Медь: цвет, особенности добычи, характеристика металла

Медь в чистом виде характеризуется пластичностью, вязкостью, легко поддаётся прокатыванию в тонкие металлические листы. Освоена человеком и нашла широкое применение ещё с древних времён, благодаря сравнительно доступному способу добычи из руды при небольшой температуре плавления. Большинство людей знают, какого цвета бывает медь. Это красноватый, на некоторых участках бурый, а на изломе — с розовым оттенком металл.

Добыча металла

В природе медь в виде самородков встречается чаще, по сравнению с золотом, серебром или железом. Древнейшие медные предметы, а также шлак, свидетельствующий о выплавке её из руды, были обнаружены в Турции при раскопках древних поселений. Из истории известно, что за каменным веком последовал медный, характеризующийся изготовлением и применением медных предметов. Исследования учёных говорят о том, что даже при мягкости металла орудия труда из меди выигрывают в скорости строгания, рубки, сверления и распила древесины у каменных изделий.

Медные руды — это залежи минералов, которые содержат не только медь, но и другие вещества, способствующие формированию их свойств, например, никель. Медными считают те виды руд, в которых содержание количества меди было бы достаточным для целесообразной добычи промышленными способами. Таким требованиям соответствуют руды, содержащие цветной металл в пределах от 0,5 до 1%. Земля располагает ресурсами, содержащими медь, 90% из которых — медно-никелевые руды.

Сейчас добывают руду в ряде стран, но наиболее масштабные месторождения отмечаются в Австралии, Чили, Индонезии, США. В последние годы непрерывный процесс добычи этого металла заметно сократился. Это обуславливается широким использованием в промышленности лома (сырья).

Из-за прочности металла и способности сохранять свои физико-химические свойства продолжительное время жизненный цикл у меди довольно долгий, хотя изделия приходят со временем в негодность. Они сдаются в металлоприемные пункты, и начинается новый процесс переработки медного лома, состоящий из нескольких этапов и положительно влияющий на экономику производства. При этом недра земли остаются нетронутыми, к тому же переработка руды требует немалых затрат энергии, а на переработку лома расходуется на 90% меньше. Таким высоким показателем характеризуются далеко не все металлы.

Медь принадлежит к группе цветных металлов, даже руда отличается выраженным медным цветом. Добычу руды осуществляют в основном открытым способом, то есть без шахтных сооружений, а металл извлекается с применением обогащения методом флотации. Рудная порода смачивается водой, вещества, не содержащие металл, увлажняются и слипаются, образуя отходы, а не смоченные частицы поднимаются вверх и образуют пену. Затем медная руда подвергается дополнительному циклу очистки, отправляется в плавильную печь, потом на изготовление заготовок.

Характеристика и особенности

Медь выглядит золотисто-розовым металлом, который при взаимодействии с воздухом приобретает оксидный налёт желтовато-красного оттенка. Так же, как золото, цезий и осмий, характеризуется индивидуальной цветовой окраской. Существуют ещё некоторые особенности металла:

1. Обладает высокой степенью электропроводности (после серебра на втором месте), особенно при использовании её в чистом виде. Примесь других металлов или каких-либо веществ в составе снижает её проводимость.
2. Металл прочен и долговечен, поэтому широко применяется в производстве труб, кровельных материалов.
3. Привлекательный цвет и блеск меди дали возможность использовать её для изготовления посуды, различных декоративных изделий, предметов и украшений интерьера.
4. Важной особенностью меди является процесс окисления. При взаимодействии с влажной средой металл приобретает уникальный налёт. Благодаря слою патины металл защищён от коррозионного процесса и различных повреждений. Это свойство меди часто используется художниками и скульпторами. Искусственно подвергая металл воздействию влаги, получают необычную окраску изделия. Примером может служить статуя Свободы в США. С годами на ней стала образовываться патина, и монумент приобрёл зелёный оттенок. Теперь американцы называют свой символ «Зелёная леди».
5. Отличается высокой энергоэффективностью. Хорошая теплопроводность металла позволяет значительно экономить энергию. Если система отопления снабжена медными трубами с изоляцией, потери тепла снижаются во много раз. И наоборот, в охладительных системах благодаря металлу поддерживается заданная температура.
6. Это незаменимый микроэлемент, участвующий во многих процессах работы организма человека: кроветворении, метаболизме сахара и холестерина, способствует усвоению железа, улучшает работу сердечно-сосудистой системы и головного мозга.

Этим металлом богаты многие продукты. Суточная доза, необходимая для нормального функционирования организма, составляет от 1,5 до 3 мг в сутки. Нужно иметь в виду, что недостаточное количество пагубно влияет на организм человека.

Отличие от других элементов

Химически чистый металл характеризуется тремя особенностями — индивидуальным цветом (с каким медь встречается в быту), пластичностью и стойкостью к коррозии. Последнее свойство формируется благодаря образованию тонкой оксидной плёнки. Этот слой дополняет тёмно-красным оттенком цвет розовой меди, а также придаёт металлу химическую инертность в неагрессивной среде.

Для идентифицирования меди применяется спектральный анализ, требующий специального дорогостоящего приспособления — анализатора металлов, тогда как при самостоятельном анализировании потребуется набор определённых приёмов:

1. Визуальное отличие медного лома от других цветных металлов. При естественном освещении чистый элемент Cu имеет красно-розовый цвет. Искусственное освещение меняет цвет меди, бывает ближе к жёлто-зелёному тону.
2. Устранение поверхностной оксидной плёнки. Для этого нужно нарушить верхний слой при помощи напильника.

Сложнее будет отличить чистый элемент от медных сплавов: латуни и бронзы, а также омеднённого алюминия. В составе латуни содержатся медь и цинк, наличие которого колеблется от 4 до 45%. При высоком проценте содержания примеси отличить от чистого металла будет несложно, так как цвет латуни будет более светлым.

При возрастании количества цинка в сплаве происходит смещение от красного тона к жёлтому. Следовательно высокомедную латунь с 10% содержанием примесей зрительно можно принять за чистую медь. Однако есть три варианта, благодаря которым можно сделать различие:

1. Определение по звуку. При ударе по металлу мягкая медь будет издавать приглушённый звук, а латунь звонкий. Такой метод результативно работает для крупногабаритных изделий, например, труб.
2. По сгибу. Её можно легко согнуть, тогда как более жёсткая латунь менее податлива.
3. По весу. Плотность Cu 9 г/куб. см. Это выше, чем у цинка (7,1). Латунь характеризуется величиной в среднем 8,6 г/куб. см.

Идентифицировать медь можно также по металлической стружке: медная имеет форму спирали, латунная прямую, игольчатую. Можно использовать химические вещества, например, соляную кислоту. Медь не будет реагировать, находясь в растворе, а поверхность латуни покроется белым налётом, называющимся хлоридом цинка, — результат реакции.

Способы определения бронзы и алюминия

Не всегда возможно определить вид металла по цвету. Например, бронза является сплавом меди с оловом и также имеет розово-красный оттенок. Поэтому нужно воспользоваться способом опробования на пластичность. При надавливании на медь жёстким предметом на поверхности останется выемка, бронза при такой манипуляции не будет деформироваться.

Отличить медь от бронзы можно при помощи раствора соли. В одном литре воды следует растворить 200 г соли, вылить в металлическую ёмкость и подогреть до 60 градусов. Затем в горячую жидкость поместить кусочки металла и подождать примерно 20 минут. Медь поменяет цвет, а бронза не отреагирует на воздействие раствора соли.

Выявить металлы можно ещё по свойству патинирования меди, которая через определённое время окисляется и покрывается зеленовато-голубым налётом. Бронза не обладает таким свойством. Металлы нетрудно различить по цвету. Сложнее определить, из чего изготовлены жилы кабеля. Лужёная медь имеет серебристый оттенок, а омеднённый алюминий светло-жёлтый, поэтому отличить их по цвету очень сложно.

Верным способом будет сравнение их сопротивления. Витая пара медных жил, длиной 100 м, имеет величину параметра от 4 до 8 Ом, сопротивление алюминиевого кабеля такой же длины намного выше (от 12 до 20 Ом). Зная, что медь обладает высокой степенью электропроводности, можно делать выводы. Ещё проверяются жилы при помощи сгибания и разгибания. Проводник из алюминия быстро сломается, а на медный придётся потратить некоторое время.

Кровельные покрытия

Оригинальный цвет, присущий меди, а также её антикоррозийное свойство сыграли большую роль в освоении её как кровельного материала ещё много лет назад. Долго в этом качестве использовали более дешёвые сталь и алюминий, но в последнее время дизайнеров и архитекторов вновь заинтересовал необычный металл.

Кровля из медного покрытия отличается не только роскошностью и привлекательностью, но также высоким качеством и долгим сроком службы, способностью противостоять различным воздействиям: механическим, температурным и другим. Дома с медной кровлей имеют стильный и презентабельный вид.

Благодаря технологическим возможностям сейчас сразу можно получать медь нужного цвета, раньше дома покрывались жёлто-блестящего цвета металлолом. Со временем цвет кровли постепенно темнел, так как формировался оксид металла на её поверхности. А ещё через время химические процессы, которые происходили под действием окружающей среды, образовывали на кровле слой патины малахитово-зелёного цвета. Благодаря такому слою металл надёжно защищён от коррозионного процесса, поэтому крыши, покрытые патиной, служат несколько десятилетий и при этом сохраняют свои эксплуатационные характеристики.

В настоящее время специализированные магазины снабжены множеством каталогов, где сразу можно подобрать медные листы, подходящего цвета, для покрытия крыши. Благодаря современным технологиям на выбор представлен классический, оксидированный и патинированный тип покрытия.

Сейчас медь используют не только для кровель домов, но и для фасадов. Это и красиво, и выгодно. Фасад из меди не нуждается в особом уходе, не выгорает на солнце, защищает строение от перепадов температуры и повышенной влажности.

Оригинальностью цвета отличаются оксид и сульфат меди, широко применяющиеся в промышленности. Оксид меди, у которого кристаллы чёрного цвета, используется для тонирования стеклянных и лакокрасочных материалов. Сульфат меди не применяется как краситель, но зато обладает чудным сине-бирюзовым цветом.