Varis ir jo savybės. Vario savybės ir pritaikymas. Specifinio svorio vienetai

Sinonimai: Ploni vietinio vario ir kupito mišiniai buvo vadinami kuprokuritu (Vernadskis, 1910). Whitneyite (Gent, 1859) ir Darwinite (Forbes, 1860) yra arseno varis, kuris sudaro mišinius su algodonitu.

vardo kilmė

Lotyniškas vario vario pavadinimas kilęs iš Kipro salos pavadinimo, iš kur senovėje buvo importuojamas varis. Rusiško vardo kilmė neaiški.

Angliškas mineralo Varis pavadinimas yra Copper

• Cheminė sudėtis
• Veislės
• Buvimo gamtoje forma
• Fizinės savybės
• Cheminės savybės. Kitos savybės
• diagnostiniai požymiai. Palydovai.
• Mineralo kilmė
• Gimimo vieta
• Praktinis naudojimas
• Pirkti

Formulė

Cheminė sudėtis

Kartais jame yra Fe, Ag, Pb, Au, Hg, Bi, Sb, V, Ge 3 priemaišų (sidabro vario su 3-4% Ag, geležies-2,5% Fe ir aukso-2-3% Au). Priemaišos dažniau pastebimos pirminiame vietiniame varyje; perdirbtas varis paprastai yra grynesnis. Vietinio vario iš Shamlugh telkinio (Armėnija) sudėtis: Cu - 97,20 -97,46%, Fe - 0,25%; varyje iš Altajaus telkinių nustatyta 98,3 % Cu ir daugiau.

Kristalografinė charakteristika

Singonija. Kubinis.

Klasė. Heksoktaedras.

Kristalinė struktūra

Kristalų struktūrai būdinga į veidą orientuota gardelė; vario atomai yra elementariojo kubo paviršių kampuose ir centruose. Tai formali išraiška fakto, kad vario struktūroje yra artimiausia metalo atomų pakuotė (vadinamoji kubinė artimiausia pakuotė), kurios spindulys yra 1,27 A, o atstumas tarp artimiausių atomų yra 2,54 A. erdvė 74,05%. Kiekvieną Cu atomą supa 12 panašių (koordinacijos numeris 12), išsidėsčiusių aplink jį išilgai vadinamojo Archimedo kuboktaedro viršūnių.

Pagrindinės formos:a (100), d (110), o (111), l (530), e (210), h (410).

Buvimo gamtoje forma

Krištolo forma. Kristalų forma kubinė, tetraheksaedrinė, dodekaedrinė, rečiau – oktaedrinė (galbūt pseudomorfai po kupito). Kraštai dažnai yra šiurkštūs, su įdubimais ar iškilimais. Paprasti kristalai yra reti.

Dvigubai. Išilgai (111) augantys dvyniai yra dažni, kartais polisintetiniai, dažnai sluoksniniai ašies dvynių kryptimi arba pailgos plokštumos dvyniai, lygiagrečiai įstrižai. Paprastai kristalai (paprastieji ir dvyniai) yra netolygiai išsivystę: pailgėję, sutrumpėję arba deformuoti. Būdingos dendritinės formos, kurios yra vienodi daugelio kristalų (vienodai deformuotų arba taisyklingų) susipynimai bet kuria kryptimi. Tai, pavyzdžiui, kristalai, susipynę išilgai (111), pailginti išilgai 2-osios eilės simetrijos ašies ir susilieję lygiagrečiai rombinio dodekaedro paviršiams) arba taisyklingų susidvynių kristalų ataugos, išsišakojusios išilgai oktaedrinių paviršių kraštų ir įstrižainių, taip pat lygiagrečios. 4-osios eilės krypties ašimis pailgėjusių kristalų tarpaugių. Ištisinėse vietinio vario nuosėdose ėsdinimo metu randama kolektyvinės kristalizacijos požymių, kai dėl mažesnių, netaisyklingos formos zoninių grūdelių išsivysto dideli grūdeliai.

Agregatai. Iškreipti kristalai, pavieniais netaisyklingais grūdeliais, dendritiniai tarpaugiai, siūliniai, vieliniai, samanoti dariniai, plonos plokštelės, konkrementai, miltelių sankaupos ir ištisinės masės, sveriančios iki kelių šimtų tonų.

Fizinės savybės

Optinis

Šviežio lūžio spalva yra šviesiai rausva, greitai keičiasi į vario raudoną, vėliau į rudą; dažnai su geltonu ar margu atspalviu.

Linija vario raudona, blizgi.

Blizgus metalas.

Skaidrumas. Nepermatomas. Ploniausiose plokštelėse jis šviečia žaliai.

Lūžio rodikliai

Ng = , Nm = ir Np =

Mechaninis

Kietumas 2,5-3.

Tankis 8,4-8,9

Skilimas nepastebimas.

Lūžis skeveldras, kabliukas.

Cheminės savybės

Lengvai tirpsta praskiestame HNO 3 ir vandeny, H 2 SO 4 - kaitinamas, HCl - sunkiai. Jis ištirpsta vandeniniame amoniako tirpale ir pamėlynuoja. Poliruotose dalyse jis gali būti išgraviruotas visais pagrindiniais reagentais. Vidinė struktūra lengvai aptinkama naudojant NH 4 OH + H 2 O 2 arba HCl + CrO 3 (50 % tirpalas).

Kitos savybės

Labai lankstus ir lankstus. Elektros laidumas yra labai didelis; žymiai sumažintas priemaišų.

Elgesys kaitinant. Grynas vario lydosi 1083° temperatūroje. Šilumos laidumas yra šiek tiek mažesnis nei sidabro.

Dirbtinė mineralo gamyba.

Jį galima lengvai gauti iš lydalo arba elektrolizės būdu iš vario druskų tirpalų.

