Bakır

Bakır muhtemelen insanlar tarafından kullanılan ilk metaldi. Neolitik insanların MÖ 8000 yılına kadar taş yerine kullandıklarına inanılıyor. MÖ 4000 civarında Mısırlılar bakırı kalıplara döktüler. 3500 BCE'de, ile alaşımlanmaya başlandı. teneke bronz üretmek. Yeni kırılmış yüzeylerde opak, parlak ve metalik somon pembesidir ancak kısa sürede donuk kahverengiye döner. Kristaller nadirdir, ancak oluştuklarında ya kübik ya da dodekahedraldirler ve genellikle dallanan agregalar halinde düzenlenirler. Çoğu düzensiz, düzleşmiş veya dallanan kitleler olarak bulunur. Diğer elementlere bağlanmadan “doğal” formda meydana gelen birkaç metalden biridir. Doğal bakır, bakır içeren çözeltiler ile demir içeren çözeltiler arasındaki etkileşimin bir sonucu olarak ikincil bir mineral gibi görünmektedir. mineraller.

Name: Latin cuprum'dan, sırayla metalin erken üretildiği ada olan Yunan kyprios Kıbrıs'tan.

Kimya: Tipik olarak sadece küçük miktarlarda diğer metallerle.

Dernek: Gümüş, kalkosit, bornitin, Kuprit, malakit, azurite, tenorit, Demir oksitler, diğer birçok mineral.

Kimyasal özellikler

Bakır, Cu sembolü ve atom numarası 29 olan kimyasal bir elementtir. Çok yüksek termal ve elektrik iletkenliğine sahip, yumuşak, dövülebilir ve sünek bir metaldir. İşte bakırın temel kimyasal özelliklerinden bazıları:

1. Atom numarası: 29
2. Atom ağırlığı: 63.55
3. Yoğunluk: 8.96 g / cm³
4. Erime noktası: 1,083 °C (1,981 °F)
5. Kaynama noktası: 2,562 °C (4,644 °F)
6. Oksidasyon durumları: +1, +2
7. Elektronegatiflik: 1.9
8. İyonlaşma enerjisi: 745.5 kJ/mol
9. Termal iletkenlik: 401 W/(m·K)
10. Elektriksel iletkenlik: 59.6 × 10^6 S/m

Bakır ayrıca bazı asitlerle ve oksijen gibi metal olmayanlarla oldukça reaktiftir ve sülfür, bu nedenle havaya ve neme maruz kaldığında zamanla yeşilimsi bir patine geliştirir. Bu patina aslında alttaki metali daha fazla korozyondan koruyan bir bakır karbonat tabakasıdır.

Fiziksel Özellikleri

Renk	Taze yüzeyde kırmızı, kararmış yüzeyde donuk kahverengi
Streak	metalik bakır kırmızısı
Parlaklık	madeni
yarılma	Hayır
şeffaflık	Opak
Mohs Sertliği	2.5 için 3
Spesifik yer çekimi	8.9
Teşhis Özellikleri	Renk, parlaklık, özgül ağırlık, işlenebilirlik, süneklik
Kristal Sistem	Izometrik
Azim	Dövülebilir
Kırık	Hackly
Yoğunluk	8.94 – 8.95 g/cm3 (Ölçülen) 8.93 g/cm3 (Hesaplanan)

Optik özellikler

Bakırın bazı ilginçlikleri var optik özellikler çeşitli uygulamalarda kullanışlı hale getirmiştir. İşte optik özelliklerinden birkaçı:

