Il rame è uno dei metalli conosciuti fin dall'antichità. La prima conoscenza dell'uomo con il rame è stata facilitata dal fatto che si presenta in natura allo stato libero sotto forma di pepite, che a volte raggiungono dimensioni considerevoli. Il rame e le sue leghe hanno svolto un ruolo importante nello sviluppo della cultura materiale. A causa della facile riducibilità di ossidi e carbonati, il rame è stato apparentemente il primo metallo che l'uomo ha imparato a recuperare dai composti dell'ossigeno contenuti nei minerali. Il nome latino Copper deriva dal nome dell'isola di Cipro, dove gli antichi greci estraevano il minerale di rame. Nei tempi antichi, per elaborare la roccia, veniva riscaldata su un fuoco e rapidamente raffreddata, e la roccia si incrinava. Già in queste condizioni erano possibili processi di recupero. Successivamente si è proceduto al restauro negli incendi con una grande quantità di carbone e con aria soffiata attraverso tubi e soffietti. I falò erano circondati da mura che via via si alzavano, il che portava alla creazione di una fornace a pozzo. Successivamente, i metodi di riduzione hanno lasciato il posto alla fusione ossidativa dei minerali di rame solfuro con la produzione di prodotti intermedi: opaco (una lega di solfuri), in cui è concentrato il rame, e scorie (una lega di ossidi).

Distribuzione del rame in natura. Il contenuto medio di Rame nella crosta terrestre (clarke) è 4,7 10 -3% (in massa), nella parte inferiore della crosta terrestre, composta da rocce basiche, è maggiore (1 10 -2%) che nella superiore (2 10 -3%), dove predominano i graniti e altre rocce ignee acide. Il rame migra vigorosamente sia nelle calde acque degli abissi che nelle fredde soluzioni della biosfera; L'idrogeno solforato fa precipitare vari solfuri di rame dalle acque naturali, che sono di grande importanza industriale. Tra i numerosi minerali di rame predominano solfuri, fosfati, solfati e cloruri; sono noti anche rame nativo, carbonati e ossidi.

Il rame è un elemento importante della vita, è coinvolto in molti processi fisiologici. Il contenuto medio di rame nella materia vivente è 2·10 -4%, gli organismi sono noti per essere concentratori di rame. Nella taiga e in altri paesaggi dal clima umido, il rame viene lisciviato con relativa facilità da suoli acidi; qui, in alcuni luoghi, vi è una carenza di rame e malattie correlate di piante e animali (soprattutto su sabbie e torbiere). Nelle steppe e nei deserti (con soluzioni debolmente alcaline caratteristiche di loro) il rame è inattivo; nelle zone di giacimento di rame se ne trova un eccesso nei suoli e nelle piante, che fa ammalare gli animali domestici.

C'è pochissimo rame nell'acqua del fiume, 1·10 -7%. Il rame portato nell'oceano con il deflusso passa relativamente rapidamente nei limi marini. Pertanto, argille e scisti sono alquanto arricchiti in rame (5,7·10 -3%) e l'acqua di mare è fortemente sottosatura di rame (3·10 -7%).

Nei mari delle passate epoche geologiche, in alcuni luoghi si è verificato un notevole accumulo di rame nei limi, che ha portato alla formazione di depositi (ad esempio Mansfeld in Germania). Il rame migra vigorosamente anche nelle acque sotterranee della biosfera e l'accumulo di minerali di rame nelle arenarie è associato a questi processi.

Proprietà fisiche del rame. Il colore del rame è rosso, rosa nella frattura, blu-verdastro quando traslucido in strati sottili. Il metallo ha un reticolo cubico a facce centrate con a = 3,6074 Å; densità 8,96 g/cm 3 (20°C). Raggio atomico 1,28 Å; raggi ionici Cu + 0,98 Å; Cu 2 + 0,80 Å; tpl 1083 °C; t balla 2600 °C; capacità termica specifica (a 20 °C) 385,48 J/(kg K), cioè 0,092 cal/(g°C). Le proprietà più importanti e ampiamente utilizzate del Rame sono: elevata conducibilità termica - a 20 °C 394,279 W/(m·K.), ovvero 0,941 cal/(cm·sec·°С); bassa resistenza elettrica - a 20 ° C 1,68 10 -8 ohm m. Coefficiente termico di dilatazione lineare 17.0·10 -6 . La tensione di vapore sul Rame è trascurabile, la pressione di 133.322 N/m 2 (cioè 1 mm Hg) si raggiunge solo a 1628°C. Il rame è diamagnetico; suscettività magnetica atomica 5.27·10 -6 . Durezza del rame Brinell 350 MN/m2 (cioè 35 kgf/mm2); resistenza alla trazione 220 MN / m 2 (cioè 22 kgf / mm 2); allungamento relativo 60%, modulo elastico 132 10 3 MN/m 2 (cioè 13,2 10 3 kgf/mm 2). Per incrudimento, la resistenza alla trazione può essere aumentata a 400-450 MN/m 2 , mentre l'allungamento viene ridotto al 2% e la conduttività elettrica viene ridotta dell'1-3%. La ricottura del rame incrudito deve essere eseguita a 600-700 °C. Piccole impurità di Bi (millesimi di a%) e Pb (centesimi di a%) rendono il Rame rosso-fragile, e la miscela di S provoca fragilità al freddo.