Diagnostinės savybės

Panašūs mineralai

Atpažįstama iš raudonos gaivaus paviršiaus spalvos, blizgios linijos, vidutinio kietumo ir plastiškumo, dažniausiai padengtos žalsvomis, juodomis, mėlynomis oksiduotų vario mineralų nuosėdomis. Po mikroskopu atspindintoje šviesoje jis lengvai nustatomas pagal spalvą ir atspindį.

Susiję mineralai. Vario auksas, chalkocitas, kalcitas, diopsidas, apatitas, sfenas, magnetitas, malachitas, baritas, kvarcas, chalkopiritas.

Kilmė ir vieta

Hidroterminis. Kaupiasi įdėklose. Iki 450 tonų sveriantys grynuoliai apibūdinami kaip unikalūs reiškiniai.

Gimtasis varis susidaro redukuojančiomis sąlygomis įvairių geologinių procesų metu; nemaža jo dalis išsiskiria iš hidroterminių tirpalų. Mikroskopinių segregacijų pavidalu jis pastebimas daugelyje, daugiausia mafinių, magminių uolienų, veikiamų hidroterminių tirpalų, pavyzdžiui, serpentinizuotuose peridotituose, dunituose ir serpentinituose. Šiuo atveju vietinio vario atsiradimas gali būti susijęs su anksčiau susidariusių vario sulfidų, pavyzdžiui, kubanito, skilimu (Uralas, Užkaukazija). Panaši kilmė gali būti siejama su vietiniu variu amfibolizuotose pagrindinėse Sverdlovsko srities Serovo srities uolienose. Čeliabinsko srities Karabašo vario aukso telkinyje vietinis varis stebimas į gyslų pavidalo diopsido-granato uolienų kūnus, esančius tarp serpentinitų; dėl vietinis varis jam būdingas ryšys su vario auksu, chalkocitu, kalcitu, diopsidu, apatitu, sfenu, magnetitu ir kt.
Kai kuriose senovės vulkaninėse uolienose (melafiruose, diabazėse ir kt.), metamorfinėse garų, dujų ir hidroterminių tirpalų įtakoje, varis užpildo tonziles, sudaro cementą tarp pakitusios lavos mineralų, užpildo tuštumas ir įtrūkimus; kartu su hidroterminiais mineralais: analcimas, lomontitas, prehnitas, datolitas, adularia, chloritas, epidotas, pumpeliitas, kvarcas, kalcitas. Didžiausi šio tipo telkiniai yra Kivino pusiasalyje Aukštesniojo ežero regione (Mičiganas, JAV), kur mineralizacija apsiriboja viršutine proterozojaus seka. Pagrindinė vario masė išgaunama iš melafirų ir konglomeratų, tačiau didžiausios vario segregacijos (iki 400 tonų ir daugiau) randamos kalcito gyslose, kuriose yra vietinio sidabro ir domeikito.

Mineralų kaita.

Dažniausi vietinio vario pakitimo produktai yra kupitas, malachitas ir azuritas.

Gimimo vieta

Vietinio vario išskyrimai buvo pastebėti Novaja Zemljos diabazėse, Sibiro platformos spąstuose, tarp pagrindinių efuzinių uolienų Italijoje, Farerų salose (Danija), Nova Scotia (Kanada) ir kitose vietose. Retų tipų vietinio vario hipogeno telkinių atstovai yra Franklino cinko-mangano telkiniai (Naujasis Džersis, JAV) ir Longbano bei Jacobsbergo mangano telkiniai (Švedija). Hipogeniški, matyt, yra vietinio vario, sveriančio iki kelių tonų, iš anksčiau sukurto Kalmakto telkinio Kazachstane, pristatyto muziejuose su puikiais pavyzdžiais.
Oksidacijos zonoje, ypač jos apatinėse dalyse, vietinis varis daugiausia yra ankstyvas vario sulfido mineralų, daugiausia chalkocito, kitimo produktas. Jį sudaro daugiausia netaisyklingos formos iškrovos, rečiau - kristalai ir dendritiniai agregatai.
Dažniausiai vietinį varį lydi chalkocitas, kupitas, kalcitas ir limonitas. Jis stebimas daugelyje telkinių Kazachstane (Dzhezkazgan, Berkara, Uspenskoje ir kt.), Rudny Altajaus (Belousovskoje, Zyryanovskoye, Chudak, Talovskoye ir kt.), JAV (Bisbee ir Clifton-Morensee Arizonoje, Tintike Utoje). ir kt.) .
Dalis natūralaus vario oksidacijos zonoje susidaro nusėdant iš tirpalų, kuriuose yra vario sulfato. Toks, pavyzdžiui, yra vietinis varis, kuris formuoja nuosėdas ertmėse tarp limonito agregatų, kartais kartu su kupritu (Vario rūdos telkinys, Sverdlovsko sritis ir kt.). Žinomi vietiniai vario pseudomorfai, susidarę oksidacijos zonoje po chalkocito, kupito, antlerito, chalkantito, azurito, kalcito, aragonito ir kitų mineralų.
Ypač gražūs vietinio vario pavyzdžiai (kristalai ir dendritiniai agregatai) yra iš Sverdlovsko srities Turino kasyklų.
Kai kuriose kasyklose iš vandenų, kuriuose yra vario, ant geležinių objektų išsiskiria vadinamasis cementinis varis plėvelių ir plutos pavidalu. Taip pat žinomi vario susidarymo atvejai ant pusiau suirusių tvirtinimo detalių liekanų.
Padidėjęs vietinio vario kiekis aptinkamas kai kuriose nuosėdinėse uolienose (smėlio akmenyse, moliuose, mergeliuose), kuriose yra augalų liekanų, netaisyklingos formos segregacijų, kartais pseudomorfų ant medienos arba konkrementų pavidalu. Tokie, pavyzdžiui, yra tam tikrų Rusijos regionų (Uralo, Tatarstano ir kt.) Permės vario smiltainiai, Kirgizijos Naukatos smiltainiai, Bolivijos Korokoro ir Kobritsos kreidos vario smiltainiai ir kt.
Vietinio vario susidarymas kai kuriuose durpynuose taip pat yra susijęs su atsigavimo procesais, pavyzdžiui, Sverdlovsko srityje - palei Lyovikha upę Tagil upės baseine ir Sysert regione.
Akmenukų ir grūdelių pavidalo vietinis varis aptinkamas Rusijoje kai kuriose vietose: Urale, palei Jenisejų, palei B. Sarkhoy upę Buriatijoje, palei Chorokh upę Gruzijoje, Komandų salose ir kitose vietose. . Konektikuto valstijoje (JAV) vietinis varis buvo rastas ledynų nuosėdose iki 75 kg sveriančių segregacijų pavidalu. Vengerovo meteorito, susieto su troilitu, geležyje pastebimos mažos, netaisyklingos formos vietinio vario nuosėdos.

