Bakır

Bakır

Atom numarası Z=29_t atom ağırlığı M = 63,546, simgesi Cu olan element 63 {«/o 69,1) ve 65 (o/o 30,9) kütleli doğal izotoplardan oluşan bakır, altın ve gümüş gibi, elementler çizelgesinin Bl sütununda yer alır; doğada arı halde ender bulunan (Superior gölü; Bolivya) metallerdendir.

Başlıca bakır Mzleri arasında sülfürler (Cu₂S kalkozit ve CuS kovelit; çift kalkopirit ya da bakır piriti CuFeS₂ ; Cu₃FeS₃ erübesit; Cu₃Sb [ya da As] S₃ tetraedrit), oksitler (CuO tenorit; Cu_zO kuprit) ve çözünmeyen, mavi ya da yeşil renkte oldukları için sanat yapıtlarının yapmanda kullanılan tuzlar (malakit Cu(OH)₂,CuC0₃; azürit Cu(OH)₂,

2Cu C0₃; krizokol Cu SI0_3f 2H₂0; atakamit 3Cu (OH)₂, Cu Cl₂ , vb.) sayılabilir.

Bakırın Tarihçesi

Bakır, Tarihöncesi insanının (Î.Ö. IV. binyıl) kullanmış olduğu ilk metaldir (söz konusu dönemde bakır yataklarının başhcaları Sina’da, Mısır’da, ve Kıbrıs’taydı). Bakır kullanımının bu kadar erken yaygınlaşmasının nedeni, doğada arı halde bulunabilmesi ve işlenmesinin kolay olmasıdır. Ama silah yapımına daha elverişli olan tunç, kısa süre sonra bakırın yerini almıştır.

Metalürji

Bakırın erime noktası düşük olduğundan (1 083°C) işlenmesi kola dır. Eritici ve kok bulunan bir ortamda, oksitler ve karbonatlar, aracılığıyla kolayca indirgenirler. Bakır piritleri, uçucu hale gelen antimon ve arseniğin atılması için kavrulur. Demir sülfür, oksitlere (FeO ve S0₂) dönüşür; bu dönüşü çoğunlukla, sülfürik asit üretimin başlangıç noktasıdır. Demir oksit, silisli cürufla (sülfürleri içeren < yoğun matın üstünde yüzen silikatlar halinde) atılır. Yeni bir yükseltgene, Cu₂s’e etkisiyle ham bakır veren (% 98), Cu₂o elde edilmesi sağlar: Cu₂S + 2 Cu₂0 – 6 Cu + So₂

Filizlerin kapsamı düşükse, madenin işlenmesi yaş usule göre yapılır: Bakır-II iyonları içeren bir çözelti, bakıra oranla çok daha yükseltgen olan demir çubukları üstünden geçilir:

Cu²⁺ + Fe™>Cu + Fe²⁺.

Bakır hangi yöntemle elde edilirse edilsin, arıtılmak zorundadır, Arıtma işlemi ya kuru yolla (erimiş metalin yabancı maddelerinin büyük bir bölümünün bir hava akımında yükseltgenmesi, sonra da bir odun kömürü tabakası altında uzun süre (İmlendirilmesi) ya da elektroliz yoluyla yapılır* Elektroliz yönteminde, anotlar ham bakırdan, katotlar saf bakırdan, elektroliz banyosuysa bakır sülfat (o/o 20) ve sülfürik asit (% 5) çözeltisinden oluşmuştur. Anotun bakırı, çözeltiye Cu²⁴ halinde geçerken, çözeltideki bakır iyonları metal halde katotta toplanırlar. Elde edilen bakır, içerdiği gazlardan kurtulması için eritilir ve % 99,99 arılığa erişir,

Bakırın Fiziksel Özellikleri

Normal koşullarda bakır, yansımadan dolayı kırmızı, saydamlıktan ötürü yeşil renklerde, 8,96 yoğunlukta, 1083°C^,tâ eriyen ve 2 310°C^,a doğru kaynayan katı bir cisim halinde bulunur. Yumuşak, kolayca tel ve levha haline getirilebilen, dövülgen bir metaldir; ısı iletkenliği çok yüksektir: 0,94 W/mk (metrekelvin’de vat). Elektrik direnci, özellikle arı haldeyken çok azdır: Gümüşten sonra en iyi elektrik iletkenidir. Erimiş bakır soğurken sıkıştığı için, döküm işlerinde kullanılması olanaksızdır. Mekanik özellikleri çok az olduğundan, daha çok alaşımları kullanılır.

