Les utilisations et méthodes de synthèse du cuivre, y compris les utilisations et propriétés physiques du cuivre, etc.
Résumé : Le cuivre est un élément du groupe 1B de la 4e période du tableau périodique des éléments et est un métal lourd non ferreux important. Le symbole de l'élément est Cu, le numéro atomique est 29 et la masse atomique relative est 63,546. Le cuivre est solide à température ambiante, la nouvelle section transversale est rouge-violet et il s'oxyde facilement lorsqu'il est chauffé. Le cuivre a une excellente conductivité électrique et thermique, une bonne résistance à la corrosion, une faible résistance à la déformation et peut résister à un degré élevé de déformation à froid sans se fissurer. Il s'agit d'un matériau métallique lourd non ferreux important, principalement utilisé dans l'électronique, l'électrotechnique, les machines et les secteurs industriels tels que la construction et les transports. Il existe des centaines de composés de cuivre, mais peu sont produits à l’échelle industrielle. Le plus important d'entre eux est le sulfate de cuivre pentahydraté, ou vitriol biliaire (CuSO4·5H2O), suivi de la bouillie bordelaise (Cu(OH)2 ·CuSO4), du métaarsénite de cuivre (Cu(AsO2)2), de l'acétate de cuivre [Cu(CH3COO) 2] complexe, cyanure de cuivre (CuCN), chlorure de cuivre (CuCl2), oxyde cuivreux (Cu2O), oxyde de cuivre (CuO), carbonate de cuivre basique et naphténate de cuivre, etc. Les sels de cuivre peuvent être utilisés comme fongicides agricoles. Le sulfate de cuivre peut être utilisé comme émétique et comme antidote topique contre les brûlures au phosphore jaune.
Le cuivre est un élément du groupe 1B de la période 4 du tableau périodique des éléments, un métal lourd non ferreux important. Le symbole de l'élément est Cu, le numéro atomique est 29 et la masse atomique relative est 63,546. Le cuivre est solide à température ambiante, sa nouvelle section transversale est rouge-violet et s'oxyde facilement lorsqu'il est chauffé. Le cuivre a une excellente conductivité électrique et thermique, une bonne résistance à la corrosion, une faible résistance à la déformation et peut résister à un degré élevé de déformation à froid sans se fissurer. Il s'agit d'un matériau métallique lourd non ferreux important, principalement utilisé dans l'électronique, l'électrotechnique, les machines et les secteurs industriels tels que la construction et les transports. Il existe des centaines de composés de cuivre, mais peu sont produits à l’échelle industrielle. Le plus important d'entre eux est le sulfate de cuivre pentahydraté, ou vitriol biliaire (CuSO4·5H2O), suivi de la bouillie bordelaise (Cu(OH)2 ·CuSO4), du métaarsénite de cuivre (Cu(AsO2)2), de l'acétate de cuivre [Cu(CH3COO) 2] complexe, cyanure de cuivre (CuCN), chlorure de cuivre (CuCl2), oxyde cuivreux (Cu2O), oxyde de cuivre (CuO), carbonate de cuivre basique et naphténate de cuivre, etc. Les sels de cuivre peuvent être utilisés comme fongicides agricoles. Le sulfate de cuivre peut être utilisé comme émétique et comme antidote topique contre les brûlures au phosphore jaune.
Le cuivre est l'un des premiers métaux découverts et utilisés par l'homme. Il y a environ 10 000 ans, les humains ont découvert le cuivre naturel et l'ont martelé pour en faire de petits cônes ou des clous. Les premiers objets en bronze découverts jusqu'à présent sont les grattoirs, les ciseaux et les poinçons découverts à Tepehiya, en Iran, qui datent d'environ 3 800 avant JC. Le couteau en bronze d'étain découvert en 1978 sur le site Majiayao Chemicalbook à Dongxiang, dans la province du Gansu, est le premier appareil en bronze découvert à ce jour en Chine. Son âge est d'environ 2750 avant JC, ce qui montre que la Chine est le premier utilisateur du bronze. La Chine maîtrisait la technologie de la fusion du cuivre en four à cuve dès 770 avant JC. Au cours de la première année de Song et Yuanfeng (1078), la production de cuivre a atteint 7 300 tonnes et la technologie métallurgique du cuivre a atteint un niveau considérable.
