Gli usi e i metodi di sintesi del rame, compresi gli usi e le proprietà fisiche del rame, ecc.
Riassunto: Il rame è un elemento del Gruppo 1B del 4° periodo della tavola periodica degli elementi ed è un importante metallo pesante non ferroso. Il simbolo dell'elemento è Cu, il numero atomico è 29 e la massa atomica relativa è 63,546. Il rame è solido a temperatura ambiente, la nuova sezione trasversale è rosso porpora e si ossida facilmente se riscaldato. Il rame ha un'eccellente conduttività elettrica e termica, una buona resistenza alla corrosione, una bassa resistenza alla deformazione e può sopportare un elevato grado di deformazione a freddo senza rompersi. È un importante materiale metallico non ferroso pesante, utilizzato principalmente nell'elettronica, nell'ingegneria elettrica, nei macchinari e nei settori industriali come l'edilizia e i trasporti. Esistono centinaia di composti del rame, ma non molti vengono prodotti su scala industriale. Il più importante di questi è il solfato di rame pentaidrato, o vetriolo di galla (CuSO4·5H2O), seguito dalla miscela bordolese (Cu(OH)2 ·CuSO4), metaarsenito di rame (Cu(AsO2)2), acetato di rame [Cu(CH3COO) 2] complesso, cianuro di rame (CuCN), cloruro di rame (CuCl2), ossido rameoso (Cu2O), ossido di rame (CuO), carbonato basico di rame e naftenato di rame, ecc. I sali di rame possono essere utilizzati come fungicidi agricoli. Il solfato di rame può essere utilizzato come emetico e come antidoto topico per le ustioni da fosforo giallo.
Il rame è un elemento del Gruppo 1B del Periodo 4 della tavola periodica degli elementi, un importante metallo pesante non ferroso. Il simbolo dell'elemento è Cu, il numero atomico è 29 e la massa atomica relativa è 63,546. Il rame è solido a temperatura ambiente e la nuova sezione trasversale è rosso porpora e si ossida facilmente se riscaldato. Il rame ha un'eccellente conduttività elettrica e termica, una buona resistenza alla corrosione, una bassa resistenza alla deformazione e può sopportare un elevato grado di deformazione a freddo senza rompersi. È un importante materiale metallico non ferroso pesante, utilizzato principalmente nell'elettronica, nell'ingegneria elettrica, nei macchinari e nei settori industriali come l'edilizia e i trasporti. Esistono centinaia di composti del rame, ma non molti vengono prodotti su scala industriale. Il più importante di questi è il solfato di rame pentaidrato, o vetriolo di galla (CuSO4·5H2O), seguito dalla miscela bordolese (Cu(OH)2 ·CuSO4), metaarsenito di rame (Cu(AsO2)2), acetato di rame [Cu(CH3COO) 2] complesso, cianuro di rame (CuCN), cloruro di rame (CuCl2), ossido rameoso (Cu2O), ossido di rame (CuO), carbonato basico di rame e naftenato di rame, ecc. I sali di rame possono essere utilizzati come fungicidi agricoli. Il solfato di rame può essere utilizzato come emetico e come antidoto topico per le ustioni da fosforo giallo.
Il rame è uno dei primi metalli scoperti e utilizzati dall'uomo. Circa 10,000 anni fa, gli esseri umani hanno conosciuto il rame naturale e lo hanno martellato in piccoli coni o chiodi. I primi manufatti in bronzo scoperti finora sono raschietti, scalpelli e punteruoli rinvenuti a Tepehiya, in Iran, che risalgono al 3800 a.C. circa. Il coltello in bronzo e stagno rinvenuto nel 1978 nel sito del Majiayao Chemicalbook a Dongxiang, nella provincia del Gansu, è il primo dispositivo in bronzo scoperto finora in Cina. La sua età è di circa 2750 aC, il che dimostra che la Cina è il primo utilizzatore di uno dei paesi del bronzo. La Cina padroneggiava la tecnologia della fusione del rame in forni a tino già nel 770 a.C. Nel primo anno di Song e Yuanfeng (1078), la produzione di rame raggiunse le 7300 t e la tecnologia metallurgica del rame raggiunse un livello considerevole.
