réz
kémiai elem
Réz (Cu), kémiai elem, a periódusos rendszer 11. (Ib) csoportjába tartozó vöröses, rendkívül képlékeny fém, amely szokatlanul jó elektromos és hővezető. A réz a természetben szabad fémes állapotban található. Ezt a natív rezet először (i.e. 8000 körül) használták a kő helyettesítésére a neolitikum (új kőkorszak) emberek. A kohászat Mezopotámiában úgy bontakozott ki, hogy a rezet formákba öntötték (i.e. 4000 körül), az ércekből tűzzel és szénnel fémmé változtatták, és szándékosan ónnal ötvözték bronzként (i.e. 3500 körül). A római rézellátás szinte teljes egészében Ciprusról származott. Úgy ismertékaes Ciprium, "metal of Cyprus", lerövidítvecipriumés később megrontottákcuprum. Lásd mégbronz.
| atomszám | 29 |
|---|---|
| atomtömeg | 63.546 |
| olvadáspont | 1083 fok (1981 fok F) |
| forráspont | 2567 fok (4653 fok F) |
| sűrűség | 8,96 20 fokon (68 F) |
| vegyérték | 1, 2 |
| elektron konfiguráció | 2-8-18-1 vagy (Ar)3d104s1 |
Előfordulás, felhasználás és tulajdonságok
réz
Réz a Keweenaw-félszigetről, Michigan, USA
A natív réz számos helyen megtalálható a bazaltos lávákban elsődleges ásványként, valamint rézvegyületekből, például szulfidokból, arzenidekből, kloridokból és karbonátokból redukálva. (A réz ásványtani tulajdonságaihoz,látaz őshonos elemek táblázata.) A réz számos ásványban, például kalkocitban, kalkopiritben, bornitban, kupritban, malachitban és azuritban kombináltan fordul elő. Jelen van a hínárok hamujában, számos tengeri korallban, az emberi májban, valamint számos puhatestűben és ízeltlábúban. A réz ugyanazt az oxigénszállítási szerepet játszik a kékvérű puhatestűek és rákfélék hemocianinjában, mint a vas a vörösvérű állatok hemoglobinjában. Az emberben nyomelemként jelenlévő réz segít a hemoglobin képződésének katalizálásában. A chilei Andok-hegységben található porfírréz lelőhely az ásvány legnagyobb ismert lelőhelye. A 21. század elejére Chile a világ vezető réztermelőjévé vált. További jelentős gyártók közé tartozik Peru, Kína és az Egyesült Államok.
Kitwe: külszíni rézbánya
Külszíni rézbánya, Kitwe, Zambia.
A rezet a kereskedelemben főként olvasztással vagy kilúgozással állítják elő, amelyet általában szulfátoldatokból történő elektrokémiai leválasztás követ. A rézgyártás részletes kezeléséhezlátrézfeldolgozás. A világon előállított réz nagy részét az elektromos ipar használja fel; a maradék nagy része más fémekkel ötvöződik. (Technológiailag fontos galvanizált bevonatként is.) Az ötvözetek fontos sorozata, amelyekben a réz a fő alkotóelem, a sárgaréz (réz és cink), a bronz (réz és ón) és a nikkelezüst (réz, cink és nikkel, nem ezüst). Számos hasznos réz- és nikkelötvözet létezik, köztük a Monel; a két fém teljesen elegyedik. A réz az alumíniummal alkotott ötvözetek fontos sorozatát is képezi, amelyeket alumíniumbronzoknak neveznek. A berillium réz (2 százalék Be) szokatlan rézötvözet, mivel hőkezeléssel megkeményíthető. A réz számos pénzverési fém része. Jóval azután, hogy a bronzkor átment a vaskorba, a réz továbbra is a második használt fém maradt, és fontos volt a vas számára. Az 1960-as évekre azonban az olcsóbb és sokkal bőségesebb alumínium a második helyre került a világgyártásban.
