Бакар

Бакар (лат. cuprum) хемијски је елемент са симболом Cu и атомским бројем 29.[2] Спада у прелазне метале, а у периодном систему елемената уврштен је у 4. периоду и прве споредне групе која је по њему и названа група бакра.

Бакар је релативно мек метал, може се добро обликовати и доста је чврст. Као одличан проводник топлоте и електричне струје пронашао је многе примене у техници. Осим тога убраја се и у метале за израду кованица. Као слабо реактиван тешки метал, бакар спада у полуплемените метале. Поседује 18 изотопа чије се атомске масе налазе између 58—73. Постојана са само два: 63 и 65.

Бакар
Cu,29
Општа својства
Име, симболбакар, Cu
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон


Cu

Ag
никлбакарцинк
Атомски број (Z)29
Група, периодагрупа 8, периода 4
Блокd-блок
Категорија  прелазни метал
Рел. ат. маса (Ar)63,546(3)[1]
Ел. конфигурација[ Ar]3d104s1
по љускама
2, 8, 18, 1
Физичка својства
Бојацрвенкаста
Агрегатно стањечврсто
Тачка топљења1.357,6 K (1.084,4 °‍C)
Тачка кључања2.840 K (2.567 °C)
Густина8.920 kg/m3
Моларна запремина7,11×10−3 m3/ mol
Топлота фузије13,05 kJ/mol
Топлота испаравања300,3 kJ/mol
Притисак паре0,0505 Pa (1.358 K)
Сп. топл. капацитет380 J/(kg·K)
Атомска својства
Оксидациона стања1, 2, 3, 4
Особине оксидасредње базни
Електронегативност1,90 (Полинг)
1,75 (Олред)
Енергије јонизације1: 745,5 kJ/mol
2: 1.957,9 kJ/mol
3: 3.555 kJ/mol
(остале)
Атомски радијус135 (145) pm
Ковалентни радијус138 pm
Валсов радијус140 pm
Copper spectrum visible
Остало
Кристална структурапостраничноцентр. кубична (FCC)
Површинскицентрирана тесерална кристална структура за бакар
Брзина звука3.570 m/s (293,15 K)
Топл. водљивост401 W/(m·K)
Сп. ел. водљивост59,6×106 S/m
Мосова тврдоћа3,0
CAS број7440-50-8

Назив

Бакар је познат од давнина, као основни састојак бронзе. Заправо, познат је још у праисторијско доба, па се и доба у људској историји назива бакарним добом. Стари Грци су га називали халкос, али су тако такође називали и месинг и бронзу. Данас је ова реч део кованица за разне минерале који садрже бакар попут халкопирита и халкозина, а бакрорез се још назива и халкографија.

Латински назив за бакар је cuprum из којег је изведен симбол за елемент. Овај назив води порекло од израза cyprium aes што значи кипарски метал или кипарска бронза. Од овог назива воде порекло називи на енглеском, француском, немачком, холандском, норвешком, финском, шведском, исландском, данском, шпанском и португалском језику.

У словенским језицима преовладава израз из старословенског језика, који се и у Србији некада користио као мед (или мјед), именица женског рода која је означавала и бакар и месинг. Данас се у Србији назив више не користи, а порекло речи није разјашњено. Овај израз је у свом уџбенику „Основи хемије (Извод из Роскојеве хемије)“ користио професор Борислав Тодоровић (1846—1925), али је због тога (између осталог) добио негативну рецензију Симе Лозанића са коментаром да је такав и слични називи сувише „посрбљен“.[3] У Србији се усталио назив бакар који је преузет из турског језика. Овакав израз алтернативно користе и Бугари, Албанци и Грци.

Италијански, мађарски и румунски језик користе назив изведен од латинског aeramen, а алтернативно се тај назив користи и у Турској и Финској.

Историја

Venus symbol
Алхемијски симбол за бакар, симбол Венере, стилизирано огледало симболизује богињу и планету Венеру

Бакар, злато, сребро и калај били су први метали које је човјек упознао током свог развитка. Особину бакра да се може лако обрађивати, користиле су најстарије познате цивилизације и културе пре око 10.000 година. Најстарија позната топионица бакра откривена је на територији данашње Србије и датира на око 5000 година пре нове ере.[4] Период људске историје од 5. миленијума до 3. миленијума п. н. е. када се бакар интензивно користи, у зависности од подручја и развијености, назива се бакарно доба. У јорданској долини Hujayrat al-Ghuzlan већ у 4. миленијуму п. н. е. постојале су, за тадашње прилике, бројне радионице и места где се бакар масовно производио. У алхемији, бакар је био повезан са женственошћу коју је симболизовала богиња Венера, а означавао се знаком ♀. Прва огледала су израђена управо од бакра. Највећи прединдустријски произвођач бакра било је Римско царство са претпостављеном годишњом производњом од 15.000 тона.[5]

Касније се почело са легирањем бакра калајем и оловом и производње бронзе. Ова чвршћа и технички отпорнија легура обележила је такође једно доба, по њој названо бронзано доба. Разлике између олова и цинка су уочене тек растом људског знања о металима, тако да се појам бронза из данашње перспекитиве односи искључиво само на легуре калаја и бакра са високим уделом бакра.

Златножута легура бакра и цинка позната је под именом месинг, а била је позната већ у античкој Грчкој. Добијао се заједничком обрадом руда наведених метала, које су се заједно топиле, а тек Римљани су овај поступак значајно изменили. У старој Колумбији често се користила легура бакра и злата под називом тумбага.

Бакарно доба

Још у 6. миленијуму п. н. е. човек је користио бакар, што доказују перлице пронађене на археолошким локалитетима, које су направљене од самородног бакра, али то се не може сматрати за почетак металургије.

Период у праисторији који је обележило почетак металургије и откриће бакра, метала који почиње да се користи у изради примитивног оруђа и оружја у литератури се назива Бакарно доба (енеолит, халколит или камено бакарно доба).

Уопштено говорећи, овај период обухвата трећи миленијум пре наше ере, по високој хронологији од 3300. године до 2000/1900. п. н. е. а по класичној од 2200. до 1700. п. н. е. Ово је период суббореалне климе.

У првој фази бакар се користио као петрографска сировина, то је био самородни бакар који се и у ранијем периоду користио за накит. У Европи већ у културама позног неолита имамо појаву самородног бакра и оксидних руда. Лежишта бакарне руде су на Карпатима, у Чешком Равногорју, на Кавказу, на Уралу (где рано почиње мешање бакра и арсена, чиме се добија арсенска бронза).

Велики рудници у доба енеолита су били квалитетни. Руда је примитивно вађена, следила се жила сулфидне руде, која је дробљена и затим извлачена. Касније се развијају и једноставне пећи за прераду руде. Оксидне руде су топљене у јамама (руда је на дну, ћумур постављен около се палио) или огњиштима. Метал би се захватао у велике керамичке посуде. Постојала је и „рециклажа“, што значи да се старо оруђе и оружје поново претапало.

Сулфидне руде су тражиле велику ватру, били су потребни мехови, а претпоставља се и „сопаљ“ — шупљи предмет од керамике, који је служио за дување (потпиривање ватре). Овакви предмети су пронађени на енеолитским арехеолошким локалитетима поред посуда за ливење. Истопљени бакар се хватао у малим посудама.

У позном енеолиту се јављају калупи. Били су од камена, издубљени, у почетку једноделни, за једнократну употребу. Дводелни калуп се јавља тек 2300/2200. п. н. е. у Вучедолској култури.

Мешањем бакра и калаја добијена је тврда легура — бронза, која потискује у потпуности камен као материјал за израду предмета. Бакар није једини метал по коме је названо читаво једно доба у праисторији човечанства, управо по бронзи назива се следеће доба, које смењује енеолит, а зове се бронзано доба.

Алхемија

Алхемичари су знали за бакар и користили га. Алхемијски симбол за бакар је исти као и симбол за женски пол (♀). Парацелзус, који је практично увео познавање хемије у медицину (хемијатрија) је у терапијама користио хемикалије, које су између осталог садржавале и бакар. Ове лекове добијао је разним поступцима као што су жарење, топљење, кристализација, дестилација итд. Говорио је да нас алхемија учи како треба припремити лек (Modus praeparandi rerum medicinalium) и потпуно је одвајао учешће алхемије у припремању лекова „alchemia medica“, од „alchemia transmutatoria“, односно класичне алхемије чији је задатак био претварање елемената један у други и добијање злата.[6]

Заступљеност

Chuquicamata-002
Рудник бакра

Бакар, који се у природи врло ретко може наћи у самородном облику (у елементарном стању), а Међународна минералошка организација га је признала као минерал и по њиховој систематици доделила му ознаку „1.AA.05“ (по Систематици минерала по Струнзу, 9. издање), у групи елемената, метала и међуметалних једињења — породица бакра и купалита.[7] По старијој систематици (8. издање по Струнзу) имао је ознаку I/A.01-10. На енглеском говорном подручју користи се Систематика минерала по Данау, у којој је бакар означен системским бројем „01.01.01.03“.