1. Renk: Bakır, saf haldeyken belirgin bir kırmızımsı-turuncu renge sahiptir, ancak yüzey kalitesine ve diğer elementlerin veya bileşiklerin varlığına bağlı olarak kahverengi veya gri de görünebilir.
2. Parlaklık: Bakırın parlak metalik bir parlaklığı vardır, yani ışığı iyi yansıtır ve parlak görünür.
3. Şeffaflık: Bakır, görünür ışığa karşı şeffaf değildir, yani ışık içinden geçemez.
4. Yansıtıcılık: Bakır oldukça yansıtıcıdır, yani yüzeyindeki ışığı çok etkili bir şekilde yansıtır. Bu, aynalar gibi yansımanın istendiği uygulamalarda kullanışlı olmasını sağlar.
5. Elektriksel iletkenlik: Bakır mükemmel bir elektrik iletkenidir, bu da onu elektrik kablolarında ve elektriğin verimli bir şekilde iletilmesi gereken diğer uygulamalarda faydalı kılar.
6. Termal iletkenlik: Bakır aynı zamanda mükemmel bir ısı iletkenidir, bu da onu ısı emiciler ve pişirme tavaları gibi uygulamalarda kullanışlı kılar.
7. Absorpsiyon spektrumları: Bakır, görünür ve kızılötesi bölgelerde analiz ve tespit amacıyla kullanılabilen farklı absorpsiyon spektrumlarına sahiptir.

Genel olarak, bakırın optik özellikleri, onu çeşitli uygulamalarda yararlı olan çok yönlü bir malzeme yapar.

Bakır Minerallerinin Sınıflandırılması

Bakır mineralleri kimyasal bileşimlerine ve kristal yapılarına göre sınıflandırılabilir. Bazı yaygın sınıflandırmalar şunları içerir:

1. Doğal bakır: Saf metalik formunda bulunan, tipik olarak külçe veya tel olarak bulunan bakır.
2. Sülfitler: Bakır sülfit mineralleri şunları içerir: kalkopirittir (CuFeS2), bornitin (Cu5FeS4), kalkosit (Cu2S), kovellit (CuS) ve enarjit (Cu3AsS4).
3. Oksitler: Bakır oksit mineralleri arasında kuprit (Cu2O) ve tenorit (CuO) bulunur.
4. Karbonatlar: Bakır karbonat mineralleri şunları içerir: malakit (Cu2CO3(OH)2) ve azurite (Cu3(C3)2(OH)2).
5. Silikatlar: Bakır silikat mineralleri şunları içerir: krizokol (CuSiO3·2H2O) ve diyoptaz (CuSiO2(OH)2).
6. Doğal elementler: Bakır, dendritik veya tel benzeri yapılar olarak saf metalik formunda da bulunabilir.

Bu mineraller, porfiri bakır da dahil olmak üzere çeşitli jeolojik ortamlarda bulunabilir. mevduat, volkanik barınan masif sülfid yatakları, tortu barınan bakır yatakları ve skarn yatakları.

Yaygın Bakır Mineralleri ve Özellikleri

İşte bazı yaygın bakır mineralleri ve özellikleri:

1. kalkopirit: Bu en yaygın bakır mineralidir ve CuFeS2 kimyasal formülüne sahiptir. Kalkopirit, pirinç sarısı bir renge, metalik bir parlaklığa ve Mohs ölçeğine göre 3.5-4 sertliğe sahiptir. Genellikle diğer sülfid mineralleri ile birlikte bulunur.
2. bornit: Yanardöner mor-mavi renginden dolayı tavus kuşu cevheri olarak da bilinen bornit, Cu5FeS4 kimyasal formülüne sahiptir. Mohs ölçeğinde 3 sertliğe sahiptir ve genellikle diğer bakır mineralleriyle birlikte hidrotermal damarlarda bulunur.
3. Malakit: Bu yeşil mineral, Cu2CO3(OH)2 kimyasal formülüne sahiptir ve kötü havadan aşınma of bakır cevheri mevduat. Mohs ölçeğinde 3.5-4 sertliğe sahiptir ve genellikle dekoratif bir taş olarak kullanılır.
4. Azurite: Bu mavi mineral, Cu3(CO3)2(OH)2 kimyasal formülüne sahiptir ve ayrıca bakırın ayrışmasıyla oluşur. cevher yatakları. Mohs ölçeğinde 3.5-4 sertliğe sahiptir ve genellikle malakit ile kombinasyon halinde bulunur.
5. Cuprite: Bu kırmızı mineral, Cu2O kimyasal formülüne sahiptir ve bakır sülfitlerin oksidasyonu ile oluşur. Mohs ölçeğinde 3.5-4 sertliğe sahiptir ve genellikle diğer bakır mineralleri ile birlikte bulunur.
6. Covellite: Bu mavi-siyah mineral, CuS kimyasal formülüne sahiptir ve genellikle diğer sülfit mineralleriyle birlikte hidrotermal damarlarda bulunur. Mohs ölçeğinde 1.5-2.5 sertliğe sahiptir.
7. Tetrahedrit: Bu gri-siyah mineral, Cu12Sb4S13 kimyasal formülüne sahiptir ve genellikle diğer sülfit mineralleriyle birlikte hidrotermal damarlarda bulunur. Mohs ölçeğinde 3-4 sertliğe sahiptir.

