خصائص النحاس واستخداماته

الكاتب : سماح محمد

التعليم

26 أكتوبر 2024

منذ 4 أسابيع

عناصر الموضوع

1- ماهو النحاس؟

2- استخدامات النحاس

3- خصائص النحاس

4- إعادة تدوير النحاس

عناصر الموضوع

1- ماهو النحاس؟

2- استخدامات النحاس

3- خصائص النحاس

4- إعادة تدوير النحاس

النحاس هو سبيكة معدنية متعددة الاستخدامات وذات قيمة، تتألف أساسًا من مزيج النحاس والزنك. يحظى النحاس بشعبية كبيرة بفضل قوته الممتازة، وليونته، ومقاومته للتآكل، ومظهره المعدني الأصفر الجذاب، مما جعله مفضلًا في مجالات متنوعة مثل السباكة، وصناعة الآلات الموسيقية، والقطع الفنية الزخرفية.

1- ماهو النحاس؟

النحاس هو عنصر كيميائي شائع الانتشار والاستخدام، يقع في المجموعة الحادية عشر والدورة الرابعة في الجدول الدوري، ويُصنف كفلز انتقالي. يستخدم عادة كمادة تضاف إلى الذهب لزيادة سمكه وصلابته.

النحاس معدن طبيعي يتواجد منذ أزل الزمان في باطن الأرض. يمكن العثور عليه في صخور مختلفة على هيئة قطع حمراء اللون، أو في شكل عروق معدنية. ومع ذلك، فإن بعض أشكال النحاس الخام قد تكون غير صالحة للاستخدام المباشر وتحتاج إلى عمليات تكرير.

كان صهر النحاس فنًا قديماً يعتمد على صب الفلز المصهور في قوالب حجرية. هذه العملية، التي كانت تتطلب مهارة ودقة، أسهمت في تكوين أشكال معدنية بديعة، وتحولت بذلك إلى أحد أقدم الفنون التشكيلية.

النحاس يُعد واحداً من أهم المعادن التي اكتشفها الإنسان واستخدمه، حيث يحتل المرتبة الأولى في استخدامه بالنسبة لبقية العناصر، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الحديد في التعدد الفوائد والمنافع، حيث يعود تاريخ اكتشافه لأكثر من عشرة آلاف سنة.

النحاس، المعروف بلونه الأحمر المميز، هو عنصر نشط كيميائيًا. هذا النشاط يجعله يتفاعل بسهولة مع عناصر أخرى، مكونًا مجموعة واسعة من المركبات التي تختلف في خواصها عن النحاس النقي. ونتيجة لذلك، فإن وجود النحاس في الطبيعة يكون غالبًا في صورة مركبات أكثر من كونه في شكله النقي.

النحاس يتميز بقدرته على إثارة العديد من التفاعلات الكيميائية أو الفيزيائية مع مصادر مختلفة، ومن بين هذه التفاعلات يتم تكوين وتشكيل الصدأ، المعروف أيضًا باسم أكسيد النحاس، نتيجة للتفاعلات مع الجو. يتميز أكسيد النحاس بلونه الأخضر ويعتبر مادة سامة.

يعتبر النحاس من المعادن الاستراتيجية التي تلعب دورًا حيويًا في الاقتصاد العالمي. وتنتشر رواسبه في العديد من الدول، أبرزها تشيلي والولايات المتحدة وأندونيسيا والصين. كما تشتهر ألمانيا وكوريا وإيطاليا بقدراتهن العالية في تكرير وتنقية النحاس وتزويد الأسواق العالمية به.[1]

2- استخدامات النحاس

استخدامات النحاس متعددة ومتنوعة، حيث يعد مصدرًا هامًا للطبيعة والبشرية. يُستخدم في صناعة الكهرباء نظرًا لتكلفته المنخفضة مقارنة بالمولدات الكهربائية وكابلات التوصيل الكهربائي. كما يُستخدم في المباني والمنشآت الكيميائية، وأنابيب التدفئة، والمنازل بسبب مقاومته العالية للمحاليل الكيميائية والتآكل الحراري والكهربائي.

النحاس يستخدم في تكوين العديد من السبائك، مثل سبيكة النحاس مع الزنك التي تُعرف بالبراص أو النحاس الأصفر.
يستخدم النحاس منذ العصور القديمة في تصنيع الدروع الحربية، بالإضافة إلى دوره في صناعة الأدوات والأسلحة العسكرية.
النحاس يستخدم في صناعة مجموعة واسعة من الأجهزة والمعدات والآلات الموسيقية.
يُستخدم النحاس في صناعة الأجهزة الإلكترونية، بالإضافة إلى دوره في صناعة الأسلاك والكابلات الكهربائية.
بسبب قدرته على مقاومة التآكل، يستخدم النحاس بشكل واسع في مجالات البناء مثل بناء القباب وتزيين الأبراج، بالإضافة إلى دوره في زخرفة الأبواب والأقفال وأدوات الإضاءة والحنفيات.
يُستخدم النحاس في صناعة أنابيب مياه الشرب لتوصيل المياه إلى المنازل، بالإضافة إلى دوره في صناعة الأنابيب التي تستخدم لتصريف القاذورات والفضلات.
منذ القدم، يُستخدم النحاس بشكل كبير في صناعة أدوات المطبخ والأواني المنزلية.
يُستخدم النحاس بشكل واسع في صناعة ونحت التماثيل.
استُفاد من النحاس واستخدم في عمليات اللحام، خاصةً في عمليات لحام معدن الحديد.
يُستخدم النحاس في عمليات التسخين والتبريد، حيث يُعتبر مصدرًا هامًا يُساهم في نقل الحرارة بفضل امتلاكه حرارة نوعية عالية للغاية.
يَستَخدَم النحاس في طلاء السفن الخشبية لحفظها والوقاية من التلف.[2]

