Bakar: definicija, sastav, tipovi, svojstva i aplikacije

Bakar je hemijski element koji je ujedno i metal. Njegova ključna svojstva su odlična električna provodljivost, visoka toplotna provodljivost i dobra otpornost na koroziju. Takođe je duktilna i ima zanimljivu crvenkasto-braon boju. Kombinacija ovih svojstava dovodi do široke primjene bakra za inženjerske i estetske svrhe.

Šta je bakar?

Bakar je hemijski element, broj 29 u periodnom sistemu elemenata. Simbol elementa bakra je Cu, od latinskog "cuprumTo je duktilni metal crvenkasto-braon boje. Široko se primjenjuje zbog visoke toplinske i električne provodljivosti.

Šta je istorija bakra?

Istorija bakra datira od 8.700 godina pne. Privjesak od bakra koji je otkriven u sjevernom Iraku datira otprilike iz tog datuma i trenutno se smatra najstarijim predmetom napravljenim od bakra. Bakar je bio ključni metal u mnogim drevnim civilizacijama, ali se općenito slaže da su Mezopotamci (u Sjevernom Iraku) otkrili bakar. U stvari, period u praistoriji je doba bakra između 5.500 pne i 4,000 pne, koje se obično naziva halkolitsko doba od grčkih riječi za bakar (chalkos) i stijenu (lithos).

Bakar je jedan od rijetkih metala koji se prirodno može pojaviti u svom prirodnom metalnom obliku. Ovo se razlikuje od većine metala koji se moraju izvući metalurškim putem iz rude. Na mjestima gdje se nalazi prirodni bakar, tehnologija metalurgije nije bila neophodna da bi te civilizacije počele raditi s bakrom kako bi formirale oružje i ukrase.

Koji je drugi izraz za bakar?

Drugi izraz za bakar je latinska riječcuprum, što bakru daje simbol Cu u periodnom sistemu elemenata. Latinski naziv za bakar potiče sa ostrva Kipar, jer je ostrvo u antičko doba bilo glavni izvor bakra. Cuprum je bio "metal Kipra".

Od čega se pravi bakar?

Bakar je hemijski element. Sastoji se od samo jedne vrste atoma - ne može se razgraditi na jednostavnije tvari. Atom bakra ima atomski broj 29, što znači da njegovo atomsko jezgro sadrži 29 protona.

Bakar se ekstrahuje iz prirodnih ruda - ili iz rude bakrenog sulfida (kao što je halkopirit) ili iz rude oksida bakra. Ove rude se kopaju, drobe i prerađuju da bi se dobio bakar. Ove rude bakra nalaze se u dijelovima Sjeverne i Južne Amerike (zemlje kao što su Čile i Peru), kao iu područjima kao što su planine Ural u Rusiji, te u Zambiji i Demokratskoj Republici Kongo u Africi.

Koji su različiti procesi za proizvodnju bakra?

Različiti procesi za proizvodnju bakra opisani su u nastavku:

1. Rudarstvo

Iskopavanje bakrenih ruda se obično vrši u velikim otvorenim rudnicima. To su otvorene, stepenaste rupe u zemlji koje se postepeno kopaju dublje. Eksplozivi se koriste za miniranje stijene, a nastale gromade transportuju se na drobljenje u manje komade radi obrade.

2. Ekstrakcija

Prema dvije uobičajene vrste rude bakra, postoje dva glavna procesa prečišćavanja. Za oksidne rude koristi se hidrometalurški proces. Zdrobljena ruda se nagomilava i rastvor za luženje kiseline se perkolira kroz gomilu. Ovo stvara rastvor za izluživanje. Za sulfidne rude koristi se pirometalurški postupak. Ekstrakcija rude se vrši pjenom flotacijom i zgušnjavanjem prema gustini čestica.

3. Pročišćavanje

Za oksidne rude koristi se hidrometalurgija. To znači da se pregnantna otopina za luženje šalje u proces ekstrakcije rastvaračem kako bi se bakar koncentrisao u otopini. Ova otopina se zatim šalje u electrowinning, gdje se električna energija koristi za taloženje čvrstog bakra. Za sulfidne rude koristi se pirometalurgija, što znači da se koristi topionica za proizvodnju sirovog bakra. To se zatim dalje pročišćava elektrorafiniranjem.

4. Legiranje

Legure bakra se proizvode tako što se legirni materijal prvo topi, a zatim se topi bakar da bi mu se dodao. Istopljena smjesa se zatim lijeva i ostavi da se ohladi i skrutne.

