Какие магнитные свойства у меди
На чтение 3 мин. Просмотров 724 Опубликовано 15.07.2019
Древние греки называли этот элемент халкосом, на латинском она именуется cuprum (Сu) или aes, а средневековые алхимики именовали этот химический элемент не иначе как Марс или Венера. Человечество давно познакомилось с медью за счет того, что в природных условиях ее можно было встретить в виде самородков, имеющих зачастую весьма внушительные размеры.
Легкая восстанавливаемость карбонатов и окислов данного элемента поспособствовала тому, что именно его, по мнению многих исследователей, наши древние предки научились восстанавливать из руды раньше всех остальных металлов.
Сначала медные породы просто-напросто нагревали на открытом огне, а затем резко охлаждали. Это приводило к их растрескиванию, что давало возможность выполнять восстановление металла.
В некоторых случаях возникает необходимость узнать материал изготовления монеты. Новичкам-нумизматам приходит идея определить вид металла по цвету монеты.
Но потом оказывается, что, например, желтая монета может быть сделана как из меди, латуни, никелево-медного сплава, так и из другого материала. Как же тогда быть? Распространенным методом проверки является использование магнита. Но для этого необходимо знать, медь магнитится или нет.
Магнитные свойства
Каждый атом имеет величину, называемую суммарным магнитным моментом, которая определяется движением электронов по их орбите. Магнитный момент определяет величину восприимчивости вещества к магнитному полю.
Все металлы делятся на три группы:
- Диамагнетики — вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью, т. е. не магнитятся. Сюда относятся: цинк, золото, медь и другие.
- Парамагнетики — имеют положительное значение магнитной восприимчивости, но невысокое. Это магний, платина, хром, алюминий и другие. Магнитятся, но слабо.
- Ферромагнетики — это вещества, которые обладают сильной восприимчивостью к магнитному полю. Сюда относятся: никель, кобальт, железо, некоторые редкоземельные металлы, сплавы железа и другие.
Сплавы и их магнитные свойства
Медь не магнитится. Если все-таки встречается монета, которая похожа на медь, но магнитными свойствами обладает, то скорее всего, это сплав.
В таком сплаве меди будет не более 50%. Это может быть сделано специально, но бывали случаи, когда магнитные свойства проявляла медь, которая не была очищена от примесей в процессе изготовления монеты.
Любому человеку необходимы хотя бы минимальные знания о магнитных свойствах металлов. В большинстве случаев для определения меди этого достаточно — медное изделие к магниту не прилипнет.
Целебные свойства меди
Понятно, что плотность меди, ее вес и всевозможные химические и магнитные показатели, по большому счету, мало интересуют обычного человека. А вот целебные свойства меди хотят узнать многие.
Древние индийцы применяли медь для лечения органов зрения и различных недугов кожных покровов. Древние греки излечивали медными пластинками язвы, сильную отечность, синяки и ушибы, а также и более серьезные болезни (воспаления миндалин, врожденную и приобретенную глухоту). А на востоке медный красный порошок, растворенный в воде, применялся для восстановления сломанных костей ног и рук.
Лечебные свойства меди были хорошо известны и россиянам. Наши предки излечивали с помощью этого уникального металла холеру, эпилепсию, полиартриты и радикулиты. В настоящее время для лечения обычно используются медные пластинки, которые накладываются на специальные точки на теле человека.
Целебные свойства меди при такой терапии проявляются в следующем:
- защитный потенциал организма человека возрастает;
- инфекционные болезни не страшны тем, кто лечится медью;
- наблюдается снижение болевых ощущений и снятие воспалительных явлений.
Источники:
https://dedpodaril.com/lityo/med-magnititsya-ili-net.html
Свойства меди – химические, физические и уникальные целебные
Высокая электро- и теплопроводность меди — основные свойства, обусловливающее ее широкое применение в технике. Электросопротивление меди в твердом состоянии зависит от многих факторов и в первую очередь от чистоты металла, т.е. от спектра и концентрации имеющихся примесей. Примеси и легирующие элементы уменьшают электропроводность меди (рис. 1.2 и 1.3), повышают ее удельное электросопротивление (рис. 1.4).
Широкое использование нелегированной меди в электротехнике определило начальное направление исследований — изучение влияния примесей на электросопротивление и другие ее свойства. Параллельно с изучением влияния примесей на различные свойства происходило постепенное, но неуклонное ужесточение требований к снижению содержания почти всех присутствующих в технической меди примесей. Особенно существенное повышение чистоты нелегированной меди потребовалось в связи с интенсивным развитием электронной техники.
