يتكون النحاس من المعادن الضرورية التي تستخدم على نطاق واسع في الكثير من الأشياء في حياتنا اليومية، ويعتبر النحاس عنصرًا هامًا من العناصر الكيميائية. يتميز النحاس بلون فريد له، وهو عبارة عن فلز يتراوح لونه بين الأحمر والبني. يتواجد النحاس عادة في صورتين، إما على شكل منصهر أو على شكل رقائق. عندما يكون النحاس منصهرًا، يكون لونه أخضر بالضوء النافذ، ويرجع ذلك إلى أن اللون الأحمر يختفي عندما يصبح النحاس سائلًا. يتكون النحاس في البداية من مجموعة من الأكاسيد، ويتم تحويله إلى شكله النهائي عن طريق استخدام التحليل الكهربائي.
يتميز المعدن النحاس بالليونة الشديدة، وبالتالي يمكن ثنيه وتشكيله بسهولة كبيرة، ويتفاعل النحاس مع الطبيعة سواء كان هذا التفاعل فيزيائيًا أو كيميائيًا.
النحاس هو فلز يرمز له في الجدول الكيميائي برمز “CU”، وعدد ذراته هو 29، ووزنه الذري يساوي 63.54، وكثافته هي 8.95، ونقطة انصهاره هي 1083 درجة مئوية، ونقطة غليانه تكون عند 2310 درجة مئوية، وتكافؤه هو واحد أو اثنان.
يتواجد النحاس بطبيعته في عدة أشكال، بما في ذلك الصورة المنفردة والصورة المتحدة، وتتمثل الصورة المتحدة للنحاس في شكل أكاسيد ويتم تنقيتها باستخدام التحليل الكهربائي.
كما ذُكر سابقًا، النحاس هو معدن لين يمكن تشكيله بسهولة ويمكن طرقه، ويتفاعل ببطء مع الحوامض الخفيفة، ويتأكسد بسهولة في الهواء ليتحول إلى أكسيد النحاس الأخضر اللون، وهذه المادة تعد سامة.
تاريخ النحاس
يُعتبر النحاس من أقدم المعادن التي تم اكتشافها، حيث تم اكتشافه قبل عشرة آلاف عام، وتم استخدامه قبل حوالى ثمانية آلاف عام. ويُقال أن الرومان كانوا أول من اكتشفوا معدن النحاس واستخدموه في العديد من الصناعات، ولذلك يظهر في العديد من الأفلام من تلك الفترة العديد من الأشياء المصنوعة من النحاس، مثل الأواني والمقاعد وغيرها من الأدوات الأخرى. وكان انتشار استخدام النحاس بسبب توافره بكثرة وبالتالي كان ثمنه قليلاً، لذلك كان يستخدم النحاس مثلما يستخدم الخشب الآن.
يُعَدّ النحاس واحدًا من أول المعادن التي استُخدِمَتْ من قِبَل الإنسان، ويُعَدّ ثاني أهم المعادن من حيث الأهمية وتعدد الفوائد بعد معدن الحديد.
عندما اكتشف الإنسان معدن النحاس الطبيعي منذ عشرة آلاف سنة قبل الميلاد، كان المعدن متواجدًا على شكل قطع حمراء اللون، سواء كانت نقية أو مختلطة بالصخور، وكان يحتوي على الكثير من الفقاقيع الهوائية الكثيرة التي لا يصلح استخدامها لصنع الأدوات. ومع ذلك، تغلب سكان حوض الرافدين على هذه المشكلة وزادوا صلابة النحاس عن طريق تكسيره بالحجارة. وبعد ذلك، استخدموه في صنع العديد من الأدوات والأغراض اليومية التي يحتاجها الإنسان. ويعتبر هذا التاريخ بداية العصر الحضاري في تاريخ البشرية، وقد مرت حوالي ستة آلاف سنة على ذلك.
صفات وخصائص معدن النحاس
للنحاس العديد من الخصائص والصفات المهمة ومنها :
- لون النحاس أصفر يميل إلى الحمرة.
- النحاس جيد التوصيل للحرارة.
- النحاس جيد التوصيل للكهرباء.
- النحاس يقع في المجموعة الحادية عشر والدورة الرابعة في الجدول الدوري للعناصر.
- النحاس شكلة بلورى.
- صلابة النحاس تتراوح بين 2.5 و 3.
- يعتبر النحاس من المعادن التي يمكن سحبها وطرقها بسهولة.
- يتأثر النحاس بشدة بالهواء وبالتالي يصبح قابلًا للصدأ.
- تعتبر المعدن النحاس من أفضل الموصلات الكهربائية بعد المعدن الفضة.