5. Elektrorafiniranje

Elektrorafinacija bakra uključuje elektrolitičko otapanje nečistog bakarnog materijala u rastvor. Čisti bakar se elektrohemijski taloži na elektrodu primjenom električne struje kroz otopinu. Time se uklanjaju nečistoće iz bakra kako bi se postigla veća čistoća. Međutim, proces je skup i ima vrlo veliku potražnju za električnom energijom.

Koje su karakteristike bakra?

Metal bakra ima primarne karakteristike da je odličan električni i toplotni provodnik. Takođe je savitljiv i duktilan, što znači da se može relativno lako savijati. To olakšava rad sa, na primjer, fleksibilnim kablovima. Još jedna ključna karakteristika metala bakra je njegova otpornost na koroziju, posebno u okruženju vode i morske vode. Konačno, bakar ima prednost što je estetski privlačan, jer ima crvenkasto-braon boju i može se polirati.

Koja je boja bakra?

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

Kako izgleda bakar?

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

Koje su različite vrste bakra?

Bakar je dostupan u različitim vrstama za različite primjene. Svojstva i primjena svakog razreda bakra zavise od čistoće bakra i legirajućih elemenata (ako ih ima). U nastavku su navedene različite vrste bakra:

1. Bakarna žica

Bakarna žica koristi prednost odlične električne provodljivosti metala. To je najčešći provodnik za većinu električnih aplikacija. Koristi se za velike struje u industriji, a također i za kućnu upotrebu, sve do ožičenja u vašem domu za utičnice i svjetla.

2. Bakrene cijevi

Bakrene cijevi se naširoko koriste za kućne sustave pitke vode zbog svoje otpornosti na koroziju, a time i dugovječnosti. Tokom proteklih nekoliko decenija, standard je u većini sveta da se koriste bakrene cevi za vodovodne instalacije u domaćinstvu. Cijevi su dostupne u različitim promjerima i mjerama (debljine stijenke). Visoka cijena bakra i pojava poboljšanih plastičnih materijala za cijevi znači da se bakar sve rjeđe bira.

3. Legure bakra

Dvije najčešće legure bakra su mesing (legiran cinkom) i bronza (legiran kalajem). Mesing se obično širi šire. Koristi se za vodovodne instalacije, muzičke instrumente i ukrasne predmete. Dodatak cinka daje leguri veću čvrstoću i duktilnost. Bronza ima vrlo slične karakteristike kao bakar, kao što su: visoka toplotna provodljivost, odlična duktilnost i otpornost na koroziju slanom vodom. Bronza se stoga koristi za ležajeve i čahure, kao i za brodske impelere.

4. Čisti bakar

Čisti bakar je posebno pripremljen kako bi se osigurao minimum nečistoća, maksimizirajući toplinska i električna svojstva bakra. Čisti bakar ima tendenciju da bude mekši i manje žilav od bakra sa aditivima ili manjim legirajućim materijalima. Idealno se koristi u preciznim električnim komponentama, za koje su idealni njegova električna provodljivost i nisko toplinsko širenje.

5. Nanočestice bakra

Nanočestice bakra su vrlo male čestice bakra ili materijala na bazi bakra, koje su u rasponu veličina od 1-100 nm. Utvrđeno je da se nanočestice ponašaju drugačije od ponašanja rasutih materijala. U slučaju nanočestica bakra, one pokazuju vrlo visoku katalitičku aktivnost za industrijske hemijske reakcije, vjerovatno zbog njihovog velikog omjera površine i zapremine. Nadalje, nanočestice bakra pokazale su odlične antimikrobne efekte.

6. Bakari za slobodnu obradu

Bakari za slobodnu obradu imaju male 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. Bakarni limovi i ploče

Bakarni limovi su tanki limovi bakra (oko 2 mm ili manje), dok su ploče deblje (debljine do 12 mm). Generalno, oni su dostupni u različitim vrstama bakra. Listovi su vrlo savitljivi i mogu se formirati u različite komponente.

8. Bakari bez kiseonika

Bakar bez kiseonika se topi u kupelji od granuliranog grafita kako bi se isključio kiseonik. Oni su najčistiji dostupni bakri, sa minimalnim nečistoćama zbog neoksidirajućih uslova. Njegova visoka električna provodljivost i malo isparljivih nečistoća čine ga pogodnim za upotrebu u elektronici visokog vakuuma.

