خواص مس

خواص مس

تعداد بازدید: 30525
کد مطلب: 110
تاریخ انتشار: 17:07 21 آبان 1390

خواص مس

 
 

مس (Copper) یکی از مواد متداولی بوده که بطور طبیعی در محیط وجود دارد و بشر بطور گسترده ای از آن استفاده می­ کند. یک فلز مایل به قرمز با ساختار کریستالی FCC می­ باشد که جزو مهمترین فلزات غیر آهنی است. مس رنگ قرمز و نارنجی را بازتاب می­ کند و سایر فرکانس های موجود در طیف مرئی را جذب می کند. بعلت ساختار نواری آن به رنگ مایل به قرمز دیده می­ شود. این فلز چکش خوار، داکتیل و دارای هدایت حرارتی و الکتریکی عالی و همچنین واکنش پذیری شیمیایی پایین می باشد.

 
 
 

خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی مس

29

عدد اتمی

63.546

وزن اتمی یا عدد جرمی

2.551 x 10-10m

قطر اتمی

8.94 x 103 kg/m3

چگالی در 20°C

1083 °C

نقطه ذوب

2595 °C

نقطه جوش

3d104s

ساختار الکترونی

2 و 1

ظرفیت

0.128 nm

شعاع وان دروالس

0.096 nm (+1) ; 0.069 nm (+3)

شعاع یونی

6

ایزوتوپ

1,18,8,2

الکترون به ازای هر سطح انرژی

743.5 kJ.mol -1

انرژی اولین یونیزاسیون

1946 kJ.mol -1

انرژی دومین یونیزاسیون

kJ.mol -1 3555

انرژی سومین یونیزاسیون

5536 kJ.mol -1

انرژی چهارمین یونیزاسیون

1.9

الکترونگاتیویته

+ 0.522 V ( Cu+/ Cu ) ; + 0.345 V (Cu2+/ Cu )

پتانسیل استاندارد

مقاومت به خوردگی مس : همه آلیاژ های مس دارای مقاومت به خوردگی در برابر آب و بخار می ­باشند. در بیشتر اتمسفر های صنعتی و دریایی، آلیاژهای مس دارای مقاومت به خوردگی هستند. مس در محلول­های نمکی، خاک ها، کانی های غیر اکسیدی، اسید های آلی و محلول های سوز آور، مقاوم است. محلول آمونیاک مرطوب، هالوژن­ ها، سولفید ها، محلول­های حاوی یون های آمونیاک و اسیدهای اکسیدی، مانند اسید نیتریک، به مس حمله خواهند کرد. آلیاژهای مس همچنین دارای مقاومت ضعیفی در برابر اسیدهای غیر آلی هستند. مقاومت به خوردگی آلیاژهای مس به دلیل تشکیل فیلم های به هم چسبیده روی سطح مواد می ­باشد. این فیلم ها نسبتا غیر قابل نفوذ در مقابل خوردگی هستند بنابراین فلز پایه را از حمله بیشتر محافظت می­ کنند. آلیاژهای مس-نیکل، برنج های آلومینیوم و آلومینیوم مقاومت عالی در برابر خوردگی در آب نمک از خود نشان می­ دهند.

 
 

خواص حرارتی و الکتریکی مس

134 J/g

گرمای ذوب

3630 J/g

گرمای تبخیر

3730 J/g

گرمای تصعید در 1026 درجه سانتی گراد

 401 W/mK

هدایت حرارتی

5.9 × 107 S/m

هدایت الکتریکی

1.7 × 10-8

مقاومت الکتریکی

غیرمغناطیسی

حالت مغناطیسی

هدایت الکتریکی مس: هدایت الکتریکی مس در دومین مرتبه پس از نقره قرار دارد و 97% آن می­ باشد. بعلت قیمت کمتر و فراوانی بیشتر، مس بطور سنتی بعنوان ماده استاندارد برای کاربردهای انتقال الکتریسیته استفاده می­شود. اگرچه از نقطه نظر وزنی، سهم بزرگی از خطوط نیروی ولتاژ بالا هم اکنون از آلومینیوم بیشتر از مس استفاده می شود، هدایت آلومینیوم حدود دو برابر مس می­ باشد. این آلیاژهای آلومینیوم، دارای استحکام پایین بوده و نیاز به بهسازی با گالوانیزه کردن و یا پوشش دهی آلومینیوم با سیم­ های فولادی با استحکام کششی بالا در هر لایه دارند. اگر چه افزودن سایر عناصر خواصی نظیر استحکام را بهبود می­ بخشد، ولی مقداری کاهش در هدایت الکتریکی ایجاد می­ کند. بعنوان مثال افزودن 1% کادمیم می­ تواند باعث افزایش استحکام به میزان 50% شود ولی هدایت الکتریکی به میزان 15% کاهش می­ یابد.