Proprietà chimiche del rame. In termini di proprietà chimiche, il rame occupa una posizione intermedia tra gli elementi della prima triade del gruppo VIII e gli elementi alcalini del gruppo I del sistema Mendeleev. Il rame, come Fe, Co, Ni, è soggetto a formazione complessa, dà composti colorati, solfuri insolubili, ecc. La somiglianza con i metalli alcalini è insignificante. Pertanto, il rame forma una serie di composti monovalenti, ma lo stato 2-valente è più tipico per esso. I sali di rame monovalenti sono praticamente insolubili in acqua e si ossidano facilmente a composti di rame 2-valenti; i sali di rame bivalenti, invece, sono altamente solubili in acqua e sono completamente dissociati in soluzioni diluite. Gli ioni Cu 2+ idratati sono colorati di blu. Sono anche noti composti in cui il rame è 3-valente. Quindi, dall'azione del perossido di sodio su una soluzione di cuprite di sodio Na 2 CuO 2, è stato ottenuto l'ossido di Cu 2 O 3: una polvere rossa, che inizia a fornire ossigeno già a 100 ° C. Cu 2 O 3 è un forte agente ossidante (ad esempio rilascia cloro dall'acido cloridrico).

L'attività chimica del rame è bassa. Il metallo compatto a temperature inferiori a 185 ° C non interagisce con aria secca e ossigeno. In presenza di umidità e CO2, sulla superficie del rame si forma una pellicola verde di carbonato basico. Quando il rame viene riscaldato in aria, si verifica l'ossidazione superficiale; al di sotto di 375 ° C, si forma CuO e nell'intervallo 375-1100 ° C, con ossidazione incompleta, il rame è una scala a due strati, nel cui strato superficiale è CuO e nello strato interno - Cu 2 O Il cloro umido interagisce con il rame già a temperatura normale, formando cloruro СuCl 2, altamente solubile in acqua. Il rame si combina facilmente con altri alogeni. Il rame ha una speciale affinità per lo zolfo e il selenio; quindi, brucia nei fumi di zolfo. Con idrogeno, azoto e carbonio il rame non reagisce nemmeno alle alte temperature. La solubilità dell'idrogeno nel rame solido è trascurabile ea 400°C è di 0,06 mg per 100 g di rame. L'idrogeno e altri gas combustibili (CO, CH 4), agendo ad alta temperatura su lingotti di rame contenenti Cu 2 O, lo riducono a metallo con formazione di CO 2 e vapore acqueo. Questi prodotti, essendo insolubili in Rame, ne vengono liberati, provocando la comparsa di crepe, che deteriorano drasticamente le proprietà meccaniche del Rame.

Passando NH 3 sul Rame rovente, si forma Cu 3 N. Già a temperatura di riscaldamento, il Rame è esposto agli ossidi di azoto, ovvero NO, N 2 O (con formazione di Cu 2 O) e NO 2 (con la formazione di CuO). I carburi Cu 2 C 2 e CuC 2 possono essere ottenuti dall'azione dell'acetilene su soluzioni di ammoniaca di sali di rame. Il normale potenziale dell'elettrodo del rame per la reazione Cu 2+ + 2e -> Cu è +0,337 V e per la reazione Cu + + e -> Cu è +0,52 V. Pertanto, il rame viene sostituito dai suoi sali da più elementi elettronegativi (il ferro è usato nell'industria) e non si dissolve negli acidi non ossidanti. Il rame si dissolve in acido nitrico con formazione di Cu(NO 3) 2 e ossidi di azoto, in H 2 SO 4 concentrato caldo - con formazione di CuSO 4 e SO 2, in H 2 SO 4 diluito riscaldato - quando viene soffiato attraverso una soluzione di aria. Tutti i sali di rame sono velenosi.

Il rame allo stato bivalente e monovalente forma numerosi composti complessi molto stabili. Esempi di composti complessi di Rame monovalente: (NH 4) 2 CuBr 3 ; K 3 Cu(CN) 4 - complessi salini doppi; CL e altri. Esempi di composti complessi di Rame 2-valente: CsCuCl 3 , K 2 CuCl 4 - tipo di sali doppi. Di grande importanza industriale sono i composti del complesso ammoniacale del Rame: [Cu (NH 3) 4 ] SO 4 , [Cu (NH 3) 2 ] SO 4 .

Ottenere il rame. I minerali di rame sono caratterizzati da un basso contenuto di rame. Pertanto, prima della fusione, il minerale finemente suddiviso viene sottoposto ad arricchimento meccanico; allo stesso tempo, i minerali preziosi vengono separati dalla massa principale di roccia di scarto; di conseguenza si ottengono una serie di concentrati commerciali (ad esempio rame, zinco, pirite) e sterili finali.

Nella pratica mondiale, l'80% del rame viene estratto dai concentrati con metodi pirometallurgici basati sulla fusione dell'intera massa del materiale. Durante il processo di fusione, a causa della maggiore affinità del rame per lo zolfo e dei componenti della ganga e del ferro per l'ossigeno, il rame si concentra nel solfuro fuso (opaco) e gli ossidi formano scorie. Il mascherino viene separato dalla scoria mediante decantazione.

