Медь характерные свойства: Электротехническая медь, основные характеристики

Краткое описание физических свойств меди обосновывает ее популярность в промышленности и быту

Медь – представитель группы цветных металлов, широко используемый в промышленности и быту на протяжении многих столетий. В таблице Менделеева элемент представлен в 11 группе 4 периода и обозначается латинской маркировкой Сu. Представляет собой металл с высокими показателями пластичности, плотности, электрической и тепловой проводимости.

Физические свойства меди

Медь, встречающаяся в природе, отличается характерным розовым оттенком, который со временем меняется на желтовато-красный из-за образования тонкой оксидной пленки. В науке известно еще 4 таких элемента, имеющих ярко выраженную цветовую окраску, отличающуюся от привычного металлического серого оттенка. Ниже представлены краткие сведения о физических свойствах меди:

• Яркий цвет металла объясняется его внутренним строением – при переходе электронов наблюдается энергетическая разница в расположении элементарных частиц на орбиталях. Данная разница соотносится с длиной световой волны оранжевого оттенка.
• Вне зависимости наличия примесей, медь имеет структурированную кристаллическую решетку, которая обладает повышенной эластичностью.
• Идеальная проводимость электрического тока позволяет применять металл при изготовлении кабельной продукции. По данному показателю медь уступает лишь серебру. Но использование драгоценного металла в электротехнике не нашло большой популярности из-за высокой цены.
• Медь отлично вступает в реакцию с другими металлами, образуя различные сплавы. Наиболее популярные из них – бронза (сплав с оловом), мельхиор (с никелем), латунь (с хромом) и некоторые другие.
• Металл является типичным представителем диамагнетиков, проявляющих свои магнитные свойства исключительно при наличии внутреннего поля. Это свойство меди позволяет применять материал при изготовлении электромагнита либо катушки с током.
• Показатель относительного увеличения длины составляет 60%.
• Плотность материала несколько превышает удельный вес стали и составляет 8940 кг/м3.
• Медь является эластичным материалом, хорошо поддающимся ковке, изгибу и другим манипуляциям, сопровождаемым механическим воздействием.

Физические свойства Cu практически невозможно изменить без внедрения дополнительных элементов и создания сплавов. Но, даже при их наличии, единственная величина, которая подвергается корректировке – это предельная механическая прочность материала.

Влияние физических свойств вещества меди на область ее применения

Благодаря повышенной пластичности и проводимости медь применяется как сырьевой материал для изготовления следующих видов продукции:

• Главное назначение – производство силовых электрических кабелей, так как металл обладает минимальным сопротивлением при пропуске тока.
• Хорошая ковкость и пластичность материала без изменения структуры кристаллической решетки, а также его антикоррозионные свойства позволяют изготавливать профильные и фасонные изделия. Данные элементы активно используются в химической, газовой и нефтяной промышленности.
• Из-за идеальной теплопроводности материал применяется при сборке кулеров, кондиционеров, теплогенераторов и других систем охлаждения или обогрева помещений.

Характерные химические и физические свойства меди делают этот металл универсальным, и он используется в машиностроении, при производстве большинства бытовых приборов, а также как основной или вспомогательный компонент в химической промышленности.

расплавление газовой горелкой или в микроволновке в домашних условиях и какая температура нужна для этого

Свойства меди, металла, который встречается и в виде довольно больших самородков, люди изучали еще в древности. Тогда из меди и его сплавов создавали предметы посуды, оружие, украшения, разные предметы бытового назначения. Столь высокая популярность этого металла на протяжении столетий была обусловлена не только его особыми качествами, но и легкостью обработки. Медь, присутствующую в руде в форме карбонатов и окислов, довольно легко восстановить, что и научились делать наши предки в древности. В этой статье поговорим о свойствах меди и методах ее определения.

Физические свойства меди

Чистая медь – это металл, цвет которого варьируется от розового до красного оттенка. Радиус положительно заряженных ионов меди, может принимать такие значения:

• при координационном показателе равном 6-ти — до 0,091 нм
• при координационном показателе равном 2 — до 0,06 нм.

