तांबे मूलद्रव्य

तांबे हे आवर्त सारणीच्या १ ब गटातील एक अतिशय महत्त्वाचे धातुरूप मूलद्रव्य आहे. याची रासायनिक संज्ञा Cu आहे. तांब्याचा अणुक्रमांक २९ असून अणुभार ६३·५४ इतका आहे.

इतिहास : अश्मयुगाच्या शेवटी इ. स. पू. सु. ८००० वर्षांच्या सुमारास नवाश्मयुगीन मानवाने सर्वप्रथम तांबे शोधून काढले. निसर्गात शुद्ध स्वरूपात सापडलेल्या तांब्याचा उपयोग ह्या काळातील मानवाने दगडाऐवजी केला. तांब्याच्या वर्धनशीलतेच्या (malleability) गुणधर्मामुळे त्याच्यापासून त्यांनी हातोडे, चाकू–सुरे यांसारखी हत्यारे आणि कालांतराने भांडी बनविली.

इ. स. पू. ६००० च्या सुमारास शेकोटीच्या साहाय्याने तांबे वितळवून त्याला पाहिजे तो आकार देण्यात येतो, असा शोध लागला. यानंतर कोळसा व अग्नी यांच्या साहाय्याने तांब्याच्या धातुकांपासून (ores) तांबे मिळविण्याचा शोध लागला. इ. स. पू. ५००० च्या आसपास ईजिप्तमध्ये मृत व्यक्तींबरोबर ठेवलेली शस्त्रे व हत्यारे ही तांब्याची होती. इ. स. पू. ३८०० च्या सुमारास स्नेफ्रू या राजांनी सिनई द्वीपकल्पात तांब्याच्या खाणी सुरू केल्या होत्या, याविषयी पुरावा उपलब्ध आहे. याच काळात प्रथमच कासे (ब्राँझ) तयार करण्यात आले. तांबे व कथिल यांच्यापासून तयार केलेले कासे तांब्यापेक्षा कठीण व चिवट असल्याने त्याचा उपयोग कलात्मक वस्तू आणि हत्यारे तयार करण्याकडे केला गेला. काशाच्या ह्या उपयोगामुळे त्या काळाला कांसे (ब्राँझ) युग असे म्हणतात.

इ. स. पू. ३००० च्या सुमारास सायप्रस बेटात मोठ्या प्रमाणावर तