Kegunaan tembaga, sifat, pengertian

Tembaga sangat penting untuk segala jenis kehidupan. Ini menyalurkan listrik dan air bersih ke rumah-rumah dan kota-kota kita dan memberikan kontribusi penting bagi pembangunan berkelanjutan. Lebih dari itu, sangat penting untuk kehidupan itu sendiri. Berikut ini menjelaskan kegunaan, sifat-sifat tembaga yang berbeda, dibagi berdasarkan jenis (kimia, mekanik dan fisik).

Pengertian tembaga

Tembaga adalah unsur telah dikenal sejak zaman prasejarah. Telah ditambang selama lebih dari 5000 tahun. Umat ​​manusia telah menggunakan logam tersebut sejak setidaknya 9000 SM di Timur Tengah. Sebuah liontin tembaga bertanggal tahun 8700 SM ditemukan di Irak. Para ilmuwan percaya hanya besi dari meteorit dan emas yang digunakan oleh orang lebih awal dari tembaga.

Konfigurasi Elektron tembaga: [Ar] 4s1 3d10. Asal Kata: tembaga Latin: dari pulau Siprus, yang terkenal dengan tambang tembaga dan tembaga dan coper Inggris Kuno. Nama tembaga modern pertama kali mulai digunakan sekitar tahun 1530.

Tembaga memiliki sifat: titik leleh 1083,4 +/- 0,2 ° C, titik didih 2567 ° C, gravitasi spesifik 8,96 (20 ° C), dengan valensi 1 atau 2. Tembaga berwarna kemerahan dan membutuhkan logam yang cerah kilau. Itu mudah ditempa, ulet, dan konduktor listrik dan panas yang baik. Yang kedua setelah perak sebagai konduktor listrik.

Tembaga banyak digunakan dalam industri listrik. Selain banyak kegunaan lain, tembaga digunakan dalam pipa ledeng dan untuk peralatan masak. Kuningan dan perunggu adalah dua paduan tembaga penting. Senyawa tembaga beracun bagi invertebrata dan digunakan sebagai algisida dan pestisida. Senyawa tembaga digunakan dalam kimia analitik, seperti dalam penggunaan larutan Fehling untuk menguji gula. Koin Amerika mengandung tembaga.

Terkadang tembaga muncul di negara asalnya. Ini ditemukan di banyak mineral, termasuk perunggu, cuprite, bornite, azurite, dan chalcopyrite. Deposit bijih tembaga dikenal di Amerika Utara, Amerika Selatan, dan Afrika. Tembaga diperoleh dengan peleburan, pelindian, dan elektrolisis dari tembaga sulfida, oksida, dan karbonat. Tembaga tersedia secara komersial dengan kemurnian 99,999+%.

Kegunaan tembaga

Dari kabel listrik rumah tangga biasa ke baling-baling kapal dan dari sel fotovoltaik ke saksofon, tembaga, dan paduannya digunakan dalam berbagai kegunaan akhir.

Faktanya, penggunaan logam dalam berbagai industri inti telah mengakibatkan komunitas investasi beralih ke harga tembaga sebagai indikator kesehatan ekonomi secara keseluruhan.

Untuk lebih memahami berbagai manfaat tembaga, Asosiasi Pengembangan Tembaga (CDA) telah mengkategorikannya menjadi empat sektor pengguna akhir: listrik, konstruksi, transportasi, dan lainnya.

Persentase produksi tembaga global yang dikonsumsi oleh masing-masing sektor diperkirakan oleh CDA adalah:

  • Listrik: 65%
  • Konstruksi: 25%
  • Transportasi: 7%
  • Lainnya: 3%

Kelistrikan

Selain perak, tembaga adalah konduktor listrik paling efektif. Ini, dikombinasikan dengan ketahanan terhadap korosi, keuletan, kelenturan, dan kemampuan untuk bekerja dalam berbagai jaringan daya, menjadikan logam ini ideal untuk kabel listrik.

Hampir semua kabel listrik, kecuali untuk saluran listrik overhead (yang terbuat dari aluminium lebih ringan) dibentuk dengan tembaga.

Busbar, konduktor yang mendistribusikan daya, transformator, dan belitan motor juga semuanya tergantung pada konduktivitas tembaga. Karena efektivitasnya sebagai penghantar listrik, transformator tembaga dapat mencapai efisiensi 99,75 persen.

Aplikasi listrik, termasuk teknologi komputer, televisi, ponsel, dan perangkat elektronik portabel, dalam beberapa dekade terakhir telah menjadi konsumen utama tembaga. Dalam perangkat ini, tembaga sangat penting untuk produksi:

  • Konektor elektronik
  • Kabel sirkuit dan kontak
  • Papan sirkuit tercetak
  • Semi-konduktor
  • Magnetron dalam gelombang mikro
  • Elektromagnet
  • Tabung vakum
  • Komutator
  • Elektroda pengelasan
  • Sistem sprinkler api
  • Heat sink

Industri lain yang sangat bergantung pada unsur tembaga adalah telekomunikasi. Kabel tembaga yang diputar dengan baik digunakan dalam kabel ADSL dan HDSL untuk saluran internet jaringan area lokal (LAN). Garis unshielded twisted pair (UTP) berisi delapan konduktor berkode warna, yang dibangun dari empat pasang kabel tembaga tipis. Dan meskipun ada peningkatan teknologi nirkabel, perangkat antarmuka seperti modem dan router tetap bergantung pada tembaga.

Sektor energi terbarukan juga mendapat manfaat dari sifat konduktif tembaga. Logam dasar digunakan dalam produksi sel fotovoltaik tembaga-indium-gallium-selenide (CIGS) dan turbin angin. Turbin angin tunggal, misalnya, dapat mengandung hingga 1 metrik ton (MT) logam. Selain produksi listrik, tembaga juga merupakan bagian integral dari motor dan sistem distribusi yang terkait dengan teknologi energi alternatif.

Konstruksi

Pipa tembaga sekarang menjadi bahan standar untuk air minum dan sistem pemanas di sebagian besar negara maju. Ini sebagian karena sifat bakteriostatiknya, atau dengan kata lain kemampuan tembaga untuk menghambat pertumbuhan bakteri dan virus dalam air.

Kegunaan lain dari tembaga sebagai bahan tubing termasuk sifat lunak dan kemampuan soldernya – dapat dengan mudah ditekuk dan dirakit – serta ketahanannya terhadap korosi panas yang ekstrem.

Tembaga dan paduannya dianggap stabil dan tahan korosi, yang membuatnya ideal untuk tidak hanya mengangkut air minum tetapi juga untuk digunakan dalam air asin dan lingkungan industri. Beberapa contoh aplikasi tersebut termasuk dalam:

  • Tabung penukar panas untuk kondensor di pembangkit listrik tenaga uap dan pabrik kimia
  • Sistem irigasi dan sprinkler pertanian
  • Perpipaan di pabrik penyulingan
  • Batas pakan air laut
  • Pompa semen untuk pasokan air bor
  • Tabung untuk distribusi minyak bumi alami dan cair
  • Perpipaan distribusi bahan bakar gas

Selama ratusan tahun, tembaga juga telah digunakan sebagai logam arsitektur. Beberapa contoh tertua penggunaan tembaga sebagai estetika, logam struktural termasuk pintu Precinct of Amun-Re di Karnak, di Mesir, yang berusia 3000-4000 tahun lalu, dan atap sirap tembaga di atas Loha setinggi 162 kaki di Sri Lanka. Kuil Maha Paya, dibangun pada abad ketiga SM

Tembaga murni menghiasi kubah dan menara dari banyak gereja dan katedral abad pertengahan, dan pada zaman modern telah digunakan pada gedung-gedung pemerintah, seperti gedung parlemen Kanada, dan tempat tinggal pribadi, termasuk banyak yang dirancang oleh Frank Lloyd-Wright.

Salah satu alasan penggunaan tembaga yang luas sebagai bahan konstruksi adalah pembentukan alami dari pernis hijau yang menarik secara visual – dikenal sebagai patina – yang dihasilkan dari pelapukan dan oksidasi tembaga. Selain penampilannya yang estetis, arsitek dan desainer lebih menyukai logam karena ringan, tahan lama, tahan korosi, dan mudah bergabung.