Радиус атома меди равняется 0,128 нм. Величина сродства к электрону достигает 1,8 эВ. Процесс ионизации данного атома увеличивает сродство к электрону от 7,726 до 82,7 эВ. Медь является переходным металлом. Величина показателя его электроотрицательности достигает 1,9 единиц по шкале Полинга. Стоит отметить, что степень окисления способна принимать разные значения. В условиях температуры в пределах от 20 до 100 градусов, показатель теплопроводности равен 394 Вт/м*К. показатель электропроводности меди, уступает по которому она только серебру, колеблется в пределах 55,5–58 МСм/м.

Поскольку медь в потенциальном ряду расположена справа от водорода, то она не способна вытеснять этот элемент из воды и разного типа кислот. Медь имеет кристаллическую решетку кубического гранецентрированного типа, а ее величина достигает 0,36150 нм. Плавление меди начинается при температуре 1083 градусов, а закипает она при 26570 градусах. Плотность меди определяется ее физическими свойствами и составляет 8,92 г/см3. Кроме вышеперечисленных, стоит выделить еще и такие физические и механические свойства меди:

• показатель термического линейного расширения составляет 0,00000017 единиц
• показатель предела прочности на растяжение достигает 22 кгс/мм2
• уровень твердости меди по шкале Бринелля равен 35 кгс/мм2
• удельная масса составляет 8,94 г/см3
• показатель упругости равен 132000 Мн/м2
• относительное удлинение равняется 60%.

Абсолютно неповторимыми можно назвать магнитные свойства этого металла, который является полностью диамагнитным. Именно благодаря этим показателям, вместе с физическими свойствами, к примеру, удельным весом и удельной проводимостью, можно объяснить такую широкую популярность этого металла в производстве изделий электротехнической отрасли. Несколько похожие свойства имеет алюминий, который тоже активно применяется в изготовлении различной электротехнической продукции, к примеру, проводов, кабелей и прочего. Единственная характеристика меди, которую можно изменить — это предел прочности. Этот показатель может быть улучшен почти в два раза (до 420–450 МН/м2), путем специальной технологической операции, называемой наклеп.

Области применения меди

Применение меди, как и наиболее схожего с ней по своим свойствам алюминия, хорошо известно — это производство кабельной продукции. Медные провода и кабели, характеризуются невысоким электрическим сопротивлением и особыми магнитными свойствами.

Для производства кабельной продукции применяются виды меди, характеризующиеся высокой чистотой. Если в ее состав добавить даже незначительное количество посторонних металлических примесей, к примеру, всего 0,02% алюминия, то электрическая проводимость исходного металла уменьшится на 8–10%.

Невысокий вес меди и ее высокая прочность, а также способность поддаваться различным видам механической обработки — это те свойства, которые позволяют производить из нее трубы, успешно использующиеся для транспортировки газа, горячей и холодной воды, пара.

Совершенно не случайно именно подобные трубы применяются в составе инженерных коммуникаций жилых и административных зданий в большинстве европейских стран. Медь, кроме исключительно высокой электропроводности, отличается способностью хорошо проводить тепло.

Благодаря этому свойству она успешно используется в составе следующих систем:

• тепловые трубки;
• кулеры, использующиеся для охлаждения элементов персональных компьютеров;
• системы отопления и охлаждения воздуха;
• системы, обеспечивающие перераспределение тепла в различных устройствах (теплообменники).

Металлические конструкции, в которых использованы медные элементы, отличаются не только небольшим весом, но и исключительной декоративностью. Именно это послужило причиной их активного использования в архитектуре, а также для создания различных интерьерных элементов.

Химические свойства меди

Химическая характеристика меди определяется ее расположением в периодической таблице элементов Менделеева, где ей присвоен порядковый номер 29. Находится она в четвертом периоде и в одной группе с благородными металлами. Таким образом, лишний раз подтверждается уникальность ее химических качеств, о которых дальше мы расскажем более детально. Если уровень влажный не высокий, то медь почти не проявляет химической активности. Однако, все кардинально меняется, когда изделия помещают в условия высокой влажности и повышенного содержания углекислого газа. Именно такие условия являются идеальными для начала активного окисления меди. В процессе окисления на поверхности медного предмета создается зеленоватая пленка, которая состоит из CuCO3, Cu(OH)2, а также разных сернистых соединений. Эту пленку называют патиной и она очень важна, поскольку защищает металл от дальнейшего разрушения.

