ทองแดง

   

สำหรับทองแดงในความหมายอื่น ดู ทองแดง (แก้กำกวม)

ในบทความนี้ มีไว้เพื่อความสะดวกในการศึกษาเพิ่มเติมของผู้อ่านและผู้ร่วมแก้ไขบทความ เนื่องจากคำดังกล่าวยังไม่มีบทความในภาษาไทย ลิงก์ข้ามภาษาจะถูกตัดออกเมื่อหมดความจำเป็นแล้ว

29 นิกเกิล ← ทองแดง → สังกะสี - ↑ Cu ↓ Ag ตารางธาตุ
ทั่วไป
ชื่อ, สัญลักษณ์, หมายเลข	ทองแดง, Cu, 29
อนุกรมเคมี	โลหะทรานซิชัน
หมู่, คาบ, บล็อก	11, 4, d
ลักษณะ	copper, metallic
มวลอะตอม	63.546(3) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน	[Ar] 3d10 4s1
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน	2, 8, 18, 1
คุณสมบัติทางกายภาพ
เฟส	ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	8.96 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p.	8.02 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว	1357.77 K (1084.62 °C)
จุดเดือด	2835 K(2562 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว	13.26 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ	300.4 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ	(25 °C) 24.440 J/(mol·K)
ความดันไอ P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k ที่ T K 1509 1661 1850 2089 2404 2836
คุณสมบัติของอะตอม
โครงสร้างผลึก	สี่เหลี่ยมลูกบาศก์
สถานะออกซิเดชัน	2, 1 (ออกไซด์เป็นเบสปานกลาง)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี	1.90 (Pauling scale)
พลังงานไอออไนเซชัน (เพิ่มเติม)	ระดับที่ 1: 745.5 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 2: 1957.9 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 3: 3555 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอม	135 pm
รัศมีอะตอม (คำนวณ)	145 pm
รัศมีโควาเลนต์	138 pm
รัศมีวานเดอร์วาลส์	140 pm
อื่น ๆ
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก	diamagnetic
ความต้านทานไฟฟ้า	(20 °C) 16.78 nΩ·m
การนำความร้อน	(300 K) 401 W/(m·K)
การขยายตัวจากความร้อน	(25 °C) 16.5 µm/(m·K)
ความเร็วเสียง (thin rod)	(r.t.) (annealed) 3810 m/s
โมดูลัสของยังก์	130 GPa
โมดูลัสของแรงเฉือน	48 GPa
โมดูลัสของแรงบีบอัด	140 GPa
อัตราส่วนปัวซอง	0.34
ความแข็งโมห์ส	3.0
ความแข็งวิกเกอร์ส	369 MPa
ความแข็งบริเนล	874 MPa
เลขทะเบียน CAS	7440-50-8
ไอโซโทปที่น่าสนใจ
บทความหลัก: ไอโซโทปของทองแดง iso NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP 63Cu 69.17% Cu เสถียร โดยมี 34 นิวตรอน 65Cu 30.83% Cu เสถียร โดยมี 36 นิวตรอน
แหล่งอ้างอิง

ทองแดง(อังกฤษ:Copper) คือธาตุเคมีที่มีหมายเลขอะตอม 29 และสัญลักษณ์คือ Cu นิกเกิลอยู่ในตารางธาตุหมู่ 29 เป็นที่ทราบกันว่ามนุษย์ใช้ประโยชน์จากทองแดงมาไม่น้อยกว่า 10,000 ปี พบหลักฐานว่ามนุษย์สามารถหลอมสกัดทองแดงให้บริสุทธิ์ได้เมื่อประมาณ 5000 ปีก่อนคริศตกาล ซึ่งก่อนที่มนุษย์จะรู้จักกับทองคำคือมนุษย์รู้จักทองคำ เมื่อประมาณ 4000 ปีก่อนคริศตกาล

การถลุงทองแดง

การถลุงทองแดงจากแร่ ขั้นแรกคือการแยกแร่ที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปนหรือ กากแร่ อาจใช้วิธีการลอยตัว โดยนำแร่ที่บดละเอียดแล้วผสมเข้ากับน้ำ น้ำมันและสารซักล้างในถึงผสม จากนั้นกวนและผ่านอากาศเข้าไปในของเหลวที่อยู่ในถึงผสมตลอดเวลา เพื่อทำให้มีฟองเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ฟองอากาศ และน้ำมันไปเกาะอยู่กับอนุภาคของแร่และลอยตัวอยู่ด้านบน ส่วนกากแร่จะจมลงอยู่ด้านล่าง เมื่อตักฟองที่ลอยอยู่ด้านบนออกและทำให้แห้ง จะได้ผลแร่ที่มีปริมาณทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณร้อยละ 15 โดยมวล ขั้นต่อไปน้ำแร่มาเผาในอากาศ เรียกกระบวนการนี้ว่า การย่างแร่ ไอร์ออน(II)ซึลเฟด์บางส่วนจะถูกออกซิไดส์เป็นไอร์ออน(II)ออกไซด์ ดังสมการ

2CuFeS2(s) + 3O2(g) − > 2CuS(s) + 2FeO(s) + 2SO2(g)

กำจัดไอร์ออน(II)ออกไซด์ออกไป โดยนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปเผารวมกับออกไซด์ของซิลิคอนในเตาถลุงอุณหภูมิประมาณ 1100 ํc ไอร์ออน(II)ออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของซิลิคอนได้กากตะกอนเหลวซึ่งแยกออกมาได้ ดังสมการ

FeO(s) + SiO2(s) − > FeSiO3(l)

