النحاس

أقدم جسم معدني موجود في الشرق الأوسط يتكون من النحاس. لقد كانت صغيرة للغاية تعود إلى عام 5100 قبل الميلاد. وصُنع بنس الولايات المتحدة في الأصل من النحاس النقي (على الرغم من أنه في الوقت الحاضر ، فهو زنك بنسبة 97.5 في المئة مع جلد نحاسي رقيق).

يعد النحاس ثالث أكبر المعدن الصناعي استهلاكا في العالم ، بعد الحديد والألومنيوم ، وفقا للمسح الجيولوجي الأمريكي (USGS). حوالي ثلاثة أرباع هذا النحاس يذهب لصنع الأسلاك الكهربائية وكابلات الاتصالات السلكية واللاسلكية والإلكترونيات.

وبخلاف الذهب ، يعد النحاس المعدن الوحيد على الجدول الدوري الذي لا يكون لونه فضيًا أو رماديًا بشكل طبيعي.

الوصف الكيميائي

• العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 29
• الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر): Cu
• الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 63.55
• الكثافة: 8.92 جرام لكل سنتيمتر مكعب
• المرحلة في درجة حرارة الغرفة: الصلبة
• نقطة الانصهار: 1،984.32 درجة فهرنهايت (1،084.62 درجة مئوية)
• درجة الغليان: 5،301 درجة فهرنهايت (2927 درجة مئوية)
• عدد النظائر (ذرات من نفس العنصر مع عدد مختلف من النيوترونات): 35 ؛ 2 مستقرة
• النظائر الأكثر شيوعًا: Cu-63 (69.15٪ وفرة طبيعية) و Cu-65 (30.85٪ وفرة طبيعية)

التاريخ والخصائص

معظم النحاس يوجد في الخامات ويجب صهره أو استخلاصه من خامه للتنقيته قبل استخدامه. لكن التفاعلات الكيميائية الطبيعية يمكن أن تطلق أحيانًا النحاس الأصلي ، وفقًا لموقع قاعدة بيانات الكيمياء ، Chemicool.

يصنع البشر الأشياء من النحاس منذ ما لا يقل عن 8000 عام ، وتوصلوا إلى كيفية صهر المعدن بنحو 4500 قبل الميلاد. كانت القفزة التكنولوجية التالية هي صناعة السبائك النحاسية عن طريق إضافة القصدير إلى النحاس ، والذي خلق معدنًا أصعب من الأجزاء الفردية: البرونز. التطور التكنولوجي بشرت في العصر البرونزي ، وهي فترة تغطي ما يقرب من 3300 إلى 1200 قبل الميلاد ، وتتميز باستخدام الأدوات والأسلحة البرونزية ، وفقا للتاريخ.

يتم رش القطع الأثرية النحاسية عبر السجل التاريخي. اكتشف علماء الآثار أداة صغيرة ، أو أداة مدببة ، يرجع تاريخها إلى 5100 قبل الميلاد ، تم دفنها مع امرأة في منتصف العمر في قرية قديمة في فلسطين. تمثل أدة الخرم أقدم جسم معدني موجود في الشرق الأوسط. ربما جاء النحاس من منطقة القوقاز ، الواقعة في المنطقة الجبلية التي تغطي جنوب شرق روسيا وأرمينيا وأذربيجان وجورجيا على بعد أكثر من 600 ميل (1000 كيلومتر) ، وفقًا لمقال نشر عام 2014 في PLOS ONE. في مصر القديمة ، استخدم الناس السبائك النحاسية لصنع المجوهرات ، بما في ذلك حلقات إصبع القدم. وقد وجد الباحثون أيضا مناجم النحاس ضخمة من القرن العاشر قبل الميلاد. في فلسطين.

حوالي ثلثي النحاس الموجود في الأرض يوجد في الصخور البركانية ، وحوالي الربع يوجد في الصخور الرسوبية ، وفقا لجهاز المسح الجيولوجي الأمريكي. المعدن يمكن اطالته وبه مرونة عالية ، ويوصل الحرارة والكهرباء جيدًا - مما يجعله مثاليا للاستخدام على نطاق واسع في الإلكترونيات والأسلاك.