هدایت حرارتی مس: هدایت حرارتی مس در حدود دو برابر آلومینیوم و سی برابر فولاد زنگ نزن است. از این رو مس برای کاربردهایی که به انتقال حرارت سریع نیاز دارند، از قبیل ظروف آشپزخانه، مبدل حرارتی، رادیاتور های ماشین و وسایل نقلیه و انباره های حرارتی در کامپیوتر، دیسک چرخان و مجموعه­ های تلویزیون، استفاده می­ شود.

 
 

خواص کریستالوگرافی مس

FCC

ساختار کریستالی

a = 3.615 °A

ابعاد سلول واحد

4

تعداد اتم ها در هر سلول واحد

3.6147 x 10-10 m

پارامتر شبکه در 20°C

2.556 x 10-10m

نزدیک ترین فاصله اتمی در 20°C (بردار برگر)

1.182 10-29m3

حجم اتمی

12

عدد همسایگی

مس دارای ساختار کریستالی FCC است که سبب می شود رنگ ظاهری آن قرمز مایل به زرد بوده و هنگامی که پولیش می­ شود به صورت لوستر فلزی براق تبدیل ­شود.

 
 

استحکام تسلیم مس: نقطه تسلیم آلیاژهای مس به صورت مشخص تعریف نشده است. بیشتر متداول است که در 0.5% کشش، استحکام تسلیم مواد آنیل شده، به عنوان یک سوم استحکام کششی آنها در نظر گرفته شود. سخت کاری با کار سرد یعنی مواد سخت تر شده و داکتیلیته آنها کاهش یابد و استحکام تسلیم به استحکام کششی نزدیک شود.

کارسرد و کار گرم: مس و آلیاژهای آن هر دو می­ توانند کار سرد و کارگرم شوند. داکتیلیته می­ تواند بوسیله آنیل کردن و یا آنیل تصادفی در حین جوشکاری یا لحیم کاری، مجددا بدست آید.   

 
 

سیستم شماره گذاری جدید برای فلزات و آلیاژ ها، سیستم (UNS)، از 5 رقم استفاده می کند که با حرف C شروع می شوند. بعنوان مثال برای برنج های آهنگری شده که به عنوان آلیاژهای مس 377 معروف می باشند، در سیستم UNS به شکل C37700 شناخته می شوند. ترکیبات کار شده شامل شماره گذاری از C10000 تا C79900 میباشد. آلیاژهای ریختگی از C80000 تا C99900 شماره گذاری می شوند.

نامگذاری UNS آلیاژهای مس در جدول زیر بطور خلاصه آورده شده است:

نام آلیاژ

انواع

شماره

مس ها، آلیاژهای با درصد مس بالا

کار شده

C10000-C19999

برنج ها

کار شده

C20000-C49999

برنز های فسفر

کار شده

C50000-C59999

برنز های آلومینیوم

کار شده

C60600-C64200

برنزهای سیلیسیوم

کار شده

C64700-C66100

برنج ها

کار شده

C66400-C69800

نیکل های مس، سیلورهای نیکل

کار شده

C70000-C79999

مس ها، آلیاژهای با درصد مس بالا

ریختگی

C80000-C82800

برنج ها

ریختگی

C83300-C85800

برنزهای منگنز

ریختگی

C86100-C86800

برنز سیلیسیم و برنج ها

ریختگی

C87200-C87900

برنزهای قلع

ریختگی

C90200-C94800

برنزهای آلومینیوم

ریختگی

C95200-C95800

نیکل های مس، نقره های نیکل

ریختگی

C96200-C97800

مس سرب دار

ریختگی

C98200-C98800

آلیاژهای خاص

ریختگی

C99300-C99750

 
 

انواع مس و آلیاژهای آن عبارتند از :

1- مس خالص: که حاوی 99.3% و یا بیشتر مس می باشد.

 

2- آلیاژهای با درصد مس بالا : دارای درصد مس بین 96% تا 99.3% می باشند و برای دستیابی به خواص ویژه ممکن است نقره نیز افزوده شود.

 

3- برنج ها : دارای روی به عنوان عنصر آلیاژی اصلی می­ باشند، همچنین عناصر دیگری مانند آهن، آلومینیوم، نیکل و سیلیسیوم برای بهبود خواص آلیاژ، افزوده می ­شوند. برنج ها دارای مقاومت به خوردگی و استحکام کششی بالایی هستند.

افزودنی های برنج : افزودن سرب به ترکیبات برنج می تواند سبب بهبود خواص ماشین کاری شده، همچنین موجب سایش کمتر ابزار شود. افزودن آلومینیوم، آهن و منگنز به برنج سبب افزایش استحکام، افزودن سیلیسیوم سبب بهبود مقاومت به سایش می­ شود.

     طبقه بندی برنج ها: به دو دسته تقسیم می­ شوند:

          - برنج آلفا، با درصد روی کمتر از 37%. این آلیاژها داکتیل بوده و می توانند کارسرد شوند.

          - برنج آلفا - بتا یا دوتایی دارای 37-45% روی هستند. این آلیاژها دارای داکتیلیته محدودتری هستند و سخت تر و مستحکم تر می­ باشند.