| ország | bányatermelés 2016 (metrikus tonna)* | a világ bányatermelésének %-a | kimutatott készletek 2016 (metrikus tonna)* | A világ kimutatott tartalékainak %-a |
|---|---|---|---|---|
| *Becsült. | ||||
| ** A kerekítés miatt az adatok nem adják össze a megadott összeget. | ||||
| Forrás: Amerikai Egyesült Államok Belügyminisztériuma, Mineral Commodity Summarys 2017. | ||||
| Chile | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Peru | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| Kína | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Egyesült Államok | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Ausztrália | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Kongó (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Zambia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Kanada | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Oroszország | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| Mexikó | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| Más országok | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| világ összesen | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
rézkábelek
Réz elektromos kábelek. A réz nagy elektromos vezetőképessége miatt erősen használják az elektromos iparban.(tovább)
A réz az egyik leghajlékonyabb fém, nem különösebben erős vagy kemény. A szilárdság és a keménység érezhetően megnő a hideg megmunkálás során, mivel a puhábban izzított rézben ugyanolyan felületközpontú köbös szerkezetű megnyúlt kristályok képződnek. A közönséges gázok, mint például az oxigén, a nitrogén, a szén-dioxid és a kén-dioxid, oldódnak az olvadt rézben, és nagymértékben befolyásolják a megszilárdult fém mechanikai és elektromos tulajdonságait. A tiszta fém hő- és elektromos vezetőképesség tekintetében a második az ezüst után. A természetes réz két stabil izotóp keveréke: réz-63 (69,15 százalék) és réz-65 (30,85 százalék).
Britannica kvíz
Tények, amelyeket tudnod kell: A periódusos rendszer kvíz
Mivel az elektromotoros sorozatban a réz a hidrogén alatt van, nem oldódik savakban a hidrogénfejlődés során, de reakcióba lép oxidáló savakkal, például salétromsavval és forró, tömény kénsavval. A réz ellenáll a légkör és a tengervíz hatásának. A levegőnek való hosszú ideig tartó expozíció azonban vékony zöld védőbevonat (patina) képződéséhez vezet, amely hidroxokarbonát, hidroxoszulfát és kis mennyiségű egyéb vegyület keveréke. A réz mérsékelten nemesfém, levegő hiányában nem oxidáló vagy komplexet nem képező híg savak nem befolyásolják. Oxigén jelenlétében azonban könnyen oldódik salétromsavban és kénsavban. Oxigén jelenlétében vizes ammóniában vagy kálium-cianidban is oldódik, mert feloldódáskor nagyon stabil cianokomplexek képződnek. A fém vörös hő hatására oxigénnel reagál, és réz-oxidot, CuO-t, magasabb hőmérsékleten pedig réz-oxidot, Cu-t képez.2O. Hevítésre kénnel reagál, és réz-szulfidot, Cu-t képez2S.
Fő vegyületek
A réz normál kémiájában +1 és +2 oxidációs állapotú vegyületeket képez, bár különleges körülmények között a háromértékű réz egyes vegyületei előállíthatók. Kimutatták, hogy a háromértékű réz vizes oldatban néhány másodpercnél tovább él.
kuprit
Cuprite Namíbiából.
A réz(I) (réz)vegyületek mind diamágnesesek, és néhány kivételtől eltekintve színtelenek. A réz(I) fontos ipari vegyületei közé tartozik a réz-oxid (Cu2O), réz(II)-klorid (Cu2Cl2) és réz(II)-szulfid (Cu2S). A réz-oxid egy vörös vagy vörösesbarna kristály vagy por, amely a természetben kuprit ásványként fordul elő. Nagy mennyiségben állítják elő vegyes réz-oxid-ércek rézfémmel történő redukálásával vagy nátrium-klorid vizes oldatának rézelektródákkal történő elektrolízisével. A tiszta vegyület vízben oldhatatlan, de oldódik sósavban vagy ammóniában. A réz-oxidot főként vörös pigmentként használják lerakódásgátló festékekhez, üvegekhez, porcelánmázokhoz és kerámiákhoz, valamint vetőmag- vagy növényi gombaölő szerként.
