تبلیغات
وبلاگ حرفه و فن مدرسه شاهد حکیم - فلز مس
تاریخ : سه شنبه 17 اسفند 1389 | 08:45 ب.ظ | نویسنده : sadegh dashti
تاریخچه‌ی كاربرد مس :

تاریخ استفاده از مس حداقل به 10000 سال پیش می‌رسد. در طول دوره‌ی ماقبل تاریخ كالكولیتیك
Chalcolithic انسان دریافت كه چگونه مس را استخراج كند و از آن تزئینات و ابزارآلات بسازد (www.icsg.org). ابزارآلات مسی كشف‌شده قدمتی در حدود 5000 سال پیش از میلاد مسیح را نشان می‌دهند (www.usgs.gov).
بقیه را در ادامه ی مطلب مشاهده کنید......

                                                        با تشکر از امین عبد الهی


(www.usgs.gov). مشاهدات باستان‌شناسی نشان‌می‌دهد كه قدمت استفاده از مس به‌عنوان وسیله‌ای زینتی در غرب آسیا مربوط به ده هزار سال قبل می‌باشد. آویزه‌ی مسی متعلق به سال 8700 قبل از میلاد یكی از قدیمی‌ترین موارد مصرف مس در زیورآلات است كه در شمال عراق کنونی پیدا شده است (minerals.er.usgs.gov). در یکی از اهرام مصر یک سیستم لوله‌کشی با مس پیدا شده که مربوط به5000 سال پیش است. مرد یخی Oetzi، که در اروپا به دقت نگهداری می‌شود و متعلق به3200 سال قبل از میلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن 7/99% می‌باشد. مس به خاطر زیبایی درخشانش در باستان برای ساخت آئینه استفاده می‌شده است (www.icsg.org).
از مهم‌ترین حوادث تاریخی تعیین‌كننده در مسیر تكامل دانش بشر در زمینه‌ی استفاده از مس، كشف چگونگی تولید آلیاژ برنز می‌باشد.
اكتشافات باستان‌شناسی نشان می‌دهد كه در ایران از هزاره‌ی پنجم پیش از میلاد، استفاده از مس رونق داشته است. اشیای مفرغی به دست آمده از هزاره‌های بعد، گویای پیشرفت استفاده از مس می‌باشد.

وجود مس به صورت طبیعی و ویژگی مطلوب سهولت شكل‌پذیری یا چكش‌خواری این فلز با ابزار ابتدائی كه امكان ساخت ابزار صنعتی، زیور‌آلات، لوله و مخازن آب، سكه، شمشیر، مجسمه و مانند آن را در دوران باستان فراهم می‌نمود، این فلز را به صورت مهم‌ترین ماده در توسعه‌ی تمدن بشر درآورد. مدارك موجود نشان می‌دهد، تا اواخر سال‌های 1800 میلادی كاربرد مس به‌طور نسبی محدود بوده است. با اختراع داینامو، تلگراف، تلفن، برق و خطوط انتقال نیرو در اواخر قرن نوزدهم، سیم به یك محصول نهایی بسیار با اهمیت تبدیل شد و فلز مس به عنوان یك هادی صنعتی مهم از توجه بسیار برخوردار شد (
www.icsg.org).
اكتشافات و اختراعات مرتبط با برق و مغناطیس در اواخر قرن هجدهم و اوایل قرن نوزدهم كه توسط دانشمندانی چون آمپر، فارادی و اهم صورت گرفت، و محصولات ساخته شده از مس به آغاز انقلاب صنعتی و سوق‌دادن مس به عصری جدید كمك كرد (
www.icsg.org).
