Պղինձ

Պղինձ քիմիական տարր է, նշանակումը՝ Cu ( - կուպրում), տարրերի պարբերական համակարգի 4-րդ պարբերության 1-ին խմբի տարր։ Կարգահամարը՝ 29, ատոմական զանգվածը՝ 63,546։ d տարր է, ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 4s1։ K, L և M թաղանթները լրացված են։

Բնական պղինձը բաղկացած է երկու կայուն իզոտոպից՝ 63Cu (69,1%) և 65Cu (30,9%)։ Ստացվել են 58-69 զանգվածի թվով 10 ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից ամենակայունը 67Cu-ն է (T1/2 = 58,5 ժամ)։

Պատմություն 
Պղինձը մարդկությանը հայտնի ամենահին մետաղներից է (երկրի վրա հանդիպում է բնածին պղինձ)։ Դեռ քարի դարում մարդը կարող էր բնածին պղինձին իր ուզած ձևը տալ քարե գործիքների օգնությամբ։ Կացինների, դահուկների և կենցաղային այլ իրերի պատրաստումը պղնձից սկիզբ դրեց կարճատև պղնձի դարին։ Ըստ հնագիտական աղբյուրների Հայաստանի տարածքում պղնձե իրեր էին պատրաստում դեռևս էնեոլիթյան շրջանում․ վաղ երկրագործական բնակատեղերում (մ․ թ․ ա․ 6-5-րդ հազարամյակներ) հայտնաբերվել են պղնձե ասեղներ, շեղբեր, կարթեր, նետագլխիկներ և այլն։

Պղնձի և նրա համաձուլվածքների (բրոնզ) հալումը հանքաքարից սկսվել է մ․ թ․ ա․ 5-րդ հազարամյակի երկրորդ կեսում՝ Հայաստանի և Անատոլիայի տարածքում։ Պղնձի և ավելի ուշ բրոնզե գործիքները դուրս մղեցին քարե գործիքները և կարևոր դեր խաղացին նյութական մշակույթի զարգացման գործում։ Քեոփսի բուրգը (մ․ թ․ ա․ 3000 թվականին) կառուցողները քարերը հղկում էիկ պղնձե գործիքներով։

Հնում լեռնային ապարները վերամշակում էին խարույկի մեջ շիկացնելով։ Ավելի ուշ սկսեցին խարույկի մեջ խողովակների և Փուքսերի օգնությամբ օդ ներփչել։ մեծ քանակությամբ ածխի առկայությամբ ապարում պարունակվող պղնձի օքսիդները և կարբոնատները վերականգնվում էին՝ անջատելով մետաղական պղինձ։

Հետագայում սկսեցին կիրառել նաե պղնձիի սուլֆիդային հանքանյութերի օքսիդացնող հալումը։ Հին եգիպտացիները պղինձը ստանում էին Սինի թերակղզու, հույները՝ Կիպրոսի (այստեղից էլ՝ պղնձի  անվանումը) հանքերից։

Անվանում 
Պղնձի  անունն առաջացել է Կիպրոս կղզու անունից, որտեղ դեռևս մ.թ.ա. 3-րդ հազարամյակում արդեն կային պղնձի հանքեր։

Պղնձի կապը հայերի հետ 
Պղինձը հին հույներն անվանել են «խալկոս», որի հիմքում ընկած «խալկ» արմատը, ըստ լեզվաբանների, նույն Հայքն է, որով հայերն անվանել են իրենց երկիրը։ Հնդեվրոպական այլ ժողովուրդների՝ հնդիկների, իրանցիների, գերմանացիների պղնձին տված «հայոս», «այաս» անունները ևս կապված են հայ ժողովրդի ինքնանվան հետ։ Լեզվաբանական այս թռուցիկ ստուգաբանությունն իսկ մեզ առաջնորդում է հազարամյակների խորքը, երբ հարևան ժողովուրդները, նկատի ունենալով մետաղագործության, մասնավորապես՝ պղնձի մշակման բնագավառում հայերի ունեցած նախնական մենաշնորհը, այդ մետաղը կնքել են հայ ժողովրդի անունով։
Իր հերթին հնագիտությունը վկայում է, որ պղնձի մշակման առաջին քայլերը կապված են Հայկական լեռնաշխարհի բնիկների հետ։ Պղնձյա ամենահին առարկաները պեղվել են 1964 թվականին Խարբերդի հովտում, Տիգրիսի ակունքների մոտ գտնվող հնագույն մի բնակավայրում՝ պղնձի հանքավայրի հարևանությամբ։ Գտածո քորոցներն ու հերակալներն ապացուցում են, որ դեռևս Ք.ա.VIII-VII հազարամյակների սահմանագծին այստեղ իմացել են պղնձյա առարկաներ ձուլելու եղանակը։

