Bakar: definicija, sastav, vrste, svojstva i primjena

Bakar je kemijski element koji je ujedno i metal. Njegova ključna svojstva su izvrsna električna vodljivost, visoka toplinska vodljivost i dobra otpornost na koroziju. Također je duktilan i ima zanimljivu crvenkasto-smeđu boju. Kombinacija ovih svojstava dovodi do široke primjene bakra za inženjersku i estetsku upotrebu.

Što je bakar?

Bakar je kemijski element, broj 29 u periodnom sustavu elemenata. Simbol elementa bakra je Cu, od latinskog "bakar". To je duktilni metal crvenkasto-smeđe boje. Široko se primjenjuje zbog visoke toplinske i električne vodljivosti.

Bakar je jedan od rijetkih metala koji se mogu prirodno pojaviti u svom prirodnom metalnom obliku. Ovo se razlikuje od većine metala koji se iz rude moraju ekstrahirati metalurgijom. Na mjestima gdje se nalazi prirodni bakar, metalurška tehnologija nije bila potrebna da te civilizacije počnu raditi s bakrom za izradu oružja i ukrasa.

Koji je drugi izraz za bakar?

Drugi izraz za bakar je latinska riječbakar, što bakru daje simbol Cu u periodnom sustavu elemenata. Latinsko ime za bakar potječe s otoka Cipra, budući da je otok bio glavni izvor bakra u antičko doba. Kuprum je bio "metal Cipra".

Od čega je napravljen bakar?

Bakar je kemijski element. Sastoji se od samo jedne vrste atoma-ne može se rastaviti na jednostavnije tvari. Atom bakra ima atomski broj 29, što znači da njegova atomska jezgra sadrži 29 protona.

Koji su različiti postupci za proizvodnju bakra?

Različiti procesi za proizvodnju bakra opisani su u nastavku:

1. Rudarstvo

Vađenje bakrene rude obično se obavlja u velikim otvorenim rudnicima. To su otvorene, stepenaste rupe u zemlji koje se postupno kopaju sve dublje. Eksplozivi se koriste za miniranje stijena, a dobivene gromade se transportiraju na drobljenje u manje komade za obradu.

2. Ekstrakcija

Prema dvije uobičajene vrste bakrene rude, postoje dva glavna procesa pročišćavanja. Za oksidne rude koristi se hidrometalurški postupak. Usitnjena rudača se gomila i kroz hrpu se procjeđuje kisela-otopina za ispiranje. Ovo stvara trudnu otopinu za ispiranje. Za sulfidne rude koristi se pirometalurški postupak. Ekstrakcija rude se vrši pjenastom flotacijom i zgušnjavanjem prema gustoći čestica.

3. Pročišćavanje

Za oksidne rude koristi se hidrometalurgija. To znači da se temeljna otopina za ispiranje šalje u proces ekstrakcije otapalom kako bi se koncentrirao bakar u otopini. Ova se otopina zatim šalje u elektropreparaciju, gdje se električna energija koristi za taloženje čvrstog bakra. Za sulfidne rude koristi se pirometalurgija, što znači da se za stvaranje sirovog bakra koristi talionica. To se zatim dalje pročišćava elektrorafinacijom.

4. Legiranje

Bakrene legure se proizvode tako da se najprije tali legirajući materijal, a zatim se tali bakar koji mu se dodaje. Rastaljena smjesa se zatim lije i ostavi da se ohladi i skrutne.

5. Elektrorafiniranje

Elektrorafinacija bakra uključuje elektrolitičko otapanje nečistog bakrenog materijala u otopinu. Čisti bakar se elektrokemijski taloži na elektrodu primjenom električne struje kroz otopinu. Ovo uklanja nečistoće iz bakra kako bi se postigla veća čistoća. Međutim, proces je skup i ima vrlo visoku potrošnju električne energije.

Koje su karakteristike bakra?

Bakar ima primarnu karakteristiku izvrsnog električnog i toplinskog vodiča. Također je savitljiv i duktilan, što znači da se može relativno lako saviti. To olakšava rad, na primjer, s fleksibilnim kablovima. Druga ključna karakteristika metala bakra je njegova otpornost na koroziju, posebno u vodi i morskoj vodi. Konačno, prednost bakra je što je estetski privlačan jer ima crvenkasto-smeđu boju i može se polirati.

Koje je boje bakar?

Bakar je obično crvenkasto-smeđe boje. Međutim, čisti bakar prije oksidacije zapravo je ružičaste boje, ali stvaranje smeđeg bakrenog oksida događa se tako brzo da će svaki lako dostupan bakar biti obično crvenkasto-smeđi. Bakar također može imati zelenu boju (kao na Kipu slobode)-ovo je bakreni karbonat.

