درجة انصهار النحاس الأحمر، والذي يُرمز له بالرمز الكيميائي “Cu”، هو من العناصر الكيميائية المعروفة والتي تُصنف ضمن العناصر الانتقالية. ويحتل النحاس المرتبة التاسعة والعشرين في الجدول الدوري.
يوجد ثلاثة أنواع رئيسية من النحاس، وهي: النحاس المختزل، النحاس عالي الموصلية، وسبائك النحاس. يتميز النحاس بالعديد من الخصائص الفيزيائية، وفي هذا المقال سنستعرض درجة انصهار النحاس الأحمر بشكل مُفصل.
نظرة عامة عن النحاس
يتواجد عنصر النحاس بشكل وفير في الطبيعة، حيث يحتل المرتبة الخامسة والعشرين من حيث الكمية. ويتواجد بألوان مختلفة تتراوح بين اللون القزحي (العاكس للألوان) والأحمر الذهبي.
يمتاز النحاس بعدة خصائص أبرزها قدرته العالية على توصيل الكهرباء والحرارة، فضلاً عن كونه معدنًا لدنًا وقابلًا للطرق، مما يجعله سهل التشكيل دون تحطيم، وقد استفاد الإنسان من النحاس عبر العصور.
خصائص النحاس
يمكن تقسيم خصائص النحاس إلى قسمين: الخصائص الكيميائية والفيزيائية كما هو موضح أدناه:
الخصائص الكيميائية للنحاس
- عدد النحاس الذري هو 29.
- وزنه الذري يبلغ 63.55.
- يحتل المرتبة 11 ضمن الجدول الدوري للمركبات الكيميائية.
- بينما يحتل المرتبة الرابعة ضمن العناصر.
- يتم تصنيفه كمعدن انتقالي، ويملك 28 نظيرًا.
تتضح من هذه الخصائص أن النحاس، عند تفاعله مع الهواء أو الماء، يفقد إلكترونات، ما يُعرف بالأكسدة، وينتج عنه أكسيد النحاس، مما يُسبب تغير لونه إلى الأخضر الباهت.
تجدر الإشارة إلى أن النحاس لا يتأثر بالأحماض غير المؤكسدة المُخففة في حالة غياب الهواء.
حالات انصهار النحاس
- يجدر بالذكر أن النحاس يتفاعل مع حمض الكبريتيك وحمض النيتريك في وجود الهواء مما يؤدي إلى انصهار النحاس.
- كما يمكن إذابة النحاس في محلول الأمونيا المائي أو سيانيد البوتاسيوم بشرط وجود الأكسجين.
تفاعلات النحاس
- يتفاعل النحاس مع الأكسجين مكونًا أكسيد النحاس الثنائي “CuO” عند توفر الحرارة.
- وفي حالة حدوث التفاعل عند درجات حرارة مرتفعة، يكون الناتج هو أكسيد النحاس “Cu2O”.
- عند تفاعل النحاس مع الكبريت بوجود حرارة، يتم إنتاج مركب كبريتيد النحاس “Cu2S”.
الخصائص الفيزيائية للنحاس
تلخص الخصائص الفيزيائية للنحاس كالتالي:
- ينصهر النحاس عند درجة حرارة 1083.45 مئوية.
- لونه بني محمر.
- درجة غليانه تصل إلى 2567 مئوية.
- حجمه الذري 7.1 سم مكعب/مول.
- نصف قطره الذري 128 بيكومتر.
- يمكن وصف مظهره الخارجي بأنه مرن، لين، وذو قابلية للطرق والسحب.
- كثافته تبلغ 8.96 غرام/سم مكعب.
- حرارة انصهاره تصل إلى 13.01 كيلو جول/مول.
- حالة التأكسد: -2,1.
- طاقة التأمين الأولى: -745.0 كيلو جول/مول.
- يكون في حالة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
- السالبية الكهربائية: – 1.90.
- حرارة التبخر: -304.6 كيلو جول/مول.
- الحرارة النوعية 0.385 جول/غرام لكل درجة مئوية.
- درجة حرارة ديباي: -42 درجة مئوية.
- بنيته البلورية: مكعب مركزي الوجه.
- نصف القطر التساهمي: -117 بيكومتر.
درجة انصهار النحاس الأحمر
- تُعرف درجة حرارة الانصهار بأنها درجة الحرارة التي تتحول عندها المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. تُعتبر درجة الانصهار من الخصائص الأساسية للمادة.
- وفي حالة النحاس، فإن درجة انصهاره تبلغ 1084.62 درجة مئوية، ما يعادل 1984.32 فهرنهايت.
أماكن تواجد النحاس
يعود تنوع مصادر النحاس إلى انتشاره في معظم دول العالم. أظهرت الدراسات التي قامت بها وكالة المسح البيولوجي أن حوالي 50% من النحاس يتركز في مناطق مثل أمريكا الشمالية، شبه الجزيرة الهندية، أمريكا الجنوبية، وجنوب آسيا الوسطى.