Հնագույն շրջանում պղնձի հանքերով հարուստ Հայկական լեռնաշխարհը այդ մետաղով հոգում էր ոչ միայն սեփական կարիքները, այլև այն արտահանում էր Սիրիա և Միջագետք։ Հայտնի է, որ Միջագետքի հնագույն բնակիչները՝ շումերները, Եփրատին Ուրուտտու (Պղնձի գետ) էին անվանում և գետի հոսանքին հակառակ նավարկելով՝ հացահատիկը փոխանակում էին պղնձի հետ։

Անգլիացի գիտնական Հոլլի կարծիքով, «եգիպտացիները պղնձի մշակման արվեստը փոխառել էին Միջագետքից՝ հավանաբար հայատիպ (արմենոիդ) ցեղերից, որոնք հայտնվել էին ներքին Եգիպտոսում, դեռևս մինչփարավոնյան շրջանում։ Հավանական է, որ հայատիպերը պղինձը ստացել էին ավելի հյուսիս ընկած ինչ-որ սկզբնաղբյուրից՝ ժամանակակից Հայաստանի լեռներից»։

«Պղինձ» բառի ստուգաբանության համար կարևոր կարող է լինել եվրոպական «բրոնզ» բառի ստուգանաբությունը։ Բրոնզ բառը ևրոպայի երկրների մեծ մասում, այդ թվում Գերմանիայում և Մեծ Բրիտանիայում առավել տարածվում է 1730–40 թթ. և փոխառվել է ֆրանսերեն bronze բառից, որն առաջին անգամ հիշատակվում է 1511 թ.: Վերջինս էլ իր հերթին փոխ է առել իտալերեն bronzo «բրոնզո»՝ "զանգի մետաղ, արույր" բառից, որը ծագել է 13-րդ դարում։ Իտալերեն բառն ինքը փոխ է առնված միջնադարյան լատիներեն bronzium բառից։ Այս վերջինը կարող է ունել երկակի ծագում։
 1. bróntion, «բրո՛նտիոն» բառից, որը բխում է Բյուզանդիայի հունարենում՝ միջին հունարենում գործածված brontēsíon «բրոնտեսիոն» բառից (ծագում է 11-րդ դարում), հավանաբար, իր հերթին բխող Brentḗsion Բրենտեսիոն կամ ‘Brindisi’ Բրինդիսի քաղաքի անունից, որ հայտնի էր իր բրոնզով, այսինքն՝ անագապղնձով։ 
 2. Առավել հավանական է թվում «բրոնզ» բառի ծագման առավել հին արմատը՝ պարսկերեն կամ հին պարսկերեն birinj «բիրինձ», biranj «բիրանձ» () բառը, որը նշանակել է "արույր" (արդի պարսկերենում՝ berenj «բերենջ»), piring «պիրինգ» () "պղինձ", դրանից է ծագում նաև սերբո-խորվաթերեն pìrinač «պիրինաչ» "արույր" բառը, Վրացերենում brinǰao «բիրինձաո» "բրոնզ", «անագապղինձ» բառը ևս այդտեղից է և կամ ավելի շուտ՝ Վիրքի հարևան երկրի՝ Հայքի լեզվից՝ հայերենի պղինձ płinj բառից, որը դասական հայերենում հնչում էր "պլինձ", որից և կարող է ծագած լինել նաև իրանական «բիրինձ»-ը։

Բնության մեջ 
Տարածվածությամբ պղինձը 26-րդ տարրն է, նրա միջին պարունակությունը երկրակեղևում 4,7•10−3 զանգված % է (խորքային հիմնային ապարներում 1•10−2 %)։ Գետաջրերը պարունակում են 1•10−7 %, ծովաջուրը՝ 3•10−7, նստվածքային կավերը և թերթաքարերը՝ 5,7•10−3 %, կենդանի նյութը՝ 2•10−4 % պղինձ։ Պղինձ բնության մեջ հեշտությամբ տեղաշարժվող տարր է։ Առաջացնում է մեծ թվով միներալներ, որոնցից արտադրական նշանակություն ունեն խալկոպիրիտը, խալկոզինը, կովեինը, մալաքիտը, ազուրիտը և այլն։ Պղնձի միներալները վառ գունավորված են։ Հանդիպում է նաև բնածին պղինձ՝ սովորաբար ցրոնային, հազվադեպ մեծ կտորներով (1857 թվականին Մեծ Լճերի շրջանում գտնվել է 420 տ կշռող կտոր)։

