تاريخ النحاس وميزاته
يُعتبر النحاس من أكثر المعادن استخراجاً واستخداماً منذ اكتشافه، فقد كان المعدن الوحيد المعروف عند الإنسان لمدّة 5000 عام، وتعود بداية اكتشافه واستخدامه إلى عام 8700 ق.م أيّ قبل حوالي 10000 عام، حيث تمّ استخدام النحاس لصنع الأسلحة في تلك الفترة.
تُعتبر مصر من أوائل الدول التي اكتشفت مقاومة النحاس للتآكل، فاستفاد المصريون من هذه الخاصية في صناعة أشرطة ومسامير نحاسية يُستفاد منها في بناء السفن وصنع أنابيب لنقل المياه، وقُدِّر إجمالي إنتاج مصر للنحاس بـ 10,000 طن على مدار 1500 عام، وما زالت الكثير من الصناعات المصرية النحاسية القديمة موجودة حتّى الوقت الحالي وبحالة جيدة.
يوجد معظم النحاس كخامات ويجب صهره، أو استخلاصه من فلزاته، من أجل التنقية قبل أن نتمكن من استخدامه.
لكن التفاعلات الكيميائية الطبيعية يمكنها أحيانًا أن تُطلق نحاسًا صرفًا، وفقًا لموقع البيانات الكيميائية، كيمي كول Chemicool.
لقد صنع البشر الأشياء من النحاس منذ ما لا يقل عن 8000 سنة واكتشفوا طريقة صهر المعدن منذ ما يقارب 4500 ق.م.
القفزة التكنولوجية التالية كانت تكوين خلائط النحاس بإضافة القصدير إلى النحاس، أدّت هذه الإضافة إلى تشكيل معدن أقسى من كل جزء لوحده، وهو البرونز.
كانت بداية التطور التكنولوجي في العصر البرونزي Bronze Age، في الفترة الممتدة بين 3300 إلى 1200 قبل الميلاد، وهي الفترة التي تميزت باستخدام الأدوات البرونزية والأسلحة، وفقًا لموقع تاريخ (History).
شهد العصر البرونزي استخداماً كبيراً للنحاس، حيث تمّ اكتشاف سبائك مكونة من النحاس والقصدير أُطلق عليها اسم البرونز، واكتشاف سبائك مكونة من النحاس والزنك أُطلق عليها اسم النحاس الأصفر. واستُخدمت تلك السبائك في صناعة عدّة أشياء، مثل: الأواني المنزلية، والأثاث، والأسلحة، إضافةً إلى استخدام النحاس في صكّ العملات، فقد اكتُشفت أقدم عملة نحاسية رومانية تعود إلى الفترة ما بين عام 27 ق.م حتّى 14م.
القطع الأثرية النحاسية متناثرة على طول التاريخ المُسجّل.
وجد علماء الآثار مِخرَزًا صغيرًا (أداة مُدبّبة)، يعود تاريخه إلى 5100 ق.م، كان مدفونًا مع امرأة في متوسط العمر في قرية فلسطينية قديمة.
يُمثّل المِخرَز أقدم جسم معدني وُجِدَ في الشرق الأوسط.
أتى النحاس غالبًا من منطقة القوقاز، المتوضعة في المنطقة الجبلية التي تغطي جنوب شرق روسيا، وأرمينيا، وأذربيجان، وجورجيا، وتبعد هذه المنطقة أكثر من 1000 كم عن فلسطين، وفقًا لمقالة نُشرت عام 2014 في موقع Plos ONE.
استخدم الناس في مصر القديمة خلائط النحاس لصناعة المجوهرات، من ضمنها خواتم أصابع القدم.
وجد الباحثون أيضًا مناجم نحاس ضخمة تعود للقرن العاشر قبل الميلاد في فلسطين.
يوجد تقريبًا ثلثا النحاس على الأرض في الصخور البركانية، وحوالي ربع واحد في الصخور الرسوبية، وفقًا لوكالة المسح الجيولوجي الأمريكية USGS.
