کوانتومتر مس
کوانتومتر مس
مس : نخستین فلز کشف شده به دست انسان است. اگر تمام سیم های مسی به کار گرفته در یک اتوموبیل معمولی را از آن خارج کنید و به دنبال هم پهن کنید، 1.5 کیلومتر سیم خواهید داشت! باتوجه به این مقدار را به تمام ماشین های جهان جمع دهید و سعی کنید طول مسیر را تخمین بزنید. این تنها یکی از هزاران استفاده ای است که مس را به سومین فلز پرکاربرد در زندگی امروز ما بدل کرده است.
مس (Copper) یک عنصر شیمیایی با نماد Cu و عدد اتمی ۲۹ می باشد این فلز بعد از آهن و آلومینیوم، سومین فلز مهم و کاربردی در صنایع و زندگی روزمره بشر به شمار خواهد رفت این فلز نرم، چکش خوار بوده و دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی قابل توجهی است. یک سطح اکسید نشده از این فلز، دارای رنگ نارنجی متمایل به صورتی است. مس یکی از معدود فلزاتی می باشد که می تواند به صورت مستقیم و به شکل فلزی از طبیعت استخراج گردد.
همین موضوع منجر به بهره گیری زود هنگام انسان از این فلز در چندین منطقه از جهان شد. در عصر حاضر، این عنصر معمولا در قالب دوظرفیتی در نمک هایی که رنگ های آبی یا سبز دارند، یافت می شود.
مس برای تمام موجودات زنده ضروری است؛ چرا که یکی از اجزای اصلی آنزیم تنفسی Cytochrome C Oxidase است. در بدن انسان، این عنصر عمدتا در کبد، ماهیچه و استخوان یافت میشود. در هر کیلوگرم بدن انسان بالغ، ۱.۴ تا ۲.۱ میلی گرم مس وجود دارد.
امروزه از این فلز در تولید رساناهای گرما و الکتریسیته، مصالح ساختمانی، ترموکوپل، انواع سکه و تولید آلیاژهای مختلف استفاده می شود. البته نباید از حق گذشت که هنرهای تزئینی همواره یکی از حوزه های کاربردی این فلز بوده و هست! فلزی به قدمت 8000 سال!
سابقه استفاده از این فلز به ۸۰۰۰ سال پیش از میلاد باز می گردد. زمانی که انسان عصر حجر به دنبال جایگزینی برای سنگ بود. اما اولین چراغ استفاده متالورژیکی از مس حدود 4000 سال قبل از میلاد در بین النهرین روشن شد.
در آن دوران مردم سنگ معدن این فلز را با آتش و زغال احیا میکردند و با اختلاط آن با قلع، آلیاژ برنز را میساختند. پس از این دوران، رومی ها به استفاده از مس روی آوردند که تقریبا تمامی نیاز خود را از قبرس (Cyprus) به دست می آوردند. به همین دلیل است که امروزه به آن cuprum گفته می شود. نماد شیمیایی Cu نیز از همین کلمه گرفته شده است.
منابع طبیعی عنصر مس
مس را می توان در بسیاری از مکان ها به عنوان یک ماده معدنی اولیه در گدازه های بازالت (Basaltic Lavas) یافت. معمولا این مواد معدنی شامل 0.5 درصد (در معادن روباز) و 1 تا 2 درصد (منابع زیرزمینی) هستند. علاوه بر این، ردپایی از این عنصر را در بسیاری از ذخایر طبیعی مثل سولفیدها، آرسنیدها، کلریدها و کربنات ها می توان مشاهده کرد.
مس در بسیاری از مواد معدنی از جمله کالکوسیت (Cu2S)، کالکوپیریت (CuFeS2)، بورنیت (Cu5FeS4)، کوپریت (Cu2O)، مالاکیت (Cu₂CO₃(OH)₂) و آزوریت (Cu3(CO3)2(OH)2) به صورت ترکیبی وجود دارد. همچنین این عنصر در بقایای جلبک های دریایی در بسیاری از مرجان های دریایی، در کبد انسان و در ساختار بیولوژیکی بسیاری از نرم تنان و بندپایان وجود دارد.
مس نقش انتقال اکسیژن در هموسیانین نرم تنان و سخت پوستان خون آبی را بر عهده دارد. این وظیفه در حیوانات خون قرمز به عهده آهن موجود در هموگلوبین است. این فلز در بدن انسان به عنوان یک عنصر کمیاب نقش کاتالیزور را در تشکیل هموگلوبین دارد. در اوایل قرن 21 شیلی به عنوان بزرگترین تولید کننده مس در جهان شناخته شده است. از دیگر تولیدکنندگان عمده می توان به پرو، چین و ایالات متحده اشاره کرد.
ساختار و ویژگیهای عنصر مس
خواص فیزیکی
مس یکی از معدود عناصر فلزی است که رنگ طبیعی اش خاکستری یا نقره ای نیست. رنگ آن نارنجی – قرمز است و زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد، یک رنگ قرمز کدر به خود می گیرد. رنگ ویژه این فلز، از گذار الکترونی بین لایه های 3d پر و 4s نیمه خالی در پیکربندی الکترونی آن نشأت می گیرد. تفاوت انرژی بین این لایه ها دارای طول موج نور نارنجی است. مس، نقره و طلا در گروه ۱۱ از جدول تناوبی قرار دارند. این سه فلز یک الکترون از مدار s را بالای پوسته d که پر از الکترون است، دارند. هر سه این فلزات دارای شکل پذیری بالا و رسانایی حرارتی و الکتریکی بالایی هستند.
پوسته d که در این عناصر پر شده است، خیلی کم در برهمکنش های بین اتمی شرکت می کند. این برهمکنش ها تحت سلطه الکترون های پیوند فلزی هستند. بر خلاف دیگر فلزاتی که پوسته های d ناکامل دارند، پیوندهای فلزی این فلز فاقد ویژگی کووالانسی بوده و نسبتا ضعیف هستند.