Praktinis naudojimas

Svarbus kai kurių vario rūdų komponentas, kartais pagrindinis tokių rūdų vario mineralas.

Jis naudojamas elektrotechnikoje, prietaisų gamyboje; plačiai naudojami įvairūs lydiniai su variu (bronza, žalvaris, vario nikelis).

Fiziniai tyrimo metodai

Diferencinė terminė analizė

Pagrindinės rentgenogramos linijos:

senoviniai metodai. Jis tirpsta po pūtimo vamzdžiu. Baltos šilumos temperatūroje jis palaipsniui oksiduojasi, liepsną paverčia žaliai.

Render(( blockId: "R-A-248885-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-248885-7", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("scenarijus"); s = d.createElement("scenarijus"); s.type = "tekstas/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = tiesa; t.parentNode.insertBefore(s, t); ))(tai, šis.dokumentas, "yandexContextAsyncCallbacks");

Kristalų optinės savybės plonuose preparatuose (sekcijose)

Šviesiai rausvos spalvos poliruotose dalyse. Atspindiumas (%): žaliesiems spinduliams - 61, oranžiniams - 83, raudoniems - 89. Izotropinis. Lūžio rodikliai (pagal Kundtą) prizmėse raudonai šviesai - 0,45, baltai - 0,65, mėlynai - 0,95; atspindinčioje šviesoje (pagal Drude) Na šviesai 0,641, raudonai - 0,580. Na-šviesos sugerties koeficientas yra 4,09, raudonos šviesos - 5,24.

Varis. Somorodokas

Metalinį varį žmonija jau seniai naudojo įvairiose gyvenimo srityse. Dvidešimt devintas elementas iš periodinės D. I. Mendelejevo lentelės, esantis tarp nikelio ir cinko, turi įdomių savybių ir savybių. Šis elementas žymimas simboliu Cu. Tai vienas iš nedaugelio metalų, turinčių būdingą spalvą, išskyrus sidabrą ir pilką.

Vario istorija

Apie tai, kiek šis cheminis elementas turėjo puikų žmonijos ir planetos istorijoje, jau galima spėti iš istorinių epochų pavadinimų. Po akmens amžiaus atėjo vario amžius, vėliau – bronzos amžius, kuris taip pat tiesiogiai susijęs su šiuo elementu.

Varis yra vienas iš septynių metalų, kurie žmonijai buvo žinomi nuo seniausių laikų. Remiantis istoriniais duomenimis, senovės žmonių pažintis su šiuo metalu įvyko maždaug prieš devynis tūkstančius metų.

Seniausi gaminiai iš šios medžiagos buvo rasti šiuolaikinės Turkijos teritorijoje. Archeologiniai kasinėjimai, atlikti didelės neolito laikų gyvenvietės, vadinamos Chatalheyuk, vietoje leido aptikti mažus varinius karoliukus, taip pat vario lėkštes, kuriomis senovės žmonės puošė savo drabužius.

Rasti gizmos buvo datuojami aštuntojo ir septintojo tūkstantmečių prieš Kristų sandūroje. Be pačių gaminių, kasinėjimų vietoje rasta ir šlako, kas rodo, kad iš rūdos buvo lydomas metalas.

Vario gavimas iš rūdos buvo gana prieinamas. Todėl, nepaisant aukštos lydymosi temperatūros, šis metalas buvo vienas iš pirmųjų, kurį žmonija greitai ir plačiai įvaldė.

Kasybos metodai

Natūraliomis sąlygomis šis cheminis elementas yra dviejų formų:

• jungtys;
• grynuoliai.

Įdomus faktas yra toks: vario grynuoliai gamtoje sutinkami daug dažniau nei auksas, sidabras ir geležis.

Natūralūs vario junginiai yra:

• oksidai;
• anglies ir sieros kompleksai;
• bikarbonatai;
• sulfidų rūdos.

Rūdos, kurių pasiskirstymas didžiausias, yra vario blizgesys ir vario piritas. Vario šiose rūdose yra tik vienas ar du procentai. Pirminis varis kasamas dviem pagrindiniais būdais:

• hidrometalurginis;
• pirometalurginis.

Pirmojo metodo dalis – dešimt procentų. Likę devyniasdešimt priklauso antrajam metodui.

Pirometalinis metodas apima procesų kompleksą. Pirma, vario rūda yra sodrinama ir sudeginama. Tada žaliava išlydoma į matinį, po to ji pučiama konverteryje. Taigi gaunamas pūslinis varis. Jo pavertimas grynu atliekamas rafinuojant - pirmiausia ugnimi, tada elektrolitiniu būdu. Tai paskutinis etapas. Užbaigus gauto metalo grynumas yra beveik šimtas procentų.