Кроме влажности, процесс окисления запускает и нагревание. В условиях нагревания до температуры 375 градусов, на поверхности предмета формируется оксид меди, если температуру поднять до 1100 градусов, то формируется двухслойная окалина. Медь довольно легко вступает в реакции с элементами, находящимися в группе галогенов. Под действием паров серы металл воспламеняется. Высокий уровень родства медь демонстрирует и к селену. Общие свойства меди не позволяют ей вступить в реакцию с азотом, углеродом и водородом даже при нагревании. Взаимодействие с кислотами:

• результатом реакции с серной кислотой является сульфат и чистая медь
• с бромоводородной и иодоводородной кислотой соответственно образуются бромид и иодид меди.

А вот взаимодействие со щелочами позволяет получить купрат. Реакции получения меди, при которых происходит восстановление металла до свободного состояния, невозможны без присутствия оксида углерода, аммиака, метана и некоторых других веществ. Основные свойства меди позволяют ей вступать во взаимодействие с раствором солей железа. Результатом такой реакции является восстановление железа. Эту реакцию применяют для снятия ранее напыленного медного слоя с разных изделий.

Температура плавления меди: как расплавить металл в домашних условиях — пошаговая инструкция

Медь – крайне популярный и распространенный металл, используемый при производстве электроники, передаче электроэнергии, а также изготовлении разнообразных сплавов.

Какова же температура плавления меди, как ее добывают и чем она интересна? Расскажем обо всем этом.

Как получают медь

Запасы этого металла на Земле сравнительно невелики (по сравнению с другими элементами). Причем встречается он как в виде самородков, так и в составе сложных соединений. Чаще всего это медный колчедан, халькопирит, борнит и халькозин. Находят их в осадочных породах, но чаще всего – в гидротермальных жилах.

Свойства солей меди

Одно- и двухвалентная медь может формировать комплексные соединения, которые выделяются высоким уровнем устойчивости. К подобным соединениям можно отнести двойные соли меди и аммиачные смеси. Они активно используются в различных отраслях промышленности. Сульфат меди (II) — CuSO4 в безводном состоянии является белым порошком. При добавлении воды он приобретает синюю окраску. Поэтому его используют для выявления остатков воды в органических жидкостях. Водный раствор сульфата меди отличается сине-голубым оттенком. За этот цвет отвечают гидратированные ионы [Cu(h3O)4]2+, следовательно, такого же цвета и все остальные разбавленные растворы солей меди (II). Исключением являются растворы с содержанием окрашенных анионов. Из водного раствора сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды, путем формирования прозрачных синих кристаллов медного купороса. Полученное соединение используется:

• в процессе электролитического нанесения меди на металлы
• для создания минеральных красок
• как исходный материал для получения прочих соединений меди.

В сельскохозяйственной отрасли разбавленный раствор медного купороса очень популярен для опрыскивания растений и замачивания семян перед посевом, потому что он уничтожает споры вредных грибов. Хлорид меди (II) — CuCl2. 2h3O. Это легко растворимое в воде соединение темно-зеленого цвета. Высокая концентрация хлорида меди позволяет получить растворы зеленого цвета, а разбавление приводит к окраске в сине-голубой оттенок. Нитрат меди (II) — Cu(NO3)2.3h3O. Его получают путем растворения меди в азотной кислоте. В процессе нагревания синие кристаллы нитрата меди сначала отдают воду, после чего с легкостью разлагаются, выделяя кислород и бурый диоксид азота, становясь оксидом меди (II). Гидроксокарбонат меди (II) — (CuOH)2CO3. Данное вещество можно встретить в природе в виде минерала малахита, который отличается красивым изумрудно-зеленым цветом. В лабораторных условиях его можно создать при помощи действия Na2CO3 на растворы солей меди (II). 2CuSO4 + 2Na2CO3 + h3O = (CuOH)2CO3↓ + 2Na2SO4 + CO2↑ Кроме этого, его используют, чтобы получить хлорид меди (II), а также приготовить синие и зеленые минеральные краски.