Հանքավայրեր 
Պղնձի խոշոր հանքավայրերը գտնվում են ԽՍՀՄ-ում (Ղազախստան, Ուրալ, Հարավային Կովկաս և այլն), Աֆրիկայում (Կատանգա, Հյուսիսային Ռոդեզիա), Ամերիկայում (Չիլի, ԱՄՆ, Կանադա)։ Պղինձը կարևոր կենսատարր է, միկրոտարր․ մտնում է ֆերմենտների բպղադրության մեջ և մասնակցում բազմաթիվ կենսական պրոցեսների։

Խթանում է բույսերի աճը և զարգացումը, բարձրացնում ցրտադիմացկունությունը։ Պղնձի անբավարարության դեպքում որոշ բույսեր հիվանդանում են, դադարում պտղաբերել, կենդանիների մոտ առաջանում է սակավարյունություն, արագանում են օքսիդացման պրոցեսները, թուլանում է ոսկրածուծի արյունաստեղծ ֆունկցիան։ Պղնձի մեծ պարունակությունը նույնպես վնասակար է։

Ֆիզիկական հատկություններ 

Պղնձի ենթախմբում գտնվում են պղինձ (Cu), արծաթ (Ag) և ոսկի (Au) տարրերը։ Հանդիսանում են ազնիվ մետաղներ։ Պղինձը կարմիր, թարմ կոտրվածքում՝ վարդագույն, փափուկ մետաղ է։ Հալման ջերմաստիճանը՝ 1083 °C, եռմանը՝ 2600 °C, խտությունը՝ 8960 կգ/մ3 (20 °C)։ Ունի մեծ ջերմահաղորդականություն՝ 0,941 կալ/սմ․ վրկ․ աստ․ և էլեկտրահաղորդականություն (6•10−7 օհմ−1 մ−1)։ Այդ հատկություններով պղինձը զիջում է միայն արծաթին։

Խառնուրդները փոքրացնում են պղնձի հաղորդականությունը, մեծացնում կարծրությունը։ Պ․ դիամագնիսական է։ Սառը պղինձը կշռելիս դառնում է կարծր, փափկությունը վերականգնում են ջերմամշակմամբ (600-700 °C)։ Պղնձի քիմիական ակտիվությունը փոքր է։ Չոր օդում չի օքսիդանում (անգամ մինչև 185 °C տաքացնելիս)։

Խոնավության առկայությամբ օդում պատվում է հիմնային կարբոնատի՝ Cu2CO3(OH)2 շերտով։ Սրանք բնութագրվում են մեծ խտությամբ, հալման և եռման բարձր ջերմաստիճաններով, լավ ջերմա-էլեկտրահաղորդիչներ են։ Քիմիապես քիչ ակտիվ են, կարգաթվի մեծացման հետ ակտիվությունը նվազում է։ Պղինձը բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձևով։ Նրանցից առավել կարևոր, արդյունաբերական նշանակություն ունեն պղնձի կոլչեդանը կամ խալկոպիրիտը (CuFeS2), խալկոզինը կամ պղնձի փայլը(Cu2S), մալախիտը(Cu2CO3(OH)2 կամ (CuOH)2CO3), կովելլինը(CuS) և ազուրիտը(2CuCO3. Cu(OH)2)։

Քիմիական հատկություններով նման է երկաթին, կոբալտին, նիկելին և տարբերվում է լիթիումի ենթախմբի տարրերից։ Մետաղների լարվածության շարքում գտնվում է ջրածնից հետո, թթուներից ջրածին դուրս չի մղում, լուծվում է օքսիդացնող թթուներում։

Պղինձը աղերի լուծույթներից դուրս է մղվում ակտիվ մետաղներով (Zn, Fe և այլն)։ Միացություններում ունի +1, +2 և հազվադեպ՝ +3 օքսիդացման աստիճաններ, առավել կայուն է երկարժեք վիճակը։ Պղնձի կտորը օդում տաքացնելիս պատվում է օքսիդի՝ CuO շերտով, 375 °C-ից բարձր՝ առաջանում է Cu2O։ Հայտնի է նաև պղնձիի (III) օքսիդը՝ Cu2O3։