Nella maggior parte delle fabbriche moderne, la fusione viene effettuata in forni a riverbero o elettrici. Nei forni a riverbero lo spazio di lavoro è esteso in senso orizzontale; superficie focolare 300 m 2 o più (30 m x 10 m); il calore necessario per la fusione si ottiene bruciando combustibile carbonioso (gas naturale, olio combustibile) nello spazio gassoso sopra la superficie del bagno. Nei forni elettrici, il calore si ottiene facendo passare una corrente elettrica attraverso la scoria fusa (la corrente viene fornita alla scoria attraverso elettrodi di grafite in essa immersi).

Tuttavia, sia la fusione riflettente che quella elettrica, basata su fonti di calore esterne, sono processi imperfetti. I solfuri, che costituiscono la maggior parte dei concentrati di rame, hanno un alto potere calorifico. Pertanto, vengono introdotti sempre più metodi di fusione che utilizzano il calore di combustione dei solfuri (l'ossidante è aria riscaldata, aria arricchita di ossigeno o ossigeno tecnico). I concentrati di solfuro fini e pre-essiccati vengono soffiati con un getto di ossigeno o aria in un forno riscaldato ad alta temperatura. Le particelle bruciano in uno stato sospeso (fusione in sospensione di ossigeno).

I minerali ricchi di solfuro grumoso (2-3% Cu) con un alto contenuto di zolfo (35-42% S) in alcuni casi vengono inviati direttamente alla fusione in forni a tino (forni con uno spazio di lavoro posizionato verticalmente). In una delle varietà di fusione a pozzo (fusione di rame-zolfo), alla carica viene aggiunto del coke fine, che riduce SO 2 negli orizzonti superiori della fornace a zolfo elementare. Anche il rame è concentrato nel mascherino in questo processo.

Il mascherino liquido ottenuto durante la fusione (principalmente Cu 2 S, FeS) viene versato in un convertitore - una vasca cilindrica in lamiera d'acciaio, rivestita dall'interno con mattoni di magnesite, dotata di una fila laterale di lance per soffiare aria e di un dispositivo per girando intorno all'asse. L'aria compressa viene soffiata attraverso lo strato opaco. La conversione opaca procede in due fasi. In primo luogo, il solfuro di ferro viene ossidato e il quarzo viene aggiunto al convertitore per legare gli ossidi di ferro; si formano le scorie del convertitore. Quindi il solfuro di rame viene ossidato per formare rame metallico e SO 2 . Questo blister di rame viene versato negli stampi. I lingotti (e talvolta il rame blister direttamente fuso) vengono inviati alla raffinazione del fuoco al fine di estrarre preziosi satelliti (Au, Ag, Se, Fe, Bi e altri) e rimuovere le impurità dannose. Si basa sulla maggiore affinità dei metalli impuri per l'ossigeno rispetto a quella del rame: Fe, Zn, Co e parzialmente Ni e altri sotto forma di ossidi passano nelle scorie e lo zolfo (sotto forma di SO 2) viene rimosso con i gas . Dopo la rimozione delle scorie, il rame viene “preso in giro” per ripristinare il Cu 2 O in esso disciolto immergendo le estremità dei tronchi di betulla o pino grezzi in metallo liquido, dopodiché viene colato in forme piatte. Per la raffinazione elettrolitica, questi lingotti vengono sospesi in un bagno di soluzione di CuSO 4 acidificata con H 2 SO 4 . Servono da anodi. Al passaggio della corrente, gli anodi si dissolvono e il rame puro si deposita sui catodi - sottili lastre di rame, ottenute anche per elettrolisi in speciali bagni di matrice. Additivi tensioattivi (colla da carpentiere, tiourea e altri) vengono introdotti nell'elettrolita per isolare precipitati lisci e densi. Il rame catodico risultante viene lavato con acqua e rifuso. I metalli nobili, Se, Te e altri preziosi compagni di rame sono concentrati nei fanghi anodici, dai quali vengono estratti mediante speciali lavorazioni. Il nichel è concentrato nell'elettrolita; rimuovendo parte delle soluzioni per evaporazione e cristallizzazione, è possibile ottenere Ni sotto forma di nichel vetriolo.

Insieme ai metodi pirometallurgici, vengono utilizzati anche metodi idrometallurgici per ottenere rame (principalmente da minerali poveri ossidati e nativi). Questi metodi si basano sulla dissoluzione selettiva di minerali contenenti rame, solitamente in soluzioni deboli di H 2 SO 4 o ammoniaca. Il rame viene precipitato dalla soluzione con ferro o isolato mediante elettrolisi con anodi insolubili. Molto promettenti per i minerali misti sono i metodi di idroflottazione combinati, in cui i composti dell'ossigeno del rame vengono sciolti in soluzioni di acido solforico e i solfuri vengono separati mediante flottazione. Stanno guadagnando popolarità anche i processi idrometallurgici in autoclave che procedono a temperature e pressioni elevate.

Applicazione di rame. Il grande ruolo del rame nella tecnologia è dovuto ad alcune delle sue preziose proprietà e, soprattutto, alla sua elevata conducibilità elettrica, duttilità e conducibilità termica. A causa di queste proprietà il rame è il materiale principale per i fili; oltre il 50% del rame estratto viene utilizzato nell'industria elettrica. Tutte le impurità riducono la conduttività elettrica del rame e quindi, nell'ingegneria elettrica, viene utilizzato metallo di alta qualità contenente almeno il 99,9% di Cu. L'elevata conducibilità termica e la resistenza alla corrosione consentono di fabbricare in rame parti critiche di scambiatori di calore, frigoriferi, apparecchi per il vuoto, ecc.. Circa il 30-40% del rame viene utilizzato sotto forma di varie leghe, tra cui l'ottone (da 0 a 50% Zn) e vari tipi di bronzi: stagno, alluminio, piombo, berillio, ecc. Oltre alle esigenze dell'industria pesante, delle comunicazioni, dei trasporti, si consuma una certa quantità di rame (soprattutto sotto forma di sali) per la preparazione di pigmenti minerali, disinfestazione e fitopatie, come microfertilizzanti, catalizzatori per processi di ossidazione, oltre che nell'industria del cuoio e delle pellicce e nella produzione di rayon.

Il rame come materiale artistico è stato utilizzato fin dall'età del rame (decorazioni, sculture, utensili, utensili). I prodotti forgiati e fusi in rame e leghe sono decorati con goffratura, incisione e goffratura. La facilità di lavorazione del rame (grazie alla sua morbidezza) consente agli artigiani di ottenere una varietà di trame, accuratezza dei dettagli, modellazione fine della forma. I prodotti in rame si distinguono per la bellezza dei toni dorati o rossastri, nonché per la proprietà di acquisire lucentezza quando lucidati. Il rame è spesso dorato, patinato, colorato, decorato con smalto. Dal XV secolo il rame è stato utilizzato anche per la produzione di lastre da stampa.

Rame nel corpo. Il rame è un oligoelemento essenziale per piante e animali. La principale funzione biochimica del rame è la partecipazione alle reazioni enzimatiche come attivatore o come parte di enzimi contenenti rame. La quantità di rame nelle piante varia dallo 0,0001 allo 0,05% (sostanza secca) e dipende dal tipo di pianta e dal contenuto di rame nel terreno. Nelle piante, il rame fa parte degli enzimi ossidasi e della proteina plastocianina. In concentrazioni ottimali, il rame aumenta la resistenza al freddo delle piante, ne favorisce la crescita e lo sviluppo. Tra gli animali, alcuni invertebrati sono i più ricchi di rame (nei molluschi e nei crostacei l'emocianina contiene lo 0,15-0,26% di rame). Se assunto con il cibo, il rame viene assorbito nell'intestino, si lega alla proteina sierica del sangue - l'albumina, quindi viene assorbito dal fegato, da dove ritorna al sangue come parte della proteina ceruloplasmina e viene consegnato a organi e tessuti.

Il contenuto di rame nell'uomo varia (per 100 g di peso secco) da 5 mg nel fegato a 0,7 mg nelle ossa, nei fluidi corporei - da 100 μg (per 100 ml) nel sangue a 10 μg nel liquido cerebrospinale ; il rame totale nel corpo di un adulto è di circa 100 mg. Il rame fa parte di una serie di enzimi (ad esempio tirosinasi, citocromo ossidasi), stimola la funzione ematopoietica del midollo osseo. Piccole dosi di rame influenzano il metabolismo dei carboidrati (diminuzione della glicemia), minerali (diminuzione della quantità di fosforo nel sangue) e altri. Un aumento del contenuto di Rame nel sangue porta alla conversione dei composti minerali del ferro in organici, stimola l'uso del ferro accumulato nel fegato nella sintesi dell'emoglobina.

Con la mancanza di rame, le piante di cereali sono colpite dalla cosiddetta malattia della lavorazione, le piante da frutto - dall'esantema; negli animali, l'assorbimento e l'uso del ferro sono ridotti, portando ad anemia, accompagnata da diarrea e malnutrizione. Vengono utilizzati microfertilizzanti di rame e alimentazione degli animali con sali di rame. L'avvelenamento da rame porta ad anemia, malattie del fegato, morbo di Wilson. Negli esseri umani, l'avvelenamento si verifica raramente a causa dei sottili meccanismi di assorbimento ed escrezione del rame. Tuttavia, a dosi elevate, il rame provoca vomito; quando il rame viene assorbito, può verificarsi avvelenamento generale (diarrea, indebolimento della respirazione e dell'attività cardiaca, soffocamento, coma).

In medicina, il solfato di rame è usato come antisettico e astringente sotto forma di colliri per la congiuntivite e matite per gli occhi per il trattamento del tracoma. La soluzione di solfato di rame viene utilizzata anche per le ustioni cutanee dovute al fosforo. A volte il solfato di rame è usato come emetico. Il nitrato di rame è usato come unguento per gli occhi per il tracoma e la congiuntivite.

Approssimativamente il III millennio aC è considerato un passaggio dalla pietra come principale sostanza industriale al bronzo. Il periodo della perestrojka è considerato l'età del rame. Dopotutto, era questa connessione che a quel tempo era la più importante nell'edilizia, nella produzione di articoli per la casa, utensili e altri processi.

