مس (Cu) از فلزات واسطه در جدول تناوبی به حساب می‌آید. مس در ترکیبات خود ، دارای عدد اکسایش 1+ است. افزون بر این ، اتم مس می‌تواند تحت شرایط مناسبی با از دست دادن الکترونهای خود ، عددهای اکسایش 2+ و 3+ هم بدست آورد. در هر حال ، مس در مهمترین ترکیبهای خود ، عدد اکسایش 2+ دارد.
شیمی مس
مس فلزی است، نسبتا نرم و قرمز رنگ و می‌توان آنرا به صورت ورق و مفتول درآورد. رسانایی الکتریکی و گرمایی آن زیاد است و از نظر رسانایی الکتریکی ، بعد از نقره قرار دارد (رسانایی الکتریکی نقره از تمام فلزها بیشتر است). سطح مس در هوای مرطوب از یک لایه کربنات بازی سبز رنگ پوشیده میشود:
لایه کربنات بازی سبز
2Cu+O2+CO2+H2O → Cu(OH)2.CuCO3
اثر اسید بر مس
محلولهای رقیق اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک بر مس که در سری الکتروشیمیایی در زیر هیدروژن قرار دارد، اثر نمی‌کنند، اما مس در اسید نیتریک رقیق و غلیظ و همچنین اسید سولفوریک غلیظ به واسطه اثر اکسیدکنندگی آنها حل میشود. یک نکته جالب توجه این است که مس می‌تواند از اسید هیدروسیانیک غلیظ ، HCN ، هیدروژن آزاد کند و احتمالا عامل انجام این واکنش ، تمایل زیاد مس (I) برای تشکیل کمپلکس با یون سیانید است.
آلیاژهای مس
مس به سهولت با پاره‌ای از فلزهای دیگر ، آلیاژ تشکیل می‌دهد. مس در ظروف پخت و پز ، وسایل الکتریکی ، ماشین‌آلات صنعتی و سکه بکار می‌رود. آلیاژهای مس عبارتند از:
برنج : مس ، روی ، قلع ، سرب و منگنز
برنز : مس ، روی ، قلع ، سرب و فسفر
مفرغ : مس و قلع
نقره آلمانی : مس ، روی و نیکل
سکه نیکلی : مس و نیکل
نقره استرلینگ : مس و نقره
طلا (14 و 18 عیار) : مس ، طلا و نقره
وجود مس در طبیعت
مس در طبیعت به حالت آزاد و به صورت سولفید ، اکسید و کربنات یافت میشود. کانیهای اصلی آن عبارتند از:
پیریت مس یا کالکو پیریت CuFeS2 که 50 درصد ذخایر طبیعی مس را تشکیل می‌دهد.
کالکوسیت Cu2S
کوپریت Cu2O
مالاخیت Cu(OH)3.CuCO3
مس از نظر فراوانی ، بیست و پنجمین عنصر پوسته زمین است.
استخراج مس
کانیهای سولفید را پس از تغلیظ به روشهای فیزیکی تا دمای زیاد در جریان هوا حرارت می‌دهند. در این عمل قسمتی از سولفید به اکسید تبدیل میشود:
(2Cu2S (l)+3O2 (g)→2Cu2O (l)+2SO2 (g
اکسید مس (I) با سولفید مس (I) ترکیب و فلز مس آزاد میشود:
(Cu2S (l)+2Cu2O (l)→6Cu (l)+ SO2 (g
سولفید آهن موجود در کانی نیز به اکسید تبدیل میشود که بلافاصله با دی‌اکسید سیلیسیوم که همراه کانی است، سیلیکات آهن (II) تشکیل می‌دهد که سبکتر است و در بالای مس مذاب قرار می‌گیرد:
(2FeS (l)+3O2 (g)+3SiO2 (s)→2FeSiO3 (l)+2SO2 (g
مضرات گاز دی‌اکسید گوگرد حاصل از استخراج مس
چنانچه دی‌اکسید گوگرد تولید شده در فضا رها شود (و معمولا چنین است)، علاوه بر بوی نامطبوعی که دارد، تنفس آن هم برای سلامت انسان مضر است و چنانچه غلظت آن زیاد باشد، گیاهان اطراف محل کارخانه را تا شعاع چند کیلومتر خشک می‌کند. دی‌اکسید گوگرد همچنین در هوا به کندی به تری‌اکسید گوگرد SO3 تبدیل میشود که به نوبه خود با رطوبت هوا ترکیب شده ، اسید سولفوریک تولید می‌کند. گاز دی‌اکسید گوگرد را می‌توان به کمک کاتالیزور (از طریق SO3) به اسید سولفوریک تبدیل کرد، یا اینکه آن را بوسیله کربن گداخته کاهش داد و به گوگرد تبدیل نمود و به این ترتیب به حفظ محیط زیست ، کمک کرد.
