Měď

Měď byla pravděpodobně prvním kovem, který lidé používali. Předpokládá se, že neolitičtí lidé používali jako náhradu kamene do roku 8000 před Kristem. Kolem roku 4000 př. n. l. Egypťané odlévali měď do forem. V roce 3500 př. n. l. se začal slévat cín k výrobě bronzu. Na čerstvě rozbitých površích je neprůhledná, světlá a kovově lososově růžová, ale brzy se změní na matně hnědou. Krystaly jsou neobvyklé, ale když se tvoří, jsou buď krychlové nebo dvanáctistěnné, často uspořádané do větvících agregátů. Většina se vyskytuje jako nepravidelné, zploštělé nebo rozvětvené hmoty. Je to jeden z mála kovů, které se vyskytují v „nativní“ formě, aniž by byly vázány na jiné prvky. Nativní měď se zdá být sekundárním minerálem, výsledkem interakce mezi roztoky obsahujícími měď a ložiskem železa minerály.

Příjmení: Z latinského cuprum, podle pořadí z řeckého kyprios, Kypr, ze kterého ostrova byl kov brzy produkován.

Chemie: Obvykle pouze s malým množstvím jiných kovů.

Sdružení: Stříbro, chalkocit, bornit, cuprit, malachit, azurit, tenorit, železo oxidy, mnoho dalších minerálů.

Chemické vlastnosti

Měď je chemický prvek se symbolem Cu a atomovým číslem 29. Je to měkký, tvárný a tažný kov s velmi vysokou tepelnou a elektrickou vodivostí. Zde jsou některé z klíčových chemických vlastností mědi:

1. Atomové číslo: 29
2. Atomová hmotnost: 63.55
3. Hustota: 8.96 g / cmXNUMX
4. Bod tání: 1,083 °C (1,981 °F)
5. Bod varu: 2,562 °C (4,644 °F)
6. Oxidační stavy: +1, +2
7. Elektronegativita: 1.9
8. Ionizační energie: 745.5 kJ/mol
9. Tepelná vodivost: 401 W/(m·K)
10. Elektrická vodivost: 59.6 × 10^6 S/m

Měď je také vysoce reaktivní s některými kyselinami a nekovy, jako je kyslík a síra, což je důvod, proč často vytváří nazelenalou patinu, když je vystavena vzduchu a vlhkosti. Tato patina je vlastně vrstva uhličitanu měďnatého, která chrání podkladový kov před další korozí.

Fyzikální vlastnosti

Barva	Red on a fresh surface, dull brown on a tarnished surface
Proužek	Kovová měděná červená
Lesk	Kovový
Výstřih	Nevyplněno
Diafanita	Neprůhledný
Tvrdost Mohs	2.5 3 na
Specifická gravitace	8.9
Diagnostické vlastnosti	Color, luster, specific gravity, malleability, ductility
Krystalový systém	Izometrický
Houževnatost	Kujný
Zlomenina	Rozsekaný
Hustota	8.94 – 8.95 g/cm3 (měřeno) 8.93 g/cm3 (vypočteno)

Optické vlastnosti

Měď má některé zajímavé optické vlastnosti díky kterým je užitečný v různých aplikacích. Zde je několik jeho optických vlastností:

1. Barva: Měď má v čistém stavu výraznou červenooranžovou barvu, ale může se také jevit jako hnědá nebo šedá v závislosti na její povrchové úpravě a přítomnosti dalších prvků nebo sloučenin.
2. Lesk: Měď má jasný kovový lesk, což znamená, že dobře odráží světlo a působí leskle.
3. Průhlednost: Měď není průhledná pro viditelné světlo, což znamená, že světlo skrz ni nemůže procházet.
4. Odrazivost: Měď je vysoce reflexní, což znamená, že velmi účinně odráží světlo od svého povrchu. Díky tomu je užitečný v aplikacích, kde je požadován odraz, například v zrcadlech.
5. Elektrická vodivost: Měď je vynikající vodič elektřiny, díky čemuž je užitečná v elektrickém vedení a dalších aplikacích, kde je potřeba elektřinu vést efektivně.
6. Tepelná vodivost: Měď je také vynikajícím vodičem tepla, takže je užitečná v aplikacích, jako jsou chladiče a pánve na vaření.
7. Absorpční spektra: Měď má odlišná absorpční spektra ve viditelné a infračervené oblasti, která lze použít pro účely analýzy a detekce.