از اواخر قرن نوزدهم در اثر ارتباطی كه فلز مس با الكتریسته پیدا نمود، هم كاربرد این فلز از تنوع بسیار برخوردار گردید و هم به‌دلیل ارتباط مصرف الكتریسته با سطح زندگی مقدار مصرف مس به یكی از شاخص‌های تعیین سطح زندگی در جوامع مختلف جهان مبدل شد. اگرچه در قرن اخیر مس، به عنوان دومین فلز پرمصرف، پس از فولاد، مكان خود را به فلز آلومینیم واگذار نموده و به سومین فلز تنزل یافته است، با این وجود مس و آلیاژهای آن در بسیاری از كاربردهایی كه طی دورانی طولانی، شاخص آن‌ها است، كماكان بی‌رقیب مانده است. به‌طور كلی در مواردی كه خواص انتقال الكتریكی و حرارتی زیاد با طول عمر و مقاومت قابل توجه نسبت به فرسودگی مورد نیاز است، مس و آلیاژهای آن كاربرد دارند. این كاربردها مرهون حداقل چهار ویژگی فیزیكی ـ شیمیایی برتر مس است كه به تنهایی و یا به صورت مجموع در انتخاب این فلز نقش دارد. مس در میان فلزاتی كه كاربردهای وسیع صنعتی دارند، هادی‌ترین فلز هم از نظر هدایت الكتریكی و هم انتقال حرارتی است و نزدیك‌ترین فلز هادی به مس، آلومینیم است كه از نظر الكتریكی كمی بیش از نصف و از نظر حرارتی نصف مس، خاصیت هادی بودن را دارد.
ثبات شیمیایی مس و تشكیل سریع غشاء نازكی از اكسید بر سطح آن، چنان مقاومتی نسبت به زنگ‌زدگی و آلودگی‌های بیولوژیك در آن ایجاد می‌كند كه از نظر كار در آب و بخصوص آب شور دریا، هیچ فلز یا آلیاژ دیگری نمی‌تواند با آن رقابت كند. سهولت كاربرد، یكی دیگر از ویژگی‌های مهم مس و آلیاژهای آن است. مس و آلیاژهای آن در صورت‌های مناسب به خوبی كشیده شده و به ورق تبدیل می‌شوند. مس ضمن آنكه از خاصیت نرمی و شكل‌پذیری خوبی برخوردار است، قابل آلیاژ شدن با درجات مختلف سختی می‌باشد. ویژگی‌های مذكور آنچنان دامنه وسیعی از كاربرد برای مس و آلیاژهای آن ایجاد كرده است كه در كلیه‌ی ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی و خانگی، وسایل حمل و نقل، صنایع نظامی به نوعی حضور یافته و مقدار مصرف آن طی كمتر از یك قرن در حدود 20 برابر افزایش یافته است (فرشچی منفرد، 1374).
بیش از 70% مس تولیدشده‌ی جهان در صنعت الكتریسیته و الكترونیك مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این مس در كشاورزی و زیست‌شناسی كاربرد فراوانی دارد. مس یكی از تشكیل‌دهنده‌های همه‌ی بافت‌های زیستی است كه برای رشد عادی و مناسب گیاهان و جانوران نیاز است. نبود آن مضر بوده و مقدار كم آن برای سلامتی انسان لازم است كه این مقدار از طریق آب و غذا جذب بدن می‌شود.
مس و تركیبات آن مانند فلزات دیگر (جیوه و سرب) خطرناك نبوده و تاكنون هیچ نوع بیماری در اثر مس از انسان‌هایی كه سالیان دراز با مس و تركیبات آن كار می‌كنند، گزارش نشده است. در عوض گاهی گفته می‌شود كه بعضی از مردم سالم‌تر شده و در برابر سرماخوردگی و دیگر بیماری‌ها مقاومت پیداكرده‌اند. تاریخ استفاده از تركیبات مس به 4000 سال قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد، جایی كه در آن مصریان از سولفات مس به عنوان نگهدارنده، در فرآیند رنگ‌سازی استفاده می‌كردند. امروزه بعد از گذشت 6000 سال سولفات مس هنوز هم در صنعت رنگ كاربرد دارد. كاربرد دیگر تركیبات مس در قدیم برای ساختن پمادهای دارویی بوده است. 400 سال قبل از میلاد، یونانیان سولفات مس را در درمان بیماری‌های ریوی تجویز می‌كردند. در قرن 18 این ماده كاربرد وسیعی در پزشكی، برای مداوای نارسایی‌های ذهنی و ریوی، نزد پزشكان دنیای غرب پیدا كرد. جالب اینجاست كه سولفات مس هیچكدام از اثرات خود را در طی قرن‌ها از دست نداده و هیچ نوع ضرری از آن گزارش نشده است. این تركیب در حال حاضر نیز در قبایل بدوی آفریقا برای درمان بیماری‌های پوستی استفاده می‌شود. كاربرد دیگر مس به‌عنوان عامل ضد انگل‌های زیستی مانند قارچ و حشرات است. از سال 1838 سولفات مس برای حفظ الوارهای چوب استفاده می‌شد و هم اكنون نیز جزء مواد اصلی نگهدارنده‌های چوب است.