BAKIR ALAŞIMLARI

Bakır ve kalay alaşımı olan bronzlar, kalay oranına (°/o 40*a varabilir) göre, çeşitti alalılarda kullanılırlar. Pirinçler de bakır ve çinko alaşımlıdırlar ve %10-°/o 45 arasında çinko içerebilirler. Bakıra oranla daha kolay işlenebildikleri ve daha ucuz oldukları için, daha yaygın biçimde kullanılırlar.

Kuproalüminyumlar (alüminyum bronzu), %5 – %12 oranlarında alüminyum içeren sarı renkli. alaşımlardır; para yapımında ve musluk sanayisinde kullanılırlar. Kuprosilisyumlar (siüsyumlu bronzlar). <Vol-°/ö2 oranlarında silisyum içerirler; bakırdan daha sağlamdırlar; elektrik iletkenlikleri de aşağı yukarı aynıdır (telefon kablolarının yapımında kullanılırlar). Kuproberilyumlar (berüyumlu bronzlar), %1-% 2,5 arasında berüyum içerirler. Mekanik nitelikleri çeliğinkiyle karılaştırılabilir; ısı iletkenlikleri çok yüksektir ve kuvvetli darbeler altında bile kıvılcım çıkarmazlar (güvenlik gereçlerinin yapımında kullanılırlar). Bakır alaşımları arasında ayrıca, gerilmelere dayanıklı kuprokadmiyumlar, kolayca üretilen kuprotellürler, mekanik dirençleri yüksek olan kuprokromlar sayılabilir. Kupronikeüer serttir ve bozulmazlar (Monel alaşımı: °/o 30 Cu, % 70 Nî); elektrik dirençleri yüksektir (konstantan: */o 60 Cu, % 40Nt) ve gümüş kaplamaya çok elverişlidirler. Bakırın üçlü alasından arasında da, bakır, nikel ve çinkodan oluşan, aşınmaya dayanıklı beyaz Alman gümüşü; konstantan gibi elektrikte direnç tellerinin ve kuyumculukta çeşitli alaşımların yapımında kullanılan manganin (balar, manganez ve nikelden oluşur) sayılabilir.

Bakırın Kimyasal Özellikleri

Bakır, bileşiklerinde +1 (bakır I bileşikleri), +2 (bakır II bileşikleri) ve bazen 4-3 yükseltgenme derecesinde bulunur. Ametallerin aşağı yukarı bütünüyle (azot, karbon ve hidrojen dışında) doğrudan birleşir vebalar (I), bakır (II) büeşikleri karışımlarını verir. Havada güç yükseltgenen bakır, bu yükseltgenme sırasında, bakırdan yapılma çatıların özel renklerini oluşturan ve bakır pası denilen koruyucu bir hidroksi-karbonat [ Cu₂ C0₃ (OH)₂ olabilir 1 tabakasıyla kaplanır. 100°C*ın üstünde hızla yükseltgenerek, siyah bakır monoksit CuO ve kırmızı bakır dioksit Cu₂0 (oksidül karışımı) verir; suya etkimez. Bakır, hidrojenden daha az indirgen olduğu için, yükseltgen olmayan seyreltik asitler (sülfürik asit, asetik asit, vb.) tarafından etkilenmez. Bununla birlikte, açık havada, zehirli Cu²⁺ iyonlarını oluşturan yavaş bir etkilenme söz konusudur. Bu nedenle, bakırdan yapılmış gereçleri sirkede ve yağ asitlerinde bırakmamak gerekir.

Seyreltik yükseltgen nitrik asit, azot oksitli (özellikle NO) dumanlar çıkararak, bakır tarafından indirgenir. Bu özelliğinden nitrik asitle yapılan gravürlerde yararlanılır. Ayrıca, derişik ve sıcak sülfürik asit de, kükürt dioksit (SO_z) çıkararak indirgenir. Her durumda, Cu²⁺ iyonları elde edilir. Cu S0₄ bakır sülfat, CuS0₄, 5H₂0 ticari biçimiyle, önemli bir sanayi ürünüdür.

Bakırın Kullanımı

Bakır. ısı ve elektriği çok iyi iletirler. Bu yüzden kazanlar, ısı değiştiricileri ve mutfak gereçleri üretiminde kullanılır. Elektrik alanındaki uyglamaları (elektrik telleri..iletken bobinler, vb.), toplam bakır üretiminin yarısından çoğunu tüketir. Ayrıca. Aşınmaya karşı dayanıklı nedeniyle, çatı kaplama levhaları boru yapımında ve işlenmesi kolay bir maden olduğu için süs eşya yapımında kullanılır.