S-ar putea să cunoști cel mai bine cuprul metalic din bănuți mai vechi, care sunt din cupru și alte metale. Dar cuprul joacă multe roluri cruciale în întreaga lume datorită proprietăților sale unice. Una dintre aceste proprietăți este conductivitatea sau capacitatea sa de a conduce electricitatea. Conductivitatea ridicată a cuprului îl face ideal pentru scopuri electrice.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Cuprul este un metal neprețios, de culoare roșu-auriu, cu conductivitate electrică ridicată. De fapt, conductivitatea cuprului este atât de mare încât este considerată standardul prin care sunt comparate alte metale neprețioase și aliaje. Conductivitatea cuprului este afectată de adăugarea altor metale pentru fabricarea aliajelor.
Proprietățile cuprului
Cuprul este un metal atractiv de culoare roșu-auriu. Acesta este numit cupru după cuvântul englez vechi „coper”, care provine din „Cyprium aes”, care este cuvântul latin pentru un metal din Cipru. Simbolul atomic al cuprului este „Cu”, iar numărul său atomic este 29. Cuprul a fost primul metal pe care l-au lucrat vreodată oamenii. În cele din urmă, oamenii au descoperit că, dacă ar combina cuprul cu staniu metalic, ar putea produce un nou tip de metal numit bronz. Aceasta a lansat ceea ce numim epoca bronzului, în care civilizația a sărit înainte cu ajutorul cuprului metalic. Bronzul a fost folosit în monedă și instrumente care au ajutat la schimbarea societății.
Cuprul se găsește adesea alături de sulf. Sursele importante de cupru includ calcopirita și bornita. Cuprul este extras din minereul de sulfură de cupru extras prin topire și apoi rafinare prin electroliză.
O proprietate utilă a cuprului este ductilitatea sau capacitatea de a fi întins. Cuprul poate fi tras și răsucit, dar nu se va sparge. Acest lucru îl face ideal pentru utilizare ca sârmă. Cuprul este un metal maleabil, ceea ce înseamnă că poate fi ușor modelat și manipulat. Ca atare, este oarecum moale. O altă proprietate a cuprului este capacitatea sa excelentă de a conduce căldura. Cuprul nu cedează la coroziune ca și alte metale și nici nu se oxidează sau ruginește ca fierul. Cuprul este de fapt rezistent la mulți compuși organici și probabil cea mai valoroasă proprietate a sa este conductivitatea ridicată.
Cuprul este un metal excelent pentru prelucrarea și îmbinarea, deoarece este ușor de modelat și lipit. În plus, o proprietate excelentă și valoroasă a cuprului este capacitatea sa de a fi reciclat. Nu contează dacă o sursă de cupru provine dintr-o mină sau din materiale de reciclare. Numeroasele sale proprietăți utile rămân indiferent de sursa sa.
Aliajele sunt amestecuri de metale, cum ar fi amestecul de cupru și staniu pentru a face bronz, care este un metal mai dur decât cuprul. Aliajele metalice posedă unele dintre aceleași proprietăți ale metalelor lor părinte, dar se pot dovedi a fi foarte diferite și în comportament. Amestecurile de aliaje pot afecta, de exemplu, conductivitatea electrică a metalelor. Combinarea diferitelor metale cu cuprul are ca rezultat trăsături unice pentru fiecare aliaj. Când cuprul este combinat cu argint, aliajul rezultat posedă multe dintre aceleași caracteristici ca și cuprul pur. Dar dacă cuprul este combinat cu fosfor, aliajul rezultat se comportă într-un mod destul de diferit.
Diferite aliaje de cupru oferă utilizări diferite. Destul de des, aliajele sunt fabricate fie pentru a întări cuprul, fie pentru a-i crește calitățile de conductivitate electrică.
Conductivitatea cuprului
Conductivitatea metalelor se referă la capacitatea metalelor de a conduce electricitatea. Conductivitatea se poate schimba odată cu adăugarea altor metale, cum ar fi atunci când se fabrică aliaje. Metalul cu cea mai mare conductivitate este argintul metalului prețios. Costul Silver îl împiedică să fie viabil din punct de vedere economic pentru utilizări electrice la scară largă. Dintre metalele neprețioase, conductivitatea cuprului sau a Cu este cea mai mare. Asta înseamnă că cuprul poate transporta mai mult curent electric decât alte metale neprețioase. De fapt, conductivitatea altor metale neprețioase este comparată cu cuprul, deoarece cuprul a devenit standardul suprem.
