Měď: Definice, složení, typy, vlastnosti a aplikace

Měď je chemický prvek, který je také kovem. Jeho klíčové vlastnosti jsou, že má vynikající elektrickou vodivost, vysokou tepelnou vodivost a dobrou odolnost proti korozi. Je také tažný a má zajímavou červenohnědou barvu. Kombinace těchto vlastností vede k širokému využití mědi pro strojírenské a estetické použití.

Co je měď?

Měď je chemický prvek, číslo 29 v periodické tabulce prvků. Symbol měděného prvku je Cu, z latinského "měď". Je to tažný kov s červenohnědou barvou. Je široce používán kvůli své vysoké tepelné a elektrické vodivosti.

Jaká je historie mědi?

Historie mědi sahá až do roku 8 700 před naším letopočtem. Měděný přívěsek, který byl objeven v severním Iráku, pochází přibližně z tohoto data a v současnosti je považován za nejstarší předmět vyrobený z mědi. Měď byla klíčovým kovem v mnoha starověkých civilizacích, ale obecně se uznává, že Mezopotámci (v severním Iráku) objevili měď. Ve skutečnosti je období v pravěku věkem mědi mezi 5500 př.nl a 4000 před naším letopočtem, obvykle nazývaným chalkolitický věk z řeckých slov pro měď (chalkos) a skálu (lithos).

Měď je jedním z mála kovů, které se mohou přirozeně vyskytovat ve své přirozené kovové formě. To se liší od většiny kovů, které je třeba získat z rudy metalurgií. V místech, kde se vyskytuje původní měď, nebyla technologie metalurgie nezbytná, aby tyto civilizace začaly pracovat s mědí při výrobě zbraní a ozdob.

Jaký je jiný termín pro měď?

Dalším výrazem pro měď je latinské slovoměď, který dává mědi její symbol Cu v periodické tabulce prvků. Latinský název mědi pochází původně z ostrova Kypr, protože tento ostrov byl ve starověku hlavním zdrojem mědi. Cuprum byl „kov Kypru“.

Z čeho se vyrábí měď?

Měď je chemický prvek. Skládá se pouze z jediného typu atomu – nelze jej rozložit na jednodušší látky. Atom mědi má atomové číslo 29, což znamená, že jeho atomové jádro obsahuje 29 protonů.

Měď se získává z přírodních rud – buď sulfidové rudy mědi (jako je chalkopyrit) nebo rudy oxidu mědi. Tyto rudy se těží, drtí a zpracovávají na měď. Tyto měděné rudy se nacházejí v částech Severní a Jižní Ameriky (země jako Chile a Peru), stejně jako v oblastech, jako je pohoří Ural v Rusku a v Zambii a Demokratické republice Kongo v Africe.

Jaké jsou různé procesy výroby mědi?

Různé procesy výroby mědi jsou popsány níže:

1. Těžba

Těžba měděných rud se obvykle provádí ve velkých povrchových dolech. Jsou to otevřené stupňovité díry v zemi, které se postupně hloubí. K odstřelování horniny se používají výbušniny a vzniklé balvany se přepravují k rozdrcení na menší kusy ke zpracování.

2. Extrakce

Podle dvou běžných typů měděné rudy existují dva hlavní procesy čištění. Pro oxidové rudy se používá hydrometalurgický proces. Rozdrcená ruda se hromadí a přes hromadu se prosakuje kyselý louhovací roztok. Vznikne tak těhotný výluhový roztok. Pro sulfidické rudy se používá pyrometalurgický proces. Těžba rudy se provádí pěnovou flotací a zahušťováním podle hustoty částic.

3. Očista

Pro oxidové rudy se používá hydrometalurgie. To znamená, že těhotný výluhový roztok je odeslán do procesu extrakce rozpouštědlem, aby se v roztoku koncentrovala měď. Tento roztok je poté odeslán do elektrovýroby, kde se elektřina používá k ukládání pevné mědi. Pro sulfidické rudy se používá pyrometalurgie, což znamená, že k výrobě surové mědi se používá tavírna. Ten se pak dále čistí elektrorafinací.

4. Legování

Slitiny mědi se vyrábějí nejprve roztavením legujícího materiálu a poté roztavením mědi, která se k němu přidá. Roztavená směs se poté odlije a nechá vychladnout a ztuhnout.

5. Elektrorafinace

Elektrorafinace mědi zahrnuje elektrolytické rozpouštění nečistého měděného materiálu do roztoku. Čistá měď se elektrochemicky nanáší na elektrodu aplikací elektrického proudu roztokem. Tím se z mědi odstraní nečistoty a dosáhne se vyšší čistoty. Tento proces je však drahý a má velmi vysokou spotřebu elektrické energie.

Jaké jsou vlastnosti mědi?