propriétés physiques
Le cuivre est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur après l’argent. La conductivité électrique et la conductivité thermique du cuivre à température ambiante sont respectivement de 94 % et 73,2 % de l'argent. La configuration de la couche électronique externe des atomes de cuivre est [Ar]3d104s1. Lorsque le cuivre forme un composé, il peut perdre simultanément un électron sur l’orbite 4s et un électron sur l’orbite 3d. Par conséquent, le cuivre a principalement deux états de valence : +1 et +2. L'état d'oxydation du cuivre est principalement +2 à température ambiante et les composés de faible valence sont stables à haute température. Le cuivre possède deux isotopes naturels stables, 63Cu et 65Cu. Le 63Cu contient 29 protons et 34 neutrons, et le 65Cu contient 29 protons et 36 neutrons. Le cuivre est connu pour contenir 9 isotopes instables. Le cuivre peut exister de manière stable dans l'air sec à température ambiante, mais lorsqu'il est placé pendant une longue période dans de l'air humide contenant du CO2, du carbonate de cuivre alcalin vert sera généré, communément appelé patine. L'équivalent électrochimique du cuivre divalent est de 0,329 mg/C. Le cuivre ne peut pas remplacer l'hydrogène dans les solutions aqueuses acides et n'est pas soluble dans l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sans oxygène dissous, mais est soluble dans l'acide nitrique qui a un effet oxydant. Le cuivre réagit lentement avec les solutions alcalines, mais réagit facilement avec l'ammoniac pour former des complexes. Le cuivre est facilement soluble dans les acides organiques tels que l'acide acétique. Les sels de cuivre solubles sont généralement toxiques. La structure cristalline du cuivre est un réseau cubique à faces centrées. Le cuivre pur a une très bonne ductilité et peut être transformé en fils très fins et en feuilles minces. Le cuivre est un excellent conducteur électrique et thermique, et sa conductivité électrique et thermique est juste derrière l'argent parmi les métaux. La présence de traces d'impuretés réduira considérablement la conductivité du cuivre.
L'objectif principal
Parce que le cuivre possède de nombreuses excellentes propriétés, il est largement utilisé dans divers secteurs industriels. Jusque dans les années 1960, le cuivre était juste derrière le fer en termes d’importance et de consommation. Après les années 1960, il a cédé la place à l’aluminium, aux ressources plus abondantes et aux prix moins chers, le reléguant au troisième rang. La proportion de la consommation de cuivre en Chine à la fin des années 1980 est indiquée dans le tableau 2. Dans le monde, plus de la moitié de la production de cuivre est utilisée dans l'industrie de l'énergie et de l'électronique, comme la fabrication de câbles, de fils, de moteurs et d'autres systèmes de transmission d'énergie et de télécommunications. équipement. Après les années 1980, certaines utilisations du cuivre dans les télécommunications ont été remplacées par des fibres optiques. Le cuivre est également un matériau important pour l’industrie de la défense. Le cuivre ayant une bonne conductivité électrique, il est largement utilisé dans l’industrie électrique. Le cuivre pur (teneur supérieure à 99,95 %) est nécessaire à la fabrication de fils et de câbles, qui est affiné par électrolyse du cuivre blister. Le cuivre peut former de nombreux alliages importants avec le zinc, l'étain, l'aluminium, le nickel, le béryllium, etc. Le laiton (alliage cuivre-zinc) et le bronze (alliage cuivre-étain) sont utilisés pour fabriquer des roulements, des pistons, des interrupteurs, des conduites d'huile, des échangeurs de chaleur, etc. Le bronze d'aluminium (alliage cuivre-aluminium) a une forte résistance aux vibrations et peut être utilisé pour fabriquer des pièces moulées qui nécessitent résistance et ténacité. L'alliage Monel parmi les alliages cuivre-nickel est célèbre pour sa résistance à la corrosion et est principalement utilisé dans la fabrication de vannes, de pompes et d'équipements à vapeur haute pression. Le cuivre blanc est un alliage cuivre-nickel présentant de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion, et est utilisé dans la fabrication de machines de précision. Le bronze au béryllium (alliage de cuivre contenant du béryllium) possède des propriétés mécaniques qui dépassent celles de l'acier de haute qualité et est largement utilisé dans la fabrication de divers composants mécaniques, outils et équipements radio. Les composés de cuivre sont des matières premières importantes pour les pesticides, les fongicides, les pigments, la galvanoplastie, les batteries galvaniques, les colorants et les catalyseurs. Le cuivre sans oxygène est utilisé dans les guides d'ondes, les tubes à vide et les composants de transistors, les joints en verre et en métal, les câbles coaxiaux et la stabilisation des enroulements magnétiques supraconducteurs en raison de sa grande pureté et de l'absence de problèmes de fragilisation par l'hydrogène. Le cuivre résistant est utilisé pour fabriquer des barres omnibus en cuivre, des contacteurs, divers types de conducteurs, des composants radar, des interrupteurs et des contacts, etc. Les deux types de cuivre ci-dessus traités à l'argent sont utilisés pour fabriquer des dispositifs nécessitant une résistance au ramollissement, tels que les enroulements de transformateurs. , générateurs et grands générateurs synchrones. Le cuivre désoxydé au phosphore est principalement utilisé pour fabriquer des tubes pour réfrigérateurs et climatiseurs, redresseurs, conduites d'eau ou conduites de gaz (lorsque la conductivité électrique et thermique, les performances de soudage ou de brasage sont requises). Le cuivre de décolletage est principalement utilisé pour fabriquer des produits filetés et autres pointes de soudage, pinces, bornes et composants de commutateurs.
