Zadivljujući element bakra

Element bakar

Uvod u element bakar

Theelement bakarje metalni element koji pripada skupini 11 periodnog sustava. Poznat je po svojoj savitljivosti, vodljivosti topline i elektriciteta te visokoj duktilnosti. Ova svojstva čine ga često korištenim elementom u industrijskim proizvodima. Bakar se nalazi u prirodi i koristi se tisućama godina. Ime je dobio po svom latinskom nazivu cuprum.

Bakar u periodnom sustavu

Element bakar ima simbol Cu i atomski broj 29. Bakar je prijelazni metal na vrhu skupine 11 u periodnom sustavu, zajedno sa srebrom i zlatom. Međutim, svi elementi u skupini 11 imaju prilično različita kemijska svojstva. Poput srebra i zlata, bakar ima vrlo bogat vodeni kemijski sastav.

Bakar se nalazi u d-bloku i njegova elektronska konfiguracija je [Ar]4s¹3d¹⁰. Nalazi se desno od nikla i lijevo od cinka u periodnom sustavu.

Zabavne činjenice o bakru

Bakar ima antimikrobna svojstva. Bakrene površine štite od prijenosa virusa SARS-CoV-2.

Postoji više od 570 legura bakra; 2 najpoznatije obitelji bakrenih legura su mesing i bronca.

Riječ "bakar" dolazi iz njegovog izvornog opisa kaoCyprium aes, što znači "metal s Cipra".

Novčići su se izvorno izrađivali od čistog bakra; međutim, sada se sastoje od oko 97,5% cinka sa samo tankim slojem bakra.

Kip slobode dobiva zelenu boju zbog oksidacije bakrenog premaza.

Element bakar ima izuzetno visoku vodljivost topline i elektriciteta.

Bakar je neophodan svim živim organizmima jer je ključna komponenta kompleksa respiratornih enzima

Čisti bakar ima crvenkasto-narančastu boju, jedan je od rijetkih metala koji nije srebrnast ili siv

Bakreni prah se lako može napraviti dodavanjem aluminijske folije i malo soli u otopinu bakrenog sulfata

Bakreni acetat se lako može napraviti kod kuće dodavanjem bakra u mješavinu octa i 3% vodikovog peroksida

Peni u SAD-u su 1982. od većinom bakrenih postali uglavnom cinkovi.

Antimikrobna svojstva bakra

Godine 2008. Agencija za zaštitu okoliša (EPA) proglasila je bakar prvim antimikrobnim metalom. Nadalje, organizacija je navela 300 bakrenih površina kao antimikrobnih. Izraz "kontaktno ubijanje" skovan je za proces inaktivacije mikroba na bakrenim površinama. Prema profesorici Cassandri D. Salgado, to se događa jer element "ometa električni naboj staničnih membrana organizama." Istraživači su primijetili da se učinkovitost kontaktnog ubijanja povećava s povećanjem sadržaja bakra (u legurama), povećanom temperaturom i povećanom relativnom vlagom.

Primjena bakra u današnjem svijetu

Za što se koristi bakar?

Bakar ima različite industrijske primjene zbog svojih metalnih svojstava. Neki od tih proizvoda uključuju šipke, žice, cijevi i cijevi. Bakrene legure imaju mnoga svojstva kao što su otpornost na koroziju i otpornost na bioobraštanje; to čini bakar prikladnim i učinkovitim za mnoge namjene, primjerice u morskom okruženju.

Bakar je također neophodan za ljudski organizam. Svaki dan trebamo oko miligrama bakra. Bakar se koristi u kovanicama u većini zemalja

Povijest elementa bakra

Razgovarajmo o tome tko je otkrio bakar. Bakar je bio jedan od prvih elemenata koje je čovjek koristio, a bakreni artefakti datiraju iz 9000. pr. U ranoj dobi ljudi su koristili bakar u alatima iu dekorativne svrhe zbog njegove savitljivosti i izdržljivosti. Dakle, da budemo iskreni, nitko ne zna tko je "otkrio" bakar.

Prvi Rimljani nazivali su bakaraes Cyprium, što znači "metal s Cipra", jer su mogli iskopavati bakar u velikim količinama na Cipru. Ime je na kraju skraćeno nakuprijna latinskom, koji je na engleskom postao "copper".

Kemija bakra – Reakcije i spojevi

Korozija – oksidacija bakra

Metalni bakar reagira sa zrakom i vodom (vlaga u zraku) i stvara bakreni karbonat.