Kovová měď má primární vlastnosti jako vynikající elektrický a tepelný vodič. Je také kujný a tažný, což znamená, že se dá poměrně snadno ohýbat. To usnadňuje práci, například s flexibilní kabeláží. Další klíčovou vlastností měděného kovu je jeho odolnost proti korozi, zejména ve vodě a mořském prostředí. A konečně, měď má tu výhodu, že je esteticky přitažlivá, protože má červenohnědou barvu a lze ji leštit.

Jaká je barva mědi?

Měď má typicky červenohnědou barvu. Nicméně čistá měď před oxidací je ve skutečnosti růžová, ale tvorba hnědého oxidu měďnatého se děje tak rychle, že jakákoliv snadno dostupná měď bude obyčejná červenohnědá. Měď může mít také zelený nádech (jako například na Soše svobody) – jedná se o uhličitan měďnatý.

Jak vypadá měď?

Měď vypadá jako červenohnědý lesklý kov. Měď lze zpracovat do mnoha různých praktických forem, jako jsou dráty zobrazené na obrázku 1 níže, stejně jako instalatérské trubky a elektronika:

Jaké jsou různé druhy mědi?

Měď je k dispozici v různých typech pro různé aplikace. Vlastnosti a aplikace každé jakosti mědi závisí na čistotě mědi a na tom, jaké legující prvky (jsou-li nějaké) jsou zahrnuty. Níže jsou uvedeny různé druhy mědi:

1. Měděný drát

Měděný drát využívá vynikající elektrické vodivosti kovu. Je to nejběžnější vodič pro většinu elektrických aplikací. Používá se pro velké proudy v průmyslu a také pro domácí použití, až po rozvody ve vašem domě pro zásuvky a světla.

2. Měděné trubky

Měděné trubky byly široce používány pro domácí systémy pitné vody kvůli jejich odolnosti proti korozi a tím i dlouhé životnosti. Během několika posledních desetiletí bylo ve většině světa standardem používat měděné trubky pro domovní instalatérské práce. Trubky jsou k dispozici v různých průměrech a tloušťkách (tloušťky stěny). Vysoká cena mědi a vznik vylepšených plastových trubicových materiálů znamená, že měď je stále méně často vybírána.

3. Slitiny mědi

Dvě nejběžnější slitiny mědi jsou mosaz (legovaná zinkem) a bronz (legovaná cínem). Mosaz se obvykle používá v širším měřítku. Používá se na vodovodní armatury, hudební nástroje a dekorativní předměty. Přídavek zinku dodává slitině vyšší pevnost a tažnost. Bronz má velmi podobné vlastnosti jako měď, jako například: jeho vysokou tepelnou vodivost, vynikající tažnost a odolnost vůči korozi slanou vodou. Bronz se proto používá na ložiska a pouzdra, stejně jako na oběžná kola lodí.

4. Čisté mědi

Čistá měď je speciálně připravena tak, aby zajistila minimum nečistot a maximalizovala tepelné a elektrické vlastnosti mědi. Čistá měď má tendenci být měkčí a méně houževnatá než měď s přísadami nebo méně legujícími materiály. Ideálně se používá v přesných elektrotechnických součástkách, pro které je ideální jeho elektrická vodivost a nízká tepelná roztažnost.

5. Nanočástice mědi

Nanočástice mědi jsou velmi malé částice mědi nebo materiálů na bázi mědi, které jsou v rozmezí velikosti 1–100 nm. Bylo zjištěno, že nanočástice mají jiné chování než sypké materiály. V případě nanočástic mědi vykazují velmi vysokou katalytickou aktivitu pro průmyslové chemické reakce, pravděpodobně kvůli jejich velkému poměru plochy povrchu k objemu. Dále, nanočástice mědi prokázaly vynikající antimikrobiální účinky.

6. Volně obráběné mědi

Volně obráběné mědi mají menší množství (<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. Měděné plechy a desky

Měděné plechy jsou tenké plechy mědi (asi 2 mm nebo méně), zatímco plechy jsou tlustší (až 12 mm tlusté). Obecně jsou k dispozici v různých jakostech mědi. Desky jsou vysoce tvárné a lze je tvarovat do různých součástí.

8. Bezkyslíkaté mědi

Bezkyslíkaté mědi se taví v lázni z granulovaného grafitu, aby se vyloučil kyslík. Jsou to nejčistší dostupné mědi s minimálními nečistotami díky neoxidačním podmínkám. Jeho vysoká elektrická vodivost a nízké těkavé nečistoty ho činí vhodným pro použití ve vysokovakuové elektronice.

9. Elektrolytické mědi

Elektrolytické mědi se rafinují elektrolýzou v roztoku, aby se odstranily nečistoty. Tato vysoce čistá měď má vysokou elektrickou vodivost, a proto se používá v různých elektrických součástech, jako jsou sběrnice a vinutí.