Proprietà fisiche
Il rame è un ottimo conduttore di elettricità e calore dopo l'argento. La conduttività elettrica e la conduttività termica del rame a temperatura ambiente sono rispettivamente del 94% e del 73,2% dell'argento. La configurazione del guscio elettronico esterno degli atomi di rame è [Ar]3d104s1. Quando il rame forma un composto, può perdere contemporaneamente un elettrone nell'orbita 4s e un elettrone nell'orbita 3d. Pertanto, il rame ha principalmente due stati di valenza: +1 e +2. Lo stato di ossidazione del rame è principalmente +2 a temperatura ambiente e i composti a bassa valenza sono stabili alle alte temperature. Il rame ha due isotopi naturali stabili, 63Cu e 65Cu. Il 63Cu contiene 29 protoni e 34 neutroni, mentre il 65Cu contiene 29 protoni e 36 neutroni. È noto che il rame ha 9 isotopi instabili. Il rame può esistere stabilmente nell'aria secca a temperatura ambiente, ma se posto per lungo tempo in aria umida contenente CO2, verrà generato carbonato di rame alcalino verde, comunemente noto come patina. L'equivalente elettrochimico del rame bivalente è 0,329 mg/C. Il rame non può sostituire l'idrogeno in soluzioni acquose acide e non è solubile nell'acido cloridrico e nell'acido solforico senza ossigeno disciolto, ma è solubile nell'acido nitrico che ha un effetto ossidante. Il rame reagisce lentamente con soluzioni alcaline, ma reagisce facilmente con l'ammoniaca per formare complessi. Il rame è facilmente solubile in acidi organici come l'acido acetico. I sali di rame solubili sono generalmente tossici. La struttura cristallina del rame è un reticolo cubico a facce centrate. Il rame puro ha un'ottima duttilità e può essere trasformato in fili molto fini e fogli sottili. Il rame è un eccellente conduttore elettrico e termico e la sua conduttività elettrica e termica è seconda solo all'argento tra i metalli. La presenza di tracce di impurità ridurrà notevolmente la conduttività del rame.
Lo scopo principale
Poiché il rame ha molte proprietà eccellenti, è ampiamente utilizzato in vari settori industriali. Fino agli anni ’60 il rame era secondo solo al ferro per importanza e consumo. Dopo gli anni Sessanta lasciò il posto all’alluminio, dotato di risorse più abbondanti e di prezzi più bassi, relegandolo al terzo posto. La percentuale del consumo di rame in Cina alla fine degli anni ’80 è elencata nella Tabella 2. A livello mondiale, più della metà della produzione di rame viene utilizzata nell’industria energetica ed elettronica, come la produzione di cavi, fili, motori e altri sistemi di trasmissione di energia e telecomunicazioni. attrezzatura. Dopo gli anni '80, alcuni usi del rame nelle telecomunicazioni furono sostituiti dalle fibre ottiche. Il rame è anche un materiale importante per l'industria della difesa. Poiché il rame ha una buona conduttività elettrica, è ampiamente utilizzato nell’industria elettrica. Per produrre fili e cavi è necessario rame puro (contenuto superiore al 99,95%), che viene raffinato mediante elettrolisi del rame blister. Il rame può formare molte leghe importanti con zinco, stagno, alluminio, nichel, berillio, ecc. L'ottone (lega rame-zinco) e il bronzo (lega rame-stagno) vengono utilizzati per produrre cuscinetti, pistoni, interruttori, tubi dell'olio, scambiatori di calore, ecc. Il bronzo-alluminio (lega rame-alluminio) ha una forte resistenza alle vibrazioni e può essere utilizzato per realizzare getti che richiedono resistenza e tenacità. La lega Monel tra le leghe rame-nichel è famosa per la sua resistenza alla corrosione e viene utilizzata principalmente nella produzione di valvole, pompe e apparecchiature per vapore ad alta pressione. Il rame bianco è una lega di rame-nichel con buone proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione e viene utilizzata nella produzione di macchinari di precisione. Il bronzo al berillio (lega di rame contenente berillio) ha proprietà meccaniche che superano quelle dell'acciaio di alta qualità ed è ampiamente utilizzato nella produzione di vari componenti meccanici, strumenti e apparecchiature radio. I composti di rame sono importanti materie prime per pesticidi, fungicidi, pigmenti, galvaniche, batterie galvaniche, coloranti e catalizzatori. Il rame privo di ossigeno viene utilizzato in guide d'onda, tubi a vuoto e componenti di transistor, guarnizioni in vetro e metallo, cavi coassiali e nella stabilizzazione di avvolgimenti magnetici superconduttori grazie alla sua elevata purezza e all'assenza di problemi di infragilimento da idrogeno. Il rame tenace viene utilizzato per realizzare sbarre collettrici, contattori, vari tipi di conduttori, componenti radar, interruttori e contatti, ecc. I due tipi di rame sopra trattati con argento vengono utilizzati per realizzare dispositivi che richiedono resistenza all'ammorbidimento, come gli avvolgimenti dei trasformatori , generatori e grandi generatori sincroni. Il rame disossidato al fosforo viene utilizzato principalmente per realizzare tubi per frigoriferi e condizionatori d'aria, raddrizzatori, tubi dell'acqua o tubi del gas (quando sono richieste conduttività elettrica e termica, prestazioni di saldatura o prestazioni di brasatura). Il rame automatico viene utilizzato principalmente per realizzare prodotti filettati e altre punte di saldatura, morsetti, terminali e componenti di interruttori.