     خانواده های برنج : آلیاژهای برنج دارای سه خانواده اصلی می­ باشند:

          - آلیاژهای مس-روی

          - آلیاژهای مس-روی-سرب (برنج های سرب دار)

          - آلیاژهای مس-روی-قلع (برنج های قلع)

 

4- برنز ها: دارای قلع به عنوان تنها عنصر آلیاژی و یا عنصر آلیاژی اصلی می­ باشند. امروزه برنز به آلیاژ های مس که عنصر آلیاژی اصلی آنها غیر از نیکل و روی می­ باشد اطلاق می شود.

     خانواده برنزها شامل:

          - آلیاژ های مس- قلع-فسفر (برنز های فسفر)

          - آلیاژ های مس-قلع-سرب-فسفر (برنز های فسفر سرب دار)

          - آلیاژ های مس- آلومینیوم (برنز های آلومینیوم)

          - آلیاژ های مس-سیلیسیوم (برنز های سیلیسیوم)

 

5- سایر گروه های آلیاژی

     آلیاژ های مس - نیکل : همانطور که از نام این آلیاژ مشخص است عنصر آلیاژی اصلی نیکل می­ باشد. این گروه می­ توانند شامل عناصر آلیاژی دیگر و یا فقط نیکل، به تنهایی باشند.

     آلیاژ های مس - نیکل - روی : این آلیاژ ها بi علت رنگ آلیاژ به عنوان نقره های نیکل معروف می­ باشند. این گروه حاوی روی و نیکل به عنوان عناصر آلیاژی اصلی بوده، همچنین ممکن است سایر عناصر آلیاژی نیز به آن افزوده شود.

     مس های سرب دار : مس های سرب دار آلیاژهای مس ریختگی هستند که دارای 20% و یا بیشتر افزودنی سرب می­ باشند. همچنین آنها حاوی مقادیر کمی نقره هستند اما عناصر قلع و یا روی در آنها وجود ندارد.

 

6- آلیاژهای خاص : وقتی آلیاژها دارای ترکیبات شیمیایی هستند که در هیچ یک از گروه های ذکر شده قرار نمی­ گیرد، تحت عنوان آلیاژ های خاص نامگذاری می­ شوند.

     مس های اتومات : این خواص با افزودن گوگرد و تلوریم به مس بدست می­ آید.

     مس بازیافتی : آلیاژهای مس برای بازیافت بسیار مناسب هستند. حدود 40% مصرف سالیانه آلیاژ های مس از مواد مسی بازیافت شده تامین می­ شود.

 
 

مس دارای خواص سفتی، داکتیلیته و چکش خواری می­باشد. این خواص، مس را بصورت گسترده­ ای برای کاربرد های شکل دهی لوله، کشش سیم و کشش عمیق مناسب می­ سازد. سایر خواص کلیدی مس و آلیاژهای آن شامل:

  • هدایت حرارتی عالی
  • هدایت الکتریکی عالی
  • مقاومت به خوردگی خوب
  • مقاومت زیستی خوب
  • ماشین کاری خوب
  • حفظ خواص الکتریکی و مکانیکی در دماهای تبرید
  • غیر مغناطیسی

کاربردهای مس

  • خطوط انتقال نیرو
  • کاربردهای معماری
  • وسایل آشپزی
  • سیم های الکتریکی، کابل ها و جعبه تقسیم
  • سیم های با هدایت بالا
  • الکترود ها
  • مبدل های حرارتی
  • لوله های تبرید
  • لوله کشی خانه ها
  • بوته های مسی خنک شونده با آب
 

دانلود اینفوگرافی مس، تاریخچه، خواص و کاربرد

 
 

مس بطور طبیعی یک فلز بهداشتی است که رشد جرم های مضر مانند E.Coli، MRSA و  لژیونلا را کاهش می ­دهد. شکل دهی آسان، مقاومت به خوردگی و خواص ضد میکروبی مس را به ماده­ ای ایده آل برای کاربرد در مخازن تبدیل می­ کند.

 
 

 

1A

2A

 

 

3A

4A 5A 6A 7A

8A

1

H

 

 

 

 

He

2

3

Li

Na

Be

Mg

 

 

3B

 

4B

 

5B

 

6B

 

7B

 

8B 

 

8B

 

8B

 

1B

 

2B

B

C

N

O

F

Al

Si

P

S

Cl

Ne

Ar

4

5

K

Rb

Ca

Sr

 

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

Ga

Ge

As

Se

Br

In

Sn

Sb

Te

I

Kr

Xe

6

7

Cs

Fr

Ba

Ra

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Tl

Pb

Bi

Po

At

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Rn

Uuo
 

 
 
نظرات درباره این مطلب
 
 
نام
پست الکترونیک
نظر
 
CAPTCHA Image
Reload Image
 
مریم
چرا در طبیعت مس دوبار مثبت داریم باتوجه به ناپایدار بودن ان
<<پاسخ به این نظر
22:50 08 آذر 92
plus  1  
min   2
مطالب مرتبط