Perangkat tembaga dan arsitektur dekoratif, bagaimanapun, tidak terbatas pada aplikasi eksternal. Desainer interior sering menggunakan logam dan paduannya, kuningan, dan perunggu untuk perlengkapan seperti:

  • Pegangan
  • Gagang pintu
  • Kunci
  • Tabel
  • Perlengkapan pencahayaan dan kamar mandi
  • Engsel

Rumah sakit dan fasilitas medis, khususnya, menghargai tembaga karena sifat bakteriostatiknya, yang telah menghasilkan penggunaannya yang meningkat sebagai komponen perlengkapan interior, seperti keran dan pegangan pintu, pada bangunan medis.

Transportasi

Komponen inti pesawat, kereta api, mobil, dan kapal semuanya tergantung pada sifat listrik dan termal tembaga. Dalam mobil, radiator tembaga dan kuningan dan pendingin oli telah menjadi standar industri sejak tahun 1970-an. Baru-baru ini, meningkatnya penggunaan komponen elektronik, termasuk sistem navigasi onboard, sistem pengereman anti-lock, dan kursi yang dipanaskan, terus meningkatkan permintaan logam dari sektor ini.

Komponen mobil yang mengandung tembaga lainnya meliputi:

  • Kabel untuk sistem pencairan kaca
  • Kelengkapan, pengencang, dan sekrup kuningan
  • Batang hidrolik
  • Bantalan lengan perunggu
  • Pengkabelan untuk kontrol jendela dan cermin

Meningkatnya permintaan mobil hibrida dan listrik akan semakin meningkatkan konsumsi tembaga global. Rata-rata, mobil listrik mengandung sekitar 55lbs (25kgs) tembaga.

Foil logam dan bahan kimia tembaga dimasukkan ke dalam baterai nikel-logam hidrida dan lithium-ion yang menggerakkan kendaraan hemat bahan bakar, sementara rotor tembaga cor telah digunakan sebagai alternatif untuk motor magnet tanah jarang.

Kereta api berkecepatan tinggi dapat menggunakan hingga 10MT tembaga per kilometer lintasan sedangkan lokomotif yang kuat mengandung hingga 8MT dari logam tidak mulia.

Kabel kontak overhead untuk trem dan troli seperti yang digunakan di San Francisco dan Wina dibuat menggunakan paduan tembaga-perak atau tembaga-kadmium.

Dua persen dari berat pesawat dapat dikaitkan dengan tembaga, yang mencakup kabel sepanjang 190 kilometer.

Karena ketahanannya yang sangat baik terhadap korosi air asin, perunggu mangan dan nikel-aluminium digunakan untuk memasang baling-baling kapal yang beratnya bisa mencapai beberapa ton. Komponen kapal, termasuk pipa, fitting, pompa, dan katup, juga dibuat dengan paduan serupa.

Manfaat tembaga lainnya:

Kegunaan tembaga

Daftar manfaat tembaga berjalan terus-menerus seperti:

  • Peralatan Masak dan Aplikasi Termal: Sifat termal tembaga membuatnya ideal untuk peralatan masak, seperti panci dan wajan, serta unit pendingin udara, unit pendingin, pengukur kalor untuk pemanas air dan unit pendingin.
  • Jam dan Arloji: Karena tembaga non-magnetik tidak mengganggu pengoperasian perangkat mekanis kecil. Akibatnya, pembuat jam dan pembuat jam menggunakan pin dan roda tembaga dalam desain arloji.
  • Seni: Tembaga dan paduannya juga biasa terlihat dalam karya seni, mungkin yang paling terkenal adalah Patung Liberty. Patung itu dilapisi dengan lebih dari 80 ton lembaran tembaga, terpasang dengan lebih dari 1500 sadel tembaga dan 300.000 paku keling tembaga, yang menghasilkan warna patina hijau.
  • Koin: Hingga tahun 1981, sepotong sen AS – atau sen – dicetak sebagian besar dari tembaga (95 persen), tetapi sejak saat itu telah dicetak sebagai seng berlapis tembaga (0,8-2,5 persen tembaga).
  • Alat Musik: Apa yang akan menjadi band kuningan tanpa tembaga? Kuningan digunakan untuk menghasilkan tanduk, terompet, trombone, dan saksofon karena ketahanan terhadap korosi dan sifat anti-bakteri tembaga.

