مطالب علمی

صنایع مس

نیکل → مس ← روی
-
↑
Cu
↓
Ag
ظاهر
red-orange metallic luster

Native copper (~4 cm in size)
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد مس, Cu, 29
تلفظ به انگلیسی /ˈkɒpər/ KOP-ər
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
گروه، تناوب، بلوک ۱۱, ۴, d
جرم اتمی استاندارد 63.546 g·mol−۱
آرایش الکترونی [Ar] 3d10 4s1
الکترون به لایه 2, 8, 18, 1 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به r.t.) 8.94 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p. 8.02 g·cm−۳
نقطه ذوب 1357.77 K, 1084.62 °C, 1984.32 °F
نقطه جوش 2835 K, 2562 °C, 4643 °F
گرمای هم‌جوشی 13.26 kJ·mol−1
گرمای تبخیر 300.4 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی 24.440 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن +1, +2, +3, +4
(mildly basic oxide)
الکترونگاتیوی 1.90 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن
(more)		 1st: 745.5 kJ·mol−1
2nd: 1957.9 kJ·mol−1
3rd: 3555 kJ·mol−1
شعاع اتمی 128 pm
شعاع کووالانسی 132±4 pm
شعاع واندروالانسی 140 pm
متفرقه
ساختار کریستالی face-centered cubic
مغناطیس diamagnetic
مقاومت الکتریکی (20 °C) 16.78 nΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 401 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی (25 °C) 16.5 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک) (r.t.) (annealed)
3810 m·s−1
مدول یانگ 110–128 GPa
مدول شیر 48 GPa
مدول باک 140 GPa
نسبت پواسون 0.34
سختی موس 3.0
سختی ویکر 369 MPa
سختی برینل 874 MPa
عدد کاس 7440-50-8
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های مس
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP
63Cu 69.15% 63Cu ایزوتوپ پایدار است که 34 نوترون داردs
65Cu 30.85% 65Cu ایزوتوپ پایدار است که 36 نوترون داردs
ن • ب • و
برای دیگر کاربردها، مس (ابهام‌زدایی) را ببینید.
مس طبیعی

مس یکی از عناصر جدول تناوبی است که نشان آن Cu و عدد اتمی آن ۲۹ می‌باشد.

یک نمونه مس طبیعی

مس فلز نسبتاً قرمز رنگی است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار است.(در بین فلزات خالص، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اتاق از مس بیشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد برمی گردد، احتمالاً این فلز قدیمی‌ترین فلز مورد استفاده انسان می‌باشد. مس علاوه بر اینکه در سنگهای معدنی گوناگون وجود دارد، به حالت فلزی نیز یافت می‌شود.(مثلاً مس خالص در بعضی مناطق).
این فلز را یونانیان تحت عنوان Chalkos می‌شناختند. چون مقدار بسیار زیادی از این فلز در قبرس استخراج می‌شد رومیان آنرا aes Cyprium می‌نامیدند. بعدها این واژه به فرم ساده تر cuprum درآمد و در نهایت در زبان انگلیسی copper شده و به لغت مس تبدیل شد.

کاربردها

اتصالات ساخته شده از مس

مس فلزی قابل انعطاف و چکشخوار است که کاربردهای زیادی مانند موارد زیر دارد:

به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیوم، کاربرد مس در ICها به جای آلومینیوم رو به افزایش است.