- النحاس هو واحد من المعادن المقاومة للتأثيرات الكيميائية، على الرغم من أنه يتأثر بالهواء الرطب.
إستخدامات النحاس فى حياتنا
للنحاس العديد من الإستخدامات فى حياتنا ومنها :
-
إستخدامات النحاس فى الصناعة واللحام :
تعتمد صناعة اللحام بشكل كامل على معدن النحاس، وتوجد هذه الصناعة في معظم ورش الحدادة ومصانع الحديد والصلب، ويدل عمق دور النحاس في هذه الصناعة على أنه يستخدم في إصلاح معظم الآلات الموسيقية في حالة حدوث ثقوب أو تمزقات بها، كما أنه يستخدم بشكل رئيسي في صناعة الأسلحة والآلات الحربية، ويجب توفره لإصلاحها.
-
السبائك التى يدخل فى صناعتها معدن النحاس :
هناك العديد من السبائك التي تستخدم في صناعتها النحاس، بما في ذلك :
- تحتوي سبيكة النحاس والنيكل والزنك على 65.5٪ نحاس و 27٪ زنك و 10٪ نيكل، وتستخدم هذه السبائك كقاعدة لأواني الطعام مثل الملاعق والأطباق والسكاكين بطبقة من الفضة، وتستخدم أيضًا في تغطية المجوهرات.
- تتكون سبائك البرونز والنحاس والألومنيوم من الفلز الألومنيوم بنسبة تتراوح بين 5 و 12 في المائة مع نسب من السيليكون والزنك، وتتميز هذه السبائك بمقاومتها الشديدة للتفاعلات، وتستخدم في معامل تكرير الملح والمصافي.
- تُعد سبيكة البرونز من بين أهم السبائك التي يتم فيها استخدام النحاس، وتتميز تلك السبيكة بأنها شديدة الصلابة وتتمتع بمقاومة عالية للاحتكاك، ويمكن الحفاظ على جودتها لفترة طويلة.
- سبيكة البرونز والقصدير والفسفور.
- سبيكة البرونز والسليكون للمجوهرات.
- سبيكة المرايا المعدنية.
-
النحاس وصناعات الكهرباء :
يستخدم النحاس بشكل رئيسي في صناعة الكهرباء وخاصة في صناعة الأسلاك الكهربائية، لأنه موصل جيد للكهرباء وسهل التشكيل ومرن وعازل. ولذلك، يُعتبر النحاس حلًا لمشكلة توصيل الكهرباء، حيث يتم الاعتماد عليه في عمليات التوليد بدلاً من الكابلات الكهربائية.
يعد استخدام النحاس في الصناعات الكهربائية قفزة كبيرة نحو توفير كهرباء أفضل، كما أنه أرخص من المواد الأخرى التي تقوم بنفس الوظيفة.
-
إستخدامات النحاس فى الأدوات اليومية :
يستخدم النحاس في صناعة أواني الطهي لأنه يوصل الحرارة بشكل جيد، كما يستخدم في صناعة الصنابير والأنابيب.
يستخدم النحاس في صناعة المجوهرات والأحجار الكريمة الثمينة، ويُمزج أيضًا مع الذهب في بعض الحلي الثمينة.
-
يستخدم النحاس فى تحاليل صناعة السكر.
-
النحاس والغذاء :
من الأمور الغريبة أن المعدن النحاس يدخل في غذاء الإنسان بمقدار بين 2 إلى 5 غرامات في اليوم، ويساعد على تحسين إنزيمات الكبد، كما أن العظام تستفيد بشكل كبير من توفر معدن النحاس في الجسم.
الدول التى يتوافر بها معدن النحاس
النحاس يوجد فى الكثير من الدول ومنها :
- تُعَدُّ تشيلي من بين أكثر الدول في العالم إنتاجًا لمعدن النحاس.
- تحتل الولايات المتحدة الأمريكية المرتبة الثانية كأكبر دولة منتجة للنحاس بعد إندونيسيا.
- تحتل أستراليا المرتبة الثالثة في إنتاج النحاس.
- بالنسبة للدول التي تعمل على تصفية النحاس، منها كوريا الشمالية وألمانيا.
- تعتبر اليابان والولايات المتحدة الأمريكية والصين وألمانيا من الدول المتقدمة الأكثر استخداماً لمعدن النحاس.
كيفية الحصول على النحاس الخام
يتواجد النحاس في مناطق المناجم بشكل صخور كبيرة تستخدم الجرافات لاستخراجه، ويتم وضع تلك الصخور على الشاحنات أو عربات السكك الحديدية التي توجد في المناجم، ويتم نقل النحاس من المناجم إلى المصانع والمطاحن لمعالجته وإدخاله في العديد من الصناعات المختلفة.
المراجع :