Бакар се кристализује у кубибном кристалном систему, а по Мохсовој скали има тврдоћу 2,5 до 3. Кристали бакра се највише јављају у базалтној лави било у облику бакарноцрвених зрна металног сјаја (који су се стврднули након хлађења лаве) или у облику дендрита. Врло ретки су проналасци бакра у кристалном облику. Бакар се јавља у парагенези са разним, углавном секундарним бакарним минералима попут борнита, халкозина, корнвалита, куприта, азурита и малахита, као и тенорита, а може се јавити повезан и са многим другим минералима попут калцита, клинокласа, прехнита, пумпелиита, кварца и сребра.

Заступљен је у земљиној кори у количини од 55 ppm (енгл. parts per million) у виду минерала: халкопирита (Cu2S* FeS2), халкозина (Cu2S), куприта (Cu2O) и других.

Највећи извор бакра у исхрани су морски плодови а међу њима бакра највише има у остригама. Бакар се такође моће наћи и у зрнастом црном хлебу, махунастом поврћу, куваним изнутрицама и кивију.

Бакар улази у састав легура од којих су најкоришћеније бронза и месинг. Састав бронзе је 94% Cu и 6% Sn, а месинга 67% Cu и 33% Zn. Највећа налазишта бакра су у САД (Горње језеро), у Русији и Канади.[8] Месинг са високим садржајем бакра-томбак је изгледом сличан злату и уобичајен је у изради накита.[9] За индустрију бакар се издваја претежно из сулфитних руда.

У свету је до 2011. године пронађено око 2900 места где се могао наћи самородни бакар.[10] Највећа налазишта бакра налазе се у Чилеу (Чукикамата), Перуу, САД, Русији, Замбији (Бакарни појас), Канади и Монголији. Руде бакра су релативно честе. Тако се бакар добија из халкопирита (бакарни песак, CuFeS2), халкозина (Cu2S), а ређе из борнита (шарени бакарни песак, Cu5FeS4), атакамита (CuCl2 · Cu(OH)2), малахита (CO3]) и других руда. До 2010. године било је познато 636 минерала који садрже бакар.[11] На подручју Југоисточне Европе, највише резерви бакра налази се у источној Србији, у подручју Бора и Мајданпека.[12][13]

Налазишта

Cuivre Michigan
Руда бакра

Бакар најчешће настаје у цементацијској зони лежишта сулфидних руда бакра. Гради велики број генетски различитих типова лежишта и познат је у ендогеном, егзогеном и хидротермалном стадијуму образовања орудњења. У хидротерална лежишта спадају порфирска коју су позната као једна од економски најзначајнијх. Штокверно-импрегнационог типа су и рудни минерали који се тамо налазе су халкопирит и борнит. Седиментана лежишта спадају у егзогена и посебно су значајна маринска лежишта. У њиховом стварању у чествују бактерије и често се налазе на тлу Африке.[14]

Најзначајнији рудник на нашим просторима је био Рудна Глава, а сада су Бор и Мајданпек.

Производња

Kupfer - Trend Förderung
Хронологија развоја светске производње бакра
Intergovernmental Council of Copper Exporting Countries member states map
Земље чланице CIPEC-а

Најважнији произвођач бакра је Чиле, а следе га Перу и САД. У Европи, највећи произвођачи су Пољска, Португал и Шведска. Највећи извозници бакра су били организирани у светску организацију CIPEC од 1967. до 1988. године. Чланови CIPEC су били Чиле, Перу и Папуа Нова Гвинеја, на чијем је острву Бугенвил био највећи светски рудник бакра, због којег је 1988. године започео и рат.

Историјски важни рудници бакра налазили су се на полуострву Keweenaw на обали Горњег језера у САД. Тамо се налазило највеће налазиште самородног бакра на свету. Експлоатација тог бакра је почела давно пре Колумбовог открића Новог Света. У Немачкој до 1990. године радио је рудник у подручју Мансфелдер Ланд на југозападу Саксоније-Анхалт, а у енглеском Корнволу су се налазили доста важни рудници бакра у 18. и 19. веку.[15]

Добијање

Удео бакра у рудама је релативно мали. Богате руде садрже 3-10% бакра. Захваљујући ефикасним методама обогаћивања искоришћавају се и сиромашније руде, па се највећа количина бакра данас добија/производи из руда које садржавају 0,5-2% бакра. Стога се мора пре топљења/обрађивања концентрисати уклањањем јаловине.

Концентрирање се врши поступком флотације тако да се ситно самлевена руда помеша с пуно воде у коју је додато средство за пењење (посебна врста уља). Руда заостаје у површинском пенећем слоју, јер се не кваси, а јаловина тоне на дно (премда јој је густина мања од густине руде). Даљим поступком издваја се уље и враћа назад у процес флотације, а настали концентрат иде у даљу прераду.

Механичка припрема руде обухвата следеће операције:

  • дробљење и класирање,
  • сушење,
  • брикетирање и мешање руде с топионичким додатком (тј. састављање пуњења пећи — смеша руде и/или концентрата и топооничког додатка), док се хемијска припрема своди на жарење и подешавање састава топионичког додатка.

У металургији бакра примењује се неколико начина жарења:

  • обично жарење — спроводи се ради уклањања конституцијске воде из карбонатних руда и концентрата, а врши се при темеператури од 250 °C,
  • хлорирајуће жарење — којим се оксидне и сулфидне руде преводе у хлорид који је растворан у води (CuCl2), а врши се при температури 500-600 °C
  • улфатизирајуће жарење — преводи сулфидне роде у сулфат бакра растворан у води
  • оксидирајуће жарење — спроводи се ради уклањања сувишног сумпора у сулфидним рудама
  • агломерирајуће жарење — којим се окрупњава материјал како би се могао топити у пећима. За добивање бакра користи се неколико метода: сува или пирометалуршка, мокра или хидрометалуршка и електрометалуршка.

Технички бакар садржи најмање 99,5% бакра, а остало су примесе.

Пирометалуршка метода (сува)

Из богатијих, средње богатих, сиромашних сулфидних руда и руда самородног бакра које су претходно оплемењене флотацијом, бакар се издваја пирометалуршким поступком, сукцесивном оксидацијом (ради уклањања дела сумпора). Најважнија руда за добивање бакра је бакрена паковина ({{CuFeS2}}) која се претходно жари ради уклањања дела сумпора, а остатак се углавном састоји од Cu2S, FeS i Fe2O3.

Низом реакција у различитим деловима пећи сумарно настаје угљен-моноксид (гротлени гас) и растоп бакренца (густине 4-6 g/cm3) на којем плива троска (гвоздени оксиди везани у силикате густине 3-4 g/cm3):

Fe2O3 + SiO2 + C -> Fe2SiO4 + CO

Тако се као међупроизвод добија бакренац или бакрени камен (који је углавном смеша Cu2S и FeS), с око 30-40% бакра, из којег се затим редукцијом и оксидацијом уз помоћ кокса и додатак кременог песка уклони готово сво гвожђе у јамним или пламеним пећима (гротленим пећима), и добија се сирови бакар или блистер.

Даља прерада одвија се пребацивањем растопа бакренца у претходно загрејан конвертер (изнад 900 °C) и продувањем ваздухом. При томе најпре гвожђе сулфид прелази у оксид, а затим се веже с кварцем који се додаје у троску, а сумпор изгара:

FeS + 3/2 O2 --> FeO + SO2 + 468kJ
2FeS + SiO2 --> Fe2SiO4 + 75kJ

Када највећи део гвожђа пређе у троску, преостали Cu2S се оксидује и настаје сирови бакар према реакцијама:

Cu2S + 3/2 O2 --> Cu2O + SO2 + 389kJ
2Cu2O + Cu2S --> 6Cu + SO2 — 125 kJ

Реакције су сумарно егзотермне (ослобађају топлоту) па није потребно додатно загријавање.

Сирови бакар садржи 97% бакра, али није још за употребу јер има у себи примесе, које се морају уклонити — или због њихове вредности (злато, сребро, селенијум) или због штетног утицаја (гвожђе, арсен и др.). То се постиже топљењм уз селективну оксидацију, а затим електролитском рафинацијом (помоћу електролизе). Тако се као коначни производ добија електролитски бакар (99,96 до 99,99% бакра), а примесе заостају у анодном муљу.

Хидрометалуршка метода (мокра)

Из оксидних и карбонатних руда бакар се најчешће добија хидрометалуршким (мокрим) поступком. Ређе се примењује екстракција или стварање топљивих комплексних соли.

Ова се метода користи за добијање бакра из сиромашних руда односно отпадних производа других процеса, нпр. при производњи сумпорне киселине из пирита. Поступак се састоји у томе да се руда третира погодним растварачом, тј. излужује се разређеним раствором сумпорне киселине и гвожђе(III) сулфата. Притом бакар прелази у раствор, из које се као метал издваја електролизом или се таложи цементацијом с помоћу гвожђа, а затим се електролитички рафинира.