Ad oggi il rame non ha perso la sua rilevanza ed è ancora considerato un metallo molto importante, spesso utilizzato in varie esigenze. Il rame è un corpo o una sostanza? Che proprietà ha ea cosa serve? Proviamo a capirlo ulteriormente.

Caratteristiche generali dell'elemento in rame

Proprietà fisiche

Il rame è una sostanza o un corpo? Puoi essere completamente convinto della correttezza della risposta solo considerando le sue proprietà fisiche. Se parliamo di un dato elemento come di una sostanza semplice, allora è caratterizzato dal seguente insieme di proprietà.

1. Metallo rosso.
2. Morbida e molto malleabile.
3. Ottimo conduttore termico ed elettrico.
4. Non refrattario, il punto di fusione è 1084,5 0 C.
5. La densità è di 8,9 g/cm 3 .
6. In natura, si trova principalmente in forma nativa.

Pertanto, si scopre che il rame è una sostanza, inoltre, nota dall'antichità. Sulla base di esso sono state create fin dall'antichità molte strutture architettoniche, sono stati realizzati piatti e oggetti per la casa.

Proprietà chimiche

Dal punto di vista dell'attività chimica, il rame è un corpo o una sostanza che ha una bassa capacità di interagire. Ci sono due principali stati di ossidazione di questo elemento che esibisce nei composti. Esso:

È molto raro trovare sostanze in cui questi valori sono sostituiti da +3.

Quindi, il rame può interagire con:

• aria;
• diossido di carbonio;
• acido cloridrico e alcuni altri composti solo a temperature molto elevate.

Tutto ciò è spiegato dal fatto che sulla superficie del metallo si forma un film protettivo di ossido. È lei che lo protegge da un'ulteriore ossidazione e dona stabilità e bassa attività.

Tra le sostanze semplici, il rame è in grado di interagire con:

• alogeni;
• selenio;
• cianuri;
• grigio.

Spesso forma composti complessi o Quasi tutti i composti complessi di questo elemento, ad eccezione degli ossidi, sono sostanze tossiche. Quelle molecole che forma il rame monovalente si ossidano facilmente a rappresentanti bivalenti.

Aree di utilizzo

Il rame è una miscela o che, in uno qualsiasi di questi stati, è ampiamente utilizzata nell'industria e nella vita di tutti i giorni. È possibile identificare diverse industrie principali per l'utilizzo di rame e composti di metalli puri.

1. in cui vengono utilizzati alcuni sali.
2. Produzione di pellicce e seta.
3. Produzione di fertilizzanti, prodotti fitosanitari contro i parassiti
4. Le leghe di rame sono ampiamente utilizzate nell'industria automobilistica.
5. Costruzione navale, costruzione di aeromobili.
6. Ingegneria elettrica in cui viene utilizzato il rame grazie alla sua buona resistenza alla corrosione e all'elevata conduttività elettrica e termica.
7. Strumentazione varia.
8. Fabbricazione di stoviglie e articoli per la casa di importanza economica.

Ovviamente, nonostante le lunghe centinaia di anni, il metallo in questione ha solo rafforzato la sua posizione e ha dimostrato la sua fattibilità e indispensabilità nell'applicazione.

Leghe di rame e loro proprietà

Esistono molte leghe a base di rame. Di per sé ha elevate caratteristiche tecniche, in quanto è facile da forgiare e arrotolare, è leggero e abbastanza resistente. Tuttavia, quando vengono aggiunti alcuni componenti, le proprietà vengono notevolmente migliorate.

In questo caso, la domanda è da porsi: "Il rame è una sostanza o un corpo fisico quando si tratta delle sue leghe?" La risposta sarà: è una sostanza. Tuttavia, è solo che fino a quando un corpo fisico, cioè un determinato prodotto, non viene formato dalla lega.

Cosa sono le leghe di rame?

1. Una combinazione quasi uguale di rame e zinco in un'unica composizione è comunemente chiamata ottone. Questa lega è caratterizzata da un'elevata resistenza e resistenza chimica.
2. Il bronzo allo stagno è una combinazione di rame e stagno.
3. Cupronichel - nichel e rame in un rapporto di 20/80 su 100. Usato per realizzare gioielli.
4. Constantan è una combinazione di additivo di nichel, rame e manganese.

significato biologico

Non è così importante se il rame è una sostanza o un corpo. Significativamente diverso. Che ruolo gioca il rame nella vita degli organismi viventi? Risulta essere molto importante. Pertanto, gli ioni del metallo in esame svolgono le seguenti funzioni.

1. Sono coinvolti nella conversione degli ioni ferro in emoglobina.
2. Partecipano attivamente ai processi di crescita e riproduzione.
3. Consentono l'assorbimento dell'aminoacido tirosina, quindi influenzano la manifestazione del colore dei capelli e della pelle.

Se il corpo non riceve questo elemento nella giusta quantità, possono verificarsi malattie spiacevoli. Ad esempio, anemia, calvizie, magrezza dolorosa e così via.

DEFINIZIONE

Rame- il ventinovesimo elemento della tavola periodica. Designazione - Cu dal latino "cuprum". Situato nel quarto periodo, gruppo IB. Si riferisce ai metalli. La carica nucleare è 29.

