تعد كثافة النحاس والحديد والنحاس والحديد من العناصر المهمة التي تستخدم على نطاق واسع في الحياة الاجتماعية، ولكل منها عدة خواص كيميائية وفيزيائية، ويهتم الكثير من الباحثين والعلماء بدراسة هذين العنصرين، وفي هذا المقال نتناول سوف يتعلم عن كثافة النحاس والحديد.

مقدمة موجزة عن الحديد

  • لذلك 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.
  • وعليه، فمن الجدير بالذكر أهمية هذا العنصر لكل من الإنسان والحيوان، وذلك لإدراجه في الدم.
  • كما أنه مهم للنباتات حيث يعمل على تكوين الكلوروفيل الضروري والضروري لنمو النبات، وإلا فإنه له استخدامات عديدة.

شاهدي أيضاً: ما هي خواص الحديد؟

تاريخ موجز للنحاس

  • لذلك يتميز النحاس بكمية كبيرة بطبيعته، وهو مدرج في قائمة العناصر الأكثر شيوعًا، ويحتل المركز الخامس والعشرين.
    • يوجد النحاس في ألوان الذهب الأحمر وكذلك في لون قوس قزح الذي ينعكس عند تعرضه للضوء (قوس قزح).
  • كما أن لديها قدرة ممتازة على توصيل الكهرباء بالإضافة إلى الحرارة، ويسهل تشكيلها لأنها مرنة وغير قابلة للكسر.
  • وتجدر الإشارة إلى أن النحاس يصنف على أنه أول معدن يتم اكتشافه وتعدينه، ويستخدم في عدة صناعات.

مفهوم الكثافة

  • قبل التعرف على مصطلح الكثافة، يجب أن يكون الطالب على دراية بمصطلح الحجم والكتلة.
    • وحدة القياس هي الكيلوغرام، والمساحة التي تشغلها مادة تسمى الحجم، والوحدة القياسية هي السنتيمتر المكعب.
    • بينما الكثافة هي كتلة المادة لكل وحدة حجم، تختلف كثافة المواد.
  • من هذا يمكننا تعريف الكثافة على أنها إحدى الخصائص المرتبطة بالمادة، وتسمى كثافة المادة العلاقة بين كتلة المادة ومساحتها.
    • التحكم في هذه الكثافة هو حجم الذرات في المادة وطريقة ترتيبها وكتلتها.
    • وتجدر الإشارة إلى أن الأحجام المتساوية التي تختلف في الكتلة عادة ما يكون لها كثافة مختلفة.

الكثافة والعوامل المؤثرة عليها

لذا تعتمد الكثافة على كلٍّ من الكتلة والحجم، ومن المعروف أن الحجم يتغير، ثم تتغير الكثافة مع تغير الحجم، وهناك علاقة عكسية بين الاثنين: كلما زاد الحجم، قلت الكثافة والعكس. على العكس تماما.

الحرارة

  • عندما تزداد درجة حرارة أي جسم عن طريق التعرض للكثير من الحرارة، فإن الجزيئات تتباعد وتبتعد عن بعضها البعض، فيزداد الحجم، وبما أن الحجم والكثافة مرتبطان عكسيًا، فإن الكثافة تقل بسبب الزيادة الصوت.

الضغط

  • كلما زاد الضغط على جسيم الجسم، كلما اقتربت جزيئاته، وبناءً على حقيقة أن الحجم مرتبط عكسياً بالضغط والكثافة، لذلك كلما زاد الضغط على جسيم الجسم، زادت كثافته، و هناك علاقة مباشرة بين الضغط والاعتماد على الكثافة.

الكثافة واستخدامها

لذلك، فإن أهمية الكثافة واستخدامها لأول مرة هو معرفة كيفية تفاعل المكونات عند خلطها.

كثافة النحاس والحديد

  • لذلك، تبلغ كثافة الحديد حوالي 7700 كجم / م 3
  • في الوقت نفسه، تبلغ كثافة الفولاذ المخصص للتعزيز 7850 كجم / م 3.
  • كثافة النحاس 8.96 جم / سم 3

الحديد وكيفية استخراجه

هكذا يتم استخلاص الحديد من خامات الحديد من خلال أفران الصهر، حيث يتم إزالة أكسيد الحديد من الهيماتيت ويفصل الحديد ويتبقى الحديد حسب ما يسمى بالاختزال.