Jaké jsou vlastnosti mědi?

Vlastnosti různých typů mědi jsou uvedeny v tabulce 1:

Tabulka 1: Vlastnosti mědi

Vlastnosti každé třídy jsou podobné, ale jejich rozdíly vedou k různým aplikacím.

Jaké jsou fyzikální vlastnosti mědi?

Fyzikální vlastnosti různých typů mědi jsou uvedeny v tabulce 2 níže:

Tabulka 2: Fyzikální vlastnosti mědi

Stolní kredit: https://www.lenntech.com/

Fyzikální vlastnosti závisí na procentuálním obsahu mědi v materiálu a také na legujících prvcích

Jaké jsou chemické vlastnosti mědi?

Chemické vlastnosti mědi závisí především na jejím oxidačním stavu. Dva oxidační stavy, které běžně existují, jsou Cu+ a Cu2+. Tabulka 3 níže uvádí některé chemické vlastnosti běžných sloučenin a podmínek pro měď:

Tabulka 3: Chemické vlastnosti mědi

Tyto vlastnosti se mohou lišit pro každou konkrétní sloučeninu mědi (jako jsou oxaláty, siřičitany a sírany.

Jaké jsou aplikace mědi?

Aplikace mědi se nacházejí v každodenní společnosti. Níže jsou uvedeny některé běžné příklady:

1. Elektronika

Měď je široce používána v elektronice, protože má vynikající elektrickou vodivost. Umožňuje vedení proudu na menších průřezech mědi ve srovnání s hliníkem, což umožňuje použití menšího objemu a menší součásti.

2. Architektura

Měď se používá v architektuře pro esteticky výrazný vzhled. Používá se na střešní krytiny a obklady stěn, stejně jako na okapy a svody dešťové vody.

3. Instalatérství

Měděné trubky jsou široce používány pro domácí vodovodní potrubí v domácnostech díky své velmi dobré odolnosti proti korozi.

4. Doprava

Měď je široce používána v moderních vozidlech kvůli množství elektrické kabeláže používané pro složitou elektroniku. S rostoucím podílem elektrických vozidel na trhu se stále více mědi používá pro prvky, jako jsou elektromotory. To je způsobeno vynikající elektrickou vodivostí mědi, která je na druhém místě za stříbrem.

5. Obnovitelná energie

Měď se na trhu obnovitelné energie využívá mnoha způsoby. Například větrné turbíny používají měď ve výrobních turbínách. Solární fotovoltaické panely také vyžadují měď pro připojení a kabeláž.

6. Lékařské vybavení

Měď se používá jako povlak na lékařských zařízeních kvůli svým antibakteriálním vlastnostem. Tímto způsobem snižuje riziko infekce u pacientů.

7. Elektrické zapojení

Měď je široce používána pro elektrické vedení díky své vynikající elektrické vodivosti. Průřez mědi potřebný k účinnému vedení určitého proudu je menší než u jiných rozumně dostupných materiálů, jako je hliník.

8. Ražba mincí

Měď se historicky používala v mincích z řady důvodů: je tvárná, a proto se snadno razí, ale stále je dostatečně odolná, aby přežila v oběhu. Má také antimikrobiální vlastnosti a odolnost proti korozi.

9. Průmyslové stroje

Měď se používá různými způsoby v průmyslových zařízeních, se službami, jako je tlakové lití mědi. Kromě elektrických aplikací, jako jsou motory a kabeláž, se používá také ve výměnících tepla, jako jsou chladicí kondenzátory. Může být také použit pro zvláštní chemickou odolnost.

Jaké jsou výhody mědi?

Měď má řadu jasných výhod, které jsou uvedeny níže:

Má vynikající elektrickou vodivost, na druhém místě za stříbrem, což z něj dělá celosvětově nejpoužívanější vodič pro elektrické a elektronické součástky.

Má velmi dobrou tepelnou vodivost, a proto se používá ve výměnících tepla, jako jsou kondenzátory v chladicích a klimatizačních jednotkách.

Je odolný proti korozi, zejména v aplikacích s vodou a mořskou vodou, což vedlo k jeho širokému použití v potrubních rozvodech pro vodní systémy.

Je tažný a dá se poměrně snadno ohýbat. Snadno se s ním pracuje ve vodovodních systémech i v kabeláži.

Je antimikrobiální, což může být velmi užitečné při přepravě vody, stejně jako v lékařských aplikacích k ochraně zdraví pacientů.

Jaké jsou zdravotní přínosy mědi?

Měď je stopový minerál, který je nezbytný pro lidské zdraví ve velmi malých množstvích. Měď hraje roli v těle tím, že podporuje vstřebávání železa, podílí se na tvorbě červených krvinek a také na produkci kolagenu. Rozumí se, že zlepšuje funkci imunitního systému.

