tembaga
unsur kimia
Kuprum (Cu), unsur kimia, logam kemerahan, sangat mulur Kumpulan 11 (Ib) jadual berkala yang merupakan pengalir elektrik dan haba yang luar biasa baik. Tembaga ditemui dalam keadaan logam bebas dalam alam semula jadi. Tembaga asli ini pertama kali digunakan (c. 8000 BCE) sebagai pengganti batu oleh manusia Neolitik (Zaman Batu Baru). Metalurgi muncul di Mesopotamia apabila kuprum dituang untuk dibentuk dalam acuan (c. 4000 BCE), diubah menjadi logam daripada bijih dengan api dan arang, dan sengaja dialoi dengan timah sebagai gangsa (c. 3500 BCE). Bekalan tembaga Rom datang hampir keseluruhannya dari Cyprus. Ia dikenali sebagaiaes Cyprium, "logam Cyprus," dipendekkan kepadacypriumdan kemudiannya rosak kepadacuprum. Lihat jugagangsa.
| nombor atom | 29 |
|---|---|
| berat atom | 63.546 |
| takat lebur | 1,083 darjah (1,981 darjah F) |
| takat didih | 2,567 darjah (4,653 darjah F) |
| ketumpatan | 8.96 pada 20 darjah (68 darjah F) |
| valens | 1, 2 |
| konfigurasi elektron | 2-8-18-1 atau (Ar)3d104s1 |
Kejadian, kegunaan dan sifat
tembaga
Tembaga dari Semenanjung Keweenaw, Michigan, AS
Tembaga asli ditemui di banyak lokasi sebagai mineral utama dalam lava basaltik dan juga dikurangkan daripada sebatian kuprum, seperti sulfida, arsenida, klorida, dan karbonat. (Untuk sifat mineralogi kuprum,lihatjadual unsur asli.) Tembaga terdapat digabungkan dalam banyak mineral, seperti kalkosit, kalkopirit, bornit, cuprite, malachite, dan azurit. Ia terdapat dalam abu rumpai laut, dalam banyak karang laut, dalam hati manusia, dan dalam banyak moluska dan arthropoda. Kuprum memainkan peranan yang sama dalam pengangkutan oksigen dalam hemosianin moluska dan krustasea berdarah biru seperti yang dilakukan oleh besi dalam hemoglobin haiwan berdarah merah. Tembaga yang terdapat pada manusia sebagai unsur surih membantu memangkin pembentukan hemoglobin. Endapan kuprum porfiri di Pergunungan Andes Chile adalah deposit mineral terbesar yang diketahui. Menjelang awal abad ke-21 Chile telah menjadi pengeluar tembaga terkemuka di dunia. Pengeluar utama lain termasuk Peru, China dan Amerika Syarikat.
Kitwe: lombong tembaga lubang terbuka
Lombong tembaga lubang terbuka, Kitwe, Zambia.
Tembaga dihasilkan secara komersil terutamanya melalui peleburan atau larut lesap, biasanya diikuti oleh elektrodeposisi daripada larutan sulfat. Untuk rawatan terperinci pengeluaran tembaga,lihatpemprosesan tembaga. Bahagian utama tembaga yang dihasilkan di dunia digunakan oleh industri elektrik; kebanyakan bakinya digabungkan dengan logam lain untuk membentuk aloi. (Ia juga penting dari segi teknologi sebagai salutan saduran elektrik.) Siri aloi penting di mana kuprum merupakan juzuk utama ialah loyang (kuprum dan zink), gangsa (kuprum dan timah), dan perak nikel (kuprum, zink, dan nikel, tidak). perak). Terdapat banyak aloi tembaga dan nikel yang berguna, termasuk Monel; kedua-dua logam boleh bercampur sepenuhnya. Kuprum juga membentuk satu siri aloi penting dengan aluminium, dipanggil gangsa aluminium. Kuprum berilium (2 peratus Be) ialah aloi kuprum yang luar biasa kerana ia boleh dikeraskan dengan rawatan haba. Tembaga adalah sebahagian daripada banyak logam syiling. Lama selepas Zaman Gangsa berlalu ke Zaman Besi, tembaga kekal sebagai logam kedua dalam penggunaan dan kepentingan kepada besi. Menjelang 1960-an, bagaimanapun, aluminium yang lebih murah dan lebih banyak telah berpindah ke tempat kedua dalam pengeluaran dunia.