Celkově lze říci, že optické vlastnosti mědi z ní činí všestranný materiál, který je užitečný v různých aplikacích.

Klasifikace minerálů mědi

Minerály mědi lze klasifikovat na základě jejich chemického složení a krystalové struktury. Některé běžné klasifikace zahrnují:

1. Nativní měď: Měď, která se vyskytuje ve své čisté kovové formě, obvykle se vyskytuje jako nugety nebo dráty.
2. Sulfidy: Minerály sulfidu měďnatého zahrnují chalkopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), chalkocit (Cu2S), covellit (CuS) a enargit (Cu3AsS4).
3. Oxidy: Minerály oxidu mědi zahrnují měďnatý (Cu2O) a tenorit (CuO).
4. Uhličitany: Minerály uhličitanu měďnatého zahrnují malachit (Cu2C3(OH)2) a azurit (Cu3(C3)2(OH)2).
5. Silikáty: Minerály křemičitanu měďnatého zahrnují Chrysocolla (CuSi3H2) a dioptase (CuSi2(OH)2).
6. Přirozené prvky: Měď se také může vyskytovat ve své čisté kovové formě jako dendritické nebo drátovité struktury.

Tyto minerály lze nalézt v různých geologických prostředích, včetně porfyrové mědi vklady, masivní ložiska sulfidů hostovaná vulkanickou činností, ložiska mědi hostila sedimenty a skarn vklady.

Běžné minerály mědi a jejich vlastnosti

Zde jsou některé běžné minerály mědi a jejich vlastnosti:

1. Chalkopyrit: Toto je nejběžnější minerál mědi a má chemický vzorec CuFeS2. Chalkopyrit má mosazně žlutou barvu, kovový lesk a tvrdost 3.5-4 na Mohsově stupnici. Často se vyskytuje u jiných sulfidických minerálů.
2. BorniteBorit, známý také jako paví ruda díky svému duhovému purpurově modrému zbarvení, má chemický vzorec Cu5FeS4. Má tvrdost 3 na Mohsově stupnici a často se vyskytuje v hydrotermálních žilách s jinými minerály mědi.
3. Malachit: Tento zelený minerál má chemický vzorec Cu2CO3(OH)2 a je tvořen zvětrávání of měděná ruda vklady. Má tvrdost 3.5-4 na Mohsově stupnici a často se používá jako dekorativní kámen.
4. Azurit: Tento modrý minerál má chemický vzorec Cu3(CO3)2(OH)2 a vzniká také zvětráváním mědi rudní ložiska. Má tvrdost 3.5-4 na Mohsově stupnici a často se vyskytuje v kombinaci s malachitem.
5. Cuprite: Tento červený minerál má chemický vzorec Cu2O a vzniká oxidací sulfidů mědi. Má tvrdost 3.5-4 na Mohsově stupnici a často se vyskytuje ve spojení s jinými minerály mědi.
6. Covellit: Tento modročerný minerál má chemický vzorec CuS a často se vyskytuje v hydrotermálních žilách s jinými sulfidovými minerály. Má tvrdost 1.5-2.5 na Mohsově stupnici.
7. Tetraedrit: Tento šedočerný minerál má chemický vzorec Cu12Sb4S13 a často se vyskytuje v hydrotermálních žilách s jinými sulfidovými minerály. Má tvrdost 3-4 na Mohsově stupnici.

Toto je jen několik příkladů z mnoha minerálů mědi, které existují, a jejich vlastnosti se mohou lišit v závislosti na jejich specifickém chemickém složení a geologickém kontextu.

Faktory ovlivňující mineralizaci mědi

Existuje několik faktorů, které mohou ovlivnit tvorbu a koncentraci mineralizace mědi, včetně:

1. Geologie: Přítomnost vhodného hostitele skály a příznivé geologické struktury, jako např závady nebo zlomy, mohou poskytovat cesty pro proudění mineralizujících tekutin a ukládání minerálů mědi.
2. Tektonické prostředí: Mineralizace mědi je často spojována s oblastmi tektonické aktivity, jako jsou subdukční zóny, kde magma a hydrotermální kapaliny mohou být generovány a transportovány na zemský povrch.
3. Teplota a tlak: Mineralizace mědi je obecně spojena s hydrotermální aktivitou, která je ovlivněna teplotními a tlakovými podmínkami. Podmínky vysoké teploty a vysokého tlaku mohou usnadnit ukládání minerálů mědi.
4. Chemie tekutin: Chemické složení mineralizujících tekutin, včetně jejich pH, ​​oxidačního stavu a koncentrace kovů a ligandů, může ovlivnit rozpustnost a depozici měděných minerálů.
5. Čas: Čím déle je mineralizační systém aktivní, tím větší je příležitost pro měděné minerály akumulovat se a vytvářet ekonomicky životaschopná ložiska.

Metody průzkumu minerálů mědi

Průzkum minerálů mědi obvykle zahrnuje kombinaci technik, včetně geologického mapování, geochemického vzorkování, geofyzikálních průzkumů a vrtání.

Geologické mapování zahrnuje podrobné zkoumání a mapování povrchových hornin a výchozů k identifikaci geologických prvků spojených s mineralizací mědi, jako je např. změna zóny, žíly a brekcie.

Geochemické vzorkování zahrnuje sběr a analýzu vzorků hornin, půdy a vody k detekci anomálních koncentrací mědi a dalších prvků spojených s mineralizací.

Geofyzikální průzkumy používají různé metody, včetně magnetických, gravitačních a elektromagnetických průzkumů, k detekci změn fyzikálních vlastností hornin, které mohou naznačovat přítomnost měděné mineralizace.

Vrtání se používá k testování a potvrzení přítomnosti a rozsahu mineralizace mědi v hloubce. diamant vrtání je nejběžnější metodou, ale lze použít i jiné metody, jako je vrtání s reverzní cirkulací.

Moderní průzkumné techniky využívají také technologie dálkového průzkumu, jako jsou satelitní snímky a letecké snímkování, které pomáhají identifikovat potenciální oblasti pro další průzkum.

Výskyt

Měď je relativně hojný prvek v zemské kůře, s odhadovanou koncentrací asi 50 ppm. Nachází se v různých minerálech, včetně chalkopyritu (CuFeS2), bornitu (Cu5FeS4), chalkocitu (Cu2S), kupritu (Cu2O), malachitu (Cu2CO3(OH)2) a azuritu (Cu3(CO3)2(OH)2) , mezi ostatními.

Ložiska mědi jsou typicky tvořena hydrotermálními procesy spojenými s magmatickou činností. Tyto procesy zahrnují cirkulaci horkých tekutin bohatých na minerály skrz zlomy a další otvory v okolní hornině. Jak se tekutiny ochlazují, minerály, které nesou, se ukládají v žilách, zlomeninách a dalších strukturních prvcích.

Měď se také nachází v sedimentární horniny a v některých ložiskách spojených se sopečnou činností. Kromě toho lze měď nalézt ve stopových množstvích v mořské vodě, ačkoli koncentrace je příliš nízká na to, aby byla ekonomicky životaschopná pro těžbu.

Geologické nastavení mineralizace mědi

Mineralizace mědi se může vyskytovat v různých geologických prostředích, ale mezi ty nejběžnější patří:

1. Porfyrová ložiska mědi: Jedná se o nejdůležitější světové zdroje mědi a jsou spojovány s velkými, rušivými vyvřelé skály. Vklady porfyrové mědi se tvoří v mělké kůře (do hloubky 1-6 km), když horké, na kov bohaté tekutiny stoupají z chladících magmatických komor a narážejí na chladnější horninu, což způsobuje srážení mědi a dalších kovů v okolní hornině.
2. Sedimentem hostovaná ložiska mědi: Tato ložiska se vyskytují v sedimentárních horninách, které byly uloženy v mořském nebo jezerním prostředí. Měď je obvykle spojena s břidlice, pískoveca uhličitanové horniny a ložiska mohou být stratiformní (paralelní s podestýlkou) nebo strukturně kontrolovaná.
3. Vulkanogenní masivní sulfid (VMS) vklady: Jsou to typicky malá až středně velká ložiska, která se tvoří na mořském dně nebo v jeho blízkosti ve vulkanických nebo sedimentárních horninách. Vyznačují se vysokou kvalitou mědi, zinek, vésta další kovy a jsou často spojovány s hydrotermálními průduchy na mořském dně.
4. Měděné skarny: Tyto jsou hydrotermální ložiska které se vyskytují v karbonátových horninách, typicky v blízkosti intruzí žulových nebo dioritických hornin. Skarnová ložiska se obvykle vyznačují vysokou jakostí mědi, stejně jako významným množstvím jiných kovů, jako jsou např zlato, stříbroa molybden.
5. Usazeniny oxidu měďnatého: Tato ložiska se obvykle nacházejí blízko povrchu a vznikají zvětráváním a oxidací minerálů sulfidu mědi. Typicky se vyskytují v suchých nebo polosuchých oblastech, kde jsou minerály mědi vyluhovány z hornin kyselou podzemní vodou a hromadí se ve formě minerálů oxidu mědi.

Toto je jen několik z nejběžnějších geologických nastavení pro mineralizaci mědi a existuje mnoho dalších.

Význam minerálů mědi

Minerály mědi jsou důležité, protože jsou primárním zdrojem kovové mědi, cenného průmyslového kovu používaného v široké škále aplikací. Měď je vynikající vodič elektřiny a je široce používána v elektrotechnickém a elektronickém průmyslu pro elektroinstalaci, motory, generátory a další zařízení. Měď se také používá ve stavebnictví, instalatérských a topenářských systémech díky své vysoké tepelné vodivosti a odolnosti proti korozi. Kromě toho se měď používá při výrobě mosazi a bronzu, dvou důležitých slitin používaných při výrobě různých produktů. Měď je také nezbytnou živinou pro lidské zdraví, s řadou biologických rolí v těle, včetně tvorby červených krvinek a udržování zdravé pojivové tkáně.

Používá oblast

Měď má širokou škálu použití v různých průmyslových odvětvích a aplikacích díky své vynikající elektrické vodivosti, kujnosti, tažnosti a odolnosti proti korozi. Některé z hlavních oblastí, kde se měď používá, zahrnují:

1. Elektrotechnický průmysl: Měď je vysoce vodivý kov a je široce používána v elektroinstalaci, výrobě energie a přenosu. Používá se také při výrobě motorů, transformátorů, spínačů a dalších elektrických zařízení.
2. Stavebnictví: Měď se používá v klempířství, střešních krytinách a obkladech kvůli její odolnosti proti korozi a trvanlivosti. Používá se také v systémech vytápění, ventilace a klimatizace.
3. Automobilový průmysl: Měď se používá při výrobě radiátorů, výměníků tepla a elektrických rozvodů.
4. Elektronický průmysl: Měď se používá při výrobě desek plošných spojů, počítačových čipů a dalších elektronických součástek.
5. Lékařský průmysl: Měď se používá v lékařských zařízeních, jako jsou rentgenové přístroje, díky své vynikající elektrické vodivosti a radioopacitě.
6. Ražba mincí: Měď se používá při výrobě mincí díky své trvanlivosti a odolnosti vůči korozi.
7. Dekorativní aplikace: Měď se používá ve špercích, sochách a dalších dekorativních aplikacích díky své atraktivní červenohnědé barvě a kujnosti.
8. Antimikrobiální vlastnosti: Měď má přirozené antimikrobiální vlastnosti a používá se při výrobě nemocničního vybavení, klik dveří a dalších povrchů s vysokým dotykem ke snížení šíření infekcí.

Celkově je měď všestranný kov se širokým spektrem použití v různých průmyslových odvětvích a aplikacích.

