همه چیز در مورد مس

مس چیست و از چه ساخته شده است؟

در این مقاله همه چیز در مورد مس را با هم بررسی خواهیم کرد. مس فلزی نسبتا قرمز رنگ است. قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی بالایی دارد. مس یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت است. همچنین نام یک عنصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Cu (برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum) است. این فلز عنصری جامد، غیر قابل احتراق بوده و به صورت خالص در طبیعت وجود دارد.

مس عنصری سودمند و مفید از لحاظ تجاری محسوب می شود. ترکیبات مس به رنگ سبز – آبی است. اولین عنصر شناخته شده است و دارای دو ایزوتوپ است .مس یکی از عناصر رایج در طبیعت است که بر اثر پدیده های طبیعی در محیط زیست به مقدار فراوان یافت می شود.

مس علاوه بر این‌که در سنگ‌های معدنی گوناگون وجود دارد، به حالت فلزی نیز یافت می‌شود. فلز مس بصورت سنگ‌های اکسیده، سنگ‌های سولفوره و مس طبیعی در طبیعت قرار دارد. سنگ‌های سولفوره براثر تغییرات جوی و فعل و انفعالات طبیعی به سنگ‌های اکسیده تبدیل می‌شوند.

سنگ‌های اکسیده بیشتر در قشر زمین وجود دارند. 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.

خیلی از افراد، فلز مس را از رنگ و ظاهر آن می‌شناسند. مس عنوان یکی از پُرکاربردترین فلزات در صنعت، نسبتا قرمر زنگ است و قابلیت هدایت الکتریکی و حرارتی بالایی دارد. این محصول، در اصل، نام یک عنصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Cu (برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum) است. این ماده عنصری جامد، غیرقابل احتراق بوده و به‌ صورت خالص در طبیعت وجود دارد. در این مطلب قرار است به طور کامل در مورد فلز مس، تاریخچه آن، انواع و آلیاژهای آن صحبت کنیم.

تاریخچه مس

مس علاوه بر این‌که در سنگ‌های معدنی گوناگون وجود دارد، به حالت فلزی نیز یافت می‌شود. فلز مس به‌صورت سنگ‌های اکسیدِ، سنگ‌های سولفورِ و مس طبیعی در طبیعت قرار دارد. مس یکی از عناصر رایج در طبیعت است که بر اثر پدیده‌های طبیعی در محیط زیست به مقدار فراوان یافت می‌شود. ترکیبات مس به رنگ سبز – آبی بوده و دارای دو ایزوتوپ است. مس قدیمی‌ترین فلز مورد استفاده انسان است که بیش از ۱۰،۰۰۰ سال است که قدمت دارد. مصریان باستان از مس برای نماد حکمرانی خود استفاده می‌کردند و این فلز برای آن‌ها نشانه زندگی ابدی بود. محورهای مسی توسط ریخته‌گری در بالکان در هزاره چهارم پیش از میلاد ساخته شده است.

رومیان باستان هم اولین بار سنگ‌های مس را در قبرس استخراج کردند. توانایی مقاومت در برابر خوردگی این اطمینان را ایجاد کرد که مس، برنز و برنج در طول قرون وسطی و قرن‌های بعد از انقلاب صنعتی تا امروز به‌عنوان فلزی کاربردی و تزئینی کاربرد داشته است.

فرمول شیمایی مس

مس (Cu) از فلزات واسطه در جدول تناوبی به‌حساب می‌آید و در ترکیبات خود، دارای عدد اکسایش ۱+ است. افزون بر این، اتم این عنصر تحت شرایط مناسبی با از دست دادن الکترون‌های خود، عددهای اکسایش ۲+ و ۳+ هم به دست می‌آورد.

از آنجایی که مس فلزی نسبتاً نرم و قرمز رنگ است، می‌توان آن را به‌صورت ورق و مفتول در آورد که همین امر باعث طیف گسترده کاربردهای آن شده است. رسانایی الکتریکی و گرمایی بالایی دارد تا جایی که از نظر رسانایی الکتریکی، بعد از نقره قرار دارد. سطح مس در هوای مرطوب اکسید شده و از یک لایه کربنات بازی سبز رنگ با ترکیب شیمیایی ۲Cu+O2+Co2+H2O = Cu(OH)2.CuCo3 پوشیده می‌شود.

