BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.

Bakır (Ing. copper, Alm. Kupfer, Fr. cuivre), 1B geçiş grubu elementi. Bakıra tarihte ilk defa Kıbrıs’ta rastlandığından tüm dillerdeki isimlerinin Cyprium kelimesinden türediği tahmin edilmektedir. Simyacılar tarafından Venüs aynası ile gösterilmiştir.

Venüs aynası.

Bakırın önemi, başlıca üç nedenden kaynaklanmaktadır:

1. Dünya’nın hemen hemen tüm bölgelerinde bulunması nedeniyle geniş ölçüde üretiminin yapılabilmesi,
2. Elektriği diğer bütün metaller içinde gümüşten sonra en iyi ileten metal olması, ve
3. Endüstriyel önemi yüksek, pirinç, bronz gibi alaşımlar yapması.

Bakır maden yatakları [değiştir]

Şu şekilde sınıflandırılmaktadır:

• Hidrotermal orijine sahip, emprenye olmuş bakır yatakları. Bunlara porfir yataklar da denmektedir. 1970 yılı itibarıyla Dünya üretiminin yaklaşık %50 si bu çeşit yataklardan elde edilmiştir. Bu tip yataklara ABD, Şili, Peru ve Kanada’da rastlanmaktadır.
• Sedimenter yapıdaki maden yatakları. Kalker veya dolomit mineralleri içinde bulunurlar. Daha ziyade orta Afrika’da rastlanır. Dünya bakır üretiminin %17 si bu yataklardan sağlanır.
• Sıvı magma asıllı maden yatakları. Bakır ile birlikte çoğu zaman nikel de taşırlar. Bunlara volkanik-sedimenter yataklar da denir. Dünya’nın birçok ülkesinde, özellikle Kanada, Avustralya ve pek çok Avrupa ülkesinde rastlanılır.

Bakır mineralleri [değiştir]

Bakır endüstriyel öneme sahip pek çok mineralin önemli bir bileşenidir. Dünya bakır üretiminde kullanılan minerallerin yaklaşık %50 sini kalkozit (İng. chalcocite) (Cu₂S), %25'ini kalkopirit (İng. chalcopyrite) (CuFeS₂), %3'ünü enargit (İng. enargite) (Cu₃AsS₄), %1'ini diğer sülfür mineralleri, %6-7 sini nabit (doğal) bakır ve %15'ini de oksit mineralleri oluşturur.

Kalkopirit:
Kimyasal formülü CuFeS₂ dir. (Açık yazılımı: Cu₂S·Fe₂S₃). Coğrafi bakımdan en yaygın mineral olup hemen hemen her bakır cevher yatağında bulunur. Pirinç sarısı renkte, metalik görünüşte ve yeşilimsi siyah çizgiler halinde kitle şeklinde bulunur. Kalkopiritin, bornit, demirli kuprit ve pirit ile birlikte diğer sekonder bakır minerallerinin orijinal yapısını oluşturduğu kabul edilmektedir. Mineralin teorik yapısında %34,6 Cu olmakla birlikte cevherdeki Cu miktarı %0,5 ve daha aşağıya düşebilmektedir. Halen Kanada’da %0,06 tenörlü 3x10⁹ ton rezervli bir bakır madeninin ekonomik olarak çalıştırılması için çalışmalar yapılmaktadır. Doğal olarak, cevherde bulunan diğer metaller de kıymetlendirilmek suretiyle bu çalışma ekonomik olabilmektedir.

Malahit:
Kimyasal formülü CuCO₃·Cu(OH)₂. En çok rastlanılan bakır oksit mineralidir. Büyük kitleler halinde bulunduğunda sadece cevher olarak değil, aynı zamanda yarı mücevher olarak kuyumculukta, süs eşyası imalinde de kullanılmaktadır. Güzel yeşil bir rengi vardır.

Azurit:
Kimyasal formülü 2CuCO₃·Cu(OH)₂. Bazik bir bakır karbonat olup malahit kadar fazla bulunmaz. Kendine has lacivert renginden dolayı bu anlama gelen azurit adı verilmiştir.

Bir bakır külçesi.	Kalkopirit minerali.	Malahit minerali.	Azurit minerali.
Kalkozit minerali.	Kuprit minerali.	Bornit minerali.	Enargit minerali.