النحاس معدن قابل للسحب ومطاوع (مرن)، ينقل الحرارة والكهرباء بشكل جيّد – لذلك يُستخدم بشكل واسع في الإلكترونيات وأسلاك التوصيل.
يتحول النحاس إلى اللون الأخضر بسبب تفاعل الأكسدة؛ أيّ يخسر الإلكترونات عندما يتعرّض للماء والهواء.
الناتج هو أكسيد النحاس الأخضر الباهت.
ومن الجدير بالذكر أنه تمّ اكتشاف مُركّبات نحاسية أُخرى قبل عام 4000 ق.م مثل مُركب كبريتات النحاس الذي استخدمه المصريون القدماء في الصباغة، ولاحقاً أصبح للنحاس دور مهم في نقل الكهرباء استمرّ حتّى الوقت الحالي.
الصفات الكيميائية للنحاس
– لعدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 29
– الرمز الذري ( في الجدول الدوري للعناصر): Cu
– الوزن الذري (الكتلة المتوسطة للذرة): 63.55
– الكثافة: 8.92غرام للسنتيمتر المكعب
– الحالة الفيزيائية بدرجة حرارة الغرفة: صلب
– نقطة الانصهار: 1984.32 درجة فهرنهايت (1084.62 درجة مئوية)
– نقطة الغليان: 5301 درجة فهرنهايت ( 2927درجة مئوية)
– عدد النظائر (ذرات لنفس العنصر ولكن بعدد مختلف من النيوترونات): 35؛ اثنان منهم مستقران
– النظائر الأكثر شيوعًا:Cu-63 (متوفر في الطبيعة بنسبة 69.15 بالمئة) وCu-65(متوفر في الطبيعة بنسبة 30.85بالمئة).
فيما يلي سنبين 10 حقائق هامة عن النحاس :
1 – يحتوي النحاس على لون معدني مائل إلى الحمرة فريد من نوعه بين جميع العناصر. المعدن الوحيد غير الفضي في الجدول الدوري هو الذهب ، الذي له لون مصفر. إضافة النحاس إلى الذهب هي طريقة صنع الذهب الأحمر أو الذهب الوردي .
2 – ان النحاس هو أول معدن يستخدمه الإنسان ، جنبًا إلى جنب مع الذهب والحديد النيزكي. وذلك لأن هذه المعادن كانت من بين المعادن القليلة الموجودة في حالتها الأصلية ، مما يعني أنه يمكن العثور على المعدن النقي نسبيًا في الطبيعة. يعود استخدام النحاس إلى أكثر من 10000 عام. تم العثور على Otzi the Iceman (3300 قبل الميلاد) بفأس له رأس يتكون من النحاس النقي تقريبًا. احتوى شعر رجل الثلج على مستويات عالية من الزرنيخ السام ، مما قد يشير إلى تعرض الرجل لهذا العنصر أثناء صهر النحاس.
3 – النحاس عنصر أساسي لتغذية الإنسان. المعدن ضروري لتكوين خلايا الدم ويوجد في العديد من الأطعمة ومعظم إمدادات المياه. تشمل الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من النحاس الخضروات الورقية والحبوب والبطاطس والفاصوليا. على الرغم من أن الأمر يتطلب الكثير من النحاس ، إلا أنه من الممكن الحصول على الكثير منه. يمكن أن يسبب النحاس الزائد اليرقان وفقر الدم والإسهال (الذي قد يكون أزرق!).
4 – يشكل النحاس سبائك بسهولة مع معادن أخرى. اثنان من السبائك الأكثر شهرة هما النحاس الأصفر (النحاس والزنك) والبرونز (النحاس والقصدير) ، على الرغم من وجود مئات السبائك.
5 – النحاس عامل طبيعي مضاد للجراثيم. من الشائع استخدام مقابض الأبواب النحاسية في المباني العامة (النحاس سبيكة نحاسية) لأنها تساعد في منع انتقال الأمراض. يعد المعدن سامًا أيضًا للافقاريات ، لذلك يتم استخدامه على أجسام السفن لمنع تعلق بلح البحر والبقسماط. كما أنها تستخدم للسيطرة على الطحالب.