تصفیه مس
مس حاصل از کانی سولفید ، کاملا ناخالص است و ناخالصیهای عمده آن ، نقره ، طلا ، آهن ، روی ، سرب ، آرسنیک ، گوگرد ، اکسید مس (I) و تکه‌هایی از سیلیکات آهن (II) است. از آنجا که حتی مقادیر کم این ناخالصیها ، رسانایی الکتریکی مس را به میزان قابل توجهی کم می‌کند، لازم است که مس تصفیه شود.
برای این منظور ، فلز مذاب را در جریان هوا حرارت می‌دهند. آرسنیک و گوگرد به اکسیدهای گوگرد فرار تبدیل شده ، از فلز مذاب خارج می‌شوند. ناخالصیهای دیگر را از راه تصفیه الکتروشیمایی جدا می‌سازند. تیغه‌های مس خالص به عنوان کاتد بکار برده می‌شوند و به عنوان الکترولیت هم از مخلوط اسید سولفوریک رقیق ، کلرید مس و سولفات مس (II) استفاده می‌کنند.
لجن آندی و شمش کاتدی
بوسیله تنظیم دقیق ولتاژ در تصفیه مس ، در سلول الکترولیز فقط مس و ناخالصیهای فلزی الکتروپوزیتوتر (مثل آهن ، روی و سرب) در آند به یون تبدیل می‌شوند و ناخالصیهای فلزی (مثل نقره و طلا ) که الکتروپوزیتوی آنها از مس کمتر است، تغییر نکرده، با خورده شدن تدریجی آند ، به ته ظرف الکترولیز سقوط می‌کنند و «لجن آندی» را تشکیل می‌دهند.
برای جدا کردن فلزهای پرارزش ، این لجن آندی بعدا مورد استفاده قرار می‌گیرد. تنظیم ولتاژ طوری است که در کاتد ، فقط یون مس (II) به صورت مس فلزی کاسته شده، بر روی کاتد خالص می‌نشیند. درجه خلوص مس حاصل ، از 99.9 درصد بیشتر است که شمش کاتدی نامیده میشود.
مهم ترین موارد مصرف فلز مس
مهم ترین موارد مصرف فلز مس در صنایع برق و الکترونیک (حدود ۴۶ درصد) میباشد.
از مس و آلیاژ های آن در صنایع گوناگون همچون صنایع مکانیکی، متالورژی، فلز کاری، شیمیایی و … استفاده میشود.
فلز مس در صنایع دارویی، کانه آرایی، رنگ سازی، و صنعت پوست و چرم نیز کاربرد دارد.
کاربرد فلز مس در صنعت کاغذ سازی نیز قابل توجه است.
همچنین از فلز مس در کشاورزی، حمل و نقل (هواپیما و کامیون و …)، صنایع نظامی (پوکه فشنگ، گلوله توپ و …)، صنایع کشتی سازی، مصارف ساختمانی مانند انواع لوله های مسی در لوله کشی، انواع دستگیره های درب و سایر اثاثیه ثابت خانه ها ، انواع مجسمه ها، مصارف الکتریکی شامل انواع دستگاههای تقویت کننده الکتریکی و کلید انتقال برق الکتریکی (بعنوان سیم گرد یا میله، بصورت عایق دار، یا لخت، در تولید جریان، انتقال جریان و رسانایی)، الکترومغناطیس و در انواع موتورها، ژنراتورها، ترانسفرمرها و سایر دستگاه های الکتریکی، موتورهای الکترومغناطیس و ماشین بخار وات، لوله های خلاء، لوله های اشعه کاتدی، در اجاق میکروویو، هدایت موج برای اشعه میکروویو، به عنوان یک سطح بیواستاتیک در بیمارستانها، بعنوان ماده مرکب به صورت محلول در شیمی، سولفات مس به عنوان یک ماده سمی و یا خالص کننده آب و … نیز استفاده میشود.