В результате работ, направленных на повышение чистоты металла, в настоящее время имеются марки меди с электропроводностью выше международного стандарта IACS, согласно которому эталоном качества металла электротехнического назначения была признана отожженная медь с электросопротивлением, равным 0,017241 мкОм?м и электропроводностью, равной 58 МСм/м, которая была принята за 100 %. В настоящее время получен металл, у которого электропроводность заметно превышает это значение (102… 103 % от значения по IACS). Наименьшее удельное электрическое сопротивление имеет медь, очищенная зонной плавкой, с минимальным количеством примесей (99,999 % Си) — 0,0166 мкОм м, что соответствует электропроводности 60,2 МСм/м. Максимальная электропроводность меди промышленной чистоты (М006) составляет 59 МСм/м (табл. 1.1), американский стандарт ASTM F-68 также для специальной марки меди С10100, применяемой в электронной технике, регламентирует электропроводность не менее 59 МСм/м (101 % от значения по IACS).
Содержание компонента.%
Рис. 1.2. Влияние примесей на электропроводность бескислородной меди
Содержание компонентов, %
Рис. 1.3. Влияние легирующих элементов на электропроводность меди
Степень снижения электропроводности определяется характером взаимодействия примесей с медью. Если элементы не образуют с медью твердых растворов, то их влияние определяется характером распределения частиц примесей, концентрацией и электропроводностью примеси. Если примеси растворены в твердой меди, то электропроводность определяется только концентрацией примеси в твердом растворе меди (см. рис. 1.2 и 1.4).
Влияние примесей на электропроводность кислородсодержащей меди отличается от той же закономерности бескислородной меди, так как многие элементы-примеси образуют с кислородом оксиды. Оксиды оказывают меньшее влияние на электропроводность, чем соответствующие элементы, находящиеся в твердом растворе. Если в кислородсодержащей меди находится избыточное количество примеси, которая полностью не окисляется, то ее влияние следует рассматривать как влияние двух составляющих: оксида и чистого элемента.
Элементы Ag, As, Bi, S, и Те при содержании менее 0,05 % не образуют стабильных оксидов в меди, поэтому при наличии этих элементов в указанных количествах влияние кислорода на их поведение невелико. Фосфор, который вводят в медь как раскислитель, заметно снижает ее электропроводность (табл. 1.1).
Все примеси повышают электросопротивление меди. Для оценки влияния примесей при их относительно невысоких концентрациях пользуются линейной зависимостью прироста удельного электросопротивления от концентрации примеси (Спр):
р = р0+?p Спр (1)
где р0 — удельное электросопротивление основного компонента (растворителя), зависящее от температуры (для меди высокой чистоты р0 = 0,0168 мкОм?м); ?p — остаточное электросопротивление, не зависящее от температуры, обусловленное наличием примесных атомов и пропорциональное концентрации примеси.
Уравнение (1) называют правилом Маиссена-Флеминга.
Содержание примесей особенно сильное влияние оказывает на удельное электросопротивление меди при отрицательных температурах. Уравнение (1) дает объяснение резкому возрастанию отношения р273/р4,2 с повышением чистоты меди (табл. 1.2).
При нагревании твердых растворов их сопротивление, как правило, растет, однако не так значительно, как у чистых металлов. Температурный коэффициент электросопротивления ?’ твердого раствора всегда ниже, чем для чистых металлов, и меняется в зависимости от состава аналогично электропроводности.