80 سال پیش مشخص شد كه بسیاری از جلبك‌ها در برابر مس بسیار حساسند، بنابراین نمك‌های مس توسط مهندسین آب برای جلوگیری از گسترش جلبك‌ها در ذخیره‌های آبی مورد استفاده قرار گرفت. كمتر از
ppm 2 مس در آب می‌تواند بیماری‌هایی كه توسط كرم‌های آبزی (مانند كرم شیستوزوما در كشورهای استوایی) منتقل می‌شود را كنترل كند (www.icsg.org).

برخی دیگر از كاربردهای مس عبارتند از:
1. سیم‌های مسی.
2. لوله‌های مسی.
3. دستگیره‌های درب و سایر وسایل منزل.
4. مجسمه‌سازی، مثلاً مجسمه آزادی در ایلات متحده شامل 81194.4 كیلوگرم مس می‌باشد.
5. آهنرباهای الکتریکی.
6. موتورها، بخصوص موتورهای الکترومغناطیسی.
7. موتور بخار وات.
8. کلیدها و تقویت‌کننده‌های الکتریکی.
9. لامپ‌های خلاء، لامپ‌های پرتوی کاتدی ومگنترون‌های اجاق‌های مایکرو‌ویو.
10. هدایت‌کننده‌ی موج برای تشعشع مایکروویو.
11. به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیم، کاربرد مس در
ICها به جای آلومینیم روبه افزایش است.
12. به‌عنوان جزئی از سکه‌ها.
13. در ساخت ظروف و وسایل آشپزی، از جمله ماهی‌تابه.
14. بیشتر سرویس‌های قاشق چنگال (
flatware) قاشق‌ها،چنگال‌ها و چاقوهای نقره نیکلی دارای مقادیری مس هستند.
15. اگر نقره‌ی استرلینگ در ظروف غذاخوری بکار رفته باشد، حتماً باید دارای درصد کمی مس باشد.
16. به‌عنوان بخشی از لعاب سرامیکی و در رنگ‌آمیزی شیشه.
17. مالاكیت کربنات مس سبزرنگی است که به‌وسیله آن ظاهر منحصر به فرد بام‌ها یا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمان‌ها ساخته می‌شود.
18. وسایل موسیقی، به‌خصوص سازهای بادی و سازهای سیمی.
19. به‌عنوان یک بیواستاتیک در بیمارستان‌ها و پوشاندن قسمت‌های مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکل‌ها و ماسل‌ها.
20. سولفات مس به عنوان سم كشاورزی و تصفیه‌كننده‌ی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
21. تركیبات مس نظیر محلول فلینگ به‌طور گسترده‌ای در تجزیه‌ی شیمیایی و آزمایش كردن شكر به كار می‌روند.
مصارف برقی مس:
صنعت برق یكی از بزرگ‌ترین مصرف‌كنندگان مس است زیرا مس بهترین فلز ارزان برای انتقال برق است، همچنین مس در مقایسه با سایر انتقال‌دهنده‌ها از استاندارد خاصی برخوردار است (
www.icsg.org).
علاوه براین، قدرت استثنایی مس، انعطاف پذیری‌اش و مقاومت‌اش در برابر وادادگی و خوردگی، آن را به ارجح‌ترین و ایمن‌ترین انتقال‌دهنده برای ساخت سیم تبدیل كرده است.