За издвајање металног бакра електролизом као нетопљиве аноде користе се оловне плоче, а као катоде танки листићи чистог бакра. Издвајање бакра из отопине цементацијом врши се реакцијом металног гвожђа с јонима бакра:

Cu2+ + Fe --> Cu + Fe

Електролиза као начин издвајања металног бакра има предност над цементацијом јер се добија чистији бакар.

Након производње бакра, сувом или мокром методом, добије се сирови бакар чистоће 94-97% који садржи примесе: гвожђа (Fe), никла (Ni), сумпора (S), цинка (Zn), антимона (Sb), бизмута (Bi), калаја (Sn), олова (Pb), селена (Se) и телура (Te), а понекад сребра (Ag), злата (Au) и платине (Pt). Ради побољшања својстава (пластичности и електричне проводљивости) примесе се морају уклонити при чему се користе два поступка рафинације бакра: рафинација топљењем и електролитичка рафинација.

Рафинација топљењем спроводи се у пећима тако да се кроз отопину сировог бакра и додатака при стваранју троске најприје продувава ваздух. При томе испаре олово, цинк, арсен и калај, а гвожђе и никал прелазе у троску. Након тога настали бакар(I) оксид (Cu2O) реагује с бакар(I) сулфидом (Cu2S) дајући елементарни бакар и гас сумпор-диоксид (SO2), који се од глине одстрањује снажним мешањем при чему долази и до оксидације остатка сумпора. Заостали Cu2O се редукује помоћу дрвеног или каменог угљена. На крају се прочишћени бакар, чистоће ће од 99% са целокупним садржајем племенитих метала лије у плоче дебљине око 3 cm које служе као аноде при коначној електролитичкој рафинацији.

У кадама за електролитичку рафинацију бакра катоде су од чистог бакарног лима, а електролит је раствор бакар(II) сулфата (10-14%) и сумпорне киселине (5-10%). Пропуштањем електричне струје анода се раствара при чему бакар и нечистоће попут гвожђа, никла, кобалта и цинка прелазе у раствор, а племенити метали и остале нечистоће се таложе и формирају "анодни муљ". Повремено се јони бакра редукују на катоди таложећи се у густи црвени слој чистог бакра. Добивени анодни муљ је полазна сировина у производњи присутних племенитих метала.

Годишња производња бакра у свету износи око 13,5 милиона тона. Највише рафинираног бакра производи се у; Чилеу, САД, Канади, Русији, Индонезији, Аустралији, Перуу и Републици Конгу. Бакар је главни извозни производ и основа привреде ДР Конга (покрајина Катанга) и Замбије.

Особине

Физичке особине

FlammenfärbungCu
Соли бакра боје пламен зелено

Чисти бакар је црвенкасто-браон боје, мек метал, врло велике топлотне и електричне проводљивости.[16][17] На ваздуху не подлеже корозији, али дугим стајањем на њему бакар се превлачи зеленом патином базних соли бакра (хидрокси карбоната, хидроксисулфата или хидроксихлорида). Ако се у ваздуху налази велика количина сумпордиоксида уместо зелене патине ствара се црни слој бакар сулфида.[18]

Са густоћом од 8920 kg/m3, бакар спада у тешке метале, његова тачка топљења износи 1083,4 °C. Кристализује се у кубно-плочастом центрираном кристалном систему, (тип бакра). По Мосовој скали тврдоће има вредност између 2,5 и 3. Бакар изузетно добро проводи електричну струју (58 · 106 S/m), незнатно слабије од сребра а много боље од злата. Осим тога, бакар је врло добар проводник топлоте. Пошто и најмање примесе и нечистоће, попут фосфора и гвожђа значајно смањују његове проводничке могућности, за потребе израде проводника користи се бакар изузетно високог степена чистоће. Његова чврстоћа се повећава хладном обрадом у ливеном облику са 150-200 MPa на 450 MPa. При томе граница извлачења пре кидања је на 4,5%, а вредност тврдоће према Бринелу 100 HB. Обликовани и меко каљени бакар са чврстоћом од 200 до 240 MPa има границу извлачења пре кидања вишу од 38 %, али му је твдоћа 50 HB.

По граму тежине, алуминијум још боље проводи електричну струју од бакра. Међутим он има већу запремину, тако да бакар по једном квадратном центриметру попречног пресека електричног проводника боље проводи струју. Иако је бакар реактивнији од алуминијума и његова прерада је нешто тежа од алуминијума, за израду електричних проводника много више се користи бакар, док се алуминијум користи само где тежина долази до изражаја или боље механичке особине (нпр. чврстоћа).

Хемијске особине

Бакар се јавља у неколико оксидационих стања: 0, +1, +2, +3 и +4, а најчешћа стања су +1 и +2, где му је оксидационо стање +2 најстабилније у растворима; док је стање +4 најређе (на пример у једињењу Cs2CuF6). Соли бакра(II), као што је бакар(II) сулфат су углавном плаве или зелене боје. Хемијски, бакар има многе особине које су сличне злату и сребру, који су у истој групи периодног система елемената са бакром. Тако на пример на гвозденој игли која је уроњена у раствор бакар сулфата, издваја се слој металног бакра, а гвожђе улази у раствор истискујући бакар дајући гвожђе(II) сулфат, јер је гвожђе неплеменито у односу на бакар.

Хлороводонична киселина у нормалним условима не напада бакар,[19] али у присуству кисеоника долази до врло агресивног напада. Брућа сумпорна киселина раствара бака.[20] Бакар такође раствара азотна киселина[21] и царска вода[22] Мешавина азотне или сумпорне киселине са водоник пероксидом раствара бакар изузетно брзо. Овај метал нападају чак и органске киселине. У базама бакар се понаша стабилно. Кад се загреје до црвеног усијања, бакар реагује са кисеоником стварајући дебели слој бакар оксида. Када се изложи флуору и његовим једињењима, бакар се пасивизира. Не реагује са (чистим) ваздухом и водом. У течном бакру растварају се кисеоник и водоник, а када се такав течни бакар стврдне, гасови се претварају у водену пару, те могу изазавати гасовиту порозност у ливеним бакарним предметима.

Биолошке особине

Kayser-Fleischer ring
Таложење бакра на рожњачи, као симптом вилсонове болести

Бакар је отрован за многе микроорганизме већ у врло малим концентрацијама, док на сисаре не утиче. Пошто се данас бакар, између осталог, користи за завршетке водоводних цијеви (било као метал или као састојак неке легуре), доспева у воду за пиће. У многим земљама ЕУ и света прописана је највећа дозвољена количина бакра од 2 mg/l коју може садржавати вода за пиће.[23][24][25][26] Због својих бактерицидних особина, бакар је индустријски тестиран за примену у болничким собама за облагање предмета које болесници често додирују (попут кваке на вратима и слично) чиме би се смањила могућност преношења микроорганизама са заражених болесника или накупљање гљивица на њима.[27] У поређењу са многим другим тешким металима, бакар је релативно слабо отрован за више организме. Тако на пример човек може дневно узети око 0,04 грама бакра без икаквих последица за здравље.[28] У слободном облику, невезаном за беланчевине, бакар делује антибактеријски; као и код сребра примећен је олигодинамички ефекат, због чега на пример резано цвеће у које стоји у бакреној посуди или у чију је воду стављена бакрена кованица, пуно спорије увене.

Његово отровно деловање настаје када се јони бакра везују за тиолску групу на беланчевинама и пероксидирају масти у ћелијској мембрани што доводи до стварања слободних радикала, који даље оштећују ДНК и ћелијску мембрану. Код човека то се може десити у случају Вилсонове болести која се јавља због акумулирања бакра у органима.[29] Легуре бакра са уделом бакра од најмање 60% такође испољавају отровно деловање према норовирусима.[30]

Код већине вишећелијских организама бакар је саставни део многих ензима (металонезима) те је стога неопходан за живот (микроелемент). Бакар је и саставни део плавог хемоцијанина, који код мекушаца и зглавкара служи као крвни пигмент задужен за транспорт кисеоника у организму. Дневне потребе за бакром одраслог човека износе од 1 до 1,5 mg.[31] У људском телу бакар се највећим делом складишти у јетри.

Бакра има у чоколади, житарицама, воћу, орасима, лешњацима и животињској јетри. Недостатак бакра код човека се јавља врло ретко, највише код новорођенчади, код дуготрајних дијареја, код неухрањених особа због болести као што су Кронова болест или муковицидоза. Узимање превеликих доза цинка, гвожђа или молибдена, такође може довести до смањења количине бакра у телу.[32] Менкесов синдром је ретка урођена болест која се манифестује поремећајем размене бакра у организму.[33][34] Недостатак бакра може да проузрокује и малокрвност, јер недовољна количина бакра изазива лошије "упијање" гвожђа и смањење броја крвних зрнаца. Претпоставља се да осим тога недостатак бакра изазива поремећаје у раду срца и успорава рад нервног система (на пример слаба концентрација). Недостатак бакра такође смањује и количину белих крвних зрнаца, а самим тим и отпорност организма на болести.

