1. Cách nhận biết đồng có nguyên chất không
(1) Kiểm tra bằng mắt và bề mặt
Màu sắc và độ bóng: Đồng nguyên chất có màu sáng khác biệtmàu cá hồi-hồng đến hơi đỏ-màu camkhi mới được làm sạch hoặc đánh bóng. Đồng không tinh khiết (ví dụ: đồng thau, là hợp kim đồng{3}}kẽm) thường có màu hơi vàng hoặc bạc hơn; đồng (đồng{4}}thiếc) có thể có tông màu vàng hoặc nâu xỉn hơn. Theo thời gian, đồng nguyên chất phát triển một lớp gỉ màu nâu sẫm hoặc xanh lục (xanh rêu) do quá trình oxy hóa, nhưng lớp kim loại bên dưới (nếu bị trầy xước nhẹ) vẫn có màu đỏ đặc trưng.
Tính đồng nhất bề mặt: Đồng nguyên chất thường có kết cấu bề mặt nhất quán. Các hợp kim như đồng thau hoặc đồng thau có thể có những biến đổi nhỏ về màu sắc hoặc cấu trúc hạt, đặc biệt nếu được đúc hoặc gia công.
(2) Kiểm tra đặc tính vật lý
Kiểm tra mật độ: Đồng nguyên chất có mật độ-được xác định rõ ràng là ~8,96 g/cm³. Để ước chừng điều này:
Đo khối lượng đồng bằng cân.
Tính thể tích của nó (ví dụ, đối với một vật rắn, hãy sử dụng độ dịch chuyển của nước: ngâm nó vào một ống trụ chia độ và đo độ dâng của nước).
Tính mật độ (khối lượng/khối lượng). Giá trị thấp hơn đáng kể so với 8,96 g/cm³ biểu thị tạp chất (ví dụ: hợp kim đồng-nhôm có mật độ thấp hơn).
Kiểm tra độ cứng: Đồng nguyên chất tương đối mềm (Độ cứng Mohs từ 2,5–3, mềm hơn một đồng xu, là đồng-mạ kẽm). Dùng đinh thép nhọn cào sẽ để lại vết hằn sâu và rõ; các hợp kim như đồng thau hoặc đồng thau cứng hơn và sẽ chống trầy xước tốt hơn.
Tính dẻo và độ dẻo: Đồng nguyên chất rất dễ uốn (có thể rèn thành tấm mỏng) và dẻo (có thể kéo thành dây mỏng) mà không bị nứt. Đồng hoặc hợp kim không tinh khiết có thể giòn, đặc biệt nếu chúng chứa sắt hoặc chì.
Độ dẫn nhiệt và điện: Đồng nguyên chất là một trong những chất dẫn nhiệt và điện tốt nhất. Một thử nghiệm đơn giản: chạm một vật kim loại đã được nung nóng vào đồng-đồng nguyên chất sẽ nhanh chóng truyền nhiệt đến tay bạn. Đối với điện, dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở: đồng nguyên chất sẽ có điện trở rất thấp (ví dụ ~1,72×10⁻⁸ Ω·m ở 20 độ ); điện trở cao hơn cho thấy tạp chất.
(3) Thử nghiệm hóa học
Kiểm tra nam châm: Đồng nguyên chất làkhông-có từ tính. Nếu nam châm dính vào kim loại thì có thể nó chứa tạp chất sắt, niken hoặc coban (ví dụ: một số hợp kim đồng-niken có từ tính). Lưu ý: Điều này chỉ loại trừ các tạp chất có từ tính chứ không phải các tạp chất không có từ tính như kẽm hoặc thiếc.
Phản ứng axit nitric: (Thận trọng: Axit nitric có tính ăn mòn-hãy đeo găng tay và kính bảo hộ.) Đồng nguyên chất phản ứng với axit nitric đậm đặc để tạo ra dung dịch màu xanh lam-xanh lục (đồng nitrat) và khói màu nâu (nitơ đioxit). Hợp kim có thể tạo ra các màu khác nhau: đồng thau (đồng{4}}kẽm) có thể tạo ra dung dịch nhạt màu hơn, trong khi đồng thau (đồng-thiếc) có thể tạo thành kết tủa màu trắng đục.
Kiểm tra chì axetat: Để kiểm tra tạp chất chì (thường gặp ở đồng-cấp thấp), hãy chà đồng bằng tăm bông nhúng vào dung dịch chì axetat. Nếu có chì, tăm bông sẽ chuyển sang màu đen; lá đồng nguyên chất không đổi màu.
