تعتبر العناصر الكيميائية أداة أساسية في العديد من التطبيقات الصناعية، ومن أبرزها عنصر النحاس، الذي يحمل العدد الذري 29 والكتلة الذرية 63.546 جرام لكل مول. يعد النحاس من أهم المعادن التي تتواجد على سطح الأرض، حيث يُستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المجالات، بدءًا من تصنيع الأجهزة إلى إنتاج الأسلاك الكهربائية.
يمتلك النحاس أيضًا أهمية غذائية كبيرة، مما يجعل معرفته وخصائصه أمرًا حيويًا. في هذا المقال، سنتناول بعض المعلومات المتعلقة بعنصر النحاس، عدده الذري، وخصائصه الفريدة.
نبذة عن عنصر النحاس
- يعتبر النحاس عنصرًا كيميائيًا مهمًا يُستخدم في تصنيع العديد من السبائك، مثل إضافة كميات صغيرة منه إلى الذهب لتعزيز صلابته.
- كما يُدخل النحاس في سبيكة مربوطه بالزنك، المعروفة باسم البراص أو النحاس الأصفر، بالإضافة إلى استخدامه في تصنيع الدروع الحربية خلال العصور الوسطى.
- يتواجد النحاس في مجموعة واسعة من المعدات الموسيقية وكذلك الأجهزة الكهربائية، بفضل خواصه التي تجعله موصلًا جيدًا للكهرباء.
- في الوقت الحاضر، يُستخدم النحاس في إنتاج الكابلات والأسلاك، وكذلك في مجال البناء نظرًا لمقاومته العالية للتآكل.
- يدخل أيضًا في صناعة المجوهرات والنقود المعدنية.
الخصائص العامة لعنصر النحاس
يرتبط عنصر النحاس بمجموعة من الخصائص العامة التي تميزه، ومن أبرزها:
- العدد الذري: 29.
- الرمز الكيميائي: Cu.
- التصنيف: فلز انتقالي.
- المجموعة: 11.
- الدورة: 4.
- المستوى: d.
- الكتلة الذرية: 63.546 جرام لكل مول.
- التوزيع الإلكتروني: [Ar]: 3d10 4s1.
- التوزيع الإلكتروني لغلول تكافؤ: 1, 18, 8, 2.
الخصائص الفيزيائية لعنصر النحاس
يمتاز النحاس بعدد من الخصائص الفيزيائية، والتي تشمل:
- الحالة: صلبة.
- الكثافة عند درجة حرارة الغرفة: 8.94 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- الكثافة عند نقطة الانصهار: 8.02 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- نقطة الانصهار: 1357.77 ك، 1084.62 °س، 1984.32 °ف.
- نقطة الغليان: 2835 ك، 2562 °س، 4643 °ف.
- حرارة التبخر: 300.4 كيلو جول لكل مول.
- حرارة الانصهار: 13.26 كيلو جول لكل مول.
- السعة الحرارية عند درجة حرارة 25 °س: 24.440 جول لكل مول·كلفن.
الخصائص الذرية لعنصر النحاس
يتسم النحاس بعدد من الخصائص الذرية، منها:
- رقم الأكسدة: +1، +2، +3، +4، والتي تكون أكاسيدها قاعدية ضعيفة.
- طاقات التأين:
- الطاقة الأولى: 745.5 كيلو جول لكل مول.
- الطاقة الثانية: 1957.9 كيلو جول لكل مول.
- الطاقة الثالثة: 3555 كيلو جول لكل مول.
- نصف القطر الذري: 128 بيكو متر.
- نصف القطر التساهمي: 132 ± 4 بيكو متر.
- نصف قطر فان دير فالس: 140 بيكو متر.
خواص إضافية لعنصر النحاس
يمكن توضيح مجموعة من الخصائص الإضافية المتعلقة بالنحاس، وهي:
- البنية البلورية: مصممة على شكل مكعب مركزي الوجه.
- المغناطيسية: مغناطيسية معاكسة.
- المقاومة الكهربائية: 16.78 نانو أوم لكل متر عند درجة حرارة 20 °س.
- الناقلية الحرارية: 401 واط لكل متر·كلفن عند درجة حرارة 300 كلفن.
- التمدد الحراري: 16.5 ميكرومتر لكل متر·كلفن عند درجة حرارة 25 °س.
- سرعة الصوت في سلك نحاسي رفيع: 3810 متر لكل ثانية.
- معامل يونغ: 110–128 غيغاباسكال.
- معامل النقص: 48 غيغاباسكال.
- معامل الحجم: 140 غيغاباسكال.
- نسبة بواسون: 0.34.
- صلادة موس: 0.3.
- صلادة فيكرز: 369 ميغاباسكال.
- صلادة برينل: 874 ميغاباسكال.
- رقم CAS: 7440-50-8.
معلومات هامة عن عنصر النحاس
- يعتبر النحاس من المعادن الأولى التي اكتشفها الإنسان واستخدمها.
- يأتي في المرتبة الثانية من حيث الاستخدام بعد الحديد.
- يعود تاريخ اكتشاف النحاس إلى حوالي 10,000 سنة قبل الميلاد.
- يتمتع النحاس بلون أحمر، وعندما يتحد مع عناصر أخرى يغير خصائصه ولونه.
- اسم النحاس مستمد من الاسم اللاتيني الخاص بجزيرة قبرص.
- يوجد النحاس في الطبيعة بعدة أشكال، سواء كان متحدًا مع عناصر أخرى أو بشكل منفرد.
- يمكن الحصول على النحاس النقي عبر التحليل الكهربائي أو الكهرلة.
- يتميز النحاس بأنه مادة لينة، قابلة للطرق، وتحدث لها تفاعلات مع عناصر الجو، مما يؤدي إلى تكوين الصدأ، المعرف بأكسيد النحاس، والذي يظهر بلون أخضر.
- ذُكر النحاس في القرآن الكريم في سورة الكهف، الآية رقم 96.
الأهمية الغذائية لعنصر النحاس
يتمتع عنصر النحاس بأهمية غذائية كبيرة، وأبرز فوائده تشمل:
- يدخل النحاس في العديد من الإنزيمات، مما يساعد على الحفاظ على صحة القلب، العظام، الدماغ، الأعصاب، وكريات الدم الحمراء.
- يقلل النحاس من آلام بعض الحالات، ويساعد على حماية الخلايا من التأكسد.
- بالتالي، يساهم النحاس في تعزيز قدرة الجسم على مقاومة مجموعة من الأمراض المزمنة مثل السرطان وأمراض القلب.
- يعد النحاس ضروريًا لتقوية العظام، حيث يحسن من صلابتها ويقلل من هشاشتها.