هذه التفاعلات هي كما يلي: –

  • تفاعل الكربون مع ثاني أكسيد الكربون باستخدام مصدر للحرارة الشديدة في قاع الفرن لإنتاج أول أكسيد الكربون.
  • هذه هي الطريقة التي يتفاعل بها الكربون مع الهيماتيت في أشد أجزاء الفرن حرارة لإنتاج الحديد وأول أكسيد الكربون.
  • تفاعل الهيماتيت وأول أكسيد الكربون، من أجل الحصول على ثاني أكسيد الكربون والحديد، يحدث التفاعل.

النحاس وكيفية استخراجه

  • تتمثل الخطوة الأولى في تعدين النحاس في معرفة مكان وجوده، عادة في أعماق الأرض وكذلك على السطح.
    • عندما يتم العثور عليها في الموقع على سطح الأرض، يتم استخدام عملية استخراج السطح لاستخراج أكبر كمية من النحاس.
    • يتم ذلك عن طريق تفجير الخام من خلال ثقب كبير ثم استخراج جزيئات الخام المكسورة إلى نباتات متخصصة.
  • ولكن عندما يكون النحاس عميقًا في الأرض، تختلف عملية التعدين، حيث يتم استخراجه عن طريق وضع قضبان عملاقة رأسياً وعلى عمق يزيد عن كيلومتر واحد.
    • الهدف هو إنشاء أنفاق تسمح لخام النحاس بالمرور عبر سطح الأرض.
    • ثم يتم نقلها إلى المصانع المتخصصة لإنتاجها واستخدامها.
    • هناك طريقة أخرى لاستخراج عنصر النحاس من الأرض.
    • يتم ذلك عن طريق تفجير ثم نقل المواد الخام التي تحطمها الانفجار إلى الجزء العلوي من سطح الأرض.

استخدامات الحديد

للحديد استخدامات عديدة منها:

  • بناء مساكن من الخرسانة المسلحة.
  • صناعة السيارات.
  • الآلات المستخدمة في المصانع.
  • بعض الأدوات المنزلية.
  • صناعة السكك الحديدية.
  • الجسور والجسور.
  • الشحن والباخرة.
  • صناعة الغاز والمياه.

يستخدم النحاس

  • إنتاج وتصليح الأسلحة والمعدات العسكرية.
  • إنتاج السبائك وأهمها سبائك النحاس والزنك التي تحتوي على 65.5٪ من النحاس، وتستخدم لتغطية الأطباق والملاعق والسكاكين.
  • تستخدم في صناعة اللحام.
  • قم بطلاء المجوهرات.
  • تحليل صناعة السكر.
  • صناعة السبائك المعدنية.
  • الصناعة الكهربائية، لقدرتها على توصيل الكهرباء بشكل جيد.
  • وصناعة الكابلات الكهربائية.
  • إنتاج الأقفال والأبواق والأجراس.

انظر أيضًا: معلومات كثافة الحديد

الخواص الكيميائية للحديد

للحديد عدة خواص كيميائية توضح كيفية تفاعل المادة مع الضغط أحادي الاتجاه (في اتجاه واحد) وكذلك الضغط وهذه الخصائص هي كالتالي: –

  • الصلابة هي 146 برينل و 150 فيكرز و 79 روكويل و 49 روكويل.
  • المقاومة ثابتة عند مستوى 540 ميجا باسكال.
  • أما بالنسبة لمرونتها فهي 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.
  • تحتل الدورة الرابعة وفقًا للجدول الدوري للعناصر.
  • يتأكسد ويتحول إلى اللون الأخضر الشاحب عند تعرضه للهواء أو الماء.

الخصائص الفيزيائية للحديد

تستخدم الخصائص الفيزيائية لوصف المادة والتحكم فيها. الخصائص الفيزيائية للحديد:

  • يغلي الحديد عند 2750 درجة مئوية
  • نقطة الانصهار 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.
  • يتميز بقابليته للتطويع والتلطيف، بصرف النظر عن مرونته ولونه البني المحمر
  • 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.
  • نقاط بولينج السلبية: -1.90.
  • تبلغ درجة حرارة ديباي 24 درجة مئوية.
  • حالة الأكسدة 2.1.

انظر أيضًا: 20 من أهم الاستخدامات الصناعية للنحاس

في ختام هذا المقال شرحنا لكم كثافة النحاس والحديد مع شرح للخواص الكيميائية والفيزيائية لكليهما وكيفية استخراجهما.