ما هو النحاس وحقائقه؟ - ربما يكون النحاس أقدم معدن يستخدمه البشر

النحاس هو واحد من أكثر الفلزات الانتقالية وفرة في قشرة الأرض. يحدث طبيعيًا في معادن وخامات مختلفة، بما في ذلك شالكوبيرايت، بورنايت، مالاخيت، وكوبرايت. تم استخدام النحاس من قبل البشر منذ آلاف السنين. كان أحد أولى المعادن التي اكتشفت واستخدمت، يعود تاريخها إلى الحضارات القديمة مثل المصريين والرومان. اسم عصر البرونز، الذي تبع عصر الحجر، جاء نتيجة للاستخدام الواسع لسبائك النحاس مثل البرونز.

النحاس لونه برتقالي أحمر ولمعانه معدني. لديه نقطة انصهار عالية نسبيًا تبلغ 1984 درجة فهرنهايت (1084 درجة مئوية) ونقطة غليان تبلغ 4643 درجة فهرنهايت (2562 درجة مئوية). إنه معدن كثيف نسبيًا، بكثافة تبلغ 8.96 غرام لكل سنتيمتر مكعب. النحاس موصل ممتاز للكهرباء والحرارة. لديه أعلى توصيل كهربائي بين جميع المعادن (بعد الفضة)، مما يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في الأسلاك الكهربائية ونقل الطاقة والإلكترونيات. توصيله الحراري العالي أيضًا يجعله مناسبًا لمبادلات الحرارة وأدوات الطهي.

النحاس هو معدن أحمر نسبيًا يتمتع بتوصيل كهربائي وحراري عالي جدًا (فيما يتعلق بالمعادن النقية، لا توجد سوى الفضة تمتلك توصيل كهربائي أعلى عند درجة حرارة الغرفة من النحاس) لأن القطع الأثرية المصنوعة من النحاس تعود إلى ما يقرب من 8700 سنة مضت. النحاس على الأرجح أقدم المعادن استخدامًا من قبل البشر. بالإضافة إلى وجوده في معادن مختلفة، يتواجد النحاس أيضًا في شكل معدني.

وفقًا لإستطلاع الجيولوجيا الأمريكي، النحاس هو ثالث أكثر المعادن الصناعية استخدامًا في العالم بعد الحديد والألومنيوم. تقريبًا ثلاثة أرباع هذا المعدن يُستخدم لصناعة الأسلاك الكهربائية وكابلات الاتصالات والإلكترونيات. توجد حوالي ثلثي كمية النحاس على سطح الأرض في الصخور البركانية، وتوجد حوالي ربعه في الصخور الرواسبية. يتميز هذا المعدن بالمرونة والقابلية للتشكيل والقدرة على توصيل الحرارة والكهرباء بشكل جيد، ولذلك يُستخدم على نطاق واسع في مجال الإلكترونيات والأسلاك الكهربائية.

يتواجد النحاس عادة في الطبيعة مع الكبريت. عمومًا، يتم إنتاجه من خلال عملية متعددة المراحل تبدأ من التعدين واستخراج خام النحاس الكبريتي منخفض القيمة وبعد الذوبان والتنقية الكهربائية يتم إنتاج كاثود النحاس النقي. بزيادة حصة النحاس في غسل الأحماض للمعادن الأكسيدية يتم الحصول على المعدن. نظرًا لخصائصه مثل القدرة على التشكيل والتوصيل الحراري ومقاومة الصدأ، أصبح النحاس واحدًا من أهم المعادن الصناعية من حيث الاستهلاك بعد الحديد والألومنيوم في المرتبة الثالثة. تطبيقات النحاس الكهربائية، مثل توليد الطاقة ونقلها، وتوصيلات البناء، والاتصالات، والمنتجات الكهربائية والإلكترونية تشكل ما يقرب من ثلاثة أرباع إجمالي استهلاك النحاس.

العمارة هي أكبر سوق أحادي بعد المنتجات الكهربائية والإلكترونية، والنقل، والآلات الصناعية، والمنتجات الاستهلاكية والرئيسية. يتم إعادة تدوير المنتجات والمنتجات الفضفاضة من النحاس بسهولة وتنضم بشكل كبير إلى إمدادات النحاس. يتم تحويل شبكة الكاثود عمومًا إلى أشكال مختلفة استنادًا إلى عملية الصب الوسيطة مثل الواجهات، والجلب، والألواح، والأسلاك، وأعواد النحاس، والأنابيب، وسبائك النحاس.

يشكل النحاس سبائك مختلفة عند مزجه مع المعادن الأخرى. البرونز مثلاً، هو سبيكة من النحاس والقصدير، بينما النحاس الأصفر هو سبيكة من النحاس والزنك. تظهر هذه السبائك في كثير من الأحيان خصائص محسنة مقارنة بالنحاس النقي، مثل زيادة القوة، والصلابة، ومقاومة التآكل. النحاس له مقاومة جيدة للتآكل، خاصة عند تعرضه للظروف الجوية. مع مرور الوقت، يتطور طبقة خضراء تسمى الباتينا على سطحه، تعمل كطبقة واقية عند تباطؤ التآكل المستقبلي.

يتمتع النحاس بمجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصه. بالإضافة إلى الأسلاك الكهربائية والإلكترونيات، يتم استخدامه في أنظمة السباكة، ومواد السقف، والعملات، والتماثيل، والقطع الزخرفية، والآلات الموسيقية. كما أنه عنصر غذائي أساسي للنباتات والحيوانات. النحاس قابل لإعادة التدوير بشكل كبير، ويحتفظ بخصائصه حتى بعد إعادة التدوير. وهذا يجعله معدنًا صديقًا للبيئة، حيث يمكن إعادة استخدامه دون تدهور كبير في الجودة.

النحاس معروف بخصائصه المضادة للميكروبات. تم استخدامه لقرون للحد من خطر العدوى في إمدادات المياه والمعدات الطبية. يمكن للسطوح النحاسية قتل أو تثبيط نمو البكتيريا والفيروسات والفطريات. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر النحاس عنصراً غذائياً أساسياً لجسم الإنسان ويلعب دوراً في عدة عمليات فيزيولوجية مختلفة. يتم استخراج النحاس أساساً من خامات غنية بالنحاس من خلال عمليات التعدين. تشمل الدول الرائدة في إنتاج النحاس تشيلي وبيرو والصين والولايات المتحدة وأستراليا. يمكن أن تكون التعدين ومعالجة النحاس لها تأثيرات بيئية، بما في ذلك تدمير الأوكار وتلوث المياه، وهي اعتبارات مهمة للإنتاج المستدام.