ส่วนคอบเปอร์(II) ซัลไฟด์เมื่ออยู่ในที่มีอุณภูมิสูงจะสลายตัวได้เป็นคอบเปอร์(I)ซัลไฟด์ในสถานะของเหลวซึ่งสามารถแยกออกได้

ในขั้นตอนสุดท้ายเมื่อแยกคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์ในอากาศ บางส่วนจะเปลี่ยนเป็นคอปเปอร์(I)ออกไซด์ดังสมการ

2Cu2S(s) + 3O2(g) − > 2Cu2O(s) + 2SO2(g)

และคอปเปอร์(I)ออกไซด์กับคอปเปอร์(I)ซัลไฟด์จะทำปฏิกิริยากันโดยมีซัลไฟด์ไอออนทำหน้าที่เป็ตัวรีดิวซ์ ได้โลหะทองแดงและแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังสมการ

2Cu2O(s) + Cu2S(s) − > 6Cu(l) + SO2(g)

ทองแดงที่ถลุงได้ในขั้นนี้ยังมีสิ่งเจือปนจึงต้องนำไปทำให้บริสุทธิ์ก่อน การทำทองแดงให้บริสุทธิ์โดยทั่วไปจะใช้วิธีแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า

การประยุกต์

ทองแดงสามารถดัดได้ง่าย จึงใช้แพร่หลายในผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น

• สายลวดทองแดง
• ท่อน้ำทองแดง
• ลูกบิด และของอื่น ๆ ที่ติดตั้งในบ้าน
• รูปปั้น เช่นเทพีเสรีภาพ (Statue of Liberty) ซึ่งมีทองแดงถึง 81.3 ตัน
• หลังคา รางน้ำ และท่อระบายน้ำฝน
• แม่เหล็กไฟฟ้า
• เครื่องจักรไฟฟ้า โดยเฉพาะมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• เครื่องยนต์ไอน้ำ ของ เจมส์ วัตต์
• รีเลย์ไฟฟ้า และสวิตช์ไฟฟ้า
• รางน้ำบนหลังคาและท่อระบายน้ำ
• หลอดสูญญากาศ หลอดรังสีคาโทด (cathode ray tube) และแมกนีตรอนในเตาอบไมโครเวฟ
• หลอดนำคลื่นไฟฟ้า (Waveguide) สำหรับรังสีไมโครเวฟ
• มีการใช้ทองแดงเพิ่มขึ้นในวงจรไอซีแทนอะลูมิเนียมเนื่องจากนำไฟฟ้าได้ดีกว่า
• ผสมกับนิกเกิล เช่นคิวโปรนิกเกิล (cupronickel) and โมเนล (Monel) ใช้เป็นวัสดุที่ไม่กร่อนสำหรับสร้างเรือ
• เป็นเหรียญกษาปณ์ ในรูปของโลหะคิวโปรนิกเกิลส่วนใหญ่
• ในอุปกรณ์ทำครัว เช่นกระทะ
• อุปกรณ์ที่ใช้บนโต๊ะอาหารส่วนใหญ่ (มีด ส้อม ช้อน) มีทองแดงบางส่วน (นิกเกิล ซิลเวอร์)
• เงินสเตอร์ลิงจะต้องผสมทองแดงเล็กน้อย ถ้าทำเป็นภาชนะสำหรับอาหาร
• เป็นส่วนประกอบของวารเคลือบเงาสำหรับเครื่องเซรามิก และเป็นสีสำหรับกระจก
• เครื่องดนตรี โดยเฉพาะเครื่องดนตรีประเภทแตร
• เป็นพื้นผิวไบโอสแตทิก (biostatic) ในโรงพยาบาล และใช้บุชิ้นส่วนเรือเพื่อป้องกันเพรียงและหอยมาเกาะ เดิมใช้บริสุทธิ์ ปัจจุบันใช้โลหะมันตส์ (Muntz Metal: ทองแดง 60% + สังกะสี 40%) แทน แบคทีเรียจะไม่เตริญเติบโตบนพื้นผิวทองแดงเนื่องด้วยตุณสมบัติไบโอสแตทิก ลูกบิดทองแดงใช้ในโรงพยาบาล เพื่อลดการแพร่กระจายของโรค และโรคลีเจียนแนร์ (Legionnaire's Disease) สามารถหยุดได้ด้วยท่อทองแดงในระบบเครื่องปรับอากาศ
• สารประกอบ เช่น สารละลายเฟห์ลิง (Fehling's solution) มีประโยชน์ใช้ในด้านเคมี
• คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ใช้เป็นสารพิษและสารทำให้น้ำบริสุทธิ์ และใช้ในผลและสเปรย์ฆ่าโรคราน้ำค้าง (mildew)
• เป็นวัสดุในการผลิตฮีตซิงก์สำหรัยคอมพิวเตอร์ เนื่องจากระบายความร้อนได้ดีกว่า[อะลูมิเนียม]]
• ชาวอินูอิต (Inuit) ใช้ทองแดงเพื่อทำใบมีดสำหรับมีดอูลู (ulu) เป็นครั้งคราว

คอมมอนส์ มีภาพและสื่ออื่นๆ เกี่ยวกับ:
ทองแดง

ทองแดง เป็นบทความเกี่ยวกับ เคมี ที่ยังไม่สมบูรณ์ ต้องการตรวจสอบ เพิ่มเนื้อหา หรือเพิ่มแหล่งอ้างอิง คุณสามารถช่วยเพิ่มเติมหรือแก้ไข เพื่อให้สมบูรณ์มากขึ้น ข้อมูลเกี่ยวกับ ทองแดง ในภาษาอื่น อาจสามารถหาอ่านได้จากเมนู ภาษาอื่น ด้านซ้ายมือ หรือ ดูเพิ่มที่ สถานีย่อย:เคมี