حالات مختلف عنصر مس در طبیعت

مس از نظر فراوانی پنجمین عنصر پیوسته زمین است و در طبیعت به حالت آزاد و به‌صورت سولفید، اکسید و کربنات یافت می‌شود. کانی‌های اصلی این عنصر عبارت‌اند از:

«پیریت مس» یا «کالکو پیریت» CuFeS2 (که ۵۰ درصد ذخایر طبیعی مس را تشکیل می‌دهد.)
«کالکوسیت» Cu2S
«کوپریت» Cu2O
«مالاخیت» Cu(OH)3.CuCO3

استخراج مس از معدن

کانی‌های سولفید را پس از تغلیظ (سفت شدن)، در جریان هوا به روش‌های فیزیکی تا دمای زیاد، حرارت می‌دهند. در این فرآیند، قسمتی از سولفید به اکسید تبدیل می‌شود. پس از آن، به دلیل ترکیب اکسید مس با سولفید مس، فلز مس آزاد می‌شود. سولفید آهن موجود در کانی نیز به اکسید تبدیل شده و به دلیل ترکیبش با دی اکسید سیلیسیوم، سیلیکات آهن تشکیل داده که سبک‌تر است و در بالای مس مذاب قرار می‌گیرد.

مضرات گاز دی اکسید گوگرد حاصل از استخراج مس

اگر دی اکسید گوگرد تولید شده در فضا رها شود (و معمولاً چنین است)، علاوه بر بوی نامطبوعی که دارد، تنفس آن هم برای سلامت انسان مضر است. علاوه بر این، در صورتی که غلظت آن زیاد باشد، گیاهان اطراف محل کارخانه را تا شعاع چند کیلومتر خشک می‌کند.

در هوا، دی اکسید گوگرد به صورت آهسته، به SO3 «تری اکسید گوگرد» تبدیل می‌شود و با رطوبت هوا ترکیب می‌شود و باعث تولید اسید سولفیک می‌شود. گاز دی اکسید گوگرد را می‌توان به کمک کاتالیزگر (از طریق SO3) به اسید سولفوریک تبدیل کرد یا اینکه آن را به‌وسیله کربن گداخته کاهش داد و به گوگرد تبدیل نمود. با این کار می‌توان به حفظ محیط زیست کمک کرد.

تصفیه مس

مس حاصل از کانی سولفید، کاملاً ناخالص است. این ناخالصی‌ها شامل نقره، طلا، آهن، روی، سرب، آرسنیک، گوگرد، اکسید مس و تکه‌هایی از سیلیکات آهن است. از آنجا که حتی مقادیر کم این ناخالصی‌ها، رسانایی الکتریکی مس را به میزان قابل توجهی کم می‌کند، لازم است که مس تصفیه شود.

برای خالص کردن مس، فلز مذاب را در جریان هوا حرارت می‌دهند. «آرسنیک» و «گوگرد» به اکسیدهای گوگرد فرار تبدیل شده و از فلز مذاب خارج می‌شوند. ناخالصی‌های دیگر را از راه تصفیه الکتروشیمیایی جدا می‌شوند. تیغه‌های مس خالص به‌عنوان کاتد به کار برده می‌شوند و به‌عنوان الکترولیت هم از مخلوط «اسید سولفوریک» رقیق، «کلرید مس» و «سولفات مس استفاده می‌کنند.

ویژگی‌ها

“مس”،” نقره”و” طلا “همگی در گروه یازدهم جدول تناوبی جای دارند از این رو برخی رفتارهای مشترک را از خود نشان می‌دهند. همهٔ این عنصرها پس از یک لایه الکترونی d دارای یک الکترون در اوربیتال sاند. ویژگی مشترک همهٔ این عنصرها، چکش خواری و رسانایی الکتریکی بالا است.

لایهٔ الکترونی d که پر از الکترون است چندان در واکنش‌های میان اتمی وارد نمی‌شود بلکه پیوند فلزی از طریق الکترون اوربیتال s صورت می‌گیرد. برخلاف فلزهایی که دارای لایهٔ d نیمه پر هستند، پیوند فلزی در مس دارای ویژگی‌های پیوند کووالانسی نیست و نسبتاً ضعیف است. این مطلب دلیل سختی پایین و شکل‌پذیری بالای یک تک بلور مس است.

در نگاه ماکروسکوپیک به شبکهٔ بلوری مس، در می‌یابیم که سختی آن زیر اثر یک تنش معلوم افزایش می‌یابد. از این رو مس معمولاً در قالب چندبلوری ریز که مقاومت بالاتری دارد قرار می‌گیرد تا در قالب تک‌بلوری.

مس – فراتر از یک فلز – فلز مس چه ویژگی هایی دارد ؟

نرمی مس تا حدی رسانایی الکتریکی بالا (۵۹٫۶×۱۰۶ زیمنس بر متر) و در نتیجه رسانایی گرمایی بالای آن را توضیح می‌دهد. مس در مقایسه با دیگر فلزهای خالص دومین رسانای گرمایی بالا در دمای اتاق را دارد. این پدیده به این دلیل است که مقاومت در برابر جابجایی الکترون در فلزها در دمای اتاق بیشتر از پراکندگی الکترون‌ها در لرزش گرمایی شبکه سرچشمه می‌گیرد که البته این لرزش برای یک فلز نرم نسبتاً ضعیف است. بیشینهٔ چگالی جریان مجاز برای مس در هوای آزاد، نزدیک به ۳٫۱×۱۰۶ A/m2 در سطح مقطع آن است.