Vario gavimo hidrometalurginiu metodu procesas yra padalintas į du etapus.

1. Pirma, žaliava išplaunama silpnu sieros rūgšties tirpalu.
2. Paskutiniame etape metalas yra atskiriamas tiesiai nuo pirmoje pastraipoje nurodyto tirpalo.

Šis metodas naudojamas apdorojant tik žemos kokybės rūdas, nes, skirtingai nei ankstesnis metodas, tauriųjų metalų išgauti neįmanoma. Štai kodėl procentas, priskiriamas šiam metodui, yra toks mažas, palyginti su kitu metodu.

Šiek tiek apie pavadinimą

Cheminis elementas Cuprum, žymimas simboliu Cu, gavo savo pavadinimą liūdnai pagarsėjusios Kipro salos garbei. Būtent ten tolimame trečiajame amžiuje prieš Kristų buvo aptikti dideli vario rūdos telkiniai. Šiose kasyklose dirbę vietiniai meistrai lydė šį metalą.

Galbūt neįmanoma suprasti, kas yra metalinis varis, nesuvokus jo savybių, pagrindinių charakteristikų ir savybių.

Susilietus su oru šis metalas tampa gelsvai rausvos spalvos. Šis unikalus aukso-rožinės spalvos atspalvis atsiranda dėl oksido plėvelės atsiradimo ant metalo paviršiaus. Nuėmus šią plėvelę, varis įgaus išraiškingą rausvą spalvą su būdingu ryškiu metaliniu blizgesiu.

Nuostabus faktas: ploniausios varinės plokštės šviesoje yra visai ne rausvos, o žalsvai melsvos arba, kitaip tariant, jūrinės spalvos.

Paprastos medžiagos pavidalu varis turi šias charakteristikas:

• nuostabus plastiškumas;
• pakankamas minkštumas;
• plastiškumas.

Grynas varis, kuriame nėra jokių priemaišų, puikiai tinka perdirbimui - jį galima lengvai susukti į strypą ar lakštą arba ištraukti į vielą, kurios storis bus tūkstantosios milimetro dalys. Priemaišų pridėjimas prie šio metalo padidina jo kietumą.

Be minėtų fizikinių savybių, šis cheminis elementas pasižymi dideliu elektros laidumu. Ši savybė daugiausia nulėmė metalinio vario naudojimą.

Tarp pagrindinių šio metalo savybių verta paminėti aukštą šilumos laidumą. Pagal elektros laidumą ir šilumos laidumą varis yra vienas iš metalų lyderių. Tik vienas metalas, sidabras, turi didesnius šių parametrų rodiklius.

Neįmanoma neatsižvelgti į tai, kad vario elektros ir šilumos laidumo rodikliai priklauso pagrindinių savybių kategorijai. Jie išlieka aukšto lygio tik tada, kai metalas yra grynos formos. Šiuos rodiklius galima sumažinti pridedant priemaišų:

• arsenas;
• liauka;
• skarda;
• fosforo;
• stibis.

Kiekviena iš šių priemaišų kartu su variu turi tam tikrą poveikį, todėl pastebimai sumažėja šilumos ir elektros laidumo vertės.

Be kita ko, metalinis varis pasižymi neįtikėtinu stiprumu, aukšta lydymosi temperatūra ir aukšta virimo temperatūra. Duomenys tikrai įspūdingi. Vario lydymosi temperatūra viršija tūkstantį laipsnių Celsijaus! O virimo temperatūra yra 2570 laipsnių Celsijaus.

Šis metalas priklauso diamagnetinių metalų grupei. Tai reiškia, kad jo, kaip ir daugelio kitų metalų, įmagnetinimas vyksta ne išorinio magnetinio lauko kryptimi, o prieš jį.

Kita svarbi savybė – puikus šio metalo atsparumas korozijai. Didelės drėgmės sąlygomis, pavyzdžiui, geležies oksidacija vyksta kelis kartus greičiau nei vario oksidacija.

Cheminės elemento savybės

Šis elementas neaktyvus. Normaliomis sąlygomis veikiamas sauso oro, varis nepradeda oksiduotis. Kita vertus, drėgnas oras sukelia oksidacinį procesą, kurio metu susidaro vario karbonatas (II), kuris yra viršutinis patinos sluoksnis. Beveik akimirksniu šis elementas reaguoja su tokiomis medžiagomis kaip:

• siera;
• selenas;
• halogenai.

Oksidacinių savybių neturinčios rūgštys negali paveikti vario. Be to, jis niekaip nereaguoja, kai liečiasi su tokiais cheminiais elementais kaip:

• azotas;
• anglis;
• vandenilis.

Be jau pažymėtų cheminių savybių, variui būdingas amfoteriškumas. Tai reiškia, kad žemės plutoje jis gali sudaryti katijonus ir anijonus. Šio metalo junginiai gali pasižymėti ir rūgštinėmis, ir bazinėmis savybėmis – tai tiesiogiai priklauso nuo konkrečių sąlygų.

Taikymo sritys ir ypatybės

Senovėje metalinis varis buvo naudojamas įvairiausiems daiktams gaminti. Sumanus šios medžiagos naudojimas leido senovės žmonėms įgyti:

• brangūs patiekalai;
• dekoracijos;
• plonaašmenis įrankiai.

vario lydiniai

Kalbant apie vario panaudojimą, negalima nepaminėti jo svarbos gaminant įvairius lydinius, kurių pagrindą sudaro būtent šis metalas. . Šie lydiniai apima:

• bronzos;
• Žalvaris.

