Свойства меди

Свойства меди зависят от ее атомной структуры. Такие свойства, как термодинамические, магнитные, упругость определяются строением кристаллической решетки и не зависят, или очень мало зависят от ее дефектов и наличия в ней чужеродных атомов. В то же время такие свойства, как электро- и теплопроводность, механические, усталостные, оптические, коррозионные и другие сильно зависят от дефектов кристаллической решетки и наличия в ней чужеродных атомов.

Атомный номер меди 29. Электронная конфигурация свободного атома меди в нормальном состоянии (0 К) IS² 2S² 2р⁶ 3S² Зр⁶ 3d¹⁰ 4S¹, основной терм - 2S 1/2.

Медь, встречающаяся в природе, состоит из стабильных изотопов ⁶³Cu (69,1%) и ⁶⁵Си (30,9%).

Медь изоморфна и кристаллизуется с образованием гранецентрированной кубической ре- шепси со структурой типа Al Период кристаллической решетки меди, равный 0,36074 нм при температуре 18°С, практически не зависит от чистоты меди..

Медь является уникальным электро- и теплопроводящим металлом и уступает по этим характеристикам только серебру.

Высокая электропроводность элементов подгруппы меди (Си, Ag, Au) по сравнению с другими элементами объясняется большим числом свободных электронов, способных переносить электрический заряд. Электропроводность металлов согласно квантовой теории зависит не от общего числа электронов, свободно движущихся в единице объема, а от числа таких электронов, для которых имеются еще незаполненные энергетические уровни, образующие зону проводимости. Это число называется эффективным электронным числом (nэфф).

За эталон электросопротивления принята отожженная проволока из электролитической меди чистотой 99,9% с плотностью 8,89 г/см , длиной 1 м и массой 1 г. Электросопротивление такой проволоки при температуре 20°С - 0,15328 0м, удельное электросопротивление при этой температуре, составляющее 0,017241 мк*Ом*м, принято за эталон 100% электропроводности по IACS.

Удельная электропроводность такой проволоки составляет 58 МСм/м.

Для бескислородной меди высокой чистоты, содержащей примеси, %: Fe - 0,0005; Sb - 0,0001; Pb - 0,00005; Sn - 0,00005; Ni - 0,0001; Bi - 0,0001; Ag - 0,00003; As - 0,0001; Те - 0,0001; Se - 0,0001; S - 0,0001; С - 0,0008, получены следующие характеристики:

Удельное электросопротивление при 20°С, мк*Ом*м                              0,0167

Удельная электропроводность, МСм/м                          59,88

Электропроводность при 20°С (IACS), %:

объемная                                                                                                               103,6

по массе                                                                                                                 102,3

Наиболее отрицательное влияние на электропроводность меди оказывают элементы с рез­ким отличием химических свойств.

Электросопротивление меди изменяется пропорционально содержанию примесей, если они в определенных пределах образуют с медью твердые растворы. Растворимые в меди примеси в большей степени снижают ее электропроводность по сравнению с примесями, образующими с медью гетерогенные сплавы. В гетерогенных сплавах электросопротивление меди зависит не только от содержания примесей, но и от формы расположения и распределения гетерогенной фазы.

Влияние примесей на электропроводность кислородсодержащей меди отличается от влияния их на бескислородную медь. Многие элементы-примеси образуют с кислородом оксиды, которые оказывают меньшее влияние на электропроводность меди, чем соответствующие металлы.

Серебро, мышьяк, висмут, селен, сера и теллур при содержании их в меди < 0,05% каждого не образуют стабильных оксидов, поэтому влияние кислорода на их поведение невелико.

Механические свойства меди различных видов при испытании на растяжение и твердость практически одинаковы. Однако по ударной вязкости меди наблюдается заметное отличие в зависимости от способа ее производства.