Bazı önemli bakır mineralleri ve içerikleri:

Bakır standartları [değiştir]

• Blister bakır: %97-98 saflıktadır. Fe, S, Au, Ag, Se, Te ve Ni içerir.
• Elektrolitik bakır: %99,9 saflıkta olması istenir.
• Ateşte rafine edilmiş bakır: %99,9 saflıkta olması istenir.
• OFHC (Oxygen-Free High Conductivity, oksijensiz yüksek iletkenlikte) bakır: %99,99 saflıkta olması istenir.

Bakır üretimi [değiştir]

Bakır, çeşitli piro, hidro ve elektrometalurjik metotların kullanılmasıyla cevherlerinden saf olarak üretilmektedir. Pirometalurjik metotlar, sülfürlü, oksitli ve nabit bakır cevherlerine, hidrometalurjik metotlar ise düşük tenörlü oksitli bakır cevherlerine uygulanır. Elektrometalurji metotları da yukarıdaki yöntemlerin son kademesi olarak her ikisine de uygulanır. Böylece, pirometalurji metotlarıyla elde edilen saf olmayan bakır, elektrolitik arıtmaya tabi tutularak saf katot bakıra çevrilir. Benzer şekilde hidrometalurjik yollarla sulu çözeltiye alınan bakır, elektrokazanım yoluyla katotta saf olarak toplanabilmektedir. Dünya bakır üretiminin %80’i sülfürlü cevherlerden yapılır.

Bakırın redüksiyon ve rafinasyon elektrolizi [değiştir]

Bir elektrolit ile temas halinde bulunan elektrotlara dışardan bir elektromotor kuvvet uygulayarak kimyasal bir reaksiyonun gerçekleştirilmesi şeklinde tanımlanan elektroliz elektrokimyasal olayın tersidir. Burada elektrik enerjisi yardımıyla kimyasal reaksiyonlar gerçekleştirilir. Elektroliz hücreleri bir elektrolit ile temas halinde bulunan iki veya daha fazla elektrottan oluşur ve elektrotlar bir doğru akım kaynağına bağlıdır. Bağlantı anotun pozitif katotun negatif yükleneceği şekildedir. Yani elektrot dışında elektronlar anottan katota elektrolit içinde ise katottan anota doğru akarlar. Devreye akım verildiğinde çözeltideki negatif yükler pozitif kutup olan anota, pozitif yükler ise negatif kutup olan katoda yönelirler.

Elektroliz işleminde meydana gelen olaylar anodik ve katodik reaksiyonlar olup bunlar anotta yükseltgenme (oksidasyon), katotta ise indirgenme (redüksiyon) şeklindedir. Genel olarak üç çeşit elektroliz vardır. Bunlar rafinasyon, redüksiyon ve ergimiş tuz elektrolizidir. Rafinasyon elektrolizi çözünebilir anotlarla yapılan elektroliz işlemine en güzel örnektir. Rafinasyon elektrolizinde anot ve katot aynı metalden oluştukları için parçalanma voltajı teorik olarak sıfırdır. Uygulanan hücre voltajı bu nedenle sadece elektrolitin direncinin biraz üstünde olmalıdır. Rafinasyon elektrolizini tarif edecek toplam bir reaksiyon anlamsızdır.

Cu²⁺ + 2e^- → Cu..........E° = 0.34 V (anot)

Cu → Cu²⁺ + 2e^-..........E° = − 0.34 V (katot)

(Bkz: Elektrokimyasal potansiyel dizisi)

Anotta oluşan bir kısım bakır iyonları disproporsiyonlaşır. Burada oluşan bakır toz halinde anot yüzeyinde ve yüzeyden ayrılarak banyonun dibinde anot çamurunda birikir. Pb, Sn, Sb ve Bi anodik olarak çözünürler fakat elektrolit içinde oluşturdukları bileşikler nedeniyle şlam şeklinde yüzerler ve mekanik olarak katot kirliliği yaratabilirlerse de genelde çökerler ve anot çamuru içinde birikirler. Anodik olarak çözümlendirilemeyen Au, Ag, ve Pt gibi elementler anodun yenilmesine paralel olarak anottan ayrılıp banyo dibine inerler ve burada anot çamuru içinde birikirler. Ortalama olarak Au, Ag, Se, Te ve Pb %98 oranında, Sb %60 civarında anot çamuruna geçer. Anot bileşimindeki nikelin %5’i çözünmez ve bakır-nikel karışık kristali halinde anot çamuruna geçer. Aynı şekilde 3Cu₂O·4NiO·Sb₂O₅’ de büyük oranda çözünmeden anot çamuruna gider. Üçüncü grup metaller de bakırla karışık kristal halinde bulunurlar ve anodik çözünme potansiyeli bakıra yakındır. Ancak bu metaller çözünseler bile daha sonra sementasyon sonucu anot çamuruna giderler. Örneğin, gümüş:

Cu + 2Ag⁺ = Cu²⁺ + Ag

Dördüncü grupta yer alan metallerden Se ve Te’ün Cu₂S ve Cu₂Te halinde anot bakırında bulunduğu ve çözünmeden direkt anot çamuruna geçtiği kabul edilir. Kalay ise bakırla intermetalik bileşik olmasına rağmen tamamen çözünür, ancak CuSO₄’lı çözeltilerde çözünürlüğü çok az olduğundan aşağıdaki reaksiyon uyarınca hidrolize olarak anot çamuruna geçer:

Sn⁴⁺ + 2H₂O = SnO₂ + 4H⁺

Kurşun direkt olarak çözünmeyen PbSO₄ oluşturarak anot yüzeyinde kalır. Anot bakırı fazla miktarda kurşun içerirse oluşan PbSO₄ yüzeyi tamamen kaplayarak anodun pasifleşmesine neden olur.

Rafinasyon ve redüksiyon elektrolizleri arasındaki temel fark anot reaksiyonlarıdır. Rafinasyon elektrolizinde anot olarak kullanılan malzeme oksitlenip çözeltiye geçerken, redüksiyon elektrolizinde çözünmeyen anotlar kullanılır. Çözünmeyen anotların redüksiyon elektrolizindeki görevi iletkenliği sağlamaktır ve yüzeyinde oksijen deşarjı meydana gelir.

Oksitli bakır cevherlerin doğrudan, diğerlerinin bir ön işlemden sonra veya bakteriler yardımıyla çözümlendirilmesi sonucu değişen konsantrasyonlarda elde edilen sülfatlı çözeltilerden bakırın kazanılmasında uygulanan yöntemlerden bir tanesi de redüksiyon elektrolizidir. Redüksiyon elektrolizinde katot ve anot reaksiyonu ise şu şekildedir:

Cu²⁺ + 2e^- = Cu....................E° = 0.34 V

2H₂O = O₂ + 4 H^- + 4e^-.........E° = 1.229 V

Redüksiyon elektrolizinde satılabilir kalitede katodik bakır üretimi elektrolitteki bakır konsantrasyonu litresinde 15 g civarına ininceye kadar mümkündür. 15 g dan 8 g a kadar olan konsantrasyonlarda yine satılabilir fakat toz veya sünger halde bakır üretilebilmektedir. Bu satılabilirlik sünger bakırın anot fırınında işleneceği açısından geçerlidir.

Bir elektroliz olayında elektrolizin hangi şartlarda nasıl gerçekleşeceği, hangi tip anot ve katotlara nasıl tepki vereceği, uygun sıcaklık, akım şiddeti ve gerilim değerlerinin neler olacağı bazı parametrelere bağlıdır. Bu parametrelerden bir tanesi polarizasyondur. Elektrolizi gerçekleştirmek için gerekli olan potansiyel teorik olandan daha yüksek olmak zorundadır. Teorik değer ile pratikte uygulanan değer arsındaki fark fazla voltaj adını alır. Elektrolizde katotta redüksiyonu gerçekleştirmek için bu fazla voltaj değerlerini aşmak gerekir ve sisteme verilmesi gereken fazla voltajların tümü polarizasyon adını alır. Anot ve katot polarizasyon toplamına parçalanma voltajı da denir. Diğer bir deyişle elektrolizin gerçekleşmesi için sisteme verilmesi gereken en düşük potansiyel değeridir. Bu değer en az redüklenecek iyonun EMK değerine eşittir. Termodinamik hücre potansiyelinin uygulanması ile bir elektroliz işleminin gerçekleşmeyeceği sisteme bazı fazla voltajların da verilmesi gerektiği yukarıdaki açıklamalarda belirtilmiştir. Bu fazla voltajlara ilaveten devredeki dirençleri aşabilecek ilave voltaja da ihtiyaç vardır. Bu dirençlerin başında anot -katot arasındaki elektrolitin direnci gelir. Elektrolitin direnci R, akım I olarak alınırsa Ohm kanunu gereğince uygulanacak potansiyel I*R büyüklüğündedir. Elektroliz esnasında ulaşılması gereken hücre voltajı, tüm fazla voltajlar, parçalanma voltajı ve dirençten kaynaklanan potansiyel düşüşlerin toplamına eşittir.

