Властивості міді, її отримання та область застосування

Властивості міді, яка в природі зустрічається і у вигляді досить великих самородків, люди вивчили ще в стародавні часи, коли з цього металу та його сплавів робили посуд, зброю, прикраси, різні вироби побутового призначення. Активне використання даного металу протягом багатьох років обумовлено не тільки його особливими властивостями, але і простотою обробки. Мідь, яка присутня в руді у вигляді карбонатів та оксидів, досить легко відновлюється, що і навчилися робити наші давні предки.

Мідний злиток

Цікаве про міді

Спочатку процес відновлення цього металу виглядав дуже примітивно: мідну руду просто нагрівали на вогнищах, а потім піддавали різкому охолодженню, що призводило до розтріскування шматків руди, з яких уже можна було видобувати мідь. Подальший розвиток технології призвело до того, що в багаття почали вдувати повітря: це підвищувало температуру нагрівання руди. Потім нагрів руди стали виконувати в спеціальних конструкціях, які і стали першими прототипами шахтних печей.

Про те, що мідь використовується людством з давніх часів, свідчать археологічні знахідки, в результаті яких були знайдені вироби з цього металу. Істориками встановлено, що перші вироби з міді з’явилися вже у 10 тисячолітті до н. е., а найбільш активно вона стала добуватися, перероблятися і використовуватися через 8-10 тисяч років. Природно, передумовами до такого активного використання даного металу стали не тільки відносна простота його отримання з руди, але і його унікальні властивості: питома вага, щільність, магнітні властивості, електрична, а також питома провідність та ін.

У наш час вже складно знайти мідь у природі у вигляді самородків, зазвичай її видобувають з руди, яка підрозділяється на наступні види.

• Борнит — в такий руді мідь може міститися в кількості до 65%.
• Халькозин, який також називають мідним блиском. У такий руді міді може міститися до 80%.
• Мідний колчедан, також званий халькопиритом (утримання до 30%).
• Ковеллин (утримання до 64%).

Халькопірит

Мідь також можна витягати з безлічі інших мінералів (малахіт, куприт та ін). У них вона міститься в різних кількостях.

Фізичні властивості

Мідь у чистому вигляді являє собою метал, колір якого може варіюватися від рожевого до червоного відтінку.

Радіус іонів міді, що мають позитивний заряд, може приймати наступні значення:

• якщо координаційний показник відповідає 6-ти — до 0,091 нм;
• якщо даний показник відповідає 2 — до 0,06 нм.

Радіус атома міді становить 0,128 нм, також він характеризується спорідненістю до електрону, що дорівнює 1,8 ев. При іонізації атома дана величина може приймати значення від 7,726 до 82,7 ев.

Мідь — це перехідний метал, показник електронегативності якого становить 1,9 одиниць по шкалі Полінга. Крім цього, його ступінь окислення може приймати різні значення. При температурах, що знаходяться в інтервалі 20-100 градусів, його теплопровідність становить 394 Вт/м*К. Електропровідність міді, яку перевершує лише срібло, знаходиться в інтервалі 55,5–58 МСм/м

Так як мідь в потенційному ряду стоїть правіше водню, вона не може витісняти цей елемент з води і різних кислот. Її кристалічна решітка має кубічний гранецентрированный тип, величина її становить 0,36150 нм. Мідь плавиться при температурі 1083 градусів, а температура її кипіння — 26570. Фізичні властивості міді визначає і її щільність, яка становить 8,92 г/см3.

Самородна мідь

З її механічних властивостей і фізичних показників варто також відзначити наступні:

• лінійне термічне розширення — 0,00000017 одиниць;
• межа міцності, якому мідні вироби відповідають при розтягуванні, становить 22 кгс/мм2;
• твердість міді за шкалою Брінелля відповідає значенню 35 кгс/мм2;
• питома вага 8,94 г/см3;
• модуль пружності становить 132000 Мн/м2;
• значення відносного видовження дорівнює 60%.

Абсолютно унікальними можна вважати магнітні властивості цього металу, який є повністю діамагнітним. Саме ці властивості, поряд з фізичними параметрами: питомою вагою, питомою провідністю та іншими, в повній мірі пояснюють широку затребуваність даного металу при виробництві виробів електротехнічного призначення. Схожими властивостями володіє алюміній, який також успішно використовується при виробництві різної електротехнічної продукції: проводів, кабелів і ін

Основну частину характеристик, якими володіє мідь, практично неможливо змінити, за винятком межі міцності. Цю властивість можна поліпшити практично в два рази (до 420-450 МН/м2), якщо здійснити таку технологічну операцію, як наклеп.