Bunlar, var olan birçok bakır mineralinden yalnızca birkaç örnektir ve özellikleri, özel kimyasal bileşimlerine ve jeolojik bağlamlarına bağlı olarak değişebilir.

Bakır mineralizasyonunu etkileyen faktörler

Aşağıdakiler de dahil olmak üzere bakır mineralizasyonunun oluşumunu ve konsantrasyonunu etkileyebilecek birkaç faktör vardır:

1. Jeoloji: Uygun konakçının varlığı kayalar ve uygun jeolojik yapılar, örneğin faylar veya kırıklar, mineralleştirici sıvıların bakır minerallerini akıtması ve biriktirmesi için yollar sağlayabilir.
2. Tektonik ortam: Bakır mineralizasyonu genellikle magma ve hidrotermal sıvılar üretilebilir ve Dünya yüzeyine taşınabilir.
3. Sıcaklık ve basınç: Bakır mineralizasyonu genellikle sıcaklık ve basınç koşullarından etkilenen hidrotermal aktivite ile ilişkilidir. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşulları, bakır minerallerinin çökelmesini kolaylaştırabilir.
4. Akışkan kimyası: pH'ları, oksidasyon durumları ve metallerin ve ligandların konsantrasyonu dahil olmak üzere mineralleştirici akışkanların kimyasal bileşimi, bakır minerallerinin çözünürlüğünü ve çökelmesini etkileyebilir.
5. Süre: Bir mineralleştirme sistemi ne kadar uzun süre aktif olursa, bakır minerallerinin ekonomik olarak uygun tortular oluşturma ve biriktirme fırsatı o kadar artar.

Bakır mineralleri için arama yöntemleri

Bakır minerallerinin aranması genellikle jeolojik haritalama, jeokimyasal numune alma, jeofizik araştırmalar ve sondaj gibi tekniklerin bir kombinasyonunu içerir.

Jeolojik haritalama, bakır mineralizasyonu ile ilişkili jeolojik özellikleri belirlemek için yüzey kayalarının ve çıkıntıların ayrıntılı olarak incelenmesini ve haritalanmasını içerir. değişiklik bölgeler, damarlar ve breşler.

Jeokimyasal örnekleme, anormal bakır konsantrasyonlarını ve mineralizasyonla ilişkili diğer elementleri tespit etmek için kaya, toprak ve su örneklerinin toplanmasını ve analiz edilmesini içerir.

Jeofizik araştırmaları, kayaların fiziksel özelliklerinde bakır mineralizasyonunun varlığını gösterebilecek değişiklikleri tespit etmek için manyetik, yerçekimi ve elektromanyetik araştırmalar dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanır.

Sondaj, derinlikte bakır mineralizasyonunun varlığını ve kapsamını test etmek ve doğrulamak için kullanılır. Pırlanta sondaj en yaygın yöntemdir, ancak ters sirkülasyonlu sondaj gibi diğer yöntemler de kullanılabilir.