Ацетат меди (II) — Cu (Ch4COO)2.h3O. Это соединение можно получить, если провести обработку металлической меди или оксида меди (II) раствором уксусной кислоты. Чаще всего – это смесь основных солей разного состава и цвета (от зеленого до сине-зеленого). Помните, что все без исключения соли меди являются ядовитыми. По этой причине, во избежание формирования медных солей, вся медная посуда должна быть изнутри покрыта слоем олова.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Легенды о меди

Еще в древние времена было замечено, что медь оказывает благотворное влияние на организм человека. Существует немало легенд о чудесном выздоровлении с помощью этого красного металла. Например, шумерский царь никогда не болел и не старел. Все жители утверждали, что их предводителю была известна тайна вечной молодости. На самом деле он увлекался медициной, проводил различные эксперименты, в ходе которых выяснил, что медь обладает целебными свойствами. Он приказал кузнецу сделать ему медную вазу. Вода в медной вазе становилась лекарством от всех болезней, а вино превращалось в настоящий эликсир молодости.

По другой легенде царицы Клеопатра, Нефертити и царица Савская пользовались косметикой с добавлением медного порошка. Как известно, они славились своей удивительной красотой и привлекательностью.

Широко распространена еще одна легенда, с которой связывают чудесное исцеление медью. Греческий предводитель Фан славился своим бесстрашием, силой, ловкостью. Во время очередного сражения его коня ранили, а сам он упал на землю и сильно повредил колено. Врач Фана приложил к ноге красную пластину. Фан быстро почувствовал облегчение, невыносимая боль утихла, а сам он мгновенно уснул. Проснувшись, воин сразу же отправился на битву, так как его колено чудесным образом исцелилось. А красной пластиной, как выяснилось, была теперь всем известная медь.

Почему медь идеальна для промышленного использования

Когда вы думаете о меди, вы можете сразу представить себе пенни или Статую Свободы с ее знаменитой зеленой патиной. Однако медь — это гораздо больше, чем просто декоративный металл. Медь с ее красновато-коричневым цветом — легко узнаваемый цветной металл. Будучи цветным, медь немагнитна. Свойства меди делают ее идеальной для промышленного применения, включая штамповку металлов.

Медь обладает целым рядом желаемых механических и химических свойств, что делает ее одним из самых универсальных и широко используемых материалов. Свойства меди могут быть дополнительно улучшены за счет использования металлических сплавов, что делает ее идеальным выбором для широкого спектра операций штамповки металлов.

Характеристики штамповки медного металла

Ковкость и пластичность

Медь известна своей ковкостью и пластичностью. Из него можно легко сформировать трубки, провода и другие тонкие компоненты, не ломая их. Даже после того, как металл затвердеет, он остается легким в обработке благодаря своей пластичности.

Хороший проводник электричества и тепла

Медь известна тем, что является хорошим проводником электричества и тепла. По проводимости медь уступает только серебру. Медь является экономически выгодным материалом и часто используется в электротехнике, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, сантехнике и электроэнергетике.

Устойчивость к коррозии

Медь устойчива к нейтральным солевым растворам, щелочам, воде, неокисляющим кислотам и высоким температурам. Медь образует на своей поверхности устойчивый оксидный слой, известный как патина, который действует как барьер для влаги. Для дальнейшего повышения коррозионной стойкости медь может быть легирована другими металлами.

Антимикробные свойства

Медь обладает антимикробными свойствами, что делает материалы, изготовленные из этого металла, идеальными для пищевой промышленности и медицинских применений. Антимикробные свойства позволяют легко дезинфицировать материалы на основе меди. Санитарные свойства означают, что медь можно использовать для создания гигиеничных поверхностей, которые легко чистить.

Привлекательная отделка

Медь ценится за привлекательный красновато-коричневый цвет, что делает ее идеальной для изготовления декоративных деталей или архитектурных акцентов. Даже зеленая патина, возникающая при окислении, в некоторых случаях может считаться привлекательной.

Экологичность

Медь можно использовать в широком диапазоне температур. Солнечный свет и низкие температуры не делают медь хрупкой.

Медные сплавы

Медные сплавы представляют собой металлические сплавы, основным компонентом которых является медь. Типичные медные сплавы известны своей коррозионной стойкостью и включают:

• Латунь
• Фосфорная бронза
• Алюминий Бронза
• Бериллиевая медь
• Кремниевая бронза
• Мельхиор
• Нейзильбер

Отрасли промышленности, использующие штамповки из медных металлов в своей продукции

Медь обладает характеристиками, которые делают ее подходящим металлом для использования во многих отраслях промышленности. Медь идеально подходит для применений, требующих тонких деталей, способных выдерживать различные температуры.