Իզոտոպներ 
Բնական պղինձը բաղկացած է երկու կայուն իզոտոպից՝ 63Cu (69,1%) և 65Cu (30,9%)։ Ստացվել են 58-69 զանգվածի թվով 10 ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից ամենակայունը 67Cu-ն է (T1/2 = 58,5 ժամ)։ Մեծ քանակմներով օգտագործվում է մարդու կողից։

Ստացում 
Պղինձը ստանում են հիմնականում (80 %) պիրոմետալուրգիական եղանակով՝ սուլֆիդային հանքանյութերից (0,5-10 %)։ Պղնձային խտանյութը (12-45% Cu, 20-40% S, 10-35% Fe և այլն) ենթարկվում է ջերմամշակման (800-1400 °C)՝ անդրադարձնող կամ էլեկտրական, երբեմն բազմահատուկ վառարաններում, իսկ պղնձի փոքր և ծծմբի մեծ պարունակության դեպքում՝ եռացող շերտում։

 

 

Էներգիայի ծախսը փոքրացնելու նպատակով, վերջին ժամանակներս կիրառում են խտանյութում պարունակվող սուլֆիդների այրման ջերմությամբ հալումը, խտանյութի չորացված փոշին թթվածնի կամ օդի հոսանքով ներփչում են շիկացած վառարանի մեջ (թթվածնակախույթային հալում)։ Երկաթի սուլֆիդը օքսիդանում է առաջացնելով խարամ, իսկ պղինձը (Cu2S-ի ձևով) կուտակվում է սուլֆիդային հալույթում (շտեյն)։

 

 

Խարամից անջատված շտեյնը ենթարկում են հետագա օքսիդացման թթվածնով, պտտվող հորիզոնական վառարաններում (կոնվերտեր), մինչև երկաթի և ծծմբի (SO2) լրիվ հեռացումը։ Երկաթի օքսիդները հեռացնելու համար ավելացնում են քվարց։ Ստացվում է «սև» պղինձ, որը պարունակում է 97,5-99 % Cu (նաե Au, Ag, Fe, Bi, Se, S և այլն)։

Ազնիվ մետաղները անջատելու և մաքուր պղինձ ստանալու համար «սև» պղինձը ենթարկում են կրակային կամ էլեկտրոլիտային ռաֆինացման

 

Էլեկտրոլիզով
Պղնձի սուլֆիդի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով.

Քիմիական հատկություններ 

Պղնձի օքսիդները տաքացնելիս վերականգնվում են ածխածնով, ջրածնով, ամոնիակով և այլ վերականգնիչներով։ Պղնձի (II) օքսիդին համապատասխանող հիդրօքսիդը՝ Cu(OH)2, անջատվում է լուծույթից երկնագույն, դոնդողանման նստվածքի ձևով։

Այն ամֆոտեր է, ավելի լավ արտահայտված հիմնային հատկություններով, հեշտությամբ լուծվում է թթուներում և ամոնիակաջրում, դժվար՝ ուժեղ ալկալիների խիտ լուծույթներում (առաջանում են կուպրիտներ, օրինակ՝ Na2CuO2)։ Թթուների հետ առաջացնում է պղնձի (II) աղեր, ամոնիակաջրի հետ՝ կապույտ գունավորված կոմպլեքսային միացություն՝ [Cu(NH3)4](OH)2, որն օգտագործվում է արհեստական մետաքսի արտադրության մեջ։

 

 

 

 

 

 

 

Միարժեք պղնձի աղերը չեն լուծվում, օդում օքսիդանում են։ Առավել կայուն են պղնձի (I) կոմպլեքսային միացությունները՝ Na[Cu(CN)2], K3[Cu(CN)4], (NH4)2CuBr3 են։ Խոնավության առկայությամբ պղինձ միանում է հալոգենների հետ սովորական պայմաններում։

 

 

Պղնձի (II) հալոգենիդները լուծելի են ջրում, պղինձը (I)՝ անլուծելի։ CuCl2 օգտագործվում է որպես ժանտանյութ, իսկ CuCl գազային վերլուծության մեջ CO կլանելու համար (առաջանում CuClCO)։

Պղինձը այրվում է ծծմբի գոլորշիներում առաջացնելով ջրում, թույլ թթուներում, ամոնիակաջրում անլուծելի սուլֆիդներ (CuS, Cu2S)։