Изотопи

Познато је 29 изотопа бакра. Стабилни су изотопи 63Cu и 65Cu, тако да се природни бакар састоји од око 69% изотопа 63Cu. Оба природна изотопа имају спин 3/2.[35] Остали познати изотопи бакра су радиоактивни, од којих је 67Cu најстабилнији са временом полураспада од 61,83 сата.[35] Откривено је и седам нуклеарних (метастабилних) изомера, међу којима је најдуговечнији 68mCu са временом полураспада од 3,8 минута. Изотопи са масеним бројем изнад 64 распадају се β- распадом, док они са масеним бројем испод 64 распадају се β+ распадом. Бакар 64Cu са временом полураспада од 12,7 сати се распада на оба начина.[36]

Изотопи 62Cu и 64Cu iмају значајну примену. 64Cu је радиоконтрастно средство за рендгенско снимање а у комплексима са хелатима може се користити за радиоактивну терапију против рака. 62Cu се користи као радиоактивни трејсер за томографију емисијом позитрона.[37]

Легуре бакра

Друго важно подручје примене бакра је металургија, односно добивање легура. Бакар се као легирни елемент за побољшање механичких својстава додаје легурама племенитих метала и алуминијским легурама. Бакар се најчешће легира с цинком, калајем, алуминијумом, никлом, манганом и силицијумом.

Легуре бакра су важни технички материјали одличних механичких својстава. Чвршће су од чистог бакра, лакше се лију, обрађују и зарују, али слабије проводе електрицитет и топлоту од бакра, а изузетно су отпорне према корозији и хабању. Могу се обрађивати методама топле и хладне деформације, те термичким методама.

Према саставу бакрене легуре могу се поделити на:

  • техничке легуре бакра,
  • бакар с мањим додацима примеса,
  • месинг (легуре с цинком),
  • бронза.

Његове најпознатије легуре су месинг и бронза. Производе од бакра (укључујући и легуре) све више истискују разне врсте челика и других јефтинијих материјала.

Бакар (изнад 98%) с мањим додацима има различите особине и својства, а најважније су врсте:

  • Високопроводљиви електролитички бакар, ETP-бакар (99,90% Cu; 0,4% O), употребљава се за израду електричних сабирница, склопки и прекидача, принтарских ваљака те као материјал за израду кровних покрова и бакрене галантерије у грађевинарству.
  • Високопроводљиви бакар без кисеоника, OFHC-бакар (99,92% Cu, без резидуалног кисеоника) најчишћи је конструкциони метал који се данас користи у индустрији за проводнике, електронске цеви, електричне сабирнице, грејаче, радијаторе, уљна расхлађиваче итд.
  • Арсен-бакар (99,65% Cu; 0,025% P; 0,30% As) се употребљава за израду бојлера, радијатора, зазмјењивача топлоте, цеви за кондензацију, итд.
  • Кадмијум-бакар (99,00% Cu; 0,6-1,0% Cd) се употребљава за еластичне делове апарата који се загревају или леме, израду посуда, електричне водове и електроде за заваривање.
  • Хром-бакар (99,50% Cu; 0,5% Cr) и телур-бакар (99,50% Cu; 0,5% Te). Одликују се чврстоћом на високој температури, отпорношћу на корозију и лаком механичком обрадом. Користи се за израду електрода за заваривање, електромоторе и за делове електричних апарата.
  • Берилијум-бакар легуре Тип1 и Тип2 (Тип1: 98% Cu; 2% Be и Тип 2: 97% Cu; 0,4% Be; 2,6% Co). Ове легуре имају високу чврстоћу и тврдоћу, а употребљавају се за телефонске водове, делове у роторима електромотора и за израду опруга. Легуре берилума с бакром су тврде попут најтврђег челика.

Месинг

Месинг је легура бакра и цинка, мада може садржати и мање количине других метала (Сн, Фе, Мн, Ни, Ал и Си). Месинзи су отпорни на корозију, те су тврђи од бакра и цинка; мекши су од бронзе, због чега се од ње лакше обрађују — боље извлаче, ваљају и савијају; тј. могу се добро прерађивати, лити и полирати. Та повољна својства месинга су последица његове кристалне структуре, која је фина и компактна микроструктура. Различите врсте месинга чине значајну групу легура због својих добрих механичких својстава, лаке обрадивости и лепе боје. Томбак је легура бакра и цинка, која садржи већи постотак бакра него у месингу.

Бронза

Бронзе су све бакарне легуре које садрже више од 60% бакра уз додатак једнога (најчешће калаја) или више легираних елемената (фосфор, силицијум, алуминијум или цинк), међу којима цинк није главни састојак (главни легирни додатак). Својства многобројних врста бронзе, њихова примена и име зависе од врсте и удела доданих састојака. Својствена им је велика чврстоћа и тврдоћа (тврђе су од бакра), као и отпорност на корозију. Лакше се топе и добро се лију, па се користе за израду различитих вентила, зупчаника, новца, украсних предмета, скулптура, делова бродских палуба и пропелера, итд.

Једињења

Плави камен- CuSO4 • 5H2О користи се као хербицид и фунгицид.[38] Осим самородног бакра у природи га можемо наћи у минералима: куприту, малахиту, азуриту, халкопириту и борниту Има веома важну примену као добар проводник топлоте и електрицитета[39] CuSO4 има бактерицидне особине, а безводни је јака стипса (упија воду). Комплексна једињења бакра су стабилна, ипак доста лако се мења оксидациони број бакра у таквим једињењима и зато се она често користе као катализатори.

Бакар препознајемо по карактеристичној црвенкастој боји прошараној зеленкастом патином створеном услед оксидације. Водени раствори соли бакра(I) имају интензивну зелену, а раствори соли бакра(II) интензивну плаву боју.[40]

Бакар је у једињењима углавном једновалентан (+1) и двовалентан (+2), док су једињења с тровалентним бакром ретка и без важности. Једињења у којима је бакар једновалентан су нестабилна:

2 Cu+(aq) --> Cu2+(aq) + Cu(s)

Квалитативно могу се катјони бакра(II) и бакра(I) доказати према:

Cu2+ + 2OH- --> Cu(OH)2 -> CuO + H2O
2Cu+ + 2OH- --> 2CuOH -> Cu2O + H2O

У воденим растворима стабилна су само једињења у којима је бакар двовалентан, јер се Cu+ јони у води одмах диспропорционирају на Cu2+ јоне и елементарни бакар.

Водени раствори бакар(II) једињења су стабилнији од раствора бакар(I) једињења, а при вишку појединих анјона (молекула) могу се комплексно везати у со или јон, нпр.:

CuCl + 2NH3 --> [Cu(NH3)2]Cl
CuCN + 3KCN --> K3Cu(CN)4
Cu(OH)2 + 2OH- --> [Cu(OH)4]2-
CuCl2 x 2H2O + 2H2O --> [Cu(H2O)4]3+ + 2Cl-

Позната су многа једињења бакра:

  • Бакар(I) јодид (CuI, маршит) је након бакар(I) хлорида најпознатији бакар(I) халогенид.
Реверзибилно мења боју с температуром (био је при 20 °C, црвен при 40 °C, смеђ при 70 °C) па се користи као нискотемпературни индикатор.
  • Бакар(I) цијанид (CuCN) употребљава се као електролит при електролитском побакривању, за добивање масти против трахома и коњуктивитиса, користи се и као инсектицид, ствара комплексне спојеве важне за електроплатинирање бакром, итд..
  • Бакрови азиди (CuN3 и Cu(N3)2) експлозивно се распадају већ при слабом удару па се користе као иницијални експлозиви.
  • Бакар(I) ацетилид (или често назван бакров карбид) је често међупроизвод приликом производње бакра.
  • Бакар(I) хлорид (CuCl, нантокит) употребљава се као катализатор при синтези акрилонитрила и у индустрији нафте за деколорирање и десулфурирање. Такође се користи за денитрирање вештачке свиле и чишћење ацетилена. Јодид (CuI, маршит) реверзибилно мења боју с температуром (био је при 20 °C, црвен при 40 °C, смеђ при 70 °C) па се користи као нискотемпературни индикатор.
  • Бакар(I) оксид (Cu2O) је кристална материја црвене боје. У природи се налази као минерал куприт, а ређе и као халкотрихит.
Растварањем у NH3 и NH4Cl даје безбојни раствор који с најмањом количином кисеоника помодри па служи као реагенс на кисеоник. На повишеној температури гасовити водоник, угљеник и угљеник(II) оксид, лако га редукују у метални бакар, а хлор и бром га оксидирају у CuO.
Употребљава се у електроплатинирању, као фунгицид за запрашивање семена ради уништавања штетних гљивица, итд.
Широку примену има као пигмент у бојењу стакла ( црвено стакло назива се „авентуринско стакло“) и емајла, за производњу црвене глазуре у керамици, те за производњу "antifouling" боја (које спречавају развој морских организама и биљака на подводном делу брода и других пловила).
  • Бакар(II) ацетат (Cu(CH3COO)2 x H2O) има тамнозелене моноклинске кристале растворне у води, а кристализује се у облику тамноплавих призама.
Употребљава се као адстригенс, као слабо средство за јеткање, за побакривање (електроплатирање бакром), као катализатор у производњи анхидрида сирћетне киселине из ацеталдехида, а служи као пигмент, па се употребљава за производњу боја, итд.
Једињење Cu(CH3COO)2 x 3Cu(AsO2)2 је швајнфуртско зеленило које служи као сликарска боја, али и као отров против инсеката.
  • Бакар(II) ацетоарсенит (Cu(C2H3O2)2 x 3Cu(AsO2)2, бакар(II) ацетат триарсенит, паришка зелена боја, од енгл. Paris green) је неорганско једињење, које се кристализује у јако отровном есмералдно-зеленом кристаличном праху. Често се употребљава као инсектицид и фунгицид, али и као пигмент упркос токсичности. Може настати реакцијом бакар(II) ацетата и арсеновог триоксида.
  • Бакар(II) бромид (CuBr2, бакар дибромид) употребљава се за бромирање у органској хемији, као катализатор у реакцијама полимеризације, изомеризације, естерификације и у фотографији.
  • Бакар(II) флуорид дихидрат (CuF2 x 2H2O) употребљава се за керамичке глазуре и емајле.
  • Бакар(II) хидроксихлорид (CuCl2Cu(OH)2) употребљава се за припремање фунгицида (нпр. против пероноспоре на виновој лози), а познат је по називу бакрени креч. Припрема се мешањем хидроксида с неутралним супстратима (талком, кречњаком) и средствима која олакшавају дисперзију у води и пријањање на листу.
  • Бакар(II) хлорид дихидрат (CuCl2 x 2 H2O, бакар диклорид) најпознатији је бакар(II) халогенид.
Употребљава се у индустрији неких органских боја и у штампању текстила, у хемији је добар катализатор за органске синтезе, за рафинацију бакра, злата и сребра, за добијање живе мокрим поступком, у фотографији, за зелену ватру у пиротехници /с благим утицајем плаве боје на рубовима пламена/, за уништавање корова и запрашивање семена, итд.
  • Бакар(II) оксид (CuO, парамелаконит и тенорит) је црн кристалан прах нетопљив у води. Слабо је растворан у амонијаку и амонијум хлориду, али је лако растворан у киселинама, амонијум карбонату и калијум цијаниду. У растворима има искључиво базни карактер па отапањем у киселинама даје различите бакар(II) соли.
Употребљава се за производњу других једињења бакра, служи као пигмент за бојање стаклених површина и у изради црних, зелених и модрих стакала, глазура и емајла те проводника с негативним коефицијентом електричног отпора. Користи се и као катодни деполаризатор у електролизи алкалних хлорида, као позитивна електрода у галванским чланцима, за прочишћавање кисеоника од примеса водоника и минералних уља од сумпора, као имитација драгог камења, у хемијској анализи, нафтној индустрији, производњи оптичких стакала, итд.
  • Бакар(II) карбонат (CuCO3 x Cu(OH)2) у раствору формира светло плави нерастворни талог. Ствара се на бакреним предметима као патина, а у природи се појављује као малахит.
Бакров базни карбонат у чистом стању служи као пигмент, те као инсектицид и фунгицид. Од бакар(II) карбоната могу се добити разне бакрове соли.
  • Бакар(II) хидроксид (Cu(OH)2, бакрена патина) употребљава се као пестицид, пигмент и катализатор. То је углавном светлоплаво желатинозно једињење.
Често може бити виђен и као зеленило на бакреним крововима разних грађевина или пак на неким другим бакреним предметима који оксидирају након дугог времена не дирања. Није лужина и не раствара се у води, а у води формира светлоплави талог. Тај плави талог обично настаје додатком лужине раствору Cu2+ јона.
Са увишком амонијака бакар(II) хидроксид реагује стварајући интензивно модри комплексни тетра амин бакар(II) јон чија је структура планарна. Са вишком појединих ањона (молекула) може се комплексно везати у со или јон.
  • Бакар(II) сулфид (CuS) има растворљивост 8 x 10−37; ова со је практично нерастворна у води, а у води формира црни талог.
  • Бакар(II) сулфат пентахидрат (CuSO4 x 5H2O, модра галица) најзначајнија је со бакра, а била је позната још старим Египћанима. Плиније је описао њезину производњу у Шпанији, а 1880. године откривено је њезино фунгицидно деловање што је подстакло њену индустријску производњу. У природи се налази као лазурно модри, триклинални, кристали минерала халкантита који су лако растворни у води. Од пет молекула кристалне воде четири су комплексно везана за бакарни, а пети на сулфатни јон. Индустријски се добија растварањем бакра у разређеној сумпорној киселини. Може се добити и кристализацијом из електролита преосталог од рафинације бакра, те деловањем сумпорне киселине на бакар оксихлорид (Бигурдан-Бебин поступак). Највише се употребљава помешана с гашеним кречом као фунгицид (бордошка супа) против пероноспоре на виновој лози и биљних штеточина на кромпиру, воћкама и парадајзу. Користи се још и као активатор при флотацији руда кобалта, олова и цинка, за уништавање алга у резервоарима, водоводима и базенима, за конзервирање дрвета, затим као електролит у галванским чланцима и купкама за побакривање, а у медицини против гљивичних инфекција.
Безводни бакар(II) сулфат (CuSO4) безводан даје зеленобеле или сивобеле кристале који на себе лако вежу воду дајући стабилне хидрате с једном, три или пет молекула воде. Будући да с најмањом количином воде помодри, употребљава се за доказивање малих количина воде, нпр. у алкохолу.
  • Бакар(II) бензоат (C14H10CuO4 или Cu(C6H5CO2)2) је прах светлозелене до светлоплаве боје.
  • Бакар(II) нитрат (Cu(NO3)2 x 6H2O) је хигроскопан светлоплави прах који је врло добро растворан у води и ствара водени раствор светлоплаве боје. Бакар се раствара у азотној киселини и ствара се отровни црвенкастосмеђи гас азот(IV) оксид.[41]

Употреба

Kupferlitze
Електрични проводник (лицна)
Copper Roof Dresden 20070114
Бакрени кров Дрезденског дворца приликом реконструкције (2007)

Бакар се масовно употребљава за продукцију електричних проводника и уопште у електроници. Због малих резерви и велике примене бакар представља материјал од стратешког значаја. Бакар се додаје у разне легуре. Меша се и са сребром и златом што у знатној мери побољшава њихове механичке особине.

Најмасовнија употреба бакра је у електроинсталацијама и уопште у инжењерингу, користи се за израду делова за прецизне алате, кованица, прибора за јело, уметничких предмета, музичких инструмената и слично. После сребра, бакар има највећи специфични електрични и топлотни проводнички капацитет, чак виши од злата. Због тога је његова примена за израду електричних проводника готово незамењива. Осим проводника, од бакра се израђују и проводничке траке, интегрирани прекидачки склопови као и делови за трансформаторе, анодна тела магнетрона, електротехничке завојнице и многи други технички производи.

Жице и лицне од OFC бакра („бакра без кисеоника“, степена чистоће преко 99,99%) имају врло фино зрнату кристалну структуру и посебно велику отпорност на лом при замору материјала. Оне се користе за каблове и инсталације где постоје велики механички захтеви. За надземне водове користе се проводници начињени од легуре Cu и магнезијума[42]

Бакар има велику способност одбијања у инфрацрвеном делу спектра и због тога се користи као огледало у CO2 ласеру. Због своје добре топлотне проводљивости идеалан је материјал за израду топлотних проводника.

У занатству лимови од бакра, који су обликовани ковањем, су врло цењени због мекоће и лаке обраде. У грађевинарству се бакар користи као кровни покривач и за израду олука, а од скора и као материјал за облагање фасада. Пријатна и нежна зелена боја његове патине, као и велика трајност, чине га готово идеалним, иако скупим, грађевинским материјалом. Патина је врло отпорна, а састоји се од различитих базичних бакар хидроксида односно карбоната бакра. Она се често погрешно описује као паришко зелено (бакар ацетат), а заправо патина штити метал испод себе од даљње корозије, тако да бакрени кровови имају век трајања од неколико стотина година.

Биолошки значај

Бакар је микроелемент који се јавља у реактивним центрима многих ензима, као што је супероксид дизмутаза.[43] Потребан је за стварање црвених крвних зрнаца, улази у састав хемоцијанина, има позитиван утицај на ћелијску мембрану нервних ћелија, и има утицај у слању нервних импулса. Дневно је потребно минимално унети 0,5 ppm. Недостатак бакра доводи до Вилсонове болести.

Недостатак бакра може да проузрокује и малокрвност, јер недовољна количина бакра изазива лошу апсорпцију гвожђа и смањење броја крвних зрнаца. Претпоставља се да сем тога недостатак бакра изазива поремећаје у раду срца и успорава рад нервног система (на пример слаба концентрација). Недостатак бакра такође смањује и количину белих крвних зрнаца, а самим тим и отпорност организма на болести.

