كثافة النحاس والحديد

تعد كثافة النحاس والحديد والنحاس والحديد من العناصر المهمة التي تستخدم بكثرة في الحياة العامة، ولكل منها عدة خواص كيميائية وفيزيائية، ويهتم كثير من الباحثين والدارسين بدراسة العنصرين، وسنتعرف في هذا المقال على حول كثافة النحاس والحديد.

مقدمة موجزة عن الحديد

• وهكذا يصنف الحديد كأحد العناصر الكيميائية المعدنية وهو من أقدم المعادن المكتشفة على مر القرون ويرمز له بالرمز fe.
• أما بالنسبة للعدد الذري، فهو يقترب من ستة وعشرين ويحتل الفترة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر.
• لذلك من الضروري التأكيد على أهمية هذا العنصر للإنسان والحيوان على حد سواء لدخوله مكونات الدم.
• كما أنه مهم للنباتات لأنه يعمل على تكوين الكلوروفيل الضروري وهو ضروري لنمو النبات، وإلا فإن له استخدامات متعددة.

شاهدي أيضاً: ما هي خواص الحديد؟

تاريخ موجز للنحاس

• وبالتالي، يتميز النحاس بوفرة في طبيعته ويتم إدراجه في قائمة العناصر الأكثر شيوعًا، حيث يحتل المركز الخامس والعشرين.
  • تم العثور على النحاس بألوان الذهب الأحمر، وكذلك اللون العاكس لقوس قزح (القزحية) عند تعرضه للضوء.
• كما أن لها قدرة كبيرة على توصيل الكهرباء بالإضافة إلى الحرارة، ومن السهل تشكيلها لأنها مرنة دون أن تنكسر.
• ومن الجدير بالذكر أن النحاس هو أول معدن يتم اكتشافه واستخراجه ويستخدم في العديد من الصناعات.

مفهوم الكثافة

• قبل تعلم مفهوم الكثافة، يجب أن يكون الطالب على دراية بمفهومي الحجم والكتلة.
  • الوحدة المستخدمة للقياس هي الكيلوغرام، والمساحة التي تشغلها المادة تسمى الحجم، والوحدة القياسية هي السنتيمتر المكعب.
  • بينما الكثافة هي كتلة المادة بالنسبة إلى حجم الوحدة، تختلف كثافة المواد.
• من هذا يمكننا تعريف الكثافة على أنها إحدى الخصائص المرتبطة بالمادة، ويشار إلى كثافة المادة على أنها النسبة بين كتلة المادة ومساحتها.
  • التحكم في هذه الكثافة هو حجم الذرات في المادة وطريقة ترتيبها وكتلتها.
  • وتجدر الإشارة إلى أن الأحجام المتساوية ذات الكتل المختلفة لها عادة كثافات مختلفة.

الكثافة والعوامل المؤثرة عليها

وهكذا تعتمد الكثافة على كل من الكتلة والحجم، ومن المعروف أن الحجم يتغير ثم تتغير الكثافة بناءً على تغير الحجم، وهناك علاقة عكسية بينهما، فكلما زاد الحجم، قلت الكثافة والعكس صحيح.

الحرارة

• في هذه الحالة، عندما تزداد درجة حرارة جسم ما نتيجة التعرض للحرارة الشديدة، تنحرف الجزيئات وتتحرك عن بعضها البعض، وبالتالي يزداد الحجم، وبناءً على حقيقة أن الحجم والكثافة لهما علاقة عكسية، وبالتالي فإن تزداد الكثافة بسبب الزيادة في الحجم.

الضغط

• كلما زاد الضغط على جزيئات الجسم، كلما اقتربت جزيئاته، واستنادًا إلى حقيقة أن الحجم له علاقة عكسية بالضغط والكثافة، كلما زاد الضغط على جزيئات الجسم، زادت كثافته وبين الضغط والكثافة علاقة مباشرة.

الكثافة واستخدامها

لذلك، تكمن أهمية الكثافة واستخدامها لأول مرة في معرفة كيفية تفاعل المكونات عند خلطها.

كثافة النحاس والحديد

• وبذلك تبلغ كثافة الحديد حوالي 7700 كجم / م 3
• بينما تبلغ كثافة الحديد المعد للتسليح 7850 كجم / م 3.
• كثافة النحاس 8.96 جم / سم 3

الحديد وكيفية استخراجه

وبهذه الطريقة، يتم استخلاص الحديد من خامات الحديد بواسطة أفران الصهر، حيث يُزال أكسيد الحديد من الهيماتيت ويفصل الحديد، تاركًا الحديد خلفه، وفقًا لما يسمى بالاختزال.

هذه التفاعلات هي كما يلي: –

• تفاعل الكربون مع ثاني أكسيد الكربون باستخدام مصدر حرارة مرتفع في الجزء السفلي من الفرن لإنتاج أول أكسيد الكربون.
• لذلك تفاعل الكربون مع الهيماتيت في أشد أجزاء الفرن حرارة بهدف إنتاج الحديد وأول أكسيد الكربون.
• تفاعل الهيماتيت وأول أكسيد الكربون، بهدف إنتاج ثاني أكسيد الكربون والحديد، يحدث التفاعل.