2Cu + O₂+ CO₂ + H₂O → CuCO₃+ Cu(OH)₂

Pa što se ovdje događa? S vremenom će metalni bakar oksidirati na zraku i izgubiti sjaj. Bakar stvara bakrov (I) oksid, a zatim bakrov (II) oksid, koji zatim prelazi u bakarni bazični karbonat. Ovaj zelenkasti sloj naziva se apatina, a najbolje se vidi na kipu slobode. Ovdje postoji lijepo objašnjenje. Ako u zraku postoji onečišćenje (npr. sumporov dioksid), tada će se kao dio patine formirati i bakreni sulfid i bazični bakreni sulfat.

Bakar + kisik

Zagrijani metalni bakar na visokim temperaturama može reagirati s kisikom stvarajući bakrov(II) oksid (CuO). Zatim, bakrov(II) oksid može reagirati s vodikovim plinom na visokim temperaturama i formirati metalni bakar i vodu.

2Cu + O₂→ 2CuO

CuO + H₂→ Cu + H₂O

Bakrov (II) oksid, crni prah, također može nastati razgradnjom bakrovog (II) nitrata, karbonata ili hidroksida. Kada je svježe proizveden, lako reagira s kiselinama da bi se stvorila odgovarajuća bakrena (II) sol.

Bakrov oksid

Bakar (I) oksid, Cu₂O je žuto ili crveno, ovisno o veličini čestica. U prirodi se nalazi kao mineral kuprit. Može nastati sporom oksidacijom bakra ili redukcijom otopine bakra (II) s blagim redukcijskim sredstvom. Bakrov(I) oksid je proizvod Fehlingovog testa i Benedictovog testa koji ispituju reducirajuće šećere. Reduciranje šećera će reducirati bazičnu otopinu bakar(II) soli, stvarajući jarko crveni talog Cu₂O.

Bakar + voda i kiseline

Element bakar ne reagira s vodom; to ga čini prikladnim za upotrebu u industrijskim proizvodima kao što su cijevi. Bakar ne reagira vidljivo s klorovodičnom, sumpornom ili octenom kiselinom. Međutim, dodavanje vodikovog peroksida uzrokovat će reakciju bakra, često stvarajući mješavinu bakrovih(I) i bakrovih(II) soli.

Bakar snažno reagira s koncentriranom dušičnom kiselinom, stvarajući otrovni plin dušikov dioksid. S razrijeđenom dušičnom kiselinom proizvodi se manje otrovni NO.

Bakreni halogenidi

Fluor: Cu + F₂→ CuF₂

Klor: Cu + Cl₂→ CuCl₂

Brom: Cu + Br₂→ CuBr₂

Bakrov (II) jodid nije stabilan i umjesto toga obično se proizvodi kombinacija elementarnog bakra i bijelog bakrova (I) jodida. Ostali bakreni halogenidi su stabilniji.

Spojevi bakra

Bakar obično tvori spojeve poznate kao bakrene(II) soli, koje su u otopini plavozelene boje. Ove soli su također topljive u vodi i mogu biti otrovne u velikim količinama. Mnogi živi organizmi imaju tragove spojeva kao bitnih hranjivih tvari. Plava boja bakra u vodenoj otopini posljedica je stvaranja heksaakvabakar(II) iona, Cu(H₂O)₆²⁺.

Bakreni sulfat

Bakar(II) sulfat je anorganski spoj formule CuSO₄. U svom obliku pentahidrata, spoj je jarko plava sol koja se otapa u vodi u egzotermnoj reakciji i raspada u bezvodni oblik prije taljenja.

Bezvodni bakrov(II) sulfat je bijela krutina koja nastaje dehidracijom bakrovog(II) sulfat pentahidrata. Mnogi testovi također koriste bakrov (II) sulfat kao analitički reagens.

Izolacija bakra

Dodavanje reaktivnijeg metala u otopinu bakrenog spoja može lako izolirati bakar. Na primjer, možete napraviti bakreni prah od aluminijske folije ili kristale bakra od komadića cinka. U videu u nastavku izrađujemo bakreni prah

Dodatno, nanočestice bakra sintetizirane su pristupom kemijske redukcije. U pokusu se miješaju i zagrijavaju otopina bakrova(II) sulfata pentahidrata, škrob, askorbinska kiselina i otopina natrijevog hidroksida. Nakon što se ohladi, istraživači filtriraju talog iz konačne otopine.