Цена

Бакар је релативно скуп метал. Његова цена је углавном одређена на светским тржиштима метала и сировина. Водеће тржиште бакра је ЛМЕ (Лондонска берза метала).[44] Светска тржишна цена подложна је великим осцилацијама. Највеће осцилације забележене су у последњих 10 година; тако је на пример 2. јула 2008. године на Лондонској берзи забележена цена бакра од 8.940 америчких долара по тони,[45] да би се крајем исте године, 23. децембра, његова цена спустила на 2.825 US$ по тони.[45] Након тога његова цена у наредна четири мјесеца је поновно порасла на 4.860 долара по тони.[45] Највиша цена бакра у последњих 10 година забележена је 14. фебруара 2011. године и износила је 10.180 америчких долара по тони.[46]

Занимљивости

Уз појаву све већег броја нових материјала, чија је употреба данас све раширенија, проналазе се и нове примене старих, давно познатих материјала. Тако су на пример 1997. г. направљени први микропроцесори (чипови) с бакреним проводницима за унутарње повезивање компонената. Могуће је да ће „бакрени“ процесори због повољне цене трошкова производње у скорој будућности наћи ширу примену, од обичних рачунара, преко кућне електронике, до аутомобилских мотора. Његова употреба може да повећа брзину процесора омогућавањем мањих кола.

Референце

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
  3. ^ Бојовић С. Хемијски преглед 3, годиште 43, година (2002). p. 60—65. Српско хемијско друштво.
  4. ^ Mark Cartwright. „Copper in Antiquity”.
  5. ^ Hong, Sungmin; Candelone, Jean-Pierre; Patterson, Clair C.; Boutron, Claude F. (1996): "History of Ancient Copper Smelting Pollution During Roman and Medieval Times Recorded in Greenland Ice", Science, Bd. 272, br. (5259). p. 246–249 (247, Abb. 1 & 2; 248, Tab. 1) doi:10.1126/science.272.5259.246
  6. ^ Тимочки медицински гласник:Парацелзус-алхемичар или лекар
  7. ^ IMA/CNMNC List of Mineral Names — Copper ((на језику: енглески), PDF pp. 64)
  8. ^ Вркљан М. al all. 1998. Минералогија. Загреб:Школска књига. p. 189, 190.
  9. ^ Glinka N. 1981. General Chemistry. Moscow:Mir Publišers. p. 241.
  10. ^ Mindat — Localities for Copper
  11. ^ Webmineral – Mineral Species sorted by the element Cu (Copper) (на језику: енглески)
  12. ^ Površinski kop Majdanpek Архивирано на сајту Wayback Machine (јануар 27, 2017) (на језику: енглески) (на језику: српски)
  13. ^ Novo najbogatije nalazište rude bakra u Boru (на језику: српски)
  14. ^ Јеленковић Р. al all. 2010. Лежишта минералних сировина. Београд:Рударско-геолошки факултет. p. 127,128. и 131.
  15. ^ „Weltkulturerbe Cornish Mining”. Архивирано из оригинала на датум 17. 2. 2011. Приступљено 19. 2. 2017.
  16. ^ Lide David R., ур. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0487-3.
  17. ^ Susan Budavari, ур. (2001). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (13th изд.). Merck Publishing. ISBN 0911910131.
  18. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
  19. ^ Universität Siegen: Reaktion von Metallen mit Salzsäure (на језику: немачки)
  20. ^ Fakten zum Thema — Schwefelsäure, na internetarchive (на језику: немачки)
  21. ^ Universität Siegen: Reaktion von Metallen mit Salpetersäure (на језику: немачки)
  22. ^ eLexikon Chemie: Kupferchlorid (на језику: немачки)
  23. ^ EU preporuka (Directive 98/83/EC)
  24. ^ Pravilnik o higijenskoj ispravnosti vode za piće (Sl. list SRJ, 42/98)
  25. ^ Pravilnik o parametrima sukladnosti i metodama analize vode za ljudsku potrošnju NN 141/2013
  26. ^ „Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće Službeni glasnik BiH br. 40/2010”. Архивирано из оригинала на датум 30. 3. 2014. Приступљено 30. 3. 2014.
  27. ^ Kupfer gegen Keime: Erwartungen wurden übertroffen
  28. ^ Dnevni unos od 0,5 mg/kg je neprihvatljiv po: Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. izd. de Gruyter, Berlin, (2007). p. 1434.
  29. ^ A. Ala, A. P. Walker, K. Ashkan, J. S. Dooley, M. L. Schilsky: Wilson's disease. u: The Lancet. vol. 369, br. 9559, februar (2007). p. 397–408, doi:10.1016/S0140-6736(07)60196-2
  30. ^ Warnes, SL. i Keevil, CW. (2013): Inactivation of norovirus on dry copper alloy surfaces. u: PLoS One 8(9); e75017: %2Fjournal.pone.0075017&representation=PDF PDF
  31. ^ med.de: Baza podataka Bakar, pristupljeno 23. februara 2013.
  32. ^ Merck Manual: Copper
  33. ^ J. F. Mercer: Menkes syndrome and animal models. u: The American journal of clinical nutrition. vol 67, br. 5 Suppl, maj (1998). p. 1022S–1028S,
  34. ^ S. Lutsenko, N. L. Barnes et.al..: Function and regulation of human copper-transporting ATPases. u: Physiological reviews. vol. 87, br. 3, juli (2007). p. 1011–1046, doi:10.1152/physrev.00004.2006
  35. 35,0 35,1 Audi, G (2003). „Nubase2003 Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
  36. ^ „Interactive Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center. Приступљено 8. 4. 2011.
  37. ^ Okazawa, Hidehiko (1994). „Clinical Application and Quantitative Evaluation of Generator-Produced Copper-62-PTSM as a Brain Perfusion Tracer for PET” (PDF). Journal of Nuclear Medicine. 35 (12): 1910—1915.
  38. ^ Brown T. at all. 1988. Chemistry The Central Science. New Jersey:Prentice Hall. p. 849.
  39. ^ Арсенијевић С. 1983. Општа и неорганска хемија. Београд: Научна књига. p. 563, 566.
  40. ^ Smoot R. at all. 1965. Chemistry a modern course. Colombus: Charles E. Merrill Books. p. 449.
  41. ^ Хрватска енциклопедија (ЛЗМК); број 1 (А-Бд), За издавача: Лексикографски завод Мирослав Крлежа, Загреб g. 1999. ISBN 978-953-6036-31-8. стр. 553.
  42. ^ „Deutsches Kupferinstitut — Kupfer und seine Anwendungen — Fachinformationen, Beratung, Verlag DKI”. Архивирано из оригинала на датум 16. 7. 2012. Приступљено 16. 7. 2012.
  43. ^ Хемијски преглед 1—2 годиште 38 (1997). p. 25.
  44. ^ Führend im Handel mit Kupfer: London Metal Exchange – LME Copper. Pristupljeno 15. mart 2013.
  45. 45,0 45,1 45,2 Razvoj cijene bakra na Londonskoj berzi metala u periodu od 2. jula 2008 do 15. aprila 2009 Архивирано на сајту Wayback Machine (август 12, 2014) (на језику: енглески) Handelsblatt-Datenbank. Pristupljeno 15. mart 2013.
  46. ^ Najviša cijena bakra na Londonskoj berzi metala u posljednjih 10 godina dana 14. februara 2011 Handelsblatt. Pristupljeno 15. mart 2013.

Литература

  • Никола Тасић, "Eneolithic cultures of Central and West Balkans", Београд, 1995
  • Праисторија Југословенских Земаља, Том III, Енеолит, Сарајево, 1979.

Спољашње везе

Аљаска

Аљаска (енгл. Alaska), савезна је држава САД од 1959. године и налази се у крајњем северозападном делу САД. Највећа је по површини, 1.518.775 km², са бројем становника око 500.000. Прекривена је планинама са активним вулканима и ледницима. Ту се налази и највиши врх Северне Америке (Маунт Макинли) висок 6.149 m. Клима Аљаске је хладна и субполарна, а у приморју умерена континентална и влажна. Највећа река је Јукон, а држава има и многобројна језера. Рудна богатства Аљаске су злато, сребро, бакар, платина, олово, угаљ, уранијум и др. Главни становници (Ескими, Алеути, Индијанци, белци и црнци). Експлоатација нафте задовољава скоро једну четвртину потреба САД. Развијен је и риболов (најчешће на лососе и китове). Укупна зарада Аљаске од риболова и експлоатације рудних богатстава износи око 5 милијарди долара. Прво насеље основали су Руси који контролишу ову територију до 9. априла 1867, када је, услед финансијских тешкоћа у Русији, страха да би Британци могли преузети контролу над територијом те све слабије трговине са насељеницима, за 7.200.000 долара (еквивалент вредности од 90.750.000 долара 2005.) продају Сједињеним Америчким Државама.

Бакар (град)

Бакар је град и лука у Приморско-горанској жупанији, Република Хрватска. До нове територијалне организације у Хрватској налазио се у саставу бивше велике општине Ријека.