I minerali più importanti che compongono i minerali di rame sono: calcocite, o lucentezza del rame Cu 2 S; calcopirite, o piriti di rame CuFeS 2; malachite (CuOH) 2 CO 3 .

Il rame puro è un metallo viscoso malleabile di colore rosa chiaro (Fig. 1), che si arrotola facilmente in fogli sottili. Conduce molto bene il calore e la corrente elettrica, secondo solo all'argento sotto questo aspetto. Nell'aria secca, il rame quasi non cambia, poiché il film più sottile di ossidi che si forma sulla sua superficie (che conferisce al rame un colore più scuro) funge da buona protezione contro un'ulteriore ossidazione. Ma in presenza di umidità e anidride carbonica, la superficie del rame viene ricoperta da un rivestimento verdastro di idrossido di rame carbonato (CuOH) 2 CO 3 .

Riso. 1. Rame. Aspetto esteriore.

Peso atomico e molecolare del rame

DEFINIZIONE

Peso molecolare relativo di una sostanza(M r) è un numero che mostra quante volte la massa di una data molecola è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio, e massa atomica relativa di un elemento(A r) - quante volte la massa media degli atomi di un elemento chimico è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio.

Poiché il cromo esiste allo stato libero sotto forma di molecole di Cu monoatomiche, i valori delle sue masse atomiche e molecolari sono gli stessi. Sono pari a 63.546.

Isotopi del rame

È noto che in natura il rame può essere sotto forma di due isotopi stabili 63 Cu (69,1%) e 65 Cu (30,9%). I loro numeri di massa sono rispettivamente 63 e 65. Il nucleo dell'isotopo di rame 63 Cu contiene ventinove protoni e trentaquattro neutroni, e l'isotopo 65 Cu contiene lo stesso numero di protoni e trentasei neutroni.

Esistono isotopi artificiali del rame instabili con numeri di massa da 52 a 80, nonché sette stati isomerici dei nuclei, tra i quali l'isotopo 67 Cu con un'emivita di 62 ore è il più longevo.

Ioni di rame

La formula elettronica che mostra la distribuzione degli elettroni di rame sulle orbite è la seguente:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Come risultato dell'interazione chimica, il rame cede i suoi elettroni di valenza, cioè è il loro donatore e si trasforma in uno ione caricato positivamente:

Cu 0 -1e → Cu +;

Cu 0 -2e → Cu 2+.

Molecola e atomo di rame

Allo stato libero, il rame esiste sotto forma di molecole di Cu monoatomiche. Ecco alcune proprietà che caratterizzano l'atomo e la molecola di rame:

leghe di rame

Le più importanti leghe di rame con altri metalli sono l'ottone (leghe rame-zinco), le leghe rame-nichel e i bronzi.

Le leghe rame-nichel si dividono in strutturali ed elettriche. Quelli strutturali includono cupronichel e alpacca. Il cupronichel contiene il 20-30% di nichel e piccole quantità di ferro e manganese, mentre l'alpacca contiene il 5-35% di nichel e il 13-45% di zinco. Le leghe elettriche di nichel-rame includono costantana (40% nichel, 1,5% manganese), manganina (3% nichel e 12% manganese) e kopel (43% nichel e 0,5% manganese).

I bronzi sono suddivisi in base alla loro componente principale (tranne il rame) in stagno, alluminio, silicio, ecc.

Esempi di problem solving

ESEMPIO 1

ESEMPIO 2

Un minerale della classe degli elementi autoctoni. In un minerale naturale, Fe, Ag, Au, As e altri elementi si trovano sotto forma di impurità o formano soluzioni solide con Cu. La sostanza semplice rame è un metallo di transizione duttile di colore rosa dorato (rosa in assenza di pellicola di ossido). Uno dei primi metalli ampiamente dominato dall'uomo grazie alla sua disponibilità comparativa per l'ottenimento dal minerale e al basso punto di fusione. È uno dei sette metalli conosciuti dall'uomo fin dall'antichità. Il rame è un elemento essenziale per tutte le piante e gli animali superiori.

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STRUTTURA

Singonia cubica, simmetria di tipo esaottaedrico m3m, struttura cristallina - reticolo cubico a facce centrate. Il modello è un cubo di otto atomi negli angoli e sei atomi al centro delle facce (6 facce). Ogni atomo di questo reticolo cristallino ha un numero di coordinazione di 12. Il rame nativo si presenta sotto forma di placche, masse spugnose e solide, aggregati filamentosi e di filo, nonché cristalli, gemelli complessi, cristalli scheletrici e dendriti. La superficie è spesso ricoperta da pellicole di "verde rame" (malachite), "blu rame" (azzurrite), fosfati di rame e altri prodotti della sua trasformazione secondaria.

PROPRIETÀ

Il rame è un metallo duttile di colore rosa dorato, rapidamente ricoperto da una pellicola di ossido nell'aria, che gli conferisce una caratteristica tonalità rosso-giallastra intensa. Film sottili di rame alla luce hanno un colore blu verdastro.