| negara | pengeluaran lombong 2016 (tan metrik)* | % daripada pengeluaran lombong dunia | rizab ditunjukkan 2016 (tan metrik)* | % daripada rizab yang ditunjukkan dunia |
|---|---|---|---|---|
| *Anggaran. | ||||
| **Disebabkan pembundaran, butiran tidak dijumlahkan kepada jumlah yang diberikan. | ||||
| Sumber: Jabatan Dalam Negeri AS, Ringkasan Komoditi Mineral 2017. | ||||
| Chile | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Peru | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| China | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Amerika Syarikat | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Australia | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Congo (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Zambia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Kanada | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Rusia | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| Mexico | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| negara-negara lain | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| jumlah dunia | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
kabel tembaga
Kabel elektrik tembaga. Kerana kekonduksian elektrik kuprum yang tinggi, ia banyak digunakan dalam industri elektrik.(lagi)
Tembaga adalah salah satu logam yang paling mulur, tidak terlalu kuat atau keras. Kekuatan dan kekerasan meningkat dengan ketara melalui kerja sejuk kerana pembentukan hablur memanjang daripada struktur kubik berpusat muka yang sama yang terdapat dalam tembaga anil yang lebih lembut. Gas-gas biasa, seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dan sulfur dioksida larut dalam kuprum cair dan sangat mempengaruhi sifat mekanikal dan elektrik logam pepejal. Logam tulen adalah kedua selepas perak dalam kekonduksian haba dan elektrik. Kuprum asli ialah campuran dua isotop stabil: kuprum-63 (69.15 peratus) dan kuprum-65 (30.85 peratus).
Kuiz Britannica
Fakta Yang Anda Perlu Tahu: Kuiz Jadual Berkala
Oleh kerana kuprum terletak di bawah hidrogen dalam siri elektromotif, ia tidak larut dalam asid dengan evolusi hidrogen, walaupun ia akan bertindak balas dengan asid pengoksidaan, seperti asid sulfurik pekat nitrik dan panas. Tembaga menentang tindakan atmosfera dan air laut. Pendedahan untuk jangka masa yang lama kepada udara, bagaimanapun, mengakibatkan pembentukan salutan pelindung hijau nipis (patina) yang merupakan campuran hidroksokarbonat, hidroksosulfat, dan sejumlah kecil sebatian lain. Kuprum ialah logam yang sederhana mulia, tidak terjejas oleh asid cair tidak pengoksida atau tidak kompleks jika tiada udara. Walau bagaimanapun, ia akan mudah larut dalam asid nitrik dan dalam asid sulfurik dengan kehadiran oksigen. Ia juga larut dalam ammonia berair atau kalium sianida dengan kehadiran oksigen kerana pembentukan kompleks siano yang sangat stabil apabila pembubaran. Logam itu akan bertindak balas pada haba merah dengan oksigen untuk memberikan oksida kuprik, CuO, dan, pada suhu yang lebih tinggi, oksida kupro, Cu.2O. Ia bertindak balas apabila dipanaskan dengan sulfur untuk memberikan cuprous sulfida, Cu2S.
Sebatian utama
Kuprum membentuk sebatian dalam keadaan pengoksidaan +1 dan +2 dalam kimia biasa, walaupun dalam keadaan khas beberapa sebatian kuprum trivalen boleh disediakan. Telah ditunjukkan bahawa kuprum trivalen bertahan tidak lebih daripada beberapa saat dalam larutan akueus.
cuprite
Cuprite dari Namibia.
Sebatian kuprum(I) (cuprous) semuanya diamagnet dan, dengan beberapa pengecualian, tidak berwarna. Antara sebatian industri kuprum(I) yang penting ialah oksida kupro (Cu2O), cuprous chloride (Cu2Cl2), dan cuprous sulfida (Cu2S). Cuprous oxide ialah kristal atau serbuk berwarna merah atau coklat kemerahan yang terdapat di alam semula jadi sebagai mineral cuprite. Ia dihasilkan secara besar-besaran dengan pengurangan bijih kuprum oksida campuran dengan logam kuprum atau melalui elektrolisis larutan akueus natrium klorida menggunakan elektrod kuprum. Sebatian tulen tidak larut dalam air tetapi larut dalam asid hidroklorik atau ammonia. Cuprous oxide digunakan terutamanya sebagai pigmen merah untuk cat antikotoran, gelas, kaca porselin, dan seramik dan sebagai racun kulat benih atau tanaman.