9. Elektrolitički bakar

Elektrolitički bakar se rafinira elektrolizom unutar otopine za uklanjanje nečistoća. Ovaj kvalitet bakra visoke čistoće ima visoku električnu provodljivost i stoga se koristi u različitim električnim komponentama kao što su sabirnice i namotaji.

Koja su svojstva bakra?

Svojstva različitih vrsta bakra prikazana su u tabeli 1:

Tabela 1: Svojstva bakra

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

Koja su fizička svojstva bakra?

Fizička svojstva različitih vrsta bakra prikazana su u tabeli 2 ispod:

Tabela 2: Fizička svojstva bakra

Zasluga stola: https://www.lenntech.com/

Fizička svojstva zavise od procenta bakra u materijalu kao i legirajućih elemenata

Koja su hemijska svojstva bakra?

Hemijska svojstva bakra prvenstveno zavise od njegovog oksidacijskog stanja. Dva uobičajena stanja oksidacije su Cu+ i Cu2+. Tabela 3 u nastavku daje neka od hemijskih svojstava uobičajenih spojeva i uslova za bakar:

Tabela 3: Hemijska svojstva bakra

Ova svojstva mogu varirati za svako specifično jedinjenje bakra (kao što su oksalati, sulfiti i sulfati.

Koje su primjene bakra?

Primene bakra se nalaze u svakodnevnom društvu. U nastavku su navedeni neki uobičajeni primjeri:

1. Elektronika

Bakar se široko koristi u elektronici jer ima odličnu električnu provodljivost. Omogućava da se struje prenose na manjim poprečnim presjecima bakra u poređenju sa aluminijumom, omogućavajući da se koristi manje količine i da komponente budu manje.

2. Arhitektura

Bakar se koristi u arhitekturi za estetski upečatljiv izgled. Korišćen je za pokrivanje krovova i zidova, kao i za oluke i odvodne kanale za kišnicu.

3. Vodovod

Bakrene cijevi se široko koriste za vodovodne cijevi u domaćinstvima, zbog svoje vrlo dobre otpornosti na koroziju.

4. Transport

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 veće količine bakra se koriste za elemente kao što su električni motori. To je zbog odlične električne provodljivosti 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 takođe zahtevaju bakar za veze i kablove.

6. Medicinska oprema

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

7. Električno ožičenje

Bakar se široko koristi za električne instalacije zbog svoje odlične električne provodljivosti. Poprečni presjek bakra koji je potreban za efikasno nošenje određene struje manji je od ostalih razumno dostupnih materijala kao što je aluminij.

8. Kovanje novca

Bakar se kroz istoriju koristio u kovanicama iz više razloga: savitljiv je i stoga lako žigosan, ali ipak dovoljno izdržljiv da preživi u opticaju. Takođe ima antimikrobna svojstva i otpornost na koroziju.

9. Industrijske mašine

Bakar se koristi na različite načine u industrijskoj opremi, uz usluge kao što je livenje bakra pod pritiskom. Osim u električnim aplikacijama kao što su motori i kablovi, također se koristi u izmjenjivačima topline kao što su rashladni kondenzatori. Može se primijeniti i za posebnu hemijsku otpornost.

Koje su prednosti bakra?

Bakar ima niz jasnih prednosti koje su navedene u nastavku:

Ima odličnu električnu provodljivost, odmah iza srebra, što ga čini najrasprostranjenijim provodnikom za električne i elektronske komponente na globalnom nivou.

Ima veoma dobru toplotnu provodljivost, pa se stoga koristi u izmenjivačima toplote, kao što su kondenzatori u rashladnim i klima uređajima.

Otporan je na koroziju, posebno u aplikacijama za vodu i morsku vodu, što je dovelo do njegove široke upotrebe u vodovodnim cjevovodima za vodovodne sisteme.

Nosljiv je i relativno lako se savija. Lako se sa njim radi u vodovodnim sistemima kao i u kablovima.

Antimikrobno je, što može biti vrlo korisno u transportu vode, kao iu medicinskoj primjeni za zaštitu zdravlja pacijenata.

Koje su zdravstvene prednosti bakra?

Bakar je mineral u tragovima koji je neophodan za ljudsko zdravlje u vrlo malim količinama. Bakar igra ulogu u organizmu tako što potiče apsorpciju gvožđa, učestvuje u proizvodnji crvenih krvnih zrnaca, kao i u proizvodnji kolagena. Smatra se da poboljšava funkciju imunološkog sistema.

Potrebno je više istraživanja, ali postoje neke naznake da bakar može poboljšati osteoporozu (nisku gustinu kostiju), a postoje i nedokazane teorije da se bakrene narukvice mogu koristiti za ublažavanje bolova u zglobovima zbog artritisa.