تاریخچه

«در حدود پنج هزار سال پیش از میلاد مردم غارنشین فلات ایران بر اثر تغییراتی که از لحاظ آب و هوا و تشکیل مزارع و چمنزارها به وجود آمد به دشت‌ها روی آوردند و زندگی تازه‌ای را آغاز کردند و در تمدن آن‌ها نسبت به دوران‌های پیشین پیشرفت بیشتری دیده شد. ..... در پایان عهد حجر پسین مردم این سامان آلات و ابزار خود را با مس می‌ساختند و کم‌کم این‌گونه ادوات جای ابزار سنگی را که تا آن زمان متداول بود گرفت . ..... در هزاره چهارم پیش از میلاد مردم دشت‌نشین فلات ایران در کار زندگی پیشرفت بیشتری کردند ..... با آن‌که سنگ در ساختن آلات و ادوات در این عهد به کار می‌رفت فلز نیز بیش از دوره پیش وارد صنعت گردید، مس را با چکش صاف می‌کردند، اما طرز ذوب کردن فلزات را نمی‌دانستند و با مس سنجاق و ظروف ظریف می‌ساختند. ..... در این دوره ذوب مس نیز متداول شد و آلات و ادوات را به شیوه ریخته‌گری ساختند. در سکونت‌گاه‌های دوره مزبور چاقوها و دشنه‌هایی با تیغه مسین به دست آمده است. همچنین در حفریات سیلک کاشان مقداری آئینه مسی جهت آرایش به دست آمده است. از ویژگی‌های این دوره وجود گوشواره‌هایی از طلا و لاجورد است.»[۲]

مس برای تعدادی از تمدنهای قدیمی ثبت شده، شناخته شده بود و تاریخ استفاده از آن حد اقل به ۱۰،۰۰۰ سال پیش می‌رسد. یک آویزه مسی، متعلق به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد در شمال عراق کنونی پیدا شد. نشانه‌هایی مبنی بر ذوب و خالص کردن مس از اکسیدهای آن مانند مالاکیت و آزوریت تا سال ۵۰۰۰ قبل از میلاد وجود دارد. در عوض اولین نشانه‌های استفاده از طلا تقریباً به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد بر می‌گردد. مصنوعات مسی و برنزی که از شهرهای سومری و مصنوعات مصری که از مس و آلیاژ آن با قلع یافت شده تقریباً متعلق به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد هستند. در یکی از اهرام یک سامانه لوله کشی با مس پیدا شده که مربوط به۵۰۰۰ سال پیش است. مصریان دریافتند افزودن مقدار کمی قلع، قالب گیری مس را آسان تر می‌کند بنابراین آلیاژهای برنزی که در مصر کشف می‌شوند تقریباً قدمتی همانند مس دارند. استفاده از مس در چین باستان حداقل به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مربوط بوده و تا ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد در این کشوربرنز مرغوب ساخته می‌شده‌است. در نظر داشته باشید چون مس به راحتی برای استفاده و کاربرد مجدد ذوب می‌شود، دوران ذکر شده تحت تاثیر جنگها و کشورگشائیها قرار می‌گیرد. در اروپا مرد یخیOetzi، مردی که به دقت نگهداری می‌شود و متعلق به۳۲۰۰ سال قبل از میلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن ۷/۹۹٪ می‌باشد. مقدار زیاد آرسنیک موجود در موهای او نشان دهنده سرو و کار او با پالایش مس می‌باشد.
استفاده ار برونز در مرحله‌ای از تمدن به قدری فراگیر بود که آن مرحله را عصر برونز می‌نامند. برنج برای یونانیان شناخته شده بود اما اولین بار بصورت گسترده توسط رومیان بکار رفت. به خاطر زیبایی درخشانش- بطوریکه در باستان برای ساخت آئینه از آن استفاده می‌شد -ونیزبه دلیل ارتباط آن با قبرس که مربوط به الهه بود، در اسطوره‌شناسی و کیمیاگری فلز مس با الهه‌های آفرودیت و ونوس پیوند دارد. در کیمیاگری علامتی را که برای مس در نظر گرفته بودند، علامت سیاره ناهید نیز بود.

پیدایش

مس معمولاً به شکل معدنی یافت می‌شود.کانیهایی مثل آزوریت، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت (CuFeS2)، کوولین (CuS)، کالکوزین (Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند.