Šios dvi rūšys yra pagrindinės vario lydinių rūšys. Pirmasis bronzos lydinys buvo sukurtas Rytuose jau tris tūkstantmečius prieš Kristų. Bronza pagrįstai gali būti laikoma vienu didžiausių antikos metalurgų pasiekimų. Tiesą sakant, bronza yra vario ir kitų elementų derinys. Daugeliu atvejų alavas veikia kaip antrasis komponentas. Tačiau nepaisant to, kokie elementai yra lydinyje, varis visada yra pagrindinis komponentas. Žalvario formulėje daugiausia yra vario ir cinko, tačiau galima juos papildyti ir kitų cheminių elementų pavidalu.

Be bronzos ir žalvario, šis cheminis elementas dalyvauja kuriant lydinius su kitais metalais, įskaitant aliuminį, auksą, nikelį, alavą, sidabrą, titaną ir cinką. Vario lydiniai su nemetalais, tokiais kaip deguonis, siera ir fosforas, naudojami daug rečiau.

Pramonės šakos

Vertingosios vario lydinių savybės ir gryna medžiaga prisidėjo prie jų naudojimo tokiose pramonės šakose kaip:

• elektros inžinerija;
• elektros inžinerija;
• prietaisai;
• radijo elektronika.

Bet, žinoma, tai ne visos šio metalo panaudojimo sritys. Tai labai ekologiška medžiaga. Štai kodėl jis naudojamas namų statybai. Pavyzdžiui, stogo danga iš metalinio vario dėl didžiausio atsparumo korozijai tarnauja daugiau nei šimtą metų, nereikalaujanti ypatingos priežiūros ir dažymo.

Kita šio metalo naudojimo sritis yra juvelyrikos pramonė. Jis daugiausia naudojamas lydinių su auksu pavidalu. Gaminiai iš vario-aukso lydinio pasižymi padidintu stiprumu, dideliu patvarumu. Tokie gaminiai nesideformuoja ir ilgai nenusidėvi.

Metalinio vario junginiai pasižymi dideliu biologiniu aktyvumu. Floros pasaulyje šis metalas svarbus, nes dalyvauja chlorofilo sintezėje. Šio elemento dalyvavimas šiame procese leidžia jį aptikti tarp augalams skirtų mineralinių trąšų komponentų.

Vaidmuo žmogaus organizme

Šio elemento trūkumas žmogaus organizme gali turėti neigiamos įtakos kraujo sudėčiai, būtent ją pabloginti. Šios medžiagos trūkumą galite užpildyti specialiai parinkta mityba. Vario yra daugelyje maisto produktų, todėl paruošti sveiką mitybą pagal savo skonį nėra sunku. Pavyzdžiui, vienas iš šio elemento turinčių produktų yra paprastas pienas.

Tačiau sudarant šio elemento prisotintą meniu, nereikėtų pamiršti, kad jo junginių perteklius gali sukelti kūno apsinuodijimą. Todėl prisotinant organizmą šia naudinga medžiaga, labai svarbu nepersistengti. Ir tai taikoma ne tik suvartoto maisto kiekiui.

Pavyzdžiui, apsinuodijus maistu, gali būti naudojami variniai indai. Gaminti tokius patiekalus labai nerekomenduojama ir netgi draudžiama. Taip yra dėl to, kad virimo metu didelis šio elemento kiekis patenka į maistą, o tai gali sukelti apsinuodijimą.

Yra vienas įspėjimas dėl varinių indų draudimo. Tokių indų naudojimas nėra pavojingas, jei jų vidinis paviršius padengtas skarda. Tik esant tokiai sąlygai varinių puodų naudojimas nekelia grėsmės apsinuodyti maistu.

Be visų išvardytų taikymo sričių, šio elemento paplitimas neaplenkė medicinos. Sveikatos priežiūros ir priežiūros srityje jis naudojamas kaip sutraukiantis ir antiseptikas. Šis cheminis elementas yra akių lašų dalis, naudojama tokioms ligoms kaip konjunktyvitas gydyti. Be to, varis yra svarbus įvairių degimo tirpalų komponentas.

Varis yra pirmos grupės, ketvirtojo periodinės D. I. Mendelejevo cheminių elementų sistemos periodinės sistemos pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 29. Jis žymimas simboliu Cu (lot. Cuprum). Paprastoji medžiaga varis (CAS numeris: 7440-50-8) yra kalus pereinamasis metalas auksinės rožinės spalvos (rausvos spalvos, jei nėra oksido plėvelės). Jis buvo plačiai naudojamas žmonių nuo seniausių laikų.

Vardo istorija ir kilmė

Varis yra vienas iš pirmųjų metalų, plačiai įsisavintų žmonių, nes jo lyginamoji galimybė gauti iš rūdos ir žema lydymosi temperatūra. Senovėje jis buvo naudojamas daugiausia lydinio su alavu - bronzos pavidalu ginklų gamybai ir kt. (žr. Bronzos amžius).
Lotyniškas vario pavadinimas Cuprum (senovės Aes cuprium, Aes cyprium) kilęs iš Kipro salos pavadinimo, kur jau III tūkstantmetyje pr. e. egzistavo vario kasyklos ir varis buvo lydomas.
Strabonas vadina varines kreidas, kilusias iš Chalkio miesto pavadinimo Eubėjoje. Iš šio žodžio kilo daugelis senovės graikų varinių ir bronzinių daiktų, kalvio amato, kalvystės gaminių ir liejinių pavadinimų. Antrasis lotyniškas vario pavadinimas yra Aes (sanskritas, ayas, gotikinis aiz, vokiškai erz, angliškai ore) reiškia rūda arba mano. Indogermanų teorijos apie Europos kalbų kilmę šalininkai rusišką žodį varis (lenk. miedz, čekų med) kildina iš senosios vokiečių kalbos smida (metalas) ir Schmied (kalvis, angl. Smith). Žinoma, šaknų ryšys šiuo atveju neabejotinas, tačiau abu šie žodžiai yra kilę iš graikų kalbos. mano, mano nepriklausomai vienas nuo kito. Iš šio žodžio kilo giminingi pavadinimai – medalis, medalionas (pranc. medaille). Žodžiai varis ir varis randami seniausiuose rusų literatūros paminkluose. Alchemikai varį vadino Venera. Senovėje randamas Marso vardas.