Insieme all'osmio, al cesio e all'oro, il rame è uno dei quattro metalli che hanno un colore distinto diverso dal grigio o dall'argento di altri metalli. Questa tonalità di colore è spiegata dalla presenza di transizioni elettroniche tra il terzo orbitale atomico riempito e il quarto orbitale semivuoto: la differenza di energia tra loro corrisponde alla lunghezza d'onda della luce arancione. Lo stesso meccanismo è responsabile del caratteristico colore dell'oro.

Il rame ha un'elevata conduttività termica ed elettrica (è al secondo posto per conducibilità elettrica tra i metalli dopo l'argento). Conducibilità elettrica a 20 °C: 55,5-58 MSm/m. Il rame ha un coefficiente di resistenza alla temperatura relativamente grande: 0,4%/°C e, in un ampio intervallo di temperature, dipende debolmente dalla temperatura. Il rame è diamagnetico.

Esistono numerose leghe di rame: ottone - con zinco, bronzo - con stagno e altri elementi, cupronichel - con nichel e altri.

RISERVE E PRODUZIONE

Il contenuto medio di rame nella crosta terrestre (clarke) è (4,7-5,5) 10 -3% (in massa). Nell'acqua di mare e di fiume, il contenuto di rame è molto più basso: 3·10 −7% e 10 −7% (in massa), rispettivamente. La maggior parte del minerale di rame viene estratta da miniere a cielo aperto. Il contenuto di rame nel minerale varia dallo 0,3 all'1,0%. Secondo gli esperti, le riserve mondiali nel 2000 ammontavano a 954 milioni di tonnellate, di cui 687 milioni di tonnellate erano riserve accertate, la Russia rappresentava il 3,2% del totale e il 3,1% delle riserve mondiali confermate. Pertanto, al tasso di consumo attuale, le riserve di rame dureranno per circa 60 anni.
Il rame è ottenuto da minerali e minerali di rame. I metodi principali per ottenere il rame sono la pirometallurgia, l'idrometallurgia e l'elettrolisi. Il metodo pirometallurgico consiste nell'ottenere rame da minerali di solfuro, ad esempio calcopirite CuFeS 2 . Il metodo idrometallurgico consiste nello sciogliere i minerali di rame in soluzione diluita di acido solforico o ammoniaca; il rame viene sostituito dalle soluzioni risultanti dal ferro metallico.

ORIGINE

Piccola pepita di rame

Di solito, il rame nativo si forma nella zona di ossidazione di alcuni depositi di solfuro di rame in associazione con calcite, argento nativo, cuprite, malachite, azzurrite, brochantite e altri minerali. Le masse degli accumuli individuali di rame nativo raggiungono le 400 tonnellate. Grandi depositi industriali di rame nativo, insieme ad altri minerali contenenti rame, si formano quando le rocce vulcaniche (diabasi, melafire) sono esposte a soluzioni idrotermali, vapori vulcanici e gas arricchiti in composti volatili di rame (ad esempio il deposito del Lago Superiore, USA ).
Il rame nativo si trova anche nelle rocce sedimentarie, principalmente nelle arenarie rameose e negli scisti.
I più famosi giacimenti di rame autoctono sono le miniere di Torino (Urali), Dzhezkazganskoe (Kazakistan), negli USA (sulla penisola di Kivino, negli stati dell'Arizona e dello Utah).

APPLICAZIONE

A causa della sua bassa resistività, il rame è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica per la produzione di cavi elettrici, fili o altri conduttori, ad esempio nei cablaggi stampati. I fili di rame, a loro volta, vengono utilizzati anche negli avvolgimenti di azionamenti elettrici a risparmio energetico e trasformatori di potenza.
Un'altra qualità utile del rame è la sua elevata conduttività termica. Ciò gli consente di essere utilizzato in vari dispositivi di rimozione del calore, scambiatori di calore, che includono noti radiatori di raffreddamento, aria condizionata e riscaldamento.
Le leghe a base di rame trovano largo impiego in vari campi della tecnologia, i più diffusi dei quali sono il bronzo e l'ottone sopra citati. Entrambe le leghe sono nomi comuni per un'intera famiglia di materiali che possono includere nichel, bismuto e altri metalli oltre a stagno e zinco.
In gioielleria, le leghe rame-oro sono spesso utilizzate per aumentare la resistenza dei prodotti alla deformazione e all'abrasione, poiché l'oro puro è un metallo molto tenero e non resiste a queste sollecitazioni meccaniche.
Il previsto nuovo uso di massa del rame promette di essere il suo uso come superfici battericide nelle istituzioni mediche per ridurre il trasferimento batterico intraospedaliero: porte, maniglie, valvole dell'acqua, ringhiere, sponde del letto, controsoffitti - tutte superfici che la mano di una persona tocca.

Rame (ing. Rame) - Cu

CLASSIFICAZIONE

Ehi, CIM Ref1.1

Rame

rame- metallo rosso-rosato, duttile, con elevata resistenza alla corrosione, conducibilità elettrica e termica. Nei tempi antichi, vari prodotti per la casa e strumenti erano realizzati in rame. Ora è uno dei materiali strutturali più pregiati. Il rame viene utilizzato per la produzione di cavi, fili, parti di impianti elettrici, nell'ingegneria chimica e nell'ingegneria del calore. Diffuse sono le leghe a base di rame: bronzo, ottone, cupronichel, costantana.

