دانلود تحقیق عنصر مس

1 مختصات کلی عنصر در جدول :

مختصات   (cu)            ((copper))

این عنصر فلز خارجی واسطه می باشد ،که در سری d واقع است .این عنصر در گروه 11و 9 گروه فرعی با نماد b    می باشد . و در دوره 4
می باشد .خاصیت فلزی در این  جدول از چپ به راست کاهش می یابد و نیز از بالا به پایین خاصیت فلزی افزایش پیدا می کند.

عدد اتمی این عنصر ((29)) و فشار شیمیایی((cu ))  و جرم اتمی نسبی 546/63 دمای ذوب ((1083))  دمای جوش ((2567)) الکترونگاتیوی ((8/1)) حالت اکسایش 2/1  آرایش الکترونی Ar3d 10 4s 1 یونهای متداول cu 2+     آرایش الکترون های یونهای متداول  3d 9  به این نکته باید توجه کرد که در عنصرها واسطه،تراز انرژی d  نسبت به تراز انرژی s  اندک پایین تر و پایدارتر است.

در تناوب چهارم پس از عنصر کلسیم با آرایش الکترونیAr4s2 الکترونها در عنصر های بعدی به تراز انرژی3d افزوده می شود .البته،آرایش های الکترونی اتمهای کروم و مس بر خلاف آنچه پیش بینی می شود به ترتیب به صورت  نیست.بلکه به طور تجربی به صورت  معین شده است . در کروم تراز انرژی   d3  به صورت نیم پر و در مس تمام پر است . به این ترتیب تجربه نشان می دهد که این دو نوع آرایش الکترونی پایداری بیشتری دارد .همچنین توجه کنید که به هنگام تشکیل یونها این عنصرها، الکترونها ابتدا از تراز انرژی  s جدا می شوند.

در شکل 5-1 نمودار ارتباطی یونها متداول عنصرهای واسطه  d3 داده شده است .(عنصر مس)

2 تاریخچه کشف عنصر و نام دانشمند آن را کشف کرد؟

طبق گفته م. برتوده ،شهیران فرانسوی ،بشر مس را از پیش از پنج هزار سال قبل شناخته است .

دانشمندان دیگر معتقد هستند قدمت شناخت مس به بشیر نیز می رسد. مس و آلیاژ آن با قلع موسوم به برنز ،برای مدت زمان پر مصرف ترین فلزات بوده است این دو ماده نشان دهنده عصری از تاریخ بشرند که به آن عنصر برنز یا مفرغ می گویند .

چرا مس چنین نقش مهمی در تاریخ بشر ایجاد کرده است؟زیرا مس در طبیعت نسبتاً فراوان است و می توان به آسانی آن را بدست آورد .

در ابتدا بشر تنها از مس طبیعی استفاده می کردند ،ولی با افزایش تقاضا مجبور به استفاده از سنگ معدن و استخراج مس از آن گردید .اصولاً تصفیه مس از سنگ معدنی که حاوی مقدار قابل توجهی از این فلز باشد آسان است .بیش از سه هزار سال قبل از میلاد مسیح مس برای ساختن ابزار گوناگون به کار برده شده است .مصریان در ساختن هرم خئوپس(خوفو) از قطعات سنگی عظیمی که به وسیله ابزار مسی تراشیده می شود استفاده کرده اند.

در میان معادن مس در عصر باستان ،معدن واقع در جزیره قبرس از همه معروف تر بوده و نام انگلیسی مس ازنام لاتین این معدن یعنی ((کویروم)) 

گرفته شده است .

زمانی که انسان طرز تهیه برنز را آموخت ابزار سنگی جای خود را به ابزار برنزی دادند.به احتمال قوی برنز اولین بار بر حسب تصادف ساخته شد .

این موضوع از روی یافته های باستان شناسان متعلق به 3500 سال پیش از میلاد مسیح در جزیره کرت ،که در آنها علاوه بر ابزار مسی آلات و ادات برنزی نیز وجود دارد ،معلوم گردید .ابتدا برنز بسیار گران تمام می شد ،و به همین دلیل ،تنها برای ساختن جواهرات و قطعات زینتی استفاده
می شود. در مصر باستان آیینه را از برنز می ساختند.برنز مانند مس ماده عالی و کار آمد برای مجسمه سازی کسانی بودند که اشیای ظریف صنعتی و هنری می ساختند.

قرنها پیش در حدود قرن پنجم پیش از  میلاد انسان روش قالبگیری مجسمه از برنز را آموخته شد .پیشرفت ویژه در ساخت مجسمه از برنز در یونان باستان با شروع دوره هرکانیان حاصل شد .در عصر حاضر مس و برنز همچنان نقش خود را در زمینه یاد شده حفظ کرده اند.

انسان علاوه بر برنز ،آلیاژ جالب دیگرمس ،برنج را در گذشته بسیار دور می شناخت . این آلیاژ از ذوب کردن مس با  سنگ معدن روی به دست
می آید.

مصریان باستان ،هندیان،آشوریان،رومیان و یونانیان مس و برنز و برنج را می شناختند.

مس و برنز هر دو برای ساختن اسلحه به کار گرفته می شوند .باستان شناسان در حفاریهای مربوط به قرن هشتم تا ششم قبل از میلاد در آستای ،سیبری و ماورای قفقاز به چاقو ،سرنیزه ،سپر،و کلاه خود برنزی و مسی برخورده اند .در یونان باستان و روم نیز از مس و برنز برای ساختن سپر و کلاه خود استفاده می شود.

پس از اختراع سلاح گرم ،مس مورد استفاده ‌جدیدی نیز در این گونه سلاحها پیدا کرد.

بررسی برخی ویژگیهای مشترک عناصرواسطه و ترکیب های آنها.