مس همچنین در كابل‌های برق، به صورت عایق‌بندی شده یا نشده، و برای كاربردهای ولتاژ پایین، متوسط یا بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ICSG با مشاركت ICA، IIEC و CFC1 در حال حاضر از پروژه‌ای برای افزایش استفاده از محصولات تشدیدكننده‌ی مسی و كارآمد از نظر انرژی در چین و هند حمایت می‌كنند. معرفی و ارتقاء چنین فن‌آوری‌هایی به بهبود بازدهی انرژی، كاهش اثرات مخرب گازهای گلخانه‌ای و افزایش استاندارهای زندگی در نواحی روستایی منجر خواهد شد. مس بخش اصلی موتورها و تبدیل‌كننده‌های كارآمد است.

الكترونیك و ارتباطات:
كاربرد فیبر نوری در خطوط اصلی ارتباطات به انقلابی در صنعت ارتباطات از راه دور منجر شده است. علی‌رغم كنار گذاشتن مس در بخشی از نظام توزیع، نیاز به مس در اجتماعاتی كه با سیم به هم متصل می‌شوند افزایش یافته است. مس هنوز انتقال‌دهنده‌ی مناسبی برای بخش‌های انتهایی مسیر انتقال است. همچنین خطوط اشتراك داخلی، شبكه‌های محلی، كامپیوترهای شخصی و سایر سخت‌افزارها همگی به مس و آلیاژهای آن، بخصوص اتصال‌دهنده‌ها نیازمندند.
فن‌آوری
XDSL (خط اشتراك‌دهنده‌ی دیجیتالی) به زیرساخت‌های مسی و موجود سیم‌های تلفن معمولی این امكان را می‌دهد تا اطلاعات را با سرعت بالا انتقال دهند. این فن‌آوری برای كاربران اینترنت به معنای اتصال به 5/1 بیت در ثانیه به جای 56 هزار بیت در ثانیه است.
سازندگان نیمه‌هادی‌ها اخیراً چیپ مسی جنجال‌برانگیزی ارائه كرده‌اند. با استفاده از مس در مدار چیپ‌های سیلیكونی، ریزپردازنده‌ها این توانایی را می‌یابند تا با استفاده از انرژی كمتر در سرعت‌های بالاتری عمل كنند.
ساختمان و عمارت:
مقاومت بام‌های مسی علاوه بر جذابیت‌شان در برابر شرایط هوایی سخت بسیار معروف است. در اكثر ساختمان‌های عمومی، ساختمان‌های تجاری و خانه‌ها از مس برای مقاومت در برابر آب باران و بام‌سازی استفاده می‌شود.
برق جلای سبز رنگ و تاثیرگذاری كه نمای كلاسیكی از گرمی و زیبندگی به مس اعطا می‌كند، حاصل آب و هوای طبیعی است. سیستم‌های آب‌رسانی و گرمایی مسی مشخصه‌ای از ایمنی ارزشمند در ساختمان‌هاست.
مس و برنج موادی هستند كه در لوله‌كشی، شیرهای آب، سوپاپ‌ها و وسایل منزل به كار می‌روند.
مس برخلاف لوله پلاستیكی نمی‌سوزد، ذوب نمی‌شود یا در صورت بروز آتش گازهای سمی یا زیان‌آور آزاد نمی‌كند. لوله‌های مس همچنین از سیستم‌های آب‌رسانی در برابر باكتری‌های مرگبار مثل لیجیونلا
legionella محافظت می‌كند.
استفاده از دستگیره‌ها و بشقاب‌های مسی متضمن استفاده از خواص زیست‌ثباتی مس و ممانعت از انتقال بیماری و میكروب است.

حمل و نقل:
كلیه اشكال اصلی حمل و نقل برای اجرای نقش‌های حیاتی‌شان به مس وابسته‌اند. از آلیاژهای مس-نیكل بر روی بدنه‌های قایق‌ها و كشتی‌ها برای كاهش پوسیدگی ناشی از آب دریا استفاده می‌شود و بدین طریق مقدار آب‌نشینی كشتی‌ها كاسته شده و مصرف سوخت بهبود می‌یابد.
موتورها، سیم‌كشی، رادیاتورها، اتصال‌دهنده‌ها، ترمزها و یاتاقان‌ها: امروزه در هر خودرو به‌طور میانگین در حدود 6/27 كیلوگرم مس و در یك بوئینگ 400-747، 4000 كیلوگرم مس به كار می‌رود.