Cuprous chloride ialah pepejal keputihan hingga kelabu yang terdapat sebagai mineral nantokite. Ia biasanya disediakan dengan pengurangan kuprum(II) klorida dengan kuprum logam. Kompaun tulen adalah stabil dalam udara kering. Udara lembap menukarkannya kepada sebatian beroksigen kehijauan, dan apabila terdedah kepada cahaya ia berubah menjadi kuprum(II) klorida. Ia tidak larut dalam air tetapi larut dalam asid hidroklorik pekat atau dalam ammonia kerana pembentukan ion kompleks. Cuprous chloride digunakan sebagai pemangkin dalam beberapa tindak balas organik, terutamanya sintesis akrilonitril daripada asetilena dan hidrogen sianida; sebagai agen penyahwarna dan penyahsulfuran untuk produk petroleum; sebagai agen penyahnitratan untuk selulosa; dan sebagai agen pemeluwapan untuk sabun, lemak, dan minyak.
Cuprous sulfide berlaku dalam bentuk serbuk hitam atau ketulan dan didapati sebagai mineral kalkosit. Kuantiti sebatian yang banyak diperolehi dengan memanaskan kuprik sulfida (CuS) dalam aliran hidrogen. Cuprous sulfide tidak larut dalam air tetapi larut dalam ammonium hidroksida dan asid nitrik. Aplikasinya termasuk penggunaan dalam sel suria, cat bercahaya, elektrod, dan jenis pelincir pepejal tertentu.
Sebatian kuprum(II) yang bernilai komersial termasuk kuprik oksida (CuO), kuprik klorida (CuCl2), dan kuprik sulfat (CuSO4). Cupric oxide adalah serbuk hitam yang berlaku sebagai mineral tenorit dan paramelaconite. Sejumlah besar dihasilkan dengan memanggang bijih kuprum oksida campuran dalam relau pada suhu di bawah 1,030 darjah (1,900 darjah F). Sebatian tulen boleh dibubarkan dalam asid dan alkali sianida. Cupric oxide digunakan sebagai pigmen (biru hingga hijau) untuk cermin mata, kaca porselin, dan permata tiruan. Ia juga digunakan sebagai agen penyahsulfuran untuk gas petroleum dan sebagai pemangkin pengoksidaan.
Cupric chloride ialah serbuk kekuningan hingga coklat yang mudah menyerap lembapan dari udara dan bertukar menjadi hidrat biru kehijauan, CuCl2∙2H2O. Hidrat biasanya disediakan dengan menghantar klorin dan air dalam menara penyentuh yang dibungkus dengan kuprum logam. Garam kontang diperolehi dengan memanaskan hidrat hingga 100 darjah (212 darjah F). Seperti cuprous chloride, cupric chloride digunakan sebagai pemangkin dalam beberapa tindak balas organik-cth, dalam pengklorinan hidrokarbon. Selain itu, ia berfungsi sebagai pengawet kayu, mordan (fixative) dalam pencelupan dan pencetakan fabrik, pembasmi kuman, bahan tambahan makanan, dan pigmen untuk kaca dan seramik.
Cupric sulfate ialah garam yang terbentuk dengan merawat oksida cupric dengan asid sulfurik. Ia membentuk kristal biru terang yang besar yang mengandungi lima molekul air (CuSO4∙5H2O) dan dikenali dalam perdagangan sebagai vitriol biru. Garam kontang dihasilkan dengan memanaskan hidrat hingga 150 darjah (300 darjah F). Cupric sulfate digunakan terutamanya untuk tujuan pertanian, sebagai racun perosak, pembunuh kuman, bahan tambahan makanan dan bahan tambahan tanah. Antara kegunaan kecilnya ialah sebagai bahan mentah dalam penyediaan sebatian kuprum lain, sebagai reagen dalam kimia analitik, sebagai elektrolit untuk bateri dan mandian penyaduran elektrik, dan dalam perubatan sebagai racun kulat, bakterisida, dan astringen yang digunakan tempatan.
Sebatian kuprum(II) penting lain termasuklah cupric carbonate, Cu2(OH)2CO3, yang disediakan dengan menambahkan natrium karbonat kepada larutan kuprum sulfat dan kemudian menapis dan mengeringkan produk. Ia digunakan sebagai agen pewarna. Dengan arsenik ia membentuk cupric acetoarsenite (biasanya dikenali sebagai Paris green), pengawet kayu dan racun serangga.