Fizinės savybės

Varis yra aukso-rožinės spalvos kalus metalas, ore greitai pasidengiantis oksido plėvele, kuri suteikia jam būdingą intensyvų gelsvai raudoną atspalvį. Plonos vario plėvelės šviesoje yra žalsvai mėlynos spalvos.
Varis sudaro į paviršių nukreiptą kubinę gardelę, erdvės grupė F m3m, a = 0,36150 nm, Z = 4.
Varis pasižymi dideliu šilumos ir elektros laidumu (antroje vietoje pagal elektros laidumą po sidabro).
Jis turi du stabilius izotopus – 63 Cu ir 65 Cu bei keletą radioaktyvių izotopų. Ilgiausiai gyvenančio iš jų, 64 Cu, pusinės eliminacijos laikas yra 12,7 valandos ir du skilimo variantai su skirtingais produktais.
Vario lydinių yra nemažai: žalvario – su cinku, bronzos – su alavu ir kitais elementais, vario nikelio – su nikeliu, babbitų – su švinu ir kt.

Cheminės savybės

Nesikeičia ore, kai nėra drėgmės ir anglies dioksido. Tai silpnas reduktorius, nereaguoja su vandeniu, skiesta druskos rūgštimi. Jis perkeliamas į tirpalą su neoksiduojančiomis rūgštimis arba amoniako hidratu, esant deguoniui, kalio cianidui. Oksiduojamas koncentruotomis sieros ir azoto rūgštimis, aqua regia, deguonimi, halogenais, chalkogenais, nemetalų oksidais. Kaitinant reaguoja su vandenilio halogenidais.

Šiuolaikiniai kasybos metodai

90 % pirminio vario gaunama pirometalurginiu būdu, 10 % – hidrometalurginiu būdu. Hidrometalurginis metodas yra vario gamyba, išplaunant jį silpnu sieros rūgšties tirpalu, o po to iš tirpalo atskiriant metalinį varį. Pirometalurginis metodas susideda iš kelių etapų: sodrinimo, skrudinimo, lydymo iki matinio, pūtimo konverteryje, rafinavimo.
Vario rūdoms sodrinti naudojamas flotacijos metodas (remiantis skirtingu vario turinčių dalelių ir atliekų uolienų drėkinimu), kuris leidžia gauti vario koncentratą, kuriame yra nuo 10 iki 35% vario.
Vario rūdos ir koncentratai, kuriuose yra daug sieros, yra skrudinami oksidaciniu būdu. Kaitinant koncentratą arba rūdą iki 700-800 °C, esant atmosferos deguoniui, sulfidai oksiduojasi, o sieros kiekis sumažėja beveik perpus. Deginami tik prasti koncentratai (kurių vario kiekis nuo 8 iki 25%), o turtingi koncentratai (nuo 25 iki 35% vario) išlydomi nedeginant.
Po skrudinimo rūda ir vario koncentratas išlydomas į matinį, kuris yra lydinys, kuriame yra vario ir geležies sulfidų. Mate yra nuo 30 iki 50% vario, 20-40% geležies, 22-25% sieros, be to, matyje yra nikelio, cinko, švino, aukso, sidabro priemaišų. Dažniausiai lydymas atliekamas liepsnos reverberacinėse krosnyse. Temperatūra lydymosi zonoje yra 1450 °C.
Siekiant oksiduoti sulfidus ir geležį, gautas vario kilimėlis yra pučiamas suslėgtu oru horizontaliuose konverteriuose su šoniniu pūtimu. Susidarę oksidai paverčiami šlaku. Temperatūra keitiklyje yra 1200-1300 °C. Įdomu tai, kad šiluma keitiklyje išsiskiria dėl vykstančių cheminių reakcijų, be kuro padavimo. Taigi konverteryje gaunamas pūslinis varis, kuriame yra 98,4 – 99,4 % vario, 0,01 – 0,04 % geležies, 0,02 – 0,1 % sieros ir nedidelis kiekis nikelio, alavo, stibio, sidabro, aukso. Šis varis supilamas į kaušą ir supilamas į plienines formas arba ant liejimo mašinos.
Be to, norint pašalinti kenksmingas priemaišas, rafinuojamas pūslinis varis (atliekamas ugnies, o po to elektrolitinis valymas). Pūslinio vario rafinavimo ugnimi esmė – priemaišų oksidacija, jų pašalinimas dujomis ir pavertimas šlaku. Po ugnies rafinavimo gaunamas 99,0–99,7% grynumo varis. Jis pilamas į formas ir gaunami luitai tolesniam lydinių (bronzos ir žalvario) lydymui arba luitai elektrolitiniam rafinavimui.
Norint gauti gryną varį (99,95%), atliekamas elektrolitinis rafinavimas. Elektrolizė atliekama voniose, kur anodas pagamintas iš ugniai rafinuoto vario, o katodas – iš plonų gryno vario lakštų. Elektrolitas yra vandeninis tirpalas. Praleidus nuolatinę srovę, anodas ištirpsta, varis ištirpsta ir, išvalytas nuo priemaišų, nusėda ant katodų. Nešvarumai nusėda ant vonios dugno šlako pavidalu, kuris apdorojamas vertingiems metalams išgauti. Katodai iškraunami per 5–12 dienų, kai jų masė siekia 60–90 kg. Jie kruopščiai nuplaunami ir išlydomi elektrinėse krosnyse.

