مس چیست و کاربرد آن در صنایع

مس با عدد اتمی ۲۹ در گروه یازدهم جدول تناوبی قرار گرفته است. نماد شیمیایی این عنصر Cu بوده و نام آن از واژه لاتین cuprum گرفته شده است. از ویژگی‌های این عنصر می‌توان به شکل‌پذیری، رسانایی گرمایی و الکتریکی بالا و چکش خواری اشاره نمود و در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد.

مس یکی از چهار فلزی است رنگ طبیعی آن خاکستری یا نقره‌ای نیست و بیشترین تولید سالانه این فلز متعلق به کشور شیلی با ۵/۷ میلیون تن است. گفتنی است ایران تأمین‌کننده حدود ۳ درصد از ذخایر مس دنیا می‌باشد.

مس چیست؟

فلز مس معمولاً به شکل معدنی یافت می‌شود. کانی‌هایی مثل آزوریت، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت (CuFeS2)، کوولین (CuS)، کالکوزین (Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند. این عنصر پس از یک لایه الکترونی d دارای یک الکترون در اوربیتال s است و از ویژگی‌های آن  چکش خواری و رسانایی الکتریکی بالا است. لایهٔ الکترونی d که پر از الکترون است چندان در واکنش‌های میان اتمی وارد نمی‌شود بلکه پیوند فلزی از طریق الکترون اوربیتال s صورت می‌گیرد. برخلاف فلزهایی که دارای لایهٔ d نیمه پر هستند، پیوند فلزی در مس دارای ویژگی‌های پیوند کووالانسی نیست و نسبتاً ضعیف است. این مطلب دلیل سختی پایین و شکل‌پذیری بالای یک تک بلور مس است.

مس در مقایسه با دیگر فلزهای خالص دومین رسانای گرمایی بالا در دمای اتاق را دارد. این پدیده به این دلیل است که مقاومت در برابر جابجایی الکترون در فلزها در دمای اتاق بیشتر از پراکندگی الکترون‌ها در لرزش گرمایی شبکه سرچشمه می‌گیرد که البته این لرزش برای یک فلز نرم نسبتاً ضعیف است. بیشینهٔ چگالی جریان مجاز برای مس در هوای آزاد، نزدیک به ۳٫۱×۱۰۶ A/m2 در سطح مقطع آن است. اگر جریان از این مقدار بیشتر شود، مس انرژی گرمایی بیش از اندازه‌ای را پدیدمی‌آورد. مانند دیگر فلزها اگر مس در برابر فلزی دیگر قرار گیرد خوردگی گالوانیک روی می‌دهد.

کاربرد مس در صنعت ساختمان

امروزه معماران و طراحان از فلز مس در نمای خارجی ساختمان و هم دکوراسیون داخلی استفاده می‌کنند. استفاده از این فلز به اندازه آلومینیوم رایج نیست و اکسید شدن مس طراحان را برای استفاده از آن دچار تردید می کند. از این فلز در ساخت اشیاء دکوراتیو، انواع مجسمه، جواهرات، وسایل روشنایی، ظروف آشپزخانه، خطوط انتقال آب و بخار آب در ساختمان، سیم ها، لوله های مسی، لوله کشی منازل و … استفاده می‌شود.

کاربرد مس در صنعت برق

یکی از بهترین و ارزان‌ترین فلزهای رسانای جریان الکتریسیته مس است این فلز به‌راحتی می‌تواند جریان برق را از خود عبور می‌دهد. همچنین به دلیل خصوصیات فلز مس، آن به یکی از ایمن‌ترین فلزات برای استفاده در سیم‌ها و ابزارآلات انتقال برق تبدیل شده است. از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان مس در بین صنایع دیگر صنعت برق است. از این فلز در ساخت کابل‌های برق فشار ضعیف، متوسط و قوی، به عنوان بخش اصلی موتورها و مبدل‌ها، آهنرباهای الکتریکی، لامپ‌های خلاء، لامپ‌های اشعه کاتدی و مگنترون‌ها در مایکروویو استفاده می‌شود.

کاربرد مس در صنعت کشاورزی

مس یک ماده ی مغذی اساسی و مورد نیاز برای رشد بهتر بافت های زنده در گیاهان و دیگر جانداران است. از این فلز برای کنترل بیماری قارچی، اصلاح خاک کشاورزی، به عنوان محرک برای رشد مرغ ها و جوجه های پرواری او قارچ کش و مبارزه با حلزون ها در گیاهان استفاده می‌شود. همچنین سولفات مس یکی از پرکاربردترین مشتقات این فلز است.

کاربرد مس در صنعت پزشکی

از کاربرد فلز مس میتوان به استفاده از آن در درمان کم‌خونی، دردهای مفصلی و ترمیم زخم‌ها اشاره نمود.

کاربرد مس در صنعت استیل

استیل، آلیاژی از آهن است که مهمترین عناصر تشکیل دهنده آن کروم و نیکل می‌باشد که وجود حداقل میزان ۱۰٫۵ درصد عنصر کروم  آن را در برابر خوردگی محافظت می‌نماید. گفتنی است بمنظور افزایش مقاومت در برابر خوردگی در محیط های خاص و افزایش مقاومت دربرابر اکسیداسیون، عناصری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم، آلومینیوم، نایوبیوم، مس، نیتروژن، گوگرد، فسفر و یا سلنیوم به این آلیاژ افزوده شود که این عناصر ویژگی های خاصی به این فلز می‌بخشد.

بعنوان مثال در ترکیبات شیمیایی میلگرد استیل ۴PH-17 که از دسته استنلس استیل است %۳-۵ فلز مس به کار رفته است و از این فولاد به دلیل مقاومت بالایی که در دماهای بالا دارد در صنایع مختلف استفاده می‌شود.