هدایت گرمایی برتر مس، قدرت، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت بازیافت مس، آن را به فلزی مناسب برای رادیاتورهای خودكار و كامیون مبدل كرده است.
فن‌آوری‌های تولید جدید فرآیندها و طراحی‌های ابداعی، نفوذ مس را در بازار رادیاتور بیشتر خواهد كرد چون كه رادیاتورهای جدید مسی سبك‌تر، كوچك‌تر و كارآمدتر هستند.
لوازم و ماشین‌آلات صنعتی:
هر جا كه لوازم و ماشین‌آلات صنعتی باشد، بهتر است كه مس و آلیاژهای آن هم حضور داشته باشند. آلیاژهای مس بخاطر دوام، قابلیت ماشینی و توانایی‌اش برای انعطاف‌پذیری و دقت بالا برای ساخت محصولاتی نظیر دنده‌ها، یاتاقان‌ها و تیغه‌های توربین مناسب‌اند.
قابلیت‌ها و توانایی‌های فراوان مس برای انتقال گرما و مقاومت در محیط‌های سخت آن را به انتخابی مناسب برای تجهیزات تبادل گرما، لوله‌های فشار و خمره‌ها تبدیل كرده است.
خواص مقاومت در برابر خوردگی مس و آلیاژهای مس( نظیر برنج، برنز و مس- نیكل) آن‌ها را بخصوص برای استفاده در دریا و سایر محیط‌های مورد نیاز مناسب كرده است.
ظروف، مخازن، لوله‌هایی كه در معرض آب دریا هستند، پروانه كشتی‌ها، سكوهای نفتی و ایستگاه‌های برق ساحلی همگی به مقاومت مس در برابر خوردگی نیازمندند.
مصرف‌كننده و محصولات عمومی:
مس از آغاز تمدن مورد استفاده جوامع مختلف برای ساخت سكه بوده است. امروزه كشورها اسكناس‌های با ارزش كمتر را جایگزین سكه‌های مسی كرده‌اند چون دوام سكه‌های مزبور 10، 20 و حتا 50 بار بیشتر است. سكه‌های یورو كه در سال 2002 ارائه می‌شوند، حاوی مس خواهند بود. مس و فراورده‌های مسی در ادارات، خانه‌ها و كارگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. كامپیوترها، وسایل الكتریكی، ظروف‌های تزیینی ساخته شده از برنج و قفل و كلیدها برخی از محصولات عمومی‌تری هستند كه در آن‌ها از فوائد مس استفاده شده است.
كشاورزان در نواحی از زمین خود كه مقدار مس آن كم است، از مس برای تغذیه دام و محصول استفاده می‌كنند. خواص غنی‌تر غذایی كه اكثر آن‌ها مورد نیاز غذای كودكان است، در مس یافت می‌شود.

استفاده‌های كشاورزی از تركیبات مس:
تركیبات مس كاربرد گسترده‌ای در كشاورزی دارند. در سال 1769 كشف شد كه بر روی دانه‌ای كه در محلول رقیقی از سولفات مس خیسانده شود دیگر قارچ رشد نمی‌كند. بزرگترین كشف در این باره در سال 1880 اتفاق افتاد. هنگامیكه دانشمندان فرانسوی در حال جستجوی درمانی برای بیماری
Downy Mildew در درختان انگور منطقه بودند، متوجه شدند كه این درختان در اطراف بزرگراه‌ها رشد می‌كنند. این بزرگراه‌ها، به سولفات مس مخلوط با آهك آغشته می شدند تا از چسبیدن دانه‌های انگور، به پای عابران، جلوگیری كند. درختان انگوری كه در این مناطق رشد می‌كردند، به این بیماری دچار نمی‌شدند. این مشاهده سبب شد كه مخلوط سولفات مس و آهك در سال 1885 به عنوان داروی ضد بیماری Downy Mildewشناخته شود و هم‌اكنون نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. به مخلوط سولفات مس و آهك در آب Bordeaux گفته می‌شود. بعدها این تركیب (سولفات مس و كربنات كلسیم) به عنوان عامل ضد بیماری‌های قارچی در گیاهان مختلف شناخته شد و سالانه هزاران تن از آن تولید می‌گردد. علاوه بر این نمك‌های مس به خاك‌هایی كه كمبود مس دارند، اضافه می‌شود. سولفات مس بخاطر خاصیت ضد قارچی و ضد باكتریایی خود در كشاورزی، برای جلوگیری از فساد ذخایر و كنترل بیماری‌های جانوری استفاده می‌شود. سولفات مس یا سنگ آبی با فرمول شیمیایی CuSO35H2O بیشترین كاربرد را در بین نمك‌های مس ‌داراست. در حال حاضر بیش از 100 كارخانه‌ی تولید سولفات مس وجود دارد و سالانه 200000 تن از آن مصرف می‌شود كه 4/3 آن در كشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نقش تركیبات مس در كشاورزی و دیگر صنایع :
نقش سولفات مس در كشاورزی را می‌توان به‌طور زیر خلاصه كرد:
1- تهیة
Bordeauxو Burgundy.