Je zapotřebí více výzkumu, ale existují určité náznaky, že měď může zlepšit osteoporózu (nízká hustota kostí), a existují neprokázané teorie, že měděné náramky lze použít k úlevě od bolesti kloubů při artritidě.

Skupiny potravin, které obsahují měď, zahrnují listovou zeleninu, celá zrna, ořechy a semena. Specifické potraviny s vysokým obsahem mědi jsou ústřice, houby shiitake, sladké brambory a hořká čokoláda.

Jaká jsou omezení mědi?

Měď má řadu omezení, z nichž některá jsou uvedena níže:

Je relativně drahý ve srovnání s potenciálními alternativními materiály, jako jsou: hliník (elektrická kabeláž) nebo plasty (vodní potrubí).

Je relativně těžký ve srovnání s materiály, jako je hliník, takže pro venkovní vedení to nemusí být praktické.

Oxiduje, zejména při vysokých teplotách, a proto má omezenou životnost, pokud je vystaven vzduchu.

Ve srovnání s alternativní technologií přenosu signálu optickými vlákny představuje riziko šoku.

Je toxický ve velkém množství, takže jej nelze aplikovat tam, kde by mohlo docházet k pravidelnému požívání mědi, např. v nádobí.

Korozí měď snadno?

Měď technicky nekoroduje, protože rez je oxid železa a v mědi není žádné železo. U mědi však dochází k určité omezené povrchové korozi. Měď je obecně považována za korozivzdornou. Má přirozeně červenohnědou barvu, která je způsobena tvorbou pasivačního filmu oxidu mědi na povrchu kovu. Postupem času se na povrchu vytvoří zelený uhličitan měďnatý, protože oxid mědi reaguje s vodou a oxidem uhličitým ve vzduchu.

Je měď jedovatá pro lidi?

Ano, měď může být pro člověka jedovatá ve významných koncentracích. Měď je nezbytný stopový minerál pro lidské zdraví, ale pokud je mědi přítomen nadbytek, vzniká řada komplikací. Vysoká koncentrace mědi v krvi je spojena s Alzheimerovou chorobou a konkrétními typy rakoviny, jako je rakovina prsu a plic. Akutní otrava mědí je velmi vzácná, ale může nastat, pokud se absorbuje velké množství. To může být fatální, protože začne docházet k selhání orgánů, jako jsou játra a ledviny.

Je měď kov?

Ano, měď je kov. Dále je považován za těžký kov kvůli své relativně vysoké hustotě. Další informace naleznete v našem průvodci o metaloidech.

Jaký je rozdíl mezi mědí a kovem?

Měď je jedním z více než 90 elementárních kovů. Měď je kov, ale mnoho kovů se od mědi velmi liší. Ostatní kovy se liší barvou; většina kovů je bílá nebo šedá, ale měď je červenohnědá. Jiné kovy se mohou lišit svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi – tvrdší a křehčí než měď a obecně nevedou teplo nebo elektřinu tak snadno.

Jaký je rozdíl mezi mědí a hliníkem?

Měď a hliník jsou dva různé kovy s různými vlastnostmi. Nejviditelnějším vizuálním rozdílem je barva: měď je červenohnědá, zatímco hliník je matně stříbřitě šedý. Měď má vyšší pevnost v tahu než hliník a lepší elektrickou a tepelnou vodivost.

Jaký je rozdíl mezi mědí a mosazí?

Mosaz je slitina převážně mědi a zinku. Mosaz se proto liší od mědi, protože obsahuje jiné kovy. Mosaz může obsahovat další kovy jako cín, olovo, hliník nebo mangan v menších množstvích pro dosažení specifických vlastností.

souhrn

Tento článek představil měď, vysvětlil, co to je, a diskutoval o různých aplikacích mědi. Chcete-li se dozvědět více o mědi, kontaktujte zástupce společnosti Xometry.

Xometry poskytuje širokou škálu výrobních možností a dalších služeb s přidanou hodnotou pro všechny vaše potřeby v oblasti prototypování a výroby. Navštivte naše webové stránky, kde se dozvíte více nebo si vyžádejte bezplatnou nezávaznou cenovou nabídku.

Zřeknutí se odpovědnosti

Obsah zobrazený na této webové stránce slouží pouze pro informační účely. Xometry neposkytuje žádné prohlášení ani záruku jakéhokoli druhu, ať už vyjádřenou nebo předpokládanou, pokud jde o přesnost, úplnost nebo platnost informací. Jakékoli výkonnostní parametry, geometrické tolerance, specifické konstrukční prvky, kvalita a typy materiálů nebo procesy by neměly být odvozeny z toho, co bude dodáno dodavateli nebo výrobci třetích stran prostřednictvím sítě Xometry. Za definování specifických požadavků na tyto díly zodpovídají kupující, kteří hledají nabídky na díly. Další informace naleznete v našich podmínkách.