Bir elektroliz olayında kullanılan elektrik enerjisi ile yapılan kimyasal iş arasındaki ilişkiler Faraday Kanunu ile belirlenir.

m : redüklenen metal miktarı (g)
A : redüklenen metalin mol ağırlığı
I : devreden geçen akım (A)
t : zaman (s)
h : akım verimi (%)
z : elektron sayısı
96500 : Faraday sabiti

Parçalanma Voltajı, elektrolizin gerçekleşebilmesi için, yani örneğin bakır iyonlarının katodda toplanabilmesi için gereken en düşük potansiyeldir ve anotla katod polarizasyonlarının toplamına eşittir.

Ohm kanunu gereğince kablo bağlantılarında ve elektrot-kablo temas noktalarında, sistemden geçen akım miktarı ile doğru orantılı olarak direnç ortaya çıkar, bu direnç potansiyel düşüşlerine yol açar. Elektroliz sırasında ulaşılması gereken hücre potansiyeli bunların toplamına eşittir.

U_H = U_Z + h_T + I*R

U_H : hücre potansiyeli (V)
U_Z : parçalanma potansiyeli (V)
h_T : tüm fazla voltajlar (V) (konsantrasyon, aktivasyon, difüzyon, kristalizasyon vb.)
I : akım (A)
R : elektrolit direnci (ohm)

Voltaj arttıkça akım yoğunluğu da artmakta fakat belli bir noktadan sonra voltajın artması akım yoğunluğunda hiçbir değişikliğe sebep olmamaktadır ve bu akım değerine limit akım denmektedir. Limit akım uygulanabilecek maksimum akımdır. Genellikle limit akımın üçte biri değerinde çalışılmaktadır. Rafinasyon elektrolizinde aynı bir çözeltiye temas halinde olan aynı bir metal hem anotta hem katotta bulunduğundan, hücrenin elektromotor kuvveti pratik olarak sıfırdır, yani potansiyel farkı oluşmaz. Elektroliz sırasında redüklenecek metal iyonlarının çözeltinin iç taraflarından katod yüzeyine gelmeleri difüzyon, konveksiyon ve migrasyon yolu ile gerçekleşir. Katotun hemen yakınında metal iyonlarınca fakirleşmiş bir bölge oluşur. Buna "difüzyon tabakası" (Nernst diffusion layer) denmektedir. Bu tabaka kalınlığı elektrolizdeki akım şiddetine bağlı olmayıp, hücre potansiyelini arttırmak suretiyle akım yükseltildiğinde faz sınırındaki konsantrasyon düşmektedir.

Canlı bilimleriyle ilişkisi [değiştir]

Askorbit asit, oksidaz, tirosinaz, laktoz ve monoamin oksidaz gibi yükseltgeyici enzimlerin bir parçası olarak birçok bitki ve hayvanda çok az miktarda bulunan bakır, bunların sağlıklı yaşamı için gereklidir. Bakır, bu proteinlerde, oksijen, kükürt ya da azot atomları içeren bağlanma bölgelerinde sıkıca bağlanır.

İnsanların normal beslenme rejimi her gün 2-5 mg arasında bakır gerektirir. Kalıtımsal protein seruloplasmin eksikliği aşağı yukarı bütün dokularda, özellikle beyin ve karaciğerde bakır miktarının artmasıyla birlikte gelişir.

Kaynakça [değiştir]

• Mineral fotoğrafları Wikipedia Commons dan alınmıştır.

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 TEL:+886 4 24710048 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, ,,,etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, it’s our pleasure to serve for you. BW product including: utting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、Core drill、Taperd end mills、Metric end mills、Miniature end mills、Pilot reamer、Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angeled carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-noseed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.