Modern keşif teknikleri, daha fazla keşif için potansiyel alanları belirlemeye yardımcı olmak için uydu görüntüleri ve havadan fotoğraf çekme gibi uzaktan algılama teknolojilerini de kullanır.

Olay

Bakır, tahmini konsantrasyonu milyonda yaklaşık 50 parça (ppm) olan, Dünya'nın kabuğunda nispeten bol bulunan bir elementtir. Kalkopirit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), kalkosit (Cu2S), kuprit (Cu2O), malakit (Cu2CO3(OH)2) ve azurit (Cu3(CO3)2(OH)2) dahil olmak üzere çeşitli minerallerde bulunur. , diğerleri arasında.

Bakır yatakları tipik olarak magmatik aktivite ile ilişkili hidrotermal işlemlerle oluşturulur. Bu işlemler, sıcak, mineral açısından zengin sıvıların, çevreleyen kayadaki çatlaklar ve diğer açıklıklardan dolaşımını içerir. Sıvılar soğudukça taşıdıkları mineraller damarlarda, çatlaklarda ve diğer yapısal özelliklerde birikir.

Bakır da bulunur tortul kayaçlar ve volkanik aktivite ile ilişkili bazı yataklarda. Ek olarak, bakır, madencilik için ekonomik olarak uygun olmayacak kadar düşük olmasına rağmen, deniz suyunda eser miktarlarda bulunabilir.

Bakır mineralizasyonunun jeolojik ayarları

Bakır mineralizasyonu çeşitli jeolojik ortamlarda meydana gelebilir, ancak en yaygın olanları şunları içerir:

1. Porfiri bakır yatakları: Bunlar dünyanın en önemli bakır kaynaklarıdır ve büyük, müdahaleci bakır kaynakları ile ilişkilidir. volkanik taşlar. Porfiri bakır yatakları, sıcak, metal açısından zengin sıvılar soğuyan magma odalarından yükseldiğinde ve daha soğuk kayayla karşılaştığında sığ kabukta (1-6 km derinlikte) oluşur ve çevredeki kayada bakır ve diğer metallerin çökelmesine neden olur.
2. Tortu barındıran bakır yatakları: Bu birikintiler, deniz veya göl ortamlarında çökelmiş tortul kayaçlar içinde oluşur. Bakır genellikle ile ilişkilidir şist, kumtaşıve karbonat kayaçlar ve yataklar stratiform (tabakaya paralel) veya yapısal olarak kontrollü olabilir.
3. Volkanojenik masif sülfür (VMS) mevduat: Bunlar tipik olarak volkanik veya tortul kayaçlarda deniz tabanında veya yakınında oluşan küçük ila orta büyüklükteki birikintilerdir. Yüksek dereceli bakır ile karakterize edilirler, çinko, öncülük etmekve diğer metaller ve genellikle deniz tabanındaki hidrotermal menfezlerle ilişkilendirilir.
4. Bakır skarnlar: Bunlar hidrotermal yataklar karbonat kayalarda, tipik olarak granitik veya diyoritik kayaların sokulumlarının yakınında meydana gelir. Skarn yatakları genellikle yüksek dereceli bakır ve ayrıca önemli miktarlarda diğer metaller ile karakterize edilirler. altın, gümüşve molibden.
5. Bakır oksit yatakları: Bu birikintiler genellikle yüzeye yakın yerlerde bulunur ve bakır sülfid minerallerinin ayrışması ve oksidasyonu ile oluşur. Tipik olarak, bakır minerallerinin kayalardan asidik yeraltı suları ile yıkandığı ve bakır oksit mineralleri şeklinde biriktiği kurak veya yarı kurak bölgelerde meydana gelirler.

Bunlar, bakır mineralizasyonu için en yaygın jeolojik ortamlardan sadece birkaçıdır ve başka birçokları da vardır.

Bakır minerallerinin önemi

Bakır mineralleri, çok çeşitli uygulamalarda kullanılan değerli bir endüstriyel metal olan bakır metalinin birincil kaynağı oldukları için önemlidir. Bakır mükemmel bir elektrik iletkenidir ve elektrik ve elektronik endüstrilerinde kablolama, motorlar, jeneratörler ve diğer ekipmanlar için yaygın olarak kullanılır. Bakır, yüksek ısıl iletkenliği ve korozyona karşı direnci nedeniyle inşaat, sıhhi tesisat ve ısıtma sistemlerinde de kullanılmaktadır. Ayrıca bakır, çeşitli ürünlerin imalatında kullanılan iki önemli alaşım olan pirinç ve bronz üretiminde de kullanılmaktadır. Bakır ayrıca kırmızı kan hücrelerinin oluşumu ve sağlıklı bağ dokusunun korunması da dahil olmak üzere vücutta bir dizi biyolojik rolü olan insan sağlığı için gerekli bir besindir.

Kullanım Alanı

Bakır, mükemmel elektriksel iletkenliği, işlenebilirliği, sünekliği ve korozyon direnci nedeniyle çeşitli endüstrilerde ve uygulamalarda geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bakırın kullanıldığı başlıca alanlardan bazıları şunlardır:

1. Elektrik endüstrisi: Bakır oldukça iletken bir metaldir ve elektrik kablolarında, enerji üretiminde ve iletiminde yaygın olarak kullanılır. Ayrıca motor, trafo, anahtar ve diğer elektrikli ekipmanların üretiminde de kullanılır.
2. İnşaat sektörü: Bakır, korozyon direnci ve dayanıklılığı nedeniyle sıhhi tesisat, çatı kaplama ve kaplamada kullanılır. Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinde de kullanılmaktadır.
3. Otomotiv endüstrisi: Bakır, radyatör, ısı eşanjörü ve elektrik kablolarının üretiminde kullanılır.
4. Elektronik endüstrisi: Bakır, baskılı devre kartları, bilgisayar çipleri ve diğer elektronik bileşenlerin üretiminde kullanılır.
5. Tıp endüstrisi: Bakır, mükemmel elektriksel iletkenliği ve radyopasitesinden dolayı X-ray cihazları gibi tıbbi ekipmanlarda kullanılır.
6. Madeni para: Bakır, dayanıklılığı ve korozyona karşı direnci nedeniyle madeni para üretiminde kullanılır.
7. Dekoratif uygulamalar: Bakır, çekici kırmızımsı kahverengi rengi ve işlenebilirliği nedeniyle takı, heykel ve diğer dekoratif uygulamalarda kullanılır.
8. Antimikrobiyal özellikler: Bakır, doğal antimikrobiyal özelliklere sahiptir ve enfeksiyonların yayılmasını azaltmak için hastane ekipmanları, kapı kolları ve diğer yüksek temas yüzeylerinin üretiminde kullanılır.

Genel olarak bakır, çeşitli endüstrilerde ve uygulamalarda çok çeşitli kullanımlara sahip çok yönlü bir metaldir.

Bakır minerallerinin küresel dağılımı

Bakır mineralleri dünyanın birçok yerinde bulunur ve birçok ülkede bakır üretimi önemli bir endüstridir. Dünyanın en çok bakır üreten ülkeleri arasında Şili, Peru, Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Avustralya, Demokratik Kongo Cumhuriyeti, Zambiya, Rusya ve Kanada bulunmaktadır.

Şili, 28'de küresel bakır üretiminin yaklaşık %2020'ini oluşturan dünyanın en büyük bakır üreticisidir. Peru ikinci en büyük üreticidir, ardından Çin ve ABD gelir. Diğer önemli bakır üreten ülkeler arasında Endonezya, Meksika, Kazakistan ve Polonya bulunmaktadır.

Bakır mineralleri tipik olarak altın, gümüş, kurşun ve çinko gibi diğer minerallerle birlikte bulunur ve genellikle bu diğer metallerin yan ürünleri olarak çıkarılır. En önemli bakırlardan bazıları mineral yatakları Şili'deki Chuquicamata madeni ve Escondida madeni, Endonezya'daki Grasberg madeni ve Avustralya'daki Olympic Baraj madeni dünyanın en büyük madenlerindendir.

• ABD'de, Keweenaw Yarımadası, Keweenaw ve Houghton Cos., Michigan yataklarında dikkate değer ölçüde büyük kütleler ve mükemmel, büyük kristaller olarak; birkaçında porfir yatakları New Cornelia madeni, Ajo, Pima Co.'dakiler dahil Arizona'da; Copper Queen ve Bisbee, Cochise Co.'daki diğer madenler; ve Ray, Gila Co.'da; benzer şekilde Santa Rita, Grant Co., New Mexico'daki Chino madeninde.
• Namibya'da, Windhoek'in 60 km kuzeydoğusundaki Onganja madeninde ve Tsumeb'de.
• Turinsk madeninden, Bogoslovsk, Ural Dağları, Rusya'dan büyük kristallerde.
• Almanya'da, Rheinbreitbach, Kuzey Ren-Vestfalya'da ve Bad Ems, Rheinland-Palatinate yakınlarındaki Friedrichssegen madeninde.
• İngiltere, Cornwall'daki birçok madenden alınan ince örneklerde.
• Avustralya'da, Broken Hill, Yeni Güney Galler'de.
• Şili'de, Andacolla'da, Coquimbo yakınlarında. Bolivya'dan, Corocoro'da.

Bakır talebi ve üretim eğilimleri

Bakır, elektrik kabloları, sıhhi tesisat, inşaat ve elektronik dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesine sahip, yaygın olarak kullanılan bir metaldir. Sonuç olarak, küresel bakır talebi bu endüstrilerdeki trendlerden büyük ölçüde etkileniyor.

Son birkaç on yılda, elektronik cihazların artan kullanımı, gelişmekte olan ekonomilerdeki altyapı geliştirmeleri ve ulaşımın elektrifikasyonu nedeniyle bakır talebi istikrarlı bir şekilde arttı. Uluslararası Bakır Çalışma Grubu'na (ICSG) göre, küresel bakır tüketimi 3.4 ile 2000 arasında yıllık ortalama %2019 arttı.

Artan bu talebi karşılamak için bakır üretimi de artmıştır. En büyük bakır üreticileri Şili, Peru, Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Demokratik Kongo Cumhuriyeti'dir. 2020 yılında, küresel bakır madeni üretiminin yaklaşık 20 milyon mt olduğu tahmin ediliyor.

Ancak bakır üretimi, doğal afetler, işçi grevleri ve emtia fiyatlarındaki dalgalanmalar gibi çeşitli faktörlerden etkilenebilir. Örneğin, 19'deki COVID-2020 salgını, maden kapanışları ve tedarik zinciri kesintileri nedeniyle bakır üretiminde geçici bir düşüşe yol açtı.

Genel olarak, bakır talebinin önümüzdeki yıllarda yenilenebilir enerji, elektrikli araçlar ve diğer yüksek teknoloji uygulamalarının artmasıyla artmaya devam etmesi bekleniyor.

Referanslar

Bonewitz, R. (2012). Kayalar ve mineraller. 2. baskı Londra: DK Yayıncılık.
Handbookofmineralogy.org. (2019). El Kitabı mineraloji. [çevrimiçi] Şu adreste mevcuttur: http://www.handbookofmineralogy.org [4 Mart 2019'da erişildi].
Mindat.org. (2019). Bakır: Mineral bilgileri, verileri ve yerleşim yerleri..
Şu adreste mevcuttur: https://www.mindat.org/min-727.html [4 Mart 2019'da erişildi].