بالنسبة للدول التي تحتوي على رواسب من النحاس، فهي كالآتي:
أمريكا الشمالية
- تحتوي أمريكا الشمالية على أكثر من 25 طن، موزعة عبر الولايات المتحدة، غرب كندا، ألاسكا، وشمال المكسيك.
- تشتهر بعض الولايات الأمريكية بإنتاج النحاس، مثل أريزونا، نيو مكسيكو، نيفادا، مونتانا، ويوتا.
أمريكا الجنوبية
- تمتلك أمريكا الجنوبية حوالي 20% من الإجمالي العالمي من النحاس، حيث تُعتبر من أكبر الدول الموردة لعنصر النحاس، وتحديداً تشيلي وبيرو، حيث تعتبران من أكبر الدول المنتجة عالميًا.
أمريكا الوسطى
- تمتد رواسب النحاس في أمريكا الوسطى من بنما حتى جنوب غرب المكسيك، حيث تحتوي بنما وحدها على حوالي مليوني طن من النحاس (البورفيري).
الشرق الأوسط وأفريقيا
- تتواجد رواسب النحاس في وسط أفريقيا، خصوصًا في زامبيا وجمهورية الكونغو الديمقراطية.
شرق أستراليا
- يحتوي شرق أستراليا على رواسب نحاسية ضخمة من البورفير، بالإضافة إلى رواسب صغيرة من الرخام.
أوروبا الغربية
- تمتلك أوروبا الغربية أكبر نسبة من رواسب النحاس، وتحديدًا في بولندا.
شبه الجزيرة الهندية الصينية وجنوب آسيا الوسطى
- يوجد ترسبات نحاسية في هضبة التبت.
جنوب غرب آسيا وأوروبا الشرقية
- تتواجد أيضاً رواسب النحاس في أفغانستان، بالإضافة إلى رواسب البورفير التي تمتد عبر رومانيا، إيران، وتركيا.
شمال آسيا الوسطى
- تحوي كازاخستان ومنغوليا على رواسب البورفير.
أنواع النحاس
يوجد النحاس بثلاثة أنواع رئيسية، وهي كالتالي:
النحاس المختزل
- يتم استخلاص الأكسجين من النحاس المختزل عن طريق إضافة الفسفور المنصهر إليه، كما يمكن استخدام مادة البورون في السبائك.
- تتكون مادة صلبة تتميز بالقوة وعدم القابلية للتآكل عند تعرضها للهيدروجين، مما يجعلها تستخدم في عدة تطبيقات مثل التدفئة المركزية، ورق التسقيف، وإنشاء المباني.
النحاس عالي الموصلية
- يشتهر هذا النوع من النحاس بقدرته الفائقة على توصيل الطاقة الكهربائية.
- يُستخدم بشكل كبير في التطبيقات الكهربائية، حيث يُعتبر الأنسب لصناعة الكابلات والأسلاك.
- من أشهر أنواع النحاس عالي الموصلية هو ETP، المنتشر في أمريكا الشمالية، ويُطلق عليه في بعض البلدان لقب “النحاس الكهربائي”.
سبائك النحاس
- تتكون من سبائك غير حديدية، حيث يتم دمج النحاس مع معادن أخرى مثل النيكل، القصدير، الألومنيوم، والزنك.
أنواع السبائك التي يدخل بها النحاس
سبيكة الألومنيوم والبرونز مع النحاس
تُستخدم هذه السبيكة في معامل تكرير الملح، إذ تحتوي على الألمنيوم كعنصر أساسي بنسبة 5.12% مع الزنك.
سبيكة البرونز
تعتبر سبيكة البرونز من أهم السبائك التي تحتوي على النحاس، حيث تمتاز بمقاومتها للاحتكاك وصلابتها العالية، مما يمكنها من الاحتفاظ بجودتها لفترات طويلة.
- سبيكة المرايا المعدنية.
- سبيكة البرونز والليمون، والتي تستخدم في صناعة المجوهرات.
- سبيكة النحاس والنيكل والزنك.
مزايا وعيوب النحاس
مزايا النحاس:
- تكلفته المنخفضة.
- توفره في الطبيعة.
- يحتل المرتبة الثانية بعد الفضة في قائمة المعادن الأكثر موصلية للكهرباء.
- يتميز بخصائص مضادة للميكروبات، مما يجعله معدنًا فعالاً في تقليل العبء الجرثومي على الأسطح.
عيوب النحاس:
- أكبر عيب في النحاس هو سرعة تأكسده، مما يؤدي إلى تحوله إلى اللون الأخضر الباهت عند تعرضه للهواء أو الماء، مما يؤثر سلبًا على جودته الشكلية.
استخدامات النحاس
يدخل النحاس في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك الصناعات الكهربائية وصناعة أنابيب المياه، كما يُعتبر مادة سامة للحيوانات اللافقارية، مما يجعله يُستخدم كمبيد حشري.