 

 

Ջրածնի, ազոտի և ածխածնի հետ պղինձը անմիջականորեն չի միանում։ Շիկացրած պղինձը փոխազդում է ամոնիակի հետ առաջացնելով նիտրիդ՝Cu3N։

 

Ստացվել են նաե պղնձիի կարբիդները՝ Cu2C2 և CuC2։ Պղինձը լուծվում է ազոտական և խիտ (օդ ներշնչելիս՝ նաե նոսր) ծծմբական թթուներում։ Պղինձի (II) աղերի լուծույթները և նրանցից անջատվող բյուրեղահիդրատները՝ Cu(NO3)2• 6H2O, CuSO4•5H2O, CuCl2•2H2O և այլն գունավոր են (երկնագույնից կապույտ), անջուր Cu(NO3)2 և CuSO4 սպիտակ են։

Պxin4y (II) առաջացնում է բազմաթիվ կոմպլեքսային միացություններ, որոնցից ամոնիակատները [Cu(NH3)4]SO4,[Cu(NH3)2]SO4 և այլն ունեն արդյունաբերական նշանակություն։

 

 

Պղնձի միացությունները թունավոր են։ Այլ մետաղների հետ առաջացնում է համաձուլվածքներ և ներմետաղական միացություններ։

Ծծմբի գոլորշիներում այրվում է.
 

Հեշտությամբ վերականգնվում է.

Կիրառություն 

Պղինձը լայն կիրառություն ունի։ Պղնձից պատրաստում են հաղորդալարեր, մալուխ, էլեկտրակոնտակտներ, սարքեր, ջերմափոխանակիչներ, կոփածո և ձուլածո արձաններ, զարդեր, գեղարվեստական և կենցաղային իրեր են։ Արտադրվող պղնձի 30-40% ֊ն օգտագործվում է պղնձի համաձուլվածքներ ստանալու համար։

Պղնձի միացություններն օգտագործվում են անօրգանական ներկեր, արհեստական մետաքս ստանալու, բույսերի հիվանդությունների, գյուղատնտեսական վնասատուների դեմ պայքարելու համար, կաշվի և մորթու արդյունաբերության մեջ, ինչպես նաև որպես կատալիզատորներ։

Բժշկության մեջ օգտագործում են պղնձի սուլֆատը, նիտրատը որպես հականեխիչ, և տրախոման ու շաղկապենաբորբը բուժող միջոց։

Պղինձը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում, ջերմատեխնիկայում, մեքենաշինությունում։ Միացություններից առավել կարևորն է պղնձարջասպը՝ CuSO4 . 5H2O, որն օգտագործվում է գյուղատնտեսության մեջ, որպես վնասատուների դեմ պայքարի միջոց։

Արտադրություն 
Պղնձի համաշխարհային արտադրությունը 2000 թվականին կազմել է մոտ 12 միլիոն տոննա, 2004 թվականին մոտ 14 միլիոն տոննա։ 2000 թվականին համաշխարհային պաշարները կազմել են 954 միլիոն տոննա, որից 687 միլիոն տոննան կուտակված պաշարներն են։

2006 թվականին Ռուսաստանում պղնձի արտադրությունը կազմել է 881,2 հազար տոննա, սպառվել է մոտ 591,4 հազար տոննա.

2007 թվականին պղնձի համաշխարհային արտադրությունը կազմել է 15,4 մլն տոննա, իսկ 2008 թվականին 15,7 մլն տոննա։

Առաջատար արտադրողներն են.
  (5,560 մլն տ 2007 թվականին և 5,600 մլն տ 2008 թվականին),
  (1,170/1,310),
  (1,190/1,220),
  (0,946/1,000),
  (0,870/0,850),
  (0,740/0,750),
  (0,797/0,650),
  (0,589/0,590),
  (0,520/0,560),
  (0,407/0,460),
  (0,452/0,430),
  (0,347/0,270)։

Տես նաև 
Բրոնզե դար
 Պարբերական աղյուսակ
 Պղնձի համաձուլվածքներ
Բրոնզ
Արույր

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
Данные на начало XX века: Медь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Արտաքին հղումներ 
 Медь на Webelements
 Медь в Популярной библиотеке химических элементов
 Российский Центр Меди, некоммерческий
 Медь в месторождениях 
 Некоммерческий ресурс о меди (eng) 

Անցումային մետաղներ
Քանդակագործական նյութեր
Պղինձ