النحاس وكيفية الحصول عليه

• تتمثل الخطوات الأولى لاستخراج النحاس في معرفة مكان وجوده، وعادة ما يكون في أعماق الأرض وكذلك على السطح.
  • عند اكتشافه في موقع على السطح، يتم استخدام عملية الاستخراج السطحي لاستعادة أكبر كمية من النحاس.
  • يتم ذلك عن طريق تفجير الخام من خلال ثقب كبير ثم استخراج جزيئات الخام المكسورة إلى مصانع متخصصة.
• ومع ذلك، عندما يكون النحاس عميقًا في الأرض، تختلف عملية الاستخراج حيث يتم استخراجه عن طريق وضع قضبان ضخمة رأسياً وعلى عمق أكثر من كيلومتر.
  • الهدف هو إنشاء أنفاق تسمح لخام النحاس بالمرور عبر سطح الأرض.
  • ثم يتم نقلها إلى المصانع المتخصصة للصياغة والاستخدام.
  • هناك طريقة أخرى لاستخراج عنصر النحاس من الأرض.
  • يتم ذلك عن طريق نسف ثم نقل المواد الخام التي يتم سحقها عن طريق التفجير إلى سطح الأرض.

الحديد المستخدم

للحديد استخدامات عديدة منها:

• بناء غلاف مقوى بالحديد.
• صناعة السيارات.
• الآلات المستخدمة في المصانع.
• بعض الأدوات المنزلية.
• صناعة السكك الحديدية.
• الجسور والجسور.
• صناعة السفن والباخرة.
• صناعة أنابيب الغاز والمياه.

النحاس المستخدم

• تصنيع وإصلاح الأسلحة والآلات العسكرية.
• إنتاج السبائك وأهمها سبائك النحاس والزنك، وتحتوي هذه السبيكة على 65.5٪ نحاس وتستخدم لتغليف الأطباق والملاعق والسكاكين.
• يتم استخدامه لصناعة اللحام.
• ارسم بعض المجوهرات.
• تحليل صناعة السكر.
• صناعة السبائك المعدنية.
• صناعة الأسلاك الكهربائية نظراً لقدرتها على توصيل الكهرباء بشكل جيد.
• وصناعة الكابلات الكهربائية.
• صنع الاقفال والابواق والاجراس.

انظر أيضًا: معلومات كثافة الحديد

الخواص الكيميائية للحديد

للحديد عدة خواص كيميائية تشير إلى كيفية استجابة المادة للضغط أحادي الاتجاه (في اتجاه واحد) بالإضافة إلى الإجهاد وهذه الخصائص كالتالي: –

• الصلابة هي 146 بمقياس برينل، و 150 بمقياس فيكرز، و 79 بمقياس روكويل، و روكويل أ من 49.
• تم تسجيل المقاومة على أنها 540 ميجا باسكال.
• مرونتها 200 ميجا باسكال

الخواص الكيميائية للنحاس

يوجد العديد من الخواص الكيميائية للنحاس منها ما يلي: –

• وزنه الذري 63.55.
• العدد الذري للنحاس هو 29.
• إنه في الترتيب الحادي عشر من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية.
• يحتوي النحاس على ثمانية وعشرين نظيرًا.
• يُعرف النحاس كعنصر انتقالي.
• وفقًا للجدول الدوري للعناصر، فإنه يحتل الدورة الرابعة.
• يتأكسد ويتحول إلى اللون الأخضر الشاحب عند تعرضه للهواء أو الماء.

الخصائص الفيزيائية للحديد

تستخدم الخصائص الفيزيائية لوصف المواد والتحكم فيها، والخواص الفيزيائية للحديد هي:

• يغلي الحديد عند 2750 درجة مئوية
• نقطة الانصهار عند 1553 درجة مئوية
• كتلته الذرية 55845 جم / مول.

الخصائص الفيزيائية للنحاس

للنحاس عدة خواص فيزيائية من أهمها:

• يغلي النحاس عند درجة حرارة 2567 درجة مئوية.
• يذوب عند 1083.45 درجة مئوية.
• بالإضافة إلى مرونته ولونه البني المحمر، فإنه يتميز بطراوته وليونته
• نصف القطر الذري هو 128 بيكومتر.
• تبلغ حرارتها النوعية 0.385 جول / جرام درجة مئوية.
• طاقة التأين الأولى هي 745.0 kJ / mol.
• إنه صلب في درجة حرارة الغرفة.
• حرارة التبخير 304.6 كيلوجول / مول.
• رقم بولينج السالب: -1.90.
• تبلغ درجة حرارة ديباي 24 درجة مئوية.
• حالة الأكسدة 2.1.

انظر أيضًا: أهم 20 استخدامًا للنحاس في الصناعة

في نهاية هذا المقال شرحنا لكم كثافات النحاس والحديد مع شرح للخواص الكيميائية والفيزيائية لكليهما وطرق استخراجهما.