Il bronzo è una lega di rame con vari elementi: stagno, alluminio, piombo, manganese, ecc., ad eccezione dello zinco e del nichel (una lega di rame con lo zinco si chiama ottone, e con il nichel una lega di rame-nichel). Ha un colore giallo dorato; quando lo strato superficiale è ossidato, acquisisce un colore diverso, dal verde al marrone spesso e nero; utilizzato per la produzione di sanitari, parti di macchine, prodotti artistici, ecc.

L'ottone è una lega di rame e zinco, spesso con aggiunte di alluminio, nichel, ferro, manganese, stagno e altri elementi. Ha un colore dal rossastro al giallo dorato, a seconda del contenuto di zinco. Le bacchette sono trafilate dall'ottone, le lastre sono laminate, i prodotti sono ottenuti per fusione, forgiatura, stampaggio e stampaggio; produrre viti, dadi, parti di apparecchiature idrauliche e dispositivi elettrici; utilizzato in fusione d'arte, inseguimento, incisione, gioielleria.

Melchior è una lega di rame resistente alla corrosione con nichel (5-30%), a volte con aggiunta di ferro (0,8%) e manganese (1%). In apparenza assomiglia all'argento; Viene utilizzato per la produzione di piatti, la creazione di prodotti artistici e per altri scopi.

La costantana è una lega di rame con nichel (39-41%) e manganese (1-2%). Ha una resistenza elettrica relativamente alta; utilizzato per la fabbricazione di reostati, resistori, termocoppie.

Enciclopedia "Abitazioni". - M.: Grande Enciclopedia Russa. A. A. Bogdanov, V. I. Borodulin, E. A. Karnaukhov, V. I. Shteiman. 1999 .

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rame- rame e... Dizionario di ortografia russa

rame- rame/ … Dizionario di ortografia morfemica

rame- e; e. 1. Elemento chimico (Cu), metallo giallo malleabile con una sfumatura rossastra (ampiamente utilizzato nell'industria). Estrazione del rame. Pulisci il mio samovar. Crea un bollitore in rame. 2. raccolto Prodotti di questo metallo. Tutti i M. nel seminterrato ... ... dizionario enciclopedico

RAME- mogli. nella sua forma pura, corallo, è chiamato rosso, e in una lega con lo zinco è giallo o verde. | denaro di rame; | utensili in rame. Il rame, in vendita, avviene generalmente: baionetta, tavolato, lamiera (o ottone), barra. Il rame è più costoso dell'argento: argento ... ... Dizionario esplicativo di Dahl

RAME- (simbolo Cu), elemento di transizione rosso-rosa. Il rame rossastro si trova come pepite e in diversi minerali, tra cui cuprite (ossido di rame) e calcopirite (solfuro di rame). I minerali vengono estratti dalla roccia circostante e ... ... Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

rame- cu, metallo rosso tenero, malleabile e duttile; elemento chimico del gruppo i del sistema periodico; a. n. 29, a. peso 63.546. Densità 8920 kg/m³, punto di fusione 1083,4 °C. Il latino cuprum deriva dal nome di p. Cipro, ... ... Enciclopedia della tecnologia

RAME- RAME, rame, pl. no, femmina 1. Metallo rossastro, il più viscoso dopo il ferro, malleabile, ampiamente utilizzato. Rame rosso (rame puro). Rame giallo (lega rame-zinco). 2. Moneta di rame (colloquiale). Passato il cambio in argento e rame. Esplicativo ... ... Dizionario esplicativo di Ushakov

RAME- (simbolo C), chim. elemento, numero di serie 29; peso atomico 63,57, sp. in. 8.93; t° mq. 1083°; appartiene alla categoria dei metalli. In natura, M. si trova talvolta nella sua forma pura (nativo M.), ma più spesso sotto forma di composti che formano minerali di rame. ... ... Grande enciclopedia medica

rame- n., f., uso. comp. spesso Morfologia: (no) cosa? rame, perché? rame, (vedi) cosa? rame cosa? rame, su cosa? Informazioni sul rame 1. Il rame è un metallo rosso-giallo che viene spesso utilizzato per fare monete, fili e altri oggetti. Estrazione del rame... Dizionario di Dmitriev

RAME- vedi RAME (Cu) è contenuto nelle acque reflue degli impianti di lavorazione dei minerali, delle imprese metallurgiche, meccaniche ed elettriche. Solfato, carbonato, cloroossido e arseniato di rame sono usati come alghicidi, fungicidi e molluschicidi. Rame… … Malattie dei pesci: un manuale

RAME- (Cuprum), Cu, elemento chimico del gruppo I del sistema periodico, numero atomico 29, massa atomica 63.546; metallo rosso rosato, mp 1083.4 brC. Il contenuto nella crosta terrestre (4,7 5,5) è del 10 3% in peso. Il rame è il metallo principale dell'ingegneria elettrica, viene utilizzato ... ... Enciclopedia moderna

Libri

• Rame, Sergei Sergeev. I russi sanno come andare d'accordo in qualsiasi paese del mondo. Viktor Cherkasov, un ex agente dei servizi segreti, è ben affermato in Africa. Avendo fatto fortuna nella fornitura di armi al nuovo africano ...