ทองแดง

ทองแดง

ทองแดง (Copper) คือธาตุที่มีเลขอะตอม 29 และสัญลักษณ์คือ Cu ทองแดงอยู่ในตารางธาตุหมู่ 29

คุณสมบัติทางกายภาพ
ความหนาแน่น  8.96 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว  1084.62 °C

การถลุงทองแดง
การถลุงทองแดงจากแร่ ขั้นแรกคือการแยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปนหรือ กากแร่ อาจใช้วิธีการลอยตัว โดยนำแร่ที่บดละเอียดแล้วผสมเข้ากับน้ำ น้ำมันและสารซักล้างในถึงผสม จากนั้นกวนและผ่านอากาศเข้าไปในของเหลวที่อยู่ในถึงผสมตลอดเวลา เพื่อทำให้มีฟองเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ฟองอากาศ และน้ำมันไปเกาะอยู่กับอนุภาคของแร่และลอยตัวอยู่ด้านบน ส่วนกากแร่จะจมลงอยู่ด้านล่าง เมื่อตักฟองที่ลอยอยู่ด้านบนออกและทำให้แห้ง จะได้ผลแร่ที่มีปริมาณทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 โดยมวล ขั้นต่อไปน้ำแร่มาเผาในอากาศ เรียกกระบวนการนี้ว่า การย่างแร่ ไอร์ออน(II)ซึลเฟด์บางส่วนจะถูกออกซิไดส์เป็นไอร์ออน(II)ออกไซด์ ดังสมการ

2CuFeS2(s) + 3O2(g) → 2CuS(s)+ 2FeO(s) + 2SO2(g)
กำจัดไอร์ออน(II)ออกไซด์ออกไป โดยนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิคอนในเตาถลุงอุณหภูมิประมาณ 1100 ํc ไอร์ออน(II)ออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของซิลิคอนได้กากตะกอนเหลวซึ่งแยกออกมาได้ ดังสมการ

FeO(s) + SiO2(s) → FeSiO3(l)
ส่วนคอบเปอร์(II) ซัลไฟด์เมื่ออยู่ในที่มีอุณหภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอบเปอร์(I)ซัลไฟด์ในสถานะของเหลวซึ่งสามารถแยกออกได้

ในขั้นตอนสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์ในอากาศ บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์(I)ออกไซด์ดังสมการ

2Cu2S(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g)
และคอปเปอร์(I)ออกไซด์กับคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์จะทำปฏิกิริยากันโดยมีซัลไฟด์ไอออนทำหน้าที่เป็ตัวรีดิวซ์ ได้โลหะทองแดงและแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังสมการ

2Cu2O(s) + Cu2S(s) → 6Cu(l) + SO2(g)

ทองแดงที่ถลุงได้ในขั้นนี้ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ก่อน การทำทองแดงให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้งาน

ทองแดงสามารถดัดได้ง่าย จึงใช้แพร่หลายในผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น
สายลวดทองแดง, ท่อน้ำทองแดง, ลูกบิด และของอื่น ๆ ที่ติดตั้งในบ้าน, แม่เหล็กไฟฟ้า, เครื่องจักรไฟฟ้า โดยเฉพาะมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, เครื่องยนต์ไอน้ำ,รีเลย์ไฟฟ้า และสวิตช์ไฟฟ้า, มีการใช้ทองแดงเพิ่มขึ้นในวงจรไอซีแทนอะลูมิเนียมเนื่องจากนำไฟฟ้าได้ดีกว่า, เป็นวัสดุในการผลิตฮีตซิงก์สำหรัยคอมพิวเตอร์ เนื่องจากระบายความร้อนได้ดีกว่าอะลูมิเนียม