Kako izgleda bakar?

Bakar izgleda kao crvenkasto-smeđi sjajni metal. Bakar se može preraditi u mnogo različitih praktičnih oblika, kao što su žice prikazane na slici 1 u nastavku, kao i vodovodne cijevi i elektronika:

Koje su različite vrste bakra?

Bakar je dostupan u različitim vrstama za različite primjene. Svojstva i primjena svake vrste bakra ovise o čistoći bakra i o tome koji su legirajući elementi (ako ih ima) uključeni. U nastavku su navedene različite vrste bakra:

1. Bakrena žica

Bakrena žica iskorištava izvrsnu električnu vodljivost metala. To je najčešći vodič za većinu električnih primjena. Koristi se za velike struje u industriji, a također i za kućnu upotrebu, sve do ožičenja unutar vašeg doma za utičnice i svjetla.

2. Bakrene cijevi

Bakrene cijevi naširoko su korištene za kućne sustave pitke vode zbog svoje otpornosti na koroziju, a time i dugovječnosti. Tijekom proteklih nekoliko desetljeća, korištenje bakrenih cijevi za vodovod u kućanstvu bilo je standard u većem dijelu svijeta. Cijevi su dostupne u različitim promjerima i debljinama (debljine stjenke). Visoka cijena bakra i pojava poboljšanih materijala za plastične cijevi znači da se bakar sve rjeđe odabire.

3. Bakrene legure

Dvije najčešće legure bakra su mjed (legirana cinkom) i bronca (legirana kositrom). Mjed se obično primjenjuje šire. Koristi se za vodovodne instalacije, glazbene instrumente i ukrasne predmete. Dodatak cinka daje leguri veću čvrstoću i duktilnost. Bronca ima vrlo slične karakteristike kao i bakar, kao što su: visoka toplinska vodljivost, izvrsna duktilnost i otpornost na koroziju u slanoj vodi. Bronca se stoga koristi za ležajeve i čahure, kao i brodska impelera.

4. Čisti bakar

Čisti bakar je posebno pripremljen kako bi se osigurao minimum nečistoća, maksimizirajući toplinska i električna svojstva bakra. Čisti bakar obično je mekši i manje žilav od bakra s dodacima ili manjim legirajućim materijalima. Idealno se koristi u preciznim električnim komponentama, za koje su njegova električna vodljivost i nisko toplinsko širenje idealni.

5. Nanočestice bakra

Nanočestice bakra vrlo su male čestice bakra ili materijala-na bazi bakra koje su unutar raspona veličine od 1 do 100 nm. Utvrđeno je da se nanočestice ponašaju drugačije od ponašanja rasutih materijala. U slučaju nanočestica bakra, one pokazuju vrlo visoku katalitičku aktivnost za industrijske kemijske reakcije, vjerojatno zbog svoje velike površine-površine-i-omjera volumena. Nadalje, nanočestice bakra pokazale su izvrsne antimikrobne učinke.

6. Besplatna-strojna obrada bakra

Bakar za-slobodnu strojnu obradu ima manje količine (<1%) of other alloying elements added to improve the machinability of the copper. Free-machining copper can then be more easily machined into items such as welding nozzles and soldering iron tips.

7. Bakreni limovi i ploče

Bakreni limovi su tanki listovi bakra (oko 2 mm ili manje), dok su ploče deblje (debljine do 12 mm). Općenito, oni su dostupni u različitim klasama bakra. Listovi su vrlo savitljivi i mogu se oblikovati u različite komponente.

8. Bakar-bez kisika

Bakar-bez kisika se topi pod kupkom granuliranog grafita kako bi se isključio kisik. Oni su najčišći dostupni bakar, s minimalnim nečistoćama zbog ne-uvjeta oksidacije. Njegova visoka električna vodljivost i niske hlapljive nečistoće čine ga prikladnim za upotrebu u visoko-vakuumskoj elektronici.

9. Elektrolitički bakar

Elektrolitski bakar se rafinira elektrolizom unutar otopine kako bi se uklonile nečistoće. Ovaj bakar visoke -čistoće ima visoku električnu vodljivost i stoga se koristi u raznim električnim komponentama kao što su sabirnice i namoti.

Koja su svojstva bakra?

Svojstva različitih vrsta bakra prikazana su u tablici 1:

Tablica 1: Svojstva bakra

Svojstva svakog razreda su slična, ali njihove razlike rezultiraju različitim primjenama.

Koja su fizikalna svojstva bakra?

Fizička svojstva različitih vrsta bakra prikazana su u tablici 2 u nastavku:

Tablica 2: Fizička svojstva bakra

Zasluge za stol: https://www.lenntech.com/

Fizikalna svojstva ovise o postotku bakra u materijalu kao i o legirajućim elementima

Koja su kemijska svojstva bakra?

