voidaan muodostaa kuparin hitaasti hapettamalla tai pelkistämällä kupari(II)-liuosta miedolla pelkistimellä. Kupari(I)oksidi on tuote Fehlingin testistä ja Benedictin testistä, jotka testaavat pelkistäviä sokereita. Sokereiden pelkistys pelkistää kupari(II)-suolan emäksisen liuoksen, jolloin muodostuu kirkkaanpunainen Cu-sakka.₂O.

Kupari + vesi ja hapot

Alkuaine kupari ei reagoi veden kanssa; Tämä tekee siitä sopivan käytettäväksi teollisuustuotteissa, kuten putkissa. Kupari ei reagoi näkyvästi kloorivety-, rikki- tai etikkahapon kanssa. Vetyperoksidin lisääminen saa kuitenkin kuparin reagoimaan muodostaen usein kupari(I)- ja kupari(II)-suolojen seoksen.

Kupari reagoi voimakkaasti väkevän typpihapon kanssa ja muodostaa myrkyllistä typpidioksidikaasua. Laimealla typpihapolla syntyy vähemmän myrkyllistä NO:ta.

Kuparihalogenidit

Fluori: Cu + F₂→ CuF₂

Kloori: Cu + Cl₂→ CuCl₂

Bromi: Cu + Br₂→ CuBr₂

Kupari(II)jodidi ei ole stabiili, ja sen sijaan tuotetaan yleensä alkuainekuparin ja valkokupari(I)jodidin yhdistelmä. Muut kuparihalogenidit ovat vakaampia.

Kupariyhdisteet

Kupari muodostaa yleensä kupari(II)-suoloina tunnettuja yhdisteitä, jotka ovat liuoksessa väriltään sinivihreitä. Nämä suolat ovat myös vesiliukoisia ja voivat olla myrkyllisiä suurina määrinä. Monilla elävillä organismeilla on pieniä määriä yhdisteitä välttämättöminä ravintoaineina. Kuparin sininen väri vesiliuoksessa johtuu heksaakvakupari(II)-ionin Cu(H) muodostumisesta₂O)₆²⁺.

Kuparisulfaatti

Kupari(II)sulfaatti on epäorgaaninen yhdiste, jonka kaava on CuSO₄. Pentahydraattimuodossaan yhdiste on kirkkaan sininen suola, joka liukenee veteen eksotermisessä reaktiossa ja hajoaa vedettömään muotoon ennen sulamista.

Vedetön kupari(II)sulfaatti on valkoinen kiinteä aine, joka muodostuu kupari(II)sulfaattipentahydraatin dehydraatiosta. Monet testit käyttävät myös kupari(II)sulfaattia analyyttisenä reagenssina.

Kuparin eristäminen

Reaktiivisemman metallin lisääminen kupariyhdisteliuokseen voi helposti eristää kuparia. Voit esimerkiksi valmistaa kuparijauhetta alumiinifoliosta tai kuparikiteitä sinkin palasta. Alla olevassa videossa valmistamme kuparijauhetta

Lisäksi kuparin nanopartikkeleita on syntetisoitu käyttämällä kemiallista pelkistysmenetelmää. Kokeessa kupari(II)sulfaattipentahydraattiliuos, tärkkelys, askorbiinihappo ja natriumhydroksidiliuos yhdistetään ja kuumennetaan. Kun se jäähtyy, tutkijat suodattavat saostumat lopullisesta liuoksesta.