اگر جریان از این مقدار بیشتر شود، مس انرژی گرمایی بیش از اندازه‌ای را پدیدمی‌آورد. مانند دیگر فلزها اگر مس در برابر فلزی دیگر قرار گیرد خوردگی گالوانیک روی می‌دهد. مس یکی از چهار فلزی است که رنگ طبیعی آن خاکستری یا نقره‌ای نیست. دیگر فلزهای رنگین عبارتند از: سزیم و طلا به رنگ زرد و اسمیم به رنگ آبی.

مس در ساختمان

مقاومت بام‌های مسی علاوه بر جذابیت‌شان در برابر شرایط هوایی سخت بسیار معروف است. در اکثر ساختمان‌های عمومی، ساختمان‌های تجاری و خانه‌ها از این فلز برای مقاومت در برابر آب باران و بام‌سازی استفاده می‌شود. برق جلای سبز رنگ و تاثیرگذاری که نمای کلاسیکی از گرمی و زیبندگی به مس اعطا می‌کند، حاصل آب و هوای طبیعی است. سیستم‌های آب‌رسانی و گرمایی مسی مشخصه‌ای از ایمنی ارزشمند در ساختمان‌هاست.
مس و برنج موادی هستند که در لوله‌کشی، شیرهای آب، سوپاپ‌ها و وسایل منزل به کار می‌روند. این فلز برخلاف لوله پلاستیکی نمی‌سوزد، ذوب نمی‌شود یا در صورت بروز آتش گازهای سمی یا زیان‌آور آزاد نمی‌کند. لوله‌های مس همچنین از سیستم‌های آب‌رسانی در برابر باکتری‌های مرگبار مثل لیجیونلا legionella محافظت می‌کند. استفاده از دستگیره‌ها و بشقاب‌های مسی متضمن استفاده از خواص زیست‌ثباتی مس و ممانعت از انتقال بیماری و میکروب است.

کاربردهای مس

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

سیم های مسی
لوله های مسی
قلمزنی قلمزنی
دستگیره‌های درب و سایر وسایل منزل
مجسمه‌سازی. مثلاً” مجسمه آزادی شامل ۱۷۹۰۰۰ پوند مس می‌باشد.[۱۰]
آهنرباهای الکتریکی.
موتورها، مخصوص موتورهای الکترومغناطیسی.
لامپ‌های خلاء، لامپ‌های پرتوی کاتدی و مگنترون‌های اجاق‌های مایکرو ویو.
در وسایل آشپزی، از جمله ماهی تابه که در مسگری ساخته می‌شوند.
وسایل موسیقی، به‌خصوص سازهای بادی.
به عنوان یک بیواستاتیک در بیمارستان ها و پوشاندن قسمت‌های مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکل‌ها و ماسل‌ها.
ترکیباتی مانند محلول فلینگ که در شیمی کاربرد دارد.
به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیوم، کاربرد مس در ICها به جای آلومینیوم رو به افزایش است.

سولفات مس به‌عنوان سم و پایه تولید اکثر ترکیبات مسی می‌باشد. ماده مؤثره [۱۲] قارچ‌کش های مسی، برای کنترل بیماری‌های قارچی و بیماری‌های باکتریایی گیاهان، مس [۱۳] است.
با ترکیب مس با طلا و تولید آلیاژ، می‌تواند استحکام طلا را افزایش داد. عیار طلا را مقدار مس در آن مشخص می‌کند؛ مثلاً طلای خالص ۲۴ عیار است و طلای ۱۲ عیار طلایی است که نیمی از آن طلا و مابقی آن مس است.

مقایسه خاصیت ضد میکروبی سطوح نقره و مس

خاصیت ضد میکربی نقره ذاتاً قوی تر از مس است. اما کارایی ضد میکربی سطح نقره، تنها در دمای بالا (۳۵ درجه سانتیگراد) و رطوبت بالا (۹۰٪ یا رطوبت نسبی بیشتر) عمل می‌کند. در حالیکه، سطح مس در دمای معمولی اتاق (۲۲ درجه سانتیگراد) و رطوبت عادی(۵۰٪) توانایی کشتن ۹۹٫۹٪ میکرب‌ها را دارد.

تا پیش از این مطالعه، نقره برای دمای عادی اتاق که در بیمارستان هم وجود دارد، آزمایش نشده بود. در تحقیق آزمایشگاهی انجام شده در ماه مه۲۰۱۰ روی باکتری MRSA، در بیمارستانی در شهر بیرمنگام، مشاهده می‌شود. که سطح مس با سرعت log 7، در مدت ۷۵ دقیقه، باکتری را نابود کرده‌است. اما سطوح دارای نقره در مدت ۳۶۰ دقیقه، کارکرد معناداری نداشته‌اند.

برای ثبت سفارش این قوری مسی کوچک می توانید از طریق فروشگاه اینترنتی مس شهر اقدام نمایید.