Вадо (ера)

Вадо (和銅) је име последње званичне ере (ненго) Асука периода у јапанској историји. Трајала је од јануара 708. до септембра 715. Пре ње била је Кеиун ера а после ње прва ера Нара периода - Реики. Владајући монарх била је царица Генмеј.Име „Вадо“ изабрано је како би се обележио проналазак налазишта бакра и у округу Чичибу који је сад део модерне префектуре Саитама. Јапанска реч за бакар је „до“ (銅) а глас „ва“ био је антички кинески назив за Јапан. Комбинацијом та два слога добијен је назив за еру која би се могла превести као „јапански бакар“.

Вадо ера је позната и по кованици вадокаичин (和同開珎), која је препозната као прва јапанска монета у историји.

Гванахуато (држава)

Држава Гванахуато (шп. Estado de Guanajuato), савезна је држава Мексика. Налази се у централном делу земље. Има површину од 30.491 km² и 4.893.812 становника (попис 2005).

На северу се граничи са државама Закатекас и Сан Луис Потоси, на западу са Халиском, на југу са Мичоаканом, и на истоку са Керетаром.

Због богатства рудом сребра, Гванахуато је била једна од првих области које су Шпанци колонизовали 1520-их. И данас су неки од локалних рудника рекордери по производњи у свету. Поред сребра, експлоатише се још и цинк, злато, бакар, олово и опал.

Гванахуато је једна од привредно најдинамичнијих држава Мексика, чије стопе раста редовно надмашују национални просек.

Главни град је Гванахуато, док је највећи град Леон. Држава је основана 1824.

Ел Каризал, Ел Бакар (Етчохоа)

Ел Каризал, Ел Бакар (шп. El Carrizal, El Bacar) насеље је у Мексику у савезној држави Сонора у општини Етчохоа. Насеље се налази на надморској висини од 9 м.

Електрични проводник

Електрични проводник је неки материјал који пружа мали електрични отпор пролазу слободних електрона (или јона).

Метали као што су бакар, сребро, алуминијум и гвожђе су добри електрични проводници јер допуштају пролаз слободних електрона са мало отпора. То им омогућава њихова атомска структура, која има слабо везане електроне у посљедњем, валентном енергетском нивоу. У том нивоу се налази од једног (што је случај код бакра) до 3 електрона.

Електролити, као што је рецимо сулфатна киселина у акумулатору моторних возила, су добри проводници слободних јона.

Од проводника се најчешће користи бакар због повољне цене, а понекад и алуминијум и гвожђе.

Енеолит

Енеолит, бакарно доба или халколит (грчки: khalkos + lithos = 'бакар камен') у старијој литератури називано и „камено бакарно доба“, због упоредне употребе бронзе и камена. Бакрено доба је прелазно раздобље између неолита и бронзаног доба (4. и 3. миленијум п. н. е.; 3500. - 2000. п. н. е.). Овај период обележило је откриће бакра, метала који почиње да се користи у изради примитивног оруђа и оружја. Мешањем бакра и калаја добијена је тврда легура - бронза, која потискује у потпуности камен као материјал за израду предмета. Управо по бронзи следеће доба, које смењује енеолит, добија име - бронзано доба.

У европској историји и археологији повезује се с почетком формирања индоевропских племенских заједница на подручјима која обухватају Прицрноморје (Црно море), Балкан и Блиски исток. Карактеришу га превладавање сточарства над пољодељством, ловом и риболовом, снажније повезане племенске групе, развој бакрене металургије, патријархат и продирање индоевропских група с истока. У стручној литератури најчешће се користи појам енеолитик, будући да је њиме боље одређен прелазни карактер овог раздобља.

Идалго (држава)

Држава Идалго (шп. Estado de Hidalgo), савезна је држава у централном Мексику, северно од града Мексика. Основана је 1869. године. Име је добила по Мигелу Идалгоу, свештенику који је позвао народ на почетак Мексичког рата за независност.

Граничи се са државом Сан Луис Потоси на северу, Пуеблом и Веракруз на истоку, на југу са Тласкалом и Мексиком, и на западу са државом Керетаро.

Држава има површину од 20.813 km² и око 2,3 милиона становника. Главни град је Пачука де Сото. Најпознатија туристичка атракција државе је археолошко налазиште Тула које је некада било престоница државе Толтека.

Привреда Државе Идалго се заснива на рударству (сребро, злато, олово, бакар, цинк).

Инсектицид

Хемијска отровна једињења која се користе против штетних инсеката. У састав инсектицида, ради штедње и бољег растурања, обично се отровним супстанцама додаје неки „носач“, најчешће талк, каолин, вода. У састав инсектицида улазе и тзв. помоћне материје, које обезбеђују квашење, трајање и лебдење у води.Данас је у употреби много врста инсектицида. Према физичком стању у тренутку примене разликују се: чврсти (прашковити), течни и гасовити инсектициди; према токсичном дејству на инсекте деле се на: утробне (унутрашње), додирне (контактне), гасовите и системичне отрове. Ова подела није алсолутна, јер неки инсектициди (поливалентни), делују истовремено утробно, контактно и фумигантно. Ови отрови убијају инсекте углавном делујући на њихов централни нервни систем, тако бубашваба не угине од последица тровања, већ због тога што се преврнула на леђа и није могла да поново устане.

Карпати

Карпати (чешки, словачки и пољски: Karpaty, украјински: Карпати, румунски: Carpaţii), су планине у средњој Европи. Румуни Карпате још називају и Трансилванијски Алпи. Пружају се на дужини од 1.500 km (ширина преко 300 km), као велики лук од Братиславе преко територије Чешке, Словачке, Пољске, Украјине и Румуније до источне Србије.

Највиши врх Герлаховка (Герлаховски штит) 2655 m, налази се на Високим Татрима у Словачкој. Карпати се деле на Западне Карпате са Бескидима и високим Татрима, затим на Шумовите, Источне и Јужне Карпате или трансилванске Алпе, највиши врх Молдовеану 2543m. Важна речна изворишта су реке Тиса, Висла, Одра, Дњестар, Прут, Мориш, Уж и др...

Клима Карпата је континетална и планинска. Шуме су претежно букове, у вишим пределима четинарске. Има доста пашњака, а развијено је и сточарство. Од дивљих животиња настањују их медвед, вук, дивља мачка и др... Велико рудно богатство: нафта, гас (највише у Румунији, јужно од Трансилванских Алпа), гвожђе, угаљ, злато, сребро, бакар, олово, цинк, волфрам, со и др...

Леон (Мексико)

Леон (шп. León de los Aldama) је град у Мексику у савезној држави Гванахуато. Налази се око 400 km северозападно од Мексика. Према процени из 2005. у граду је живело 1.137.465 становника. Са 1.584.337 становника у ширем подручју највећи је град своје савезне државе и један од 10 највећих у Мексику.

Леон су основали шпански колонизатори 1576. и дали му име Виља де Леон (шп. Villa de Leon). Насеље је основано као одбрана од напада народа Чикмека. Јуна 1830. Леон је добио статус града, као и садашње пуно име које гласи Леон де лос Алдама (шп. León de los Aldama).

За најважнију привредну грану важи производња коже. Поред тога, битна је пољопривреда у околини града и рударство (злато, сребро, бакар).

Метал

Метал (од грчког μέταλλον métallon, "рудник, каменолом, метал") супстанција је која се састоји од атома металних хемијских елемената који нису повезани са другим атомима.Већина метала су тврде, сјајне, чврсте супстанце на собној температури. Многи од њих су растегљиви, што значи да се могу извлачити у дуге цеви или жице. Многи су, такође и ковни, што значи да се могу исковати у танке листове. Бакар, злато и олово су међу најковнијим металима. Злато је најковније од свих метала и може се истањити у листиће који су дебели само два микрона (два милионита дела метра).

Метали се, углавном, лако обликују када су загрејани. Већина метала загревањем на веома високим температурама прелази у течно стање. Отопљен или течан метал се може сипати у калупе или модле. Када се метал охлади он очвршћава у облику калупа. Метали се могу обликовати у различите облике укључујући и цеви. Челични носачи се користе као конструкциони елементи. Челик је легура гвожђа, угљеника и других хемијских елемената.

За металне елементе узимају се хемијски елементи који у чистом облику показују физичке и хемијске особине метала. Те особине су:

добра електрична проводљивост

добра топлотна проводљивост

доста велике склоности за грађење хемијских једињења са базним особинама него са киселим.Метали и њихове легуре имају одличне механичке особине због чега се користе за изградњу машина и алата, а такође и као и материјали у грађевинарству.Велика већина у периодном систему су метали. По месту на коме се налазе у периодном систему деле се на:

алкалне метале као што су: литијум, натријум, калијум...

земљане алкалне метале као што су: берилијум, калцијум, магнезијум ...

слабе метале као што су: алуминијум, калај, антимон ...

прелазне метале као што су: злато, бакар, никл, платина...

актиноиде и лантаноиде као што су: уранијум, радијум, плутонијум и остали.Према температури топљења деле се на: тешко топљиве(Cu, Ni, Fe, W, V, Mo) и лако топљиве (Sn, Pb, Cd, Al, Mg, Zn).

Према специфичној тежини деле се на лаке (густина им је мања од 5 g/cm3) и тешке (густина им је већа од 5 g/cm3). Најлакши метал је литијум (ρ=0,53 g/cm3) он плива по води, најтежи метал је осмијум (ρ=22,6 g/cm3).

Никл

Никл (Ni, лат. niccolum) метал је VIIIB групе. Има 14 изотопа чије се атомске масе налазе између 53—67, од којих је постојано 5 (58, 60, 61, 62, 64). Он је сребренасто-светли сјајни метал са благим златним нијансама. Никл припада прелазним металима, веома је тврд и дуктилан. Чисти никл показује знатну хемијску активност, која се може посматрати када се он претвори у прах (да би се повећала површина изложена хемијској реакцији), док већи комади метала реагују врло споро, стајањем на ваздуху при условима околине полако граде заштитни слој оксида на површини. Чак и у том случају, никл је довољно реактиван са кисеоником па се самородни никл врло ретко може наћи на површини Земље, а такав никл је ограничен само на унутрашњост већих никл-жељезних метеорита где је заштићен од оксидације током времена које такав метеорит проведе у свемиру. На Земљи, такав самородни никл пронађен је у комбинацији са жељезом, што је рефлексија порекла тих елемената као највећих крајњих производа нуклеосинтезе супернова . Сматра се да мешавина жељеза и никла чини унутрашње језгро Земље.Кориштење никла (у виду метеоритске никл-жељезне легуре) може се пратити у давну прошлост, у периоду око 3500. п. н. е. Међутим, као хемијски елемент никл је први пут изоловао и класификовао Аксел Кронстедт 1751. године, који је првобитно погрешно идентификовао његову руду као минерал бакра. Име елемента потиче од имена несташног духа из немачке рударске митологије, Никела, који је персонификација чињенице да су се бакарно-никлове руде опирале њиховом рафинирању у бакар. Економски значајан извор никла је жељезна руда лимонит, која често садржи 1-2% никла. Други важни рудни минерали никла су гарниерит и пентландит. Највећи произвођачи руде никла су Канада (регија Садбери, где се копа руда за коју се сматра да је метеоритског порекла), Нова Каледонија у Тихом океану и Норилск у Русији.

Због споре оксидације никла при собној температури, он се сматра отпорним на корозију. Историјски, ова чињеница је довела до његовог кориштења за прекривање других метала, нарочито жељеза и месинга, за облагање хемијске опреме и израду одређених легура које задржавају високи сребрени сјај, попут такозваног немачког сребра. Око 6% светске производње никла и данас се користи за облагање метала чистим никлом у сврху заштите од корозије. Сматра се да предмети обложени никлом могу изазвати алергију на никл. Никл се доста користи за производњу разних кованица, мада је раст цене на тржишту последњих година довео до његове замене јефтинијим металима.

Никл је један од четири елемента који показују феромагнетне особине око собне температуре. Алнико стални магнети, засновани једним делом на никлу, имају средњу снагу између сталних магнета заснованих на жељезу и магнета ретких земаља. Никл у модерном свету је вредан углавном због његових легура. Око 60% светске производње потроши се за никлове челике (нарочито нерђајући челик). Друге најчешће легуре, као и неке нове суперлегуре, чине највећи део остале потрошње никла у свету, док употреба никлових једињења у хемијској индустрији учествује са мање од 3% у укупној производњи никла. У једињењима, никл има бројне нише хемијских начина производње, као што је катализатор за хидрогенацију. Ензими у неким микроорганизмима и биљкама садрже никл као активно место, што чини овај метал незамењивим храњивим састојком за та бића.

Олово

У природи, олово се најчешће јавља у виду сулфида, PbS, као руда галенит.

Пржењем се руда преводи у оксид чијом редукцијом настаје сирово олово. Сирово олово садржи: бакар, антимон, арсен, бизмут, цинк, сумпор, калај, сребро и злато. Пречишћавањем сировог олова (најчешће електролитичким путем) добија се чисто олово плавичастобеле боје, само на свежем пресеку је металног сјаја, но брзо потамни од створеног слоја оксида и базног олово(II) карбоната Pb(OH)2*2PbCO3, који га штите од даље оксидације. То је мек метал, велике густине и ниске температуре топљења.Олово се у дестилованој води не раствара, док се раствара у киселинама са оксидационим дејством нпр. азотна киселина. При дејству разблажене сумпорне киселине ствара се заштитни слој олово- сулфата PbSO4 те растварање престаје. Алкалије не делују на олово. На ваздуху се фино спрашено олово тзв. пирофорно олово пали само од себе.

Олово (II) оксид се користи за глазирање керамичких производа, за израду минијума, као жута боја у сликарству. Олово се користи за израду лимова, канализационих и водоводних цеви уколико воде нису киселе; њиме се облажу електрични каблови и превлачи посуђе. Олово се користи и у војној индустрији, индустрији боја, за израду оловних акумулатора, за заштиту од рендгенског и радиоактивног зрачења.

Прве мине за оловке правиле су се од оловних руда, али их је у савременом добу заменио неотровни графит, који се комбинује са другим примесама.

Руда

Руда је тип стене која садржи минерале са важним елементима, укључујући метале. Руде се издвајају путем рударства, након чега се прерађују у вредне (корисне) елементе. Квалитет (концентрација) рудног минерала или метала, као и његов случајан облик, утицаће на трошкове ископавања руде. Цена ископавања мора бити усклађена са вредношћу метала који се налазе у стени, и то ће утицати на то која руда ће бити даље обрађивана а која је лошијег квалитета да би била вредна ископавања. Металне руде су обично оксиди, сулфиди, силикати, „природни“ метали (као што је бакар) које нису концентрисане у Земљиној кори или „племенити“

метали (који не формирају једињења) као што је злато. Рудна тела се формирају од стране различитих геолошких процеса. Процес формирања руде се назива рудна генеза.

Рударство

Рударство је веома стара индустријска грана која се бави процесом ископавања руда и њене припреме за искоришћавање у разним областима индустрије или за непосредно коришћење у свакодневном животу.Рудници се по начину ископавања деле на површинске и подземне. Данас је много чешћа површинска експлоатација руде, на пример 85% минерала (осим нафте и природног гаса) у Сједињеним Америчким Државама се површински експлоатише укључујући и 98% од металних руда. Материјали који се често ископавају су: боксит, калај, цинк, дијамант, земни гас, магнезијум, манган, бакар, никл, олово, платина, нафта, со, сребро, титанијум, уранијум, угаљ, злато и гвожђе. Сем њих често се ископавају и: глина, песак, гранит и кречњак.

Рудник

Рудник је место са кога се експлоатишу разне врсте руда. На таквим местима где је руда нагомилана од економске вредности, површинским откопавањем или подземним копањем вади се руда. Рудници се по начину ископавања деле на површинске и подземне. Материјали који се често ископавају су: бакар, никл, олово, боксит, цинк, нафта, со, сребро, угаљ, злато, гвожђе, магнезијум, манган, дијаманти, уранијум, титанијум итд.

Сулфат

Сулфат је назив за једињење које у себи садржи SO42- јон. Већина сулфата је растворљива у води под нормалним условима (изузеци су CaSO4, SrSO4, и BaSO4).

Киселина која у себи садржи SO42- јон је сумпорна киселина (H2SO4).

Сулфати су доста распрострањени у индустрији:

Неке врсте батерија свој рад заснивају на сумпорној киселини.

Бакар сулфат је састојак алгецида (средство за убијање алги).

Магнезијум сулфат, се често користи за термалне купке.

Хрватско приморје

Хрватско приморје је историјски назив за подручје између источних граница Corpusa separatuma, односно данашњег града Ријеке и Карлобага. Назив је настао као одговор на термин Угарско приморје када је споменуто подручје постало једини хрватски излаз на море.

Подручје Хрватског приморја обухвата градове Бакар, Краљевицу, Цриквеницу, Брибир, Нови Винодолски и најважнији град — Сењ. Сењ, некад највећи град у Хрватском приморју, губи поморско значење у 19. веку у корист Ријеке. Између два свјетска рата, у саставу Хрватског приморја се налази и Сушак, који се у то вријеме развија у најзначајнији град тог дијела Краљевине СХС. Након Другог свјетског рата, Сушак и Ријека поновно постају један град — Ријека, да би касније у састав општине Ријека ушао и Бакар. 1992. године долази до оснивања нових општина и градова којима Кострена (источни дио општине Ријека) и Бакар постају самосталне општине те се данас географски поновно сматрају дијелом Хрватског приморја.

Једињења бакра
Активне форме
Базне форме
1. Самородни елементи
2. Сулфиди
4. Оксиди и хидроксиди
5. Карбонати, нитрати, борати
6. Сулфати, хромати, волфрамати, молибдати, ванадати
8. Силикати

На другим језицима

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.