Grupe namirnica koje sadrže bakar uključuju lisnato povrće, cjelovite žitarice, orašaste plodove i sjemenke. Specifične namirnice koje sadrže mnogo bakra su kamenice, šitake pečurke, slatki krompir i tamna čokolada.

Koja su ograničenja bakra?

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

Relativno je skup u poređenju sa potencijalnim alternativnim materijalima kao što su: aluminijum (električni kablovi) ili plastika (cevovod za vodu).

Relativno je težak u poređenju sa materijalima kao što je aluminijum, tako da za nadzemne žice možda nije praktičan.

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

Predstavlja rizik od udara u odnosu na alternativnu tehnologiju prijenosa signala optičkih vlakana.

Toksičan je u velikim količinama, tako da se ne može primijeniti tamo gdje bi moglo doći do redovnog gutanja bakra, kao što je pribor.

Da li bakar lako hrđa?

Bakar tehnički ne rđa, jer je hrđa oksid željeza i u bakru nema željeza. Međutim, bakar ima ograničenu površinsku koroziju. Bakar se općenito smatra otpornim na koroziju. Prirodno ima crvenkasto-smeđu boju, što je posljedica formiranja pasivizirajućeg filma bakrenog oksida na površini metala. Vremenom se na površini formira zeleni bakreni karbonat dok bakrov oksid reaguje sa vodom i ugljen-dioksidom u vazduhu.

Da li je bakar otrovan za ljude?

Da, bakar može biti otrovan za ljude u značajnim koncentracijama. Bakar je neophodan mineral u tragovima za ljudsko zdravlje, ali ako je prisutan višak bakra, nastaju brojne komplikacije. Visoka koncentracija bakra u krvi povezana je s Alchajmerovom bolešću i određenim vrstama raka kao što su rak dojke i pluća. Akutno trovanje bakrom je vrlo rijetko, ali se može dogoditi ako se apsorbiraju velike količine. Ovo može biti fatalno jer počinje da se dešava zatajenje organa kao što su jetra i bubrezi.

Da li je bakar metal?

Da, bakar je metal. Nadalje, smatra se teškim metalom zbog svoje relativno velike gustine. 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 mnogi metali se veoma razlikuju od bakra. Ostali metali se razlikuju po boji; većina metala je bela ili siva, ali bakar je crvenkasto-braon. Drugi metali mogu biti različiti po svojim fizičkim i hemijskim svojstvima - tvrđi i krhkiji od bakra, i općenito ne provode toplinu ili električnu energiju tako lako.

Koja je razlika između bakra i aluminijuma?

Bakar i aluminijum su dva različita metala sa različitim svojstvima. Najočitija vizuelna razlika je u boji: bakar je crvenkasto-braon dok je aluminijum zagasito srebrno siv. Bakar ima veću vlačnu čvrstoću od aluminijuma i bolju električnu i toplotnu provodljivost.

Koja je razlika između bakra i mesinga?

Mesing je legura pretežno bakra i cinka. Stoga se mesing razlikuje od bakra jer uključuje i druge metale. Mesing može uključivati ​​druge metale poput kositra, olova, aluminija ili mangana u manjim količinama kako bi se postigla specifična svojstva.

Sažetak

Ovaj članak je predstavio bakar, objasnio šta je to i raspravljao o različitim primenama bakra. Da biste saznali više o bakru, kontaktirajte Xometry predstavnika.

Xometry pruža širok raspon proizvodnih mogućnosti i drugih usluga s dodanom vrijednošću za sve vaše potrebe izrade prototipa i proizvodnje. Posjetite našu web stranicu da saznate više ili zatražite besplatnu ponudu bez obaveza.

Odricanje od odgovornosti

Sadržaj koji se pojavljuje na ovoj web stranici je samo u informativne svrhe. Xometry ne daje nikakve izjave ili garancije bilo koje vrste, bilo izražene ili implicirane, u pogledu tačnosti, potpunosti ili valjanosti informacija. Bilo koji parametri performansi, geometrijske tolerancije, specifične karakteristike dizajna, kvalitet i vrste materijala ili procesi ne bi se trebali zaključivati ​​da predstavljaju ono što će isporučiti dobavljači ili proizvođači trećih strana kroz Xometry mrežu. Kupci koji traže ponude za dijelove odgovorni su za definiranje specifičnih zahtjeva za te dijelove. Molimo pogledajte naše odredbe i uslove za više informacija.