3- خصائص النحاس

النحاس هو معدن لامع ذو لون أحمر برتقالي، ويتميز بعدة خصائص مميزة، منها:

مقاومة التآكل: تزيد الأكسدة من مقاومة التآكل لزيادة مقاومة الطقس للاستخدام في الأجزاء الرطبة، كأدوات أو آلات.
توصيل الحرارة: سبيكة النحاس موصلة للحرارة، ممتازة للأنابيب والأسلاك.
سهولة التشكيل: يمكن تشكيلها بسهولة في أشكال مختلفة دون تشقق أو تقطيع.
صلابة ومتانة: النحاس يتمتع بمستوى عالٍ من الصلابة والمتانة، مما يجعله مادة مثالية للاستخدام في صناعة الأدوات الحادة.
الصلابة والمتانة: النحاس صلب وقوي للغاية لدرجة أنه مثالي لصنع الأدوات الحادة.
الموصلية الكهربائية: جزء كبير من الموصلية الكهربائية يجعل النحاس مثاليًا لصنع الأسلاك الكهربائية والأدوات الإلكترونية.
يستخدم النحاس بكثافة في صناعة المجوهرات بسبب مقاومته الممتازة للأكسدة، مما يساعد في الحفاظ على جمال المنتجات.[3]

4- إعادة تدوير النحاس

إن إعادة تدوير النحاس الخردة ليس فقط ضرورة بيئية بل إنها فكرة حكيمة ذات مكاسب بيئية واقتصادية واجتماعية محتملة. وفيما يلي استكشاف للدوافع التي قد تدفع الأفراد والشركات والحكومات إلى إدراك هذه الخطوة الجريئة إما من خلال الضغط المباشر أو من خلال الضغط الفعلي. الاعتبارات البيئية إن تبني النحاس المعاد تدويره هو بالطبع أحد أكثر الخطوات جرأة نحو إضفاء طابع صحي نظيف على البيئة. ومن خلال إعادة تدوير النحاس، سيتم تقليص حصة كبيرة من الأضرار غير الضرورية في المستقبل على الموائل الطبيعية من أنشطة التعدين وحتى المزيد من تلوث المياه وانبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي، وعملية إعادة تدوير النحاس يوفر الموارد الطبيعية ويخفض الطاقة التي قد تكون مطلوبة لاستخراج النحاس ومعالجته. صحيح أن الطلب على النحاس من المؤكد أنه سينمو على نطاق عالمي؛ ولكن إعادة التدوير توفر وسيلة لاتجاهات بيئية مقبولة ولا تؤدي إلى استغلال الموارد التي تواجه تحديات كبيرة بالفعل على كوكب الأرض.

ويجب مقارنة عملية إعادة تدوير النحاس مع خيارات التخلص الأخرى لتحديد أيها أفضل، فإن رمي نفايات النحاس في مدافن النفايات ليس فقط إسرافًا، بل يمثل أيضًا خطرًا على البيئة نظرًا لاحتمالية تسرب المواد الضارة، ومن ناحية أخرى يسبب الحرق إطلاق انبعاثات ضارة دون استعادة أي موارد قيمة، و في مقابل ذلك تتيح عمليات إعادة تدوير النحاس استعادة المعادن الثمينة، مما يقلل من الحاجة للتعدين الجديد ويقلل من الآثار البيئية الضارة.[4]

وفي الختام، فإن الطريقة الأكثر ذكاءً وحكمة للتعامل مع هذه المشكلة هي إعادة تدوير النحاس، ذلك لأن المزايا الأخرى لإعادة التدوير لا تترك أي شخص يعاني من التأثير البيئي لإنتاج النحاس، باستثناء الفوائد الاقتصادية والاجتماعية، ومن الممكن أن تضيع النفايات ذات القيمة المضافة في العديد من البلدان في قضية التعدين، بما في ذلك البلدان في المستقبل أيضاً، ومع تقدم التكنولوجيا وازدياد حدتها أصبح من المهم على المستويات الشخصية والتجارية والحكومية أن ينظر إلينا باعتبارنا مسئولين عن تبني إعادة تدوير النحاس لتحقيق التنمية المستدامة.