• Медицинский : Медь можно использовать для эффективной передачи сигналов к диагностическим приборам или небольшим имплантатам тела, если она правильно инкапсулирована. Поскольку медь легко втягивается в провод и обладает высокой проводимостью, стало возможным встраивать в эти устройства небольшие медные провода.
• Aerospace : Медь уже много лет используется в авиации. Приблизительно 2% от общего веса Боинга 747 составляла медь, большая часть которой использовалась в проводке электрической системы. В электрической системе самолета медь можно найти в сборных шинах, соединениях и в качестве запорной проволоки.
• Электроника : Медные проводники, внешние кабели и печатные платы используются в электронной промышленности. Медь использовалась для замены алюминия в компьютерных чипах, производимых IBM и Motorola. Производители обнаружили, что использование меди обеспечивает более высокую скорость работы и большую интеграцию цепей.
• Автомобильная промышленность : В автомобильной промышленности США в типичном автомобиле можно найти примерно 55 фунтов меди. На электрические компоненты приходится 45 фунтов меди, а остальные 10 фунтов приходятся на неэлектрические компоненты. Медные провода в роскошном автомобиле могут достигать в длину примерно одной мили.

Детали, обычно штампуемые из меди

Медь можно использовать для изготовления сложных деталей, которые можно использовать в различных отраслях промышленности. Некоторые детали, которые обычно изготавливаются из меди, включают:

• Трубки и катушки
• Соединители
• Компьютерные микросхемы
• Электрическая проводка
• Шины
• Клеммы
• Свинцовые рамы
• Компоненты переключателя
• Компоненты реле
• Изделия медицинские
• Двигатели
• Трансформаторы
• Кабели

Подходит ли медь для вашего применения?

Выбор правильного металла для вашего проекта штамповки металла может означать разницу между долговечными продуктами и необходимостью пересмотра процесса проектирования. Если вы не уверены, какой металл подходит для ваших конкретных нужд, обсудите ваши варианты с вашим штамповщиком металла. Они могут помочь вам выбрать правильный металл для любого вашего проекта в различных отраслях.

Физические свойства меди — открытие науки

Нравится это? Поделиться!

Медь — это часто встречающийся и используемый в нашей повседневной жизни металл. Прочтите следующие абзацы, чтобы получить некоторую информацию о физических свойствах этого элемента.

В повседневной жизни мы используем различные изделия из меди. С научной точки зрения известно, что это элемент, который представлен в периодической таблице как «Cu» с атомным номером 29. Медь была очень полезным металлом с древних времен, и люди использовали его множеством способов для изготовления посуды. , денежные монеты, конструкции и т.п.

При добыче чистой меди она имеет красновато-оранжевый цвет, но может реагировать с кислородом, вызывая уникальное изменение цвета. Медь также может изменять свой цвет из-за тенденции отражать свет в красном спектре.

Ковкость

Одним из наиболее важных свойств меди является ее ковкость. Хотя оба эти свойства не совпадают, их можно до некоторой степени соотнести. Ковкость определяется как свойство металла или твердого тела подвергаться ковки и изгибу в различные формы без разрушения или растрескивания. Благодаря этой характеристике можно изготавливать тонкие листы меди.

Пластичность

Относится к степени, до которой металл может деформироваться без напряжения и без разрушения. Таким образом, можно изготавливать тонкие проволоки из этого металла. Медь можно скручивать и формовать в любом направлении. Температура плавления меди составляет 1083 градуса по Цельсию (1982 градуса по Фаренгейту), а температура кипения составляет 2595 градусов по Цельсию (4703 градуса по Фаренгейту). Он находится во всех трех состояниях металла.

Проводимость

Медь характеризуется отличной тепло- и электропроводностью. После серебра это второй лучший электрический проводник в природе. В чистом виде его проводимость еще более эффективна, а значит, из этого элемента лучше всего изготавливать посуду и провода. Он также используется в холодильниках и радиаторах, так как передача электричества и тепла может быть очень быстрой.

Устойчивость к коррозии

Медь устойчива к изменениям окружающей среды, что приводит к ржавчине и коррозии.