Sifat kimia tembaga

Semua logam dan paduan umum bereaksi dengan atmosfer dan korosi yang lembab. Hanya di lingkungan yang panas / kering (gurun) dan dingin / kering logam dapat menahan korosi. Namun, karena sifat kimia tembaga, proses korosi sangat lambat. Ketahanan korosi tembaga dan paduan tembaga didasarkan pada kemampuan mereka untuk membentuk senyawa stabil yang memberikan perlindungan dari serangan korosif. Ketika terpapar ke atmosfer, lapisan pelindung oksida dan garam dasar yang tidak larut terbentuk pada permukaan tembaga dan paduan tembaga. Elemen paduan yang cocok dapat secara positif mempengaruhi pembentukan lapisan ini.

Unsur tembaga dalam kelompok tabel periodik yang sama dengan perak dan emas. Karena itu, ia relatif lembam terhadap bahan kimia. Dalam sebagian besar senyawanya dapat memiliki valensi (oksidasi) + I atau valensi + II. Larutan ion tembaga dalam keadaan oksidasi + II memiliki warna biru, sedangkan ion tembaga dalam keadaan oksidasi + I tidak berwarna. Tembaga dan senyawa tembaga memberi warna kehijauan pada nyala api.
Sifat mekanik dari tembaga

Sifat mekanis utama tembaga — kekerasan, kekuatan, dan keuletan — menentukan kondisinya. Kondisi material (istilah alternatif: temper) ditetapkan dalam standar baik oleh huruf H, mewakili kekerasan minimum, atau huruf R, mewakili kekuatan tarik minimum.

Tembaga dapat disuplai dalam berbagai kondisi dari anil (lunak) hingga sangat keras, yang diperoleh dari kerja dingin.

Anil tembaga (H040) memiliki kekerasan minimum 40HV, kekuatan tarik minium 200 N / mm2 (R200) ​​dengan tembaga yang bekerja sepenuhnya dingin (H110) memiliki kekerasan minimum 110HV dan kekuatan tarik minimum 360 N / mm² (R360).

Daktilitas tembaga yang bekerja sepenuhnya dingin jauh lebih sedikit daripada dalam kondisi anil dengan nilai perpanjangan 2%.

Kekuatan dan kekerasan tembaga juga dapat ditingkatkan dengan paduan, tetapi ini menghasilkan penurunan konduktivitas listrik. Paduan tembaga terkuat dari semua diproduksi oleh paduan dengan berilium, diikuti oleh perlakuan panas pengerasan usia menghasilkan kekuatan tarik hingga 1500 N / mm².

Sifat fisik tembaga

Konduktivitas listrik

Pembangkitan, transmisi, dan penggunaan listrik telah mengubah dunia modern. Hal ini dimungkinkan oleh tembaga (setidaknya 99,9% kemurnian), yang memiliki konduktivitas listrik terbaik dari logam biasa – salah satu sifat fisik tembaga yang lebih terkenal. Ini tersedia dalam bentuk tempa seperti kawat, kabel, strip dan busbar dan sebagai coran untuk komponen seperti switchgear listrik dan peralatan pengelasan.

Konduktivitas termal

Tembaga adalah konduktor panas yang baik (sekitar 30 kali lebih baik dari stainless steel dan 1,5 kali lebih baik dari aluminium). Ini mengarah ke aplikasi di mana perpindahan panas yang cepat diperlukan seperti penukar panas di unit pendingin udara, radiator kendaraan, unit pendingin di komputer, mesin penyegel panas dan televisi, dan sebagai komponen tungku berpendingin air.

Busi berkualitas baik memiliki elektroda tembaga pusat untuk memungkinkan panas dilepas dan mencegah panas berlebih. Panci kualitas terbaik terbuat dari tembaga untuk memastikan pemanasan yang merata dan cepat.

Kemudahan bergabung

Tembaga dapat dengan mudah bergabung dengan mematri, menyolder, lari atau perekat. Dalam industri, ini sangat berguna untuk pipa ledeng dan bergabung dengan busbar, yang merupakan elemen penting dari sistem distribusi daya. Di tempat lain, ini juga merupakan fitur penting bagi seniman membuat patung dan patung, dan untuk pembuat perhiasan dan pengrajin lainnya yang bekerja dengan logam yang indah ini.

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan