# Bakır

### Vikipedi, özgür ansiklopedi

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

## [değiştir] Bakır maden yatakları

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.

## [değiştir] Bakır mineralleri

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:

Mineral | Formül | %Cu | %Fe | %S | %As | %Sb
--- | --- | --- | --- | --- | --- | ---
Nabit Bakır | Cu | 99,9 |  |  |  |
Sülfürler |  |  |  |  |  |
Kalkozit | Cu2S | 79,9 |  | 20,1 |  |
Kovellin | CuS | 66,5 |  | 33,5 |  |
Kalkopirit | CuFeS2 | 34,6 | 30,5 | 34,9 |  |
Bornit | Cu5FeS4 | 63,3 | 11,1 | 25,6 |  |
Oksitler |  |  |  |  |  |
Kuprit | Cu2O | 88,8 |  |  |  |
Tenorit | CuO | 79,9 |  |  |  |
Malahit | CuCO3·Cu(OH)2 | 57,5 |  |  |  |
Azurit | 2CuCO3·Cu(OH)2 | 55,3 |  |  |  |
Krisokol | CuSiO3·2H2O | 36,2 |  |  |  |
Kalkantit | CuSO4·5H2O | 25,5 |  |  |  |
Brokantit | CuSO4·3Cu(OH)2 | 56,2 |  |  |  |
Atakamit | CuCl2·3Cu(OH)2 | 59,5 |  |  |  |
Kronkit | CuSO4·Na2SO4·3Cu(OH)2 | 42,8 |  |  |  |
Diğerleri |  |  |  |  |  |
Enargit | Cu3AsS4 | 48,4 |  | 32,6 | 19,0 |
Famatinit | Cu3SbS4 | 43,3 |  | 29,1 |  | 27,6
Tetrahedrit | Cu3SbS3 | 46,7 |  | 23,5 |  | 29,8
Tenantit | CuAs3 | 52,7 |  | 26,6 | 20,7 |

## [değiştir] Bakır standartları

- 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.

## [değiştir] Bakır üretimi

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.

## [değiştir] Bakırın redüksiyon ve rafinasyon elektrolizi

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 pozitif kutup olan anota 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.

UH = UZ + hT + I*R

UH : hücre potansiyeli (V)
UZ : parçalanma potansiyeli (V)
hT : 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.

## [değiştir] Canlı bilimleriyle ilişkisi

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.

## [değiştir] Kaynakça

Mineral fotoğrafları Wikipedia Commons dan alınmıştır.

Sembol: Cu Atom numarası: 29

Atom ağırlığı: 63.546 g/mol

Oda koşullarında (25°C 298 K): Turuncu renkli yumuşak metal

Metal

d-blok elementi

Belgeler bundan 10.000 yıl önce bakırın varlığından bahsetmektedir.

Bakır sülfür kavrularak bakır (I) okside indirgenir ve ortamdaki kükürt SO2 şeklinde uzaklaştırılır.Elde edilen oksit fırınlanarak %99 saflıkta elementel bakır elde edilir.

2Cu2S + 3O2 à 2Cu2O + 2SO2

2Cu2O + Cu2S à 6Cu + SO2

Daha sonra bu elementel bakır daha da saflaştırılmak istenirse, elektrolitik yöntemlerle katot saf bakır ile kaplanarak saflaştırılır.

"http://tr.wikipedia.org../../../b/a/k/Bak%C4%B1r.html"'dan alındı

Sayfa kategorisi: Elementler

##### Views

- Madde
- Tartışma
- Güncel sürüm

##### Ara

##### Diğer diller

- Afrikaans
- العربية
- Беларуская
- Български
- Bosanski
- Català
- Corsu
- Česky
- Cymraeg
- Dansk
- Deutsch
- Ελληνικά
- English
- Esperanto
- Español
- Eesti
- فارسی
- Suomi
- Français
- Gàidhlig
- Galego
- עברית
- Hrvatski
- Magyar
- Հայերեն
- Bahasa Indonesia
- Ido
- Íslenska
- Italiano
- 日本語
- Lojban
- 한국어
- Kurdî / كوردي
- Kernewek
- Latina
- Lëtzebuergesch
- Limburgs
- Lietuvių
- Latviešu
- Māori
- Македонски
- Bahasa Melayu
- Plattdüütsch
- Nederlands
- Norsk (nynorsk)
- Norsk (bokmål)
- Occitan
- Polski
- Português
- Runa Simi
- Română
- Русский
- Srpskohrvatski / Српскохрватски
- Simple English
- Slovenčina
- Slovenščina
- Српски / Srpski
- Svenska
- Тоҷикӣ
- ไทย
- Oyghurque
- Українська
- O'zbek
- Tiếng Việt
- 中文
- Bân-lâm-gú
- 粵語