Senovės graikai šį elementą vadino chalkos, lotyniškai cuprum (Cu) arba aes, o viduramžių alchemikai šį cheminį elementą vadino ne kas kita, kaip Marsu ar Venera. Žmonija nuo seno buvo susipažinusi su variu dėl to, kad natūraliomis sąlygomis jį buvo galima rasti grynuolių pavidalu, dažnai labai įspūdingo dydžio.

Lengvas šio elemento karbonatų ir oksidų redukavimas prisidėjo prie to, kad, pasak daugelio tyrinėtojų, mūsų senovės protėviai išmoko jį atkurti iš rūdos anksčiau nei visi kiti metalai.

Iš pradžių varinės uolienos buvo tiesiog kaitinamos ant atviros ugnies, o po to smarkiai atvėsinamos. Tai lėmė jų įtrūkimus, dėl kurių buvo galima atlikti metalo restauravimą.

Įvaldęs tokią paprastą technologiją, žmogus pradėjo palaipsniui ją kurti. Žmonės išmoko dumplių ir vamzdžių pagalba pūsti orą į laužą, tada sumanė aplink laužą įrengti sieneles. Pabaigoje taip pat buvo pastatyta pirmoji šachtinė krosnis.

Daugybė archeologinių kasinėjimų leido nustatyti unikalų faktą – paprasčiausi vario gaminiai egzistavo jau 10-ajame tūkstantmetyje prieš Kristų! O varis pradėtas kasti ir aktyviau naudoti po 8-10 tūkstančių metų. Būtent nuo tada žmonija šį daugeliu atžvilgių (tankio, savitojo svorio, magnetinių savybių ir pan.) unikalų cheminį elementą naudoja savo reikmėms.

Šiandien vario grynuoliai yra labai reti. Varis kasamas iš įvairių, tarp kurių galima išskirti:

• bornitas (jame yra iki 65% vario);
• vario blizgesys (dar žinomas kaip chalkozinas), kuriame vario yra iki 80%;
• vario piritas (kitaip tariant, chalkoperitas), kuriame yra apie 30% mus dominančio cheminio elemento;
• kovelinas (jame yra iki 64% Cu).

Varis taip pat kasamas iš malachito, kupito, kitų oksidų rūdų ir beveik 20 mineralų, kuriuose jo yra įvairiais kiekiais.

2

Paprasta forma aprašytas elementas yra rausvai raudonas metalas, pasižymintis dideliu plastiškumu. Natūralus varis apima du stabilios struktūros nuklidus.

Teigiamai įkrauto vario jono spindulys turi šias reikšmes:

• kurių koordinavimo indeksas yra 6 - iki 0,091 nm;
• su indikatoriumi 2 - iki 0,060 nm.

Neutralus elemento atomas pasižymi 0,128 nm spinduliu ir 1,8 eV elektronų afinitetu. Su nuoseklia jonizacija atomo vertės yra nuo 7,726 iki 82,7 eV.

Varis yra pereinamasis metalas, todėl jo oksidacijos būsenos kintamos ir elektronegatyvumas mažas (1,9 Paulingo vieneto). (koeficientas) yra 394 W / (m * K) esant temperatūros diapazonui nuo 20 iki 100 ° C. Vario elektrinis laidumas (specifinis indeksas) yra didžiausias 58, mažiausiai 55,5 MS/m. Didesne verte pasižymi tik sidabras, mažesnis kitų metalų, tarp jų ir aliuminio, elektrinis laidumas.

Varis negali išstumti vandenilio iš rūgščių ir vandens, nes jis yra dešinėje nuo vandenilio standartinėje potencialų serijoje. Apibūdintam metalui būdinga į veidą orientuota kubinė gardelė, kurios vertė yra 0,36150 nm. Varis verda 2657 laipsnių temperatūroje, tirpsta kiek aukštesnėje nei 1083 laipsnių temperatūroje, o jo tankis – 8,92 gramai/kubinis centimetras (palyginimui – aliuminio tankis – 2,7).

Kitos mechaninės vario savybės ir svarbūs fizikiniai rodikliai:

• slėgis 1628 ° C temperatūroje - 1 mm Hg. Art.;
• šiluminė plėtimosi vertė (tiesinė) - 0,00000017 vnt.;
• tempiant pasiekiamas 22 kgf / mm2 tempiamasis stipris;
• vario kietumas - 35 kgf / mm2 (Brinelio skalė);
• savitasis svoris - 8,94 g / cm3;
• tamprumo modulis - 132000 MN/m2;
• pailgėjimas (santykinis) - 60%.

Vario magnetinės savybės yra šiek tiek unikalios. Elementas yra visiškai diamagnetinis, jo magnetinio atominio jautrumo indeksas yra tik 0,00000527 vienetų. Vario magnetinės charakteristikos (tačiau kaip ir visi jo fiziniai parametrai – svoris, tankis ir kt.) lemia elemento poreikį elektros gaminiams gaminti. Aliuminis turi maždaug tas pačias charakteristikas, todėl su aprašytu metalu jie sudaro „saldžią porą“, naudojamą laidžių dalių, laidų, kabelių gamybai.

Pakeisti daugelio mechaninių vario savybių (pvz., tas pačias magnetines savybes) beveik neįmanoma, tačiau atitinkamo elemento atsparumą tempimui galima pagerinti grūdinant. Tokiu atveju jis padidės maždaug dvigubai (iki 420–450 MN/m2).

3

Mendelejevo sistemos tauriųjų metalų grupė yra įtraukta į tauriųjų metalų (IB) grupę, yra ketvirtajame periode, turi 29 eilės numerį ir turi tendenciją formuotis kompleksiškai. Cheminės vario savybės yra ne mažiau svarbios nei jo magnetinės, mechaninės ir fizinės savybės, nesvarbu, ar tai būtų svoris, tankis ar kita vertė. Todėl mes apie juos kalbėsime išsamiai.

Cheminis vario aktyvumas yra mažas. Varis sausoje atmosferoje šiek tiek keičiasi (netgi galima sakyti, kad beveik nekinta). Tačiau padidėjus drėgmei ir aplinkoje esant anglies dioksidui, ant jo paviršiaus dažniausiai susidaro žalsvo atspalvio plėvelė. Jame yra CuCO3 ir Cu(OH)2, taip pat įvairių vario sulfido junginių. Pastarieji susidaro dėl to, kad ore beveik visada yra tam tikras vandenilio sulfido ir sieros dioksido kiekis. Ši žalsva plėvelė vadinama patina. Jis apsaugo metalą nuo sunaikinimo.

Jei varis kaitinamas ore, prasidės jo paviršiaus oksidacijos procesai. Esant temperatūrai nuo 375 iki 1100 laipsnių dėl oksidacijos susidaro dviejų sluoksnių skalė, o iki 375 laipsnių temperatūroje - vario oksidas. Tačiau įprastoje temperatūroje paprastai stebimas Cu ir šlapio chloro derinys (tokios reakcijos rezultatas yra chlorido atsiradimas).

Su kitais halogenų grupės elementais varis taip pat gana lengvai sąveikauja. Sieros garuose ji užsidega, taip pat turi didelį afinitetą selenui. Tačiau Cu nesijungia su anglimi, azotu ir vandeniliu net esant aukštesnei temperatūrai. Vario oksidui susilietus su praskiesta sieros rūgštimi, gaunamas sulfatas ir grynas varis, atitinkamai su vandenilio jodo ir vandenilio bromido rūgštimis, vario jodidu ir vario bromidu.

Jei oksidas derinamas su vienu ar kitu šarmu, cheminės reakcijos rezultatas bus kuprato atsiradimas. Tačiau žinomiausi reduktoriai (anglies monoksidas, amoniakas, metanas ir kt.) gali atstatyti varį į laisvą būseną.

Praktiškai įdomu yra šio metalo gebėjimas reaguoti su geležies druskomis (tirpalo pavidalu). Šiuo atveju fiksuojamas geležies redukcija ir Cu perėjimas į tirpalą. Ši reakcija naudojama išpurkštam vario sluoksniui pašalinti nuo dekoratyvinių daiktų.

Vienvalenčių ir dvivalenčių formų varis gali sukurti sudėtingus junginius, turinčius aukštą stabilumo indeksą. Tokie junginiai yra amoniako mišiniai (jie domina pramonės įmones) ir dvigubos druskos.

4

Pagrindinė aliuminio ir vario taikymo sritis yra žinoma, ko gero, visiems. Jie gamina įvairius kabelius, įskaitant maitinimo kabelius. Tai palengvina mažas aliuminio ir vario atsparumas, ypatingos jų magnetinės galimybės. Elektros pavarų apvijose ir transformatoriuose (galia) plačiai naudojami variniai laidai, pasižymintys unikaliu vario, kuris yra jų gamybos žaliava, grynumu. Jei į tokią gryną žaliavą aliuminio bus dedama tik 0,02 procento, gaminio elektrinis laidumas sumažės 8–10 procentų.

Cu, turintis didelį tankį ir stiprumą, taip pat mažą svorį, gali būti lengvai apdirbamas. Tai leidžia mums pagaminti puikius varinius vamzdžius, kurie demonstruoja aukštą našumą dujų, šildymo, vandens tiekimo sistemose. Daugelyje Europos šalių būtent variniai vamzdžiai dažniausiai naudojami gyvenamųjų ir administracinių pastatų vidaus inžineriniams tinklams sutvarkyti.

Mes daug kalbėjome apie aliuminio ir vario elektrinį laidumą. Nepamirškime ir apie puikų pastarųjų šilumos laidumą. Ši charakteristika leidžia naudoti varį šiose konstrukcijose:

• šilumos vamzdžiuose;
• asmeninių kompiuterių aušintuvuose;
• šildymo sistemose ir oro aušinimo sistemose;
• šilumokaičiuose ir daugelyje kitų šilumą šalinančių įrenginių.

Vario medžiagų ir lydinių tankis ir lengvas svoris paskatino juos plačiai naudoti architektūroje.

5

Akivaizdu, kad vario tankis, jo svoris ir visokie cheminiai bei magnetiniai rodikliai paprastam žmogui apskritai mažai rūpi. Tačiau gydomąsias vario savybes nori žinoti daugelis.

Senovės indėnai varį naudojo regėjimo organams ir įvairioms odos ligoms gydyti. Senovės graikai vario plokštelėmis gydė opas, stiprų pabrinkimą, mėlynes ir mėlynes, taip pat rimtesnes ligas (tonzilių uždegimą, įgimtą ir įgytą kurtumą). O Rytuose lūžusiems kojų ir rankų kaulams atkurti buvo naudojami vandenyje ištirpinti raudoni vario milteliai.

Gydomosios vario savybės buvo gerai žinomos rusams. Mūsų protėviai naudojo šį unikalų metalą cholerai, epilepsijai, poliartritui ir radikulitui gydyti. Šiuo metu gydymui dažniausiai naudojamos varinės plokštelės, kurios dedamos į specialius žmogaus kūno taškus. Gydomosios vario savybės su tokia terapija pasireiškia taip:

• didėja žmogaus organizmo apsauginis potencialas;
• infekcinės ligos nėra baisios tiems, kurie gydomi variu;
• sumažėja skausmas ir pašalinamas uždegimas.