2- كنترل بیماری‌های قارچی.
3- جبران كمبود مس در خاك.
4- جبران كمبود مس در جانوران.
5- افزایش و تحریك رشد مرغ‌های گوشتی.
6- عامل نابودی كرم‌ها و حلزون‌ها بویژه كرم كبد گوسفند.
كاربرد دیگر تركیبات مس:
- استات مس:
استات مس به عنوان عامل ضد قارچ به‌صورت محلول 1 كیلوگرم در 500 لیتر آب استفاده می‌شود. طرز تهیه‌ی این ماده از واكنش اسید استیك بر مس، اكسید مس، كربنات مس و سولفات مس بدست می‌آید. علاوه براین استات مس به عنوان كاتالیزور در بعضی واكنش‌های زیستی، شیمیایی مانند رنگ‌آمیزی پارچه و رنگ‌آمیزی سرامیك و غیره مورد استفاده واقع می‌شود.
- اكسید مس:
به‌صورت الكتریكی از مس و یا از واكنش بازها با سولفات مس بدست می‌آید. كاربرد آن به‌عنوان عامل ضد قارچ و همچنین پوشاننده‌ی دانه‌ها بوده و نیز در رنگ‌آمیزی شیشه و چینی استفاده می‌شود. علاوه براین برای جلوگیری از كثیف شدن تابلوهای نقاشی و همچنین در صنعت رایون كاربرد دارد.
- كلرید مس:
از انحلال اكسید مس در اسید كلریدریك یا واكنش با كلر بدست می‌آید. كاربرد اصلی آن در صنعت نفت برای شیرین‌سازی نفت و برای تجزیه‌ی كاتالیزورها در فرآیندهای شیمیایی و همچنین نگهدارنده در صنعت چاپ و رنگ‌آمیزی چیت است.

- اكسی كلرید مس:
از واكنش اسید هیدروكلرید با مس یا اكسیداسیون محصولات سوسپانسیونی كلریدی بدست می‌آید و كاربرد اصلی آن به‌عنوان عامل ضد قارچ است.
- نیترات مس:
از انحلال كربنات مس در اسید نیتریك بدست آمده و در سرامیك‌سازی، آتش‌نشانی و عكاسی كاربرد دارد.
- سییانید مس:
از واكنش سیانید سدیم و سولفات مس بدست می‌آید و در الكتروپلاتینگ مس استفاده می‌شود.
- نفتنات مس:
از واكنش سولفات مس و اسید نفتنیك در تركیب با یك باز ویا با گرم كردن اسید نفتنیك حاصل شده و به عنوان نگهدارنده‌ی چوب و عامل گندزدا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- صابون مس:
از واكنش متقابل صابون محلول و سولفات مس ساخته می‌شود. مقدار كمی از این صابون‌ها مانند استرات مس، اولئات مس و ابیتات مس به عنوان عامل گندزدا مصرف می‌شود و همچنین در روغن‌ها مورد استفاده دارند



طبقه بندی: تحقیقات دانش اموزان،