Globální distribuce minerálů mědi

Minerály mědi se nacházejí v mnoha částech světa a výroba mědi je v mnoha zemích hlavním průmyslovým odvětvím. Mezi země s největší produkcí mědi na světě patří Chile, Peru, Čína, Spojené státy americké, Austrálie, Demokratická republika Kongo, Zambie, Rusko a Kanada.

Chile je největším světovým producentem mědi a v roce 28 představuje přibližně 2020 % celosvětové produkce mědi. Peru je druhým největším producentem, následuje Čína a Spojené státy. Mezi další významné země produkující měď patří Indonésie, Mexiko, Kazachstán a Polsko.

Minerály mědi se obvykle vyskytují ve spojení s jinými minerály, jako je zlato, stříbro, olovo a zinek, a jsou často extrahovány jako vedlejší produkty těchto jiných kovů. Některé z nejdůležitějších mědi Ložiska nerostných surovin na světě patří důl Chuquicamata a důl Escondida v Chile, důl Grasberg v Indonésii a důl Olympic Dam v Austrálii.

• V USA, jako pozoruhodně velké masy a vynikající, velké krystaly v ložiskách poloostrova Keweenaw, Keweenaw a Houghton Cos., Michigan; v několika porfyrová ložiska v Arizoně včetně těch v dole New Cornelia, Ajo, Pima Co.; Copper Queen a další doly v Bisbee, Cochise Co.; a ve společnosti Ray, Gila Co.; podobně v dole Chino v Santa Rita, Grant Co., Nové Mexiko.
• V Namibii, v dole Onganja, 60 km severovýchodně od Windhoeku, a v Tsumeb.
• Ve velkých krystalech z dolu Turinsk, Bogoslovsk, pohoří Ural, Rusko.
• V Německu v Rheinbreitbachu v Severním Porýní-Vestfálsku a v dole Friedrichssegen poblíž Bad Ems ve spolkové zemi Porýní-Falc.
• V jemných exemplářích z mnoha dolů v Cornwallu v Anglii.
• V Austrálii, na Broken Hill, Nový Jižní Wales.
• V Chile, v Andacolla, poblíž Coquimbo. Z Bolívie, v Corocoro.

Poptávka po mědi a trendy výroby

Měď je široce používaný kov se širokou škálou aplikací, včetně elektrického vedení, instalatérství, stavebnictví a elektroniky. V důsledku toho je globální poptávka po mědi silně ovlivněna trendy v těchto odvětvích.

Během posledních několika desetiletí poptávka po mědi neustále rostla kvůli rostoucímu používání elektronických zařízení, rozvoji infrastruktury v rozvíjejících se ekonomikách a elektrifikaci dopravy. Podle International Copper Study Group (ICSG) rostla celosvětová spotřeba mědi mezi roky 3.4 a 2000 průměrným ročním tempem 2019 %.

Pro uspokojení této rostoucí poptávky se zvýšila také produkce mědi. Největšími producenty mědi jsou Chile, Peru, Čína, Spojené státy americké a Demokratická republika Kongo. V roce 2020 se celosvětová produkce měděných dolů odhadovala na přibližně 20 milionů metrických tun.

Produkci mědi však mohou ovlivnit různé faktory, jako jsou přírodní katastrofy, stávky dělníků a kolísání cen komodit. Například pandemie COVID-19 v roce 2020 vedla k dočasnému poklesu produkce mědi v důsledku uzavírání dolů a narušení dodavatelského řetězce.

Celkově se očekává, že poptávka po mědi bude v nadcházejících letech nadále narůstat, a to díky růstu obnovitelné energie, elektrických vozidel a dalších špičkových aplikací.

Reference

Bonewitz, R. (2012). Horniny a minerály. 2. vyd. Londýn: DK Publishing.
Handbookofmineralogy.org. (2019). Příručka o Mineralogie. [online] Dostupné na: http://www.handbookofmineralogy.org [Přístup 4. března 2019].
Mindat.org. (2019). Měď: Minerální informace, data a lokality..
Dostupné na: https://www.mindat.org/min-727.html [Přístup 4. března 2019].