((عنصر مس ،cu ))

І) ):خواص مغناطیسی :

عناصر یا ترکیب هایی از آنها دارای خواص مغناطیسی هستند که هنگام قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی جذب میدان مغناطیسی شده یا توسط آنها رفع می شود مانند فلز مس و سولفات مس در این رابطه عناصر و ترکیبهای آنها به دو دسته تقسیم می شوند.

مواد پارا مغناطیس

مواد      مغناطیس

عنصر مس جزء‌مواد پارامغناطیس است:

(І1) : مواد پارا مغناطیس :عناصر یا ترکیبهایی از آنها که در آرایش الکترونی لایه ظرفیت خود اربیتالهای باشند مواد پارامغناطیس محسوب می شوند مانندcu    .   cu 2+

  هنگامی که در یک  میدان مغناطیسی قرار می گیرند به طور نسبتاً ضعیف جذب میدان مغناطیسی می شوند و از ویژگیهای آنها این است که پس از دور شدن از میدان مغناطیس خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند.

(ІІ ):تغییر در شعاع اتمی و چگالی عناصر واسطه :

در عناصر واسطه تراز d و ید d3 که بعد از عناصر اصلی کلسیم در تناوب چهارم شروع می شوند با افزایش عدد اتمی به تدریج الکترون ها در تراز داخل تر d3 وارد می شوند و چون اربیتالهای این تراز رقیق تربوده و اثر پوششی ضعیفی دارد و همان وسعت فضایی قابل توجهی در مقابل تأثیر بار مؤثر هستند به الکترون های لایه ظرفیت ندارد بنابراین تغییر شعاع اتمی در آنها خیلی چشمگیر نیست و با جذب لایه ظرفیت به سمت هسته شعاع اتمی کوچکتری نسبت به عناصر اصلی هم دوره خواهد بود ولی با این وجود با افزایش عدد اتمی به تدریج عناصر سنگین تر می شوند و چگالی آنها افزایش چشمگیری نسبت به عناصر اصلی هم دوره پیدا می کند به عنوان مثال 2عنصر از آنها با عنصرهای اصلی هم دوره است از نظر چگالی به صورت زیر مقایسه می شوند.

    عناصر اصلی                      عناصر واسطه                   عناصر اصلی

N=4………ca          sc……..fe…….cu….            .. …br.….

((متالوژی فلز مس ))

متالوژی دانش رشگردی برای جدا کردن فلزها از سنگهای معدنی به خالص کردن و تبدیل آنها به فرآورده هایی است که مورد استفاده در صنعت و بازار است.در این بخش با قلمرو مهم متالوژی مس آشنا می شویم:

(Ι )استخراج و پالایش  فلز مس:

(Ι1):سنگهای معدنی موجود در طبیعت:

مس به احتمال زیاد نخستین فلزی است که مورد استفاده بشر قرار گرفتند در حال حاضر یکی از پر مصرف ترین فلزهاست .معدن مس در ایران فراوان است .

پژوهشها نشان می دهد که ایران برروی کمربندی مس جهانی قرار دارد،که از جنوب شرقی ایران آغاز شده تا شمال غربی و نواحی آذربایجان ادامه
می یابد.

در حال حاضر بشر از توده هایی سنگ معدن مس در سرچشمه بهره برداری می شود سنگ معدنهای مس در ایران متنوع است و شامل کربنات بازی مانند مالاکیت و سولفیت(مانند کالکوسیت) و اکسید(مانند کوپریت)است.

دراینجا به منظور آسان کردن این بررسی ،تنها عملیات استخراج از سولفید مس را مورد توجه قرار می دهیم.

 (Ι2):مراحل استخراج ،ذوب و پالایش مس سرچشمه:

خلاصه عملیات امروزی استخراج،ذوب،و پالایش مطابق آنچه که درمجتمع مس سرچشمه ایران می گذرد(مطابق شکل 5-9 ب ) بر قرار زیر است.

سنگ معدن ناخالص را که عیار مس در آن در همه جای جهان خیلی کم ودر حدود 1% است پس از انجام عملیات انفجار معدن ،به وسیله بیلهای الکتریکی جمع آوری و پس از آسیاب کردن به واحد پر عیار سازی منتقل می کنند.

در اینجا تغلیظ سنگ معدن به روش شناور سازی(فلوتاسیون1)انجام
می گیرد.

شکل 5-8 الف و ب مربوط به یک سلول شناور سازی سنگ معدن سولفید است.

گرد سنگ معدن ناخالص را با برخی روغنهای معدنی مناسب،آب و مواد صابونی کف زا در یک مخزن بزرگ واردمی کنند و جریان هودی فشرده را از پایین به درون مخزن می دهند.ماده روغنی و مایع کف زا به سطح ذره های سولفید مس می جنبد و آنها را شناور می کنند.امّا آب به سطح ذره های سنگین تر ناخالص ها (همچون دانه های ریز ماسه وبرخی سیلیکاتها)
می چسبد.

در جریان همزدن مخلوط ته نشین می شوند واز مجرای پایین خارج می شوند با انجام عمل شناور سازی ،عیار مس در سنگهای معدنی سرچشمه تا 32% بالا می رود.

1-flotation :روش شناور سازی برای جدا کردن فیزیکی ناخالص های بسیاری از سنگ های معدنی به کار می رود و منحصر به سنگهای معدنی مس نیست.

محصول تغلیظ شده پس از آبگیری و خشک کردن در واحد کنترل کیفیت مجتمع شیمیایی می شود تا نوع و مقدار ناخالصی های آن مشخص شود و مقدار لازم از کمک ذوب مناسب که ممکن است مواد آهکی یا سیلیسی باشد معین شود.