Standardul de conductivitate este denumit Standardul internațional de cupru tăiat, sau IACS. Procentul IACS al unei substanțe se referă la conductivitatea sa electrică, iar procentul IACS al cuprului pur este considerat 100%. În schimb, conductivitatea aluminiului se situează la 61% IACS. Conductivitatea cu este afectată de adăugarea diferitelor metale pentru a forma aliaje. Aliajele de cupru cu un conținut de cupru mai mare de 99,3% sunt denumite „cupru”. Unele aliaje conțin procente foarte mari de cupru, iar acestea sunt numite „Aliaje de cupru ridicate”. În timp ce procentul de cupru afectează conductivitatea Cu, este cel mai izbitor afectat de ce fel de materiale este combinat cu. Un compromis apare în general, atunci când aliajele de cupru sunt mai puternice. În general, aceste aliaje au o conductivitate mai mică.
Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) are 100% IACS și este denumirea tipului de cupru utilizat în fire, cabluri și bare de autobuz. Cuprul turnat, sau Cu-C, este 98% IACS, deci are și o conductivitate ridicată. Când se adaugă staniu, magneziu, crom, fier sau zirconiu pentru a produce aliaje cu cupru, puterea metalului crește, dar conductivitatea acestuia scade. De exemplu, cuprul-staniu sau CuSnO.15 are o conductivitate a Cu cu până la 64% IACS. În funcție de funcția aliajului, conductivitatea Cu poate scădea considerabil. Există încă aliaje care asigură o bună prelucrare și o conductivitate ridicată combinate. Printre exemplele sale se numără aliajele de cupru-telur (CuTep) și cupru-sulf (CuSP). Conductivitățile lor variază de la 64 la 98% IACS. Aceste aliaje s-au dovedit a fi destul de utile pentru suporturile de semiconductori și vârfurile de sudare prin rezistență. Uneori, materialele pe bază de cupru necesită o duritate și o rezistență ridicate, cu o conductivitate moderată a Cu; un exemplu este un amestec de cupru, nichel și siliciu, care oferă o conductivitate a Cu de 45 până la 60% IACS. La capătul cu o conductivitate scăzută a cântarului, alamele sunt aliaje de cupru excelente pentru turnare. Procentul lor de IACS este de aproximativ 20. Un exemplu al acestor aliaje cu conductivitate scăzută a Cu este cuprul-zinc. Uneori, un aliaj echilibrat asigură o conductivitate Cu mică până la moderată, care este utilă pentru necesitățile electrice. Alama de cupru-zinc se încadrează în această categorie, iar conductivitatea lor variază de la 28 la 56% IACS. Versatilitatea cuprului și capacitatea sa de a forma aliaje utile cu atât de multe metale diferite sunt incredibile.
Deoarece conductivitatea Cu este atât de mare, capacitatea sa de a transmite căldură este, de asemenea, destul de mare. Realizarea aliajelor de cupru cu conductivitate ridicată necesită realizarea aliajelor rezistente la supraîncălzire atunci când transportă curent electric. Acest lucru este crucial în transmiterea energiei, deoarece căldura mai mare va afecta rezistența.
Utilizări ale cuprului
Cuprul este utilizat în mai multe moduri, atât fizic, cât și biologic. Este folosit și în agricultură ca otravă. Soluțiile de cupru sunt utilizate în mod obișnuit ca parte a testelor chimice. În organism, cuprul joacă un rol ca element esențial necesar transferului de energie în celule. Unii crustacei folosesc chiar cupru în loc de fier ca transportator principal de oxigen.
Cuprul este desigur utilizat la fabricarea monedelor; bănuții mai vechi sunt un exemplu. De fapt, cele mai multe monede conțin cel puțin un pic de cupru în ele.
Cuprul este utilizat în cea mai mare parte în transmiterea și livrarea de energie electrică către toate lucrurile de zi cu zi pe care le utilizați. Cuprul este utilizat pe scară largă în cabluri electrice, construcții, mașini, telecomunicații, transmisii de energie, transport și alte utilizări industriale. Poate fi folosit pentru cabluri, transformatoare și piese de conectare. Cuprul este folosit și în computere și microcircuite.
Pe măsură ce piața energiei durabile crește, crește și cererea de cupru. Cuprul este extrem de util în multe domenii și poate fi reciclat din nou și din nou. Prin urmare, este o componentă cheie a sistemelor de energie regenerabilă. De fapt, industria solară, eoliană și a vehiculelor electrice se bazează pe cupru pentru a le conecta la rețeaua electrică. Vehiculele electrice necesită mult mai mult cupru decât vehiculele cu gaz. Conductivitatea ridicată a cuprului îl face foarte eficient. Pare potrivit că cel mai vechi metal folosit de oameni va continua să ofere beneficii până în viitor.