ترکیبات

آلیاژهای بسیاری از مس وجود دارد برنج آلیاژ مس و روی است و برنز آلیاژ مس و قلع است. متداول‌ترین حالات اکسیداسیون مس شامل حالت مربوط به مس یک طرفیتی cuprous، 1+Cu و حالتcupric،2+Cuمی‌باشد.

کربنات مس به رنگ سبز است که بوسیله آن ظاهر منحصربه‌فرد بامها یا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمانها ساخته می‌شوند.
اکسیدهای مس (مانند:اکسید مس ایتریم و باریم ۷δ Yba2Cu3O یا YBCO) پایه‌های بسیاری از ابر رساناهای غیر معمول را تشکیل می‌دهند.
ترکیبات دیگر: سولفید مس

نقش در بیولوژی

وجود مس برای کلیه گیاهان و حیوانات عالی ضروری می باشد. مس در آنزیمهای متنوعی ،از جمله مراکز مس cytochrome c oxidase و آنزیم حاوی Cu-Zn به نام superoxide dismutase وجود دارد و فلز اصلی در رنگدانه حامل اکسیژن hemocyanin است.RDA برای مس در بزرگسالان سالم 9/0 میلی گرم در روز می باشد.  مس در جریان خون عمدتا" روی پروتئین پلاسمایی بنام ceruloplasmin حرکت می کند. اگرچه مس اول در روده جذب می شود، این عنصر همبسته با آلبومین به سوی کبد منتقل می شود.  یک حالت ارثی که بیماری ویلسون نامیده می شود موجب باقی ماندن مس در بدن و عدم ورود آن به صفرا توسط کبد شود.این بیماری در صورت عدم درمان می تواند منجر به آسیبهای کبدی و مغزی شود. [۳]

مس نیز به مقدار بسیار کم در تولید کلروفیل، پروتئین، کربوهیدرات ها و همچنین در فعال ساختن برخی از آنزیم ها مورد نیاز است. در صورت کمبود مس برگها کوچک مانده و سرشاخه های جوان را دچار برگ سوختگی می کند. هر چه واکنش خاک اسیدی تر باشد، مس قابل استفاده تر است. برای رفع کمبود مس از سولفات مس به تنهایی و گاهی مخلوط با آهک (به نام محلول بردو) استفاده می شود که البته بازده آن در خاکهای ایران بسیار کم است.[۳]

ایزوتوپها

علاوه بر تعداد زیادی رادوایزوتوپ، دو ایزوتوپ پایدار Cu-۶۳ و Cu-۶۵ موجود است. تعداد بسیار زیادی از این رادیوازوتوپها دارای نیمه عمرهایی به مقیاس دقیقه یا کمتر دارند، طولانی‌ترین نیمه یعمر متعلق به Cu-۶۴ است که مدت آن ۷/۱۲ ساعت، با دو حالت فرسایشی که منجر به محصولات جداگانه می‌شود.

هشدارها

با تمامی ترکیبات مس باید طوری رفتار شود گویی سمی هستند (مگر خلاف آن مشخص باشد). این فلز در حالت پودری خطر آتش زایی دارد.۳۰ گرم سولفات مس برای انسان کشنده‌است. مس موجود در آب آشامیدنی با غلظتی بیش از ۱ میلی گرم در لیتر موجب لک شدن لباسها و اقلام در آب می‌گردد. مقدار بی خطر مس در آب آشامیدنی انسان بر حسب منبع آن متفاوت است اما مرز آن بین ۵/۱ تا ۲ میلی گرم در هر لیتر می‌باشد.

منابع

  1. پرش به بالا ↑ http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%B3&SSOReturnPage=Check&Rand=0
  2. پرش به بالا ↑ تاریخ سرزمین ایران، عباس پرویز، انتشارات نگاه، 1390، صفحات 25 و 26 و 27 و 29.
  3. ↑ پرش به بالا به: ۳٫۰ ۳٫۱ http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%B3&SSOReturnPage=Check&Rand=0










نظرات 0 + ارسال نظر
امکان ثبت نظر جدید برای این مطلب وجود ندارد.