A réz-klorid fehéres-szürkés szilárd anyag, amely nantokit ásványként fordul elő. Általában a réz(II)-klorid fémrézzel való redukálásával állítják elő. A tiszta vegyület száraz levegőn stabil. A nedves levegő zöldes oxigéntartalmú vegyületté alakítja, és fény hatására réz(II)-kloriddá alakul. Vízben nem oldódik, de tömény sósavban vagy ammóniában oldódik komplex ionok képződése miatt. A réz-kloridot számos szerves reakcióban katalizátorként használják, nevezetesen az akrilnitril acetilénből és hidrogén-cianidból történő szintézisében; kőolajtermékek színtelenítő és kéntelenítő szereként; denitrálószerként cellulózhoz; és kondenzálószerként szappanokhoz, zsírokhoz és olajokhoz.
A réz-szulfid fekete por vagy csomók formájában fordul elő, és kalkocit ásványként található meg. A vegyület nagy mennyiségét úgy állítják elő, hogy réz-szulfidot (CuS) hidrogénáramban hevítenek. A réz-szulfid vízben oldhatatlan, de ammónium-hidroxidban és salétromsavban oldódik. Alkalmazásai közé tartozik a napelemekben, világító festékekben, elektródákban és bizonyos szilárd kenőanyagokban való felhasználás.
A kereskedelmi értékű réz(II)-vegyületek közé tartozik a réz-oxid (CuO), a réz-klorid (CuCl)2) és réz-szulfát (CuSO4). A réz-oxid egy fekete por, amely tenorit és paramelakonit ásványként fordul elő. Nagy mennyiségeket állítanak elő kevert réz-oxid ércek pörkölésével kemencében 1030 fok (1900 fok F) alatt. A tiszta vegyület feloldható savakban és alkáli-cianidokban. A réz-oxidot pigmentként (kéktől zöldig) használják poharakhoz, porcelánmázokhoz és mesterséges drágakövekhez. Használják kőolajgázok kéntelenítőjeként és oxidációs katalizátorként is.
A réz-klorid sárgás vagy barna színű por, amely könnyen felszívja a nedvességet a levegőből, és zöldeskék hidráttá, CuCl-vé alakul.2∙2H2O. A hidrátot általában úgy állítják elő, hogy klórt és vizet engednek át egy fémrézzel megtöltött érintkező toronyban. A vízmentes sót úgy kapjuk, hogy a hidrátot 100 °C-ra (212 °F) melegítjük. A réz(II)-kloridhoz hasonlóan a réz(II)-kloridot is katalizátorként használják számos szerves reakcióban, például szénhidrogének klórozásában. Ezen túlmenően favédőszerként, maró (fixáló) anyagként szolgál a szövetek festéséhez és nyomtatásához, fertőtlenítőszerként, takarmány-adalékanyagként, valamint pigmentként üveg- és kerámiához.
A réz-szulfát egy só, amelyet réz-oxid kénsavval történő kezelésével állítanak elő. Nagy, élénkkék kristályok formájában képződik, amelyek öt molekula vizet tartalmaznak (CuSO4∙5H2O) és a kereskedelemben kék vitriol néven ismert. A vízmentes sót úgy állítják elő, hogy a hidrátot 150 °C-ra (300 °F) hevítik. A réz-szulfátot főként mezőgazdasági célokra használják, peszticidként, csíraölő szerként, takarmány-adalékanyagként és talajadalékként. Kisebb felhasználásai között szerepel nyersanyagként más rézvegyületek előállításában, reagensként az analitikai kémiában, elektrolitként akkumulátorokhoz és galvanizáló fürdőkhöz, valamint a gyógyászatban helyileg alkalmazott gombaölő, baktériumölő és összehúzó szerként.
További fontos réz(II)-vegyületek a réz-karbonát, réz2(OH)2CO3, amelyet úgy állítanak elő, hogy a réz-szulfát oldatához nátrium-karbonátot adnak, majd a terméket szűrik és szárítják. Színezőanyagként használják. Az arzénnel réz-acetoarzenit (közismert nevén párizsi zöld) faanyagvédő és rovarölő szert képez.