6 – يتمتع النحاس بالعديد من الخصائص المرغوبة ، وهي خصائص المعادن الانتقالية. إنه لين ، مرن ، مطيل ، وموصل ممتاز للحرارة والكهرباء ، ويقاوم التآكل. يتأكسد النحاس في النهاية ليشكل أكسيد النحاس ، أو الزنجار ، وهو لون أخضر. هذه الأكسدة هي السبب في أن تمثال الحرية هو اللون الأخضر وليس البرتقالي المحمر. إنه أيضًا السبب في أن المجوهرات الرخيصة ، والتي تحتوي على النحاس ، غالبًا ما تغير لون الجلد .
7 – يأتي النحاس في المرتبة الثالثة من حيث الاستخدام الصناعي بعد الحديد والألمنيوم. يستخدم النحاس في الأسلاك (60 في المائة من جميع النحاس المستخدم) ، والسباكة ، والإلكترونيات ، وتشييد المباني ، وأدوات الطهي ، والعملات المعدنية ، ومجموعة من المنتجات الأخرى. النحاس الموجود في الماء ، وليس الكلور ، هو سبب تحول الشعر إلى اللون الأخضر في حمامات السباحة.
8 – هناك نوعان من حالات الأكسدة الشائعة للنحاس ، ولكل منهما مجموعة خصائصها الخاصة. تتمثل إحدى طرق التمييز بينهما في لون طيف الانبعاث عند تسخين الأيون في اللهب. النحاس (I) يتحول إلى اللون الأزرق ، بينما النحاس (II) ينتج لهبًا أخضر .
9 – مايقرب من 80 في المائة من النحاس الذي تم استخراجه حتى الآن لا يزال قيد الاستخدام. النحاس معدن قابل لإعادة التدوير بنسبة 100٪. إنه معدن وفير في القشرة الأرضية ، موجود بتركيزات 50 جزء في المليون. تبلغ وفرته 2.5 × 10-4 ملغم / لتر في مياه البحر. تشكل نحاس الأرض في انفجار الأقزام البيضاء والنجوم الضخمة ، قبل تشكل النظام الشمسي.
10 – يشكل النحاس بسهولة مركبات ثنائية بسيطة ، وهي مركبات كيميائية تتكون من عنصرين فقط. تتضمن أمثلة هذه المركبات أكسيد النحاس وكبريتيد النحاس وكلوريد النحاس. يشكل النحاس أيضًا معقدات ومركبات عضوية معدنية ومركبات أخرى تحتوي على ذرات متعددة.
المصادر
Hammond, C. R. (2004). “The Elements”, in Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC press. ISBN 0-8493-0485-7.
Kim, B.E. (2008). “Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation.” Nat Chem Biol. National Center for Biotechnology Information, Bethesda MD.
Massaro, Edward J., ed. (2002). Handbook of Copper Pharmacology and Toxicology. Humana Press. ISBN 0-89603-943-9.
Smith, William F. & Hashemi, Javad (2003). Foundations of Materials Science and Engineering. McGraw-Hill Professional. p. 223. ISBN 0-07-292194-3.
^ أ ب ت Robert J. Lancashire (27-10-2015), “Copper Chemistry”، wwwchem.uwimona.edu.jm, Retrieved 12-10-2019. Edited. ^ أ ب ت TERENCE BELL (26-3-2018), “Learn About Copper”، www.thebalance.com, Retrieved 12-10-2019. Edited.
^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص Stephanie Pappas (12-9-2018), “Facts About Copper”، www.livescience.com, Retrieved 12-10-2019. Edited. ↑ “Facts About Copper”, geology.com/usgs, Retrieved 12-10-2019. Edited. ^ أ ب Anne Marie Helmenstine (3-7-2019), “Copper Facts: Chemical and Physical Properties”، www.thoughtco.com, Retrieved 12-9-2019. Edited.