(4) Phương pháp phân tích nâng cao (Phòng thí nghiệm)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) hoặc Plasma ghép cảm ứng (ICP): Các kỹ thuật này định lượng tạp chất dạng vết với độ chính xác cao, xác định chính xác tỷ lệ phần trăm của đồng (đồng nguyên chất phải Lớn hơn hoặc bằng 99,9% đồng).
Huỳnh quang tia X- (XRF): Một phương pháp-không phá hủy giúp xác định các nguyên tố trong đồng bằng cách phân tích tia X- phát ra, phát hiện nhanh các nguyên tố hợp kim như kẽm, thiếc hoặc niken.
2. Chúng ta sử dụng đồng và niken để làm gì?
Công dụng của đồng
Công nghiệp điện và điện tử:
Công dụng lớn nhất của đồng-tính dẫn điện đặc biệt của nó (chỉ đứng sau bạc) khiến nó trở nên lý tưởng cho:
Dây và cáp điện (đường dây truyền tải điện, dây điện gia dụng, cáp Ethernet).
Bảng mạch (dấu đồng kết nối các thành phần).
Động cơ, máy phát điện và máy biến áp (cuộn dây đồng truyền điện hiệu quả).
Hệ thống nước và HVAC:
Khả năng chống ăn mòn của đồng (đối với nước ngọt) và tính dễ uốn khiến nó trở thành tiêu chuẩn cho:
Ống và phụ kiện hệ thống nước (có khả năng chống gỉ và tích tụ cặn).
Bộ trao đổi nhiệt trong máy điều hòa không khí, tủ lạnh và máy nước nóng (độ dẫn nhiệt tuyệt vời truyền nhiệt hiệu quả).
Sự thi công:
Tấm lợp và tấm ốp (phát triển lớp gỉ xanh bảo vệ theo thời gian, bền bỉ trong nhiều thập kỷ).
Chi tiết kiến trúc (ví dụ: tượng, mái vòm-dễ uốn cho các thiết kế phức tạp).
Vận tải:
Ô tô: Dây đồng trong động cơ, bộ tản nhiệt (truyền nhiệt) và pin EV (bộ thu dòng điện).
Hàng không vũ trụ: Hệ thống điện và bộ trao đổi nhiệt trong máy bay.
Máy móc công nghiệp:
Máy bơm, van và miếng đệm (chống ăn mòn để xử lý chất lỏng).
Vòng bi và ống lót (ma sát thấp khi được bôi trơn).
Công dụng của Niken
Sản xuất thép không gỉ:
~60–70% niken toàn cầu được sử dụng để sản xuất thép không gỉ (ví dụ: thép không gỉ 304 chứa 8–10% niken). Niken tăng cường khả năng chống ăn mòn, độ dẻo và-độ bền nhiệt độ cao-quan trọng đối với:
Thiết bị nhà bếp (bồn rửa, lò nướng), dao kéo và thiết bị chế biến thực phẩm.
Xây dựng (mặt tiền tòa nhà, đường ống) và phụ tùng ô tô (hệ thống ống xả).
Pin:
Pin niken-kim loại hydrua (NiMH) (ô tô hybrid, thiết bị điện tử cầm tay).
Pin lithium-niken-coban-nhôm (NCA) và pin lithium-niken-mangan-coban (NCM) (xe điện, điện thoại thông minh)-niken tăng cường năng lượng Tỉ trọng.
Siêu hợp kim:
Siêu hợp kim gốc niken-(50–80% niken, cộng với crom, coban, v.v.) duy trì độ bền ở nhiệt độ 800–1200 độ , được sử dụng trong:
Tua bin động cơ phản lực và tua bin khí (nhà máy điện).
Linh kiện hàng không vũ trụ (động cơ tên lửa, bộ phận kết cấu máy bay).
Mạ và sơn phủ:
Mạ niken điện phân (mạ EN) trên kim loại (ví dụ: thép, nhôm) để cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và khả năng hàn-được sử dụng trong thiết bị điện tử, phụ tùng ô tô và thiết bị y tế.
Hợp kim với đồng (Cupronickel):
Đồng niken (ví dụ: 70% đồng, 30% niken) được sử dụng để:
Phần cứng hàng hải (thân tàu, chân vịt) và ống nước biển (chống ăn mòn nước mặn).
Tiền đúc (ví dụ: đồng xu của Mỹ có 75% đồng, 25% niken; đồng xu Euro chứa đồng niken).
Sử dụng chung (Đồng{0}}Hợp kim niken)
Bộ trao đổi nhiệt cho nhà máy khử muối (chống ăn mòn nước biển và bám bẩn sinh học).
Đầu nối điện trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: giàn khoan dầu, cơ sở công nghiệp)-kết hợp tính dẫn điện của đồng với khả năng chống ăn mòn của niken.