Kemijska svojstva bakra prvenstveno ovise o njegovom oksidacijskom stupnju. Dva oksidacijska stanja koja obično postoje su Cu+ i Cu2+. Tablica 3 u nastavku daje neka od kemijskih svojstava uobičajenih spojeva i uvjeta za bakar:

Tablica 3: Kemijska svojstva bakra

Ova svojstva mogu varirati za svaki specifičan spoj bakra (kao što su oksalati, sulfiti i sulfati).

Koje su primjene bakra?

Primjene bakra nalaze se u svakodnevnom društvu. Dolje su navedeni neki uobičajeni primjeri:

1. Elektronika

Bakar se široko koristi u elektronici jer ima izvrsnu električnu vodljivost. Omogućuje prijenos struje na manjim poprečnim presjecima-bakra u usporedbi s aluminijem, što omogućuje upotrebu manje količine i manje komponente.

2. Arhitektura

Bakar se koristi u arhitekturi za estetski upečatljiv izgled. Koristio se za krovište i oblaganje zidova, kao i za oluke i odvode za kišnicu.

3. Vodovod

Bakrene cijevi naširoko se koriste za kućne vodovodne cijevi u kućanstvima, zbog svoje vrlo dobre otpornosti na koroziju.

4. Prijevoz

Bakar se intenzivno koristi u modernim vozilima zbog količine električnih kablova koji se koriste za složenu elektroniku. Kako električna vozila rastu u tržišnom udjelu, sve se veće količine bakra koriste za elemente kao što su električni motori. To je zbog izvrsne električne vodljivosti bakra, odmah iza srebra.

5. Obnovljiva energija

Bakar se na tržištu obnovljive energije koristi na više načina. Na primjer, vjetroturbine koriste bakar unutar generatorskih turbina. Solarni fotonaponski paneli također zahtijevaju bakar za spajanje i kabliranje.

6. Medicinska oprema

Bakar se koristi kao premaz na medicinskoj opremi zbog svojih antibakterijskih svojstava. Na taj način smanjuje se rizik od infekcije pacijenata.

7. Električno ožičenje

Bakar se naširoko koristi za električno ožičenje zbog svoje izvrsne električne vodljivosti. Poprečni-presjek bakra potreban za učinkovito provođenje određene struje manji je od ostalih razumno dostupnih materijala kao što je aluminij.

8. Kovanje novca

Bakar se kroz povijest koristio u kovanicama iz više razloga: savitljiv je i stoga se lako žigosa, ali je još uvijek dovoljno izdržljiv da preživi u optjecaju. Također ima antimikrobna svojstva i otpornost na koroziju.

9. Industrijski strojevi

Bakar se koristi na različite načine u industrijskoj opremi, uz usluge kao što je lijevanje bakra pod pritiskom. Osim u električnim primjenama kao što su motori i kablovi, također se koristi u izmjenjivačima topline kao što su rashladni kondenzatori. Također se može primijeniti za posebnu kemijsku otpornost.

Koje su prednosti bakra?

Bakar ima niz jasnih prednosti koje su navedene u nastavku:

Ima izvrsnu električnu vodljivost, odmah iza srebra, što ga čini najkorištenijim vodičem za električne i elektroničke komponente na globalnoj razini.

Ima vrlo dobru toplinsku vodljivost, pa se stoga koristi u izmjenjivačima topline, kao što su kondenzatori u rashladnim i klimatizacijskim jedinicama.

Otporan je-na koroziju, posebno u primjenama s vodom i morskom vodom, što je dovelo do njegove široke upotrebe u cjevovodima za vodovodne sustave.

Rastuljiv je i može se relativno lako saviti. Jednostavan je za rad u vodovodnim sustavima kao iu kablovima.

Antimikrobno je sredstvo koje može biti vrlo korisno u prijenosu vode, kao iu medicinskim primjenama za zaštitu zdravlja pacijenata.

Koje su zdravstvene dobrobiti bakra?

Bakar je mineral u tragovima koji je neophodan za ljudsko zdravlje u vrlo malim količinama. Bakar igra ulogu u tijelu tako što potiče apsorpciju željeza, sudjeluje u proizvodnji crvenih krvnih stanica, kao iu proizvodnji kolagena. Smatra se da poboljšava funkciju imunološkog sustava.

Potrebna su dodatna istraživanja, ali postoje neki pokazatelji da bakar može poboljšati osteoporozu (nisku gustoću kostiju), a postoje i nedokazane teorije da se bakrene narukvice mogu koristiti za ublažavanje bolova u zglobovima uzrokovanih artritisom.