يتحول النحاس إلى اللون الأخضر بسبب تفاعل الأكسدة ؛ أي أنه يفقد الإلكترونات عندما يتعرض للماء والهواء. أكسيد النحاس الناتج هو أخضر باهت. رد فعل الأكسدة هذا هو السبب في أن تمثال الحرية المطلي بالنحاس أخضر وليس أحمر برتقالي. وفقًا لجمعية تنمية النحاس ، فإن طبقة أكسيد النحاس لا تزيد عن 0.005 بوصة (0.127 ملليمتر) من الغطاء السميك Liber Liberty ، ويزن الغلاف حوالي 80 طنًا (73 طنًا متريًا). حدث التغيير من اللون النحاسي إلى الأخضر تدريجيًا واستكمل بحلول عام 1920 ، أي بعد 34 عامًا من وضع التمثال والكشف عنه ، وفقًا لجمعية نيويورك التاريخية.

بعض الحقائق المهمة حول النحاس

• وفقًا لبيتر فان دير كروغت ، مؤرخ هولندي ، فإن كلمة "copper" لها جذور عديدة ، كثير منها يأتي من الكلمة اللاتينية cuprum التي استمدت من عبارة Cyprium aes ، والتي تعني "معدن من قبرص" النحاس المستخدم في ذلك الوقت تم تعدينه في قبرص.
• إذا تم وضع جميع الأسلاك النحاسية في سيارة متوسطة ، فستمتد مسافة 0.9 ميل (1.5 كم) ، وفقًا لوكالة المسح الجيولوجي الأمريكية.
• تعد الموصلية الكهربائية (مدى سهولة تدفق التيار عبر المعدن) من النحاس في المرتبة الثانية بعد الفضة ، وفقًا لمختبر جيفرسون.
• كانت البنسات مصنوعة من النحاس النقي فقط من عام 1783 إلى عام 1837. وفي الفترة من عام 1837 إلى عام 1857 ، كانت البنسات مصنوعة من البرونز (النحاس 95 في المائة ، والباقي 5 في المائة تتكون من القصدير والزنك). في عام 1857 ، انخفضت كمية النحاس في البنسات إلى 88 في المائة (12 في المائة المتبقية من النيكل) وعادت إلى وصفتها السابقة في عام 1864. في عام 1962 ، تغير محتوى البنس إلى 95 في المائة من النحاس و 5 في المائة من الزنك. من عام 1982 حتى اليوم ، البنسات 97.5 في المئة من الزنك والنحاس 2.5 في المئة.
• يحتاج الناس النحاس في وجباتهم الغذائية. المعدن هو أثر أساسي ضروري لتشكيل خلايا الدم الحمراء ، وفقا لمكتبة الولايات المتحدة الوطنية للطب. لحسن الحظ ، يمكن العثور على النحاس في مجموعة متنوعة من الأطعمة ، بما في ذلك الحبوب والفاصوليا والبطاطا والخضار الورقية.
• الكثير من النحاس أمر سيء. تناول مستويات عالية من المعدن يمكن أن يسبب آلام في البطن والقيء واليرقان (مسحة صفراء على الجلد وأبيض العينين التي قد تشير إلى أن الكبد لا يعمل بشكل صحيح) على المدى القصير. التعرض على المدى الطويل قد يؤدي إلى أعراض مثل فقر الدم والتشنجات والإسهال التي غالبا ما تكون دموية وقد تكون زرقاء.
  في بعض الأحيان ، توجد مستويات متزايدة من النحاس في إمدادات المياه بسبب أنابيب النحاس القديمة. على سبيل المثال ، في أغسطس 2018 ، قام نظام المدارس العامة في ديترويت بإيقاف جميع مياه الشرب في المدارس العامة كإجراء احترازي بسبب ارتفاع مستويات النحاس والحديد الموجودة في المياه ، وفقًا لصحيفة سياتل تايمز.
• النحاس له خصائص مضادة للميكروبات ويقتل البكتيريا والفيروسات والخمائر على اتصال ، وفقًا لما جاء في بحث 2011 الصادر في مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والبيئي. نتيجة لذلك ، يمكن حتى نسج النحاس في الأقمشة لصناعة الملابس المضادة للميكروبات ، مثل الجوارب التي تكافح فطريات القدم.
• يتم تضمين النحاس أيضًا في أنواع معينة من الأجهزة داخل الرحم (IUDs) المستخدمة لتحديد النسل ، وفقًا لمايو كلينك. تخلق الأسلاك النحاسية تفاعلًا التهابيًا سامًا لكل من الحيوانات المنوية والبويضات ، لمنع الحمل.