Табл. 2.1. Электрические свойства меди различных марок при температуре 20 °С
Марка | Наименование | ?, мкОм-м | (?, МСм/м) |
М006 | Бескислородная | 0,0170 | 59,0 |
М06 | Бескислородная | 0,01706 | 58,6 |
М0 | Катодная, переплавленная | 0,01708 | 58,5 |
Ml | Катодная, переплавленная | 0,01724 | 58,0 |
М1р | Раскисленная фосфором | 0,01754 | 57,0 |
М2р | Раскисленная фосфором | 0,0208 | 48,0 |
Табл. 2.2. Удельное электрическое сопротивление меди различной чистоты при отрицательных температурах
Сu, % | Способ получения | ?, нОм?м, при температуре, К | Р273/Р4.2 | ||||
4,2 | 20,4 | 77 | 195 | 273 | |||
T9,9836 | Индукционная плавка | 0,0801 | 0,0919 | 2,06 | 10,30 | 16,97 | 212 |
99,9943 | Двойное электролитическое рафинирование, переплав | 0,0088 | 0,0193 | 1,94 | 10,10 | 15,90 | 1801 |
99,9988 | Двойное электролитическое рафинирование и электронно-лучевая плавка | 0,0111 | 0,0242 | 1,95 | 10,00 | 15,90 | 1432 |
99,9994 | Двойное электролитическое рафинирование и зонная плавка | 0,0034 | 0,0111 | 1,92 | 9,96 | ‘ 15,80 | 4647 |
Понижение температурного коэффициента электросопротивления разбавленных твердых растворов объясняется следующим образом. Из правила Матиссена-Флеминга (1) следует, что электросопротивление складывается из двух составляющих:
1)сопротивления растворителя, которое зависит от температуры и повышается вместе с ней;
2)из добавочной составляющей, обусловленной присутствием в решетке растворителя посторонних атомов, которые искажают решетку и, главным образом, нарушают периодичность электрического потенциала решетки, благодаря чему электрическое сопротивление повышается. Этот фактор — второе слагаемое в формуле (1) — не зависит от температуры, его влияние при нагреве не усиливается.
Отсюда следует, что первая производная ФIdt для данного ряда твердых растворов (при одном и том же растворителе — меди) является величиной постоянной, не зависящей от концентрации примеси, и температурный коэффициент электросопротивления ?’=(dp/dt)(1/p) тем меньше, чем электросопротивление при текущей температуре больше ? или чем меньше проводимость при постоянной температуре t в данном ряду твердых растворов.
Добавочное электросопротивление р’ = ?p Спр в формуле Матиссена-Флеминга обусловлено рассеянием электронов проводимости ионами атомов, растворенных в меди. Их нарушающее действие такое же, как и действие отклонений атомов растворителя от своих центральных положений при тепловых колебаниях. При абсолютном нуле р0 = 0, остается лишь р’ т.е, остаточное электросопротивление.
Это обстоятельство нашло широкое практическое применение для оценки чистоты меди по величине ее остаточного электросопротивления вблизи абсолютного нуля. В отожженной меди электросопротивление при стремлении температуры к абсолютному нулю определяется главным образом присутствием примесей, а сопротивление металла-растворителя р0 стремиться к нулю. На этом обстоятельстве основан метод контроля чистоты меди. Он особенно эффективен при малых содержаниях примесей. В качестве показателя чистоты используется отношение р273/р4,2 удельного электросопротивления образца при 273 и 4,2 К (при температуре жидкого гелия (-268,8 °С)). Очевидно, что с повышением чистоты меди величина этого отношения увеличивается. Так, для меди высокой степени очистки от примесей (99,9994 %) это отношение равно 4647 (см. табл. 1.2).
В двойных системах меди с некоторыми переходными металлами (Cr, Mn, Fe) обнаружено отклонение от правила Матиссена-Флеминга, заключающееся в зависимости остаточного электросопротивления от температуры. Присутствие в меди небольших количеств примесей переходных металлов, ноны которых обладают собственным магнитным моментом, приводит при низких температурах (близких к температуре жидкого гелия) к появлению минимума на кривых температурной зависимости электросопротивления. Это явление известно как эффект Кондо, а минимум на кривых называется температурой Кондо. Упругие напряжения практически не оказывают влияния на удельное электрическое сопротивление, тогда как пластическая деформация при температуре 20 °С приводит к его повышению. Но это повышение незначительно — 4…5 % в зависимости от чистоты металла и степени деформации.
При понижении температуры влияние наклепа на электросопротивление меди усиливается. Отжиг деформированного металла приводит к восстановлению электросопротивления до исходного значения уже на стадии отдыха, когда снижаются напряжения второго рода, т.е. еще до начала рекристаллизации меди. С повышением температуры удельное электросоротивление меди увеличивается, а с понижением ниже нормальной оно достаточно резко снижается. Так, например, снижение до температуры жидкого гелия удельное электросопротивление меди марки М0 уменьшается на два порядка.
Удельное электросопротивление меди M1 при температуре плавления составляет в твердом состоянии 0,113 мкОм?м; в жидком состоянии — 0,203 мкОм?м.
Медь – это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.
Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КУПРУМ».
По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.
Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой – бронзы.
Основные свойства меди
1. Физические свойства.
На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.
Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.
Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.
Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток, протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.
2. Химические свойства.
Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.
Способы получения меди
В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды — это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.
1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.
Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.
Следующий этап пирометаллургического способа получения меди – это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.
В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.
Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.
2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.
Применение меди
Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).
Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.
Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.
Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.
В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.