Skupine namirnica koje sadrže bakar uključuju lisnato povrće, cjelovite žitarice, orašaste plodove i sjemenke. Specifične namirnice s visokim udjelom bakra su kamenice, shiitake gljive, slatki krumpir i tamna čokolada.

Koja su ograničenja bakra?

Bakar ima brojna ograničenja, od kojih su neka navedena u nastavku:

Relativno je skup u usporedbi s potencijalnim alternativnim materijalima kao što su: aluminij (električni kablovi) ili plastika (vodovod).

Relativno je težak u usporedbi s materijalima kao što je aluminij, pa za nadzemne žice možda neće biti praktičan.

Oksidira, osobito na visokim temperaturama, pa ima ograničen životni vijek ako je izložen zraku.

Predstavlja opasnost od šoka u usporedbi s alternativnom tehnologijom prijenosa signala optičkim vlaknima.

Toksičan je u velikim količinama, pa se ne može primjenjivati ​​tamo gdje bi moglo doći do redovitog unosa bakra, primjerice u posuđe.

Hrđa li bakar lako?

Bakar tehnički ne hrđa, jer je hrđa željezni oksid, a u bakru nema željeza. Međutim, bakar ima ograničenu površinsku koroziju. Bakar se općenito smatra-otpornim na koroziju. Prirodno ima crvenkasto-smeđu boju, koja je posljedica stvaranja pasivacijskog filma bakrenog oksida na površini metala. S vremenom se na površini formira zeleni bakreni karbonat jer bakreni oksid reagira s vodom i ugljičnim dioksidom u zraku.

Je li bakar otrovan za ljude?

Da, bakar može biti otrovan za ljude u značajnim koncentracijama. Bakar je esencijalni mineral u tragovima za ljudsko zdravlje, ali ako je prisutan višak bakra, dolazi do niza komplikacija. Visoka koncentracija bakra u krvi povezana je s Alzheimerovom bolešću i određenim vrstama raka poput raka dojke i pluća. Akutno trovanje bakrom vrlo je rijetko, ali se može dogoditi ako se apsorbiraju velike količine. To može biti kobno jer počinje dolaziti do zatajenja organa kao što su jetra i bubrezi.

Je li bakar metal?

Da, bakar je metal. Nadalje se smatra teškim metalom zbog svoje relativno visoke gustoće. Za više informacija pogledajte naš vodič o Metalloidima.

Koja je razlika između bakra i metala?

Bakar je jedan od više od 90 elementarnih metala. Bakar je metal, ali se mnogi metali jako razlikuju od bakra. Ostali metali razlikuju se po svojoj boji; većina metala je bijela ili siva, ali bakar je crvenkasto-smeđe boje. Drugi metali mogu biti različiti u svojim fizičkim i kemijskim svojstvima-tvrđi i lomljiviji od bakra i općenito ne provode tako lako toplinu ili elektricitet.

Koja je razlika između bakra i aluminija?

Bakar i aluminij dva su različita metala s različitim svojstvima. Najočitija vizualna razlika je boja: bakar je crvenkasto-smeđe boje dok je aluminij tamno srebrnasto siv. Bakar ima veću vlačnu čvrstoću od aluminija i bolju električnu i toplinsku vodljivost.

Koja je razlika između bakra i mesinga?

Mesing je legura pretežno bakra i cinka. Mjed se stoga razlikuje od bakra jer uključuje druge metale. Mjed može sadržavati daljnje metale poput kositra, olova, aluminija ili mangana u manjim količinama za postizanje specifičnih svojstava.

Sažetak

Ovaj je članak predstavio bakar, objasnio što je to i raspravljao o različitim primjenama bakra. Da biste saznali više o bakru, obratite se predstavniku tvrtke Xometry.

Xometry pruža širok raspon proizvodnih mogućnosti i druge usluge-dodane vrijednosti za sve vaše potrebe izrade prototipova i proizvodnje. Posjetite našu web stranicu kako biste saznali više ili zatražili besplatnu, neobvezujuću-ponudu.

Odricanje

Sadržaj koji se pojavljuje na ovoj web stranici je samo u informativne svrhe. Xometry ne daje nikakva zastupanja niti jamstva bilo koje vrste, izričita ili implicitna, u pogledu točnosti, potpunosti ili valjanosti informacija. Bilo koji parametri izvedbe, geometrijske tolerancije, specifične značajke dizajna, kvaliteta i vrste materijala ili procesi ne bi trebali predstavljati ono što će isporučiti treći-dobavljači ili proizvođači putem Xometryjeve mreže. Kupci koji traže ponude za dijelove odgovorni su za definiranje specifičnih zahtjeva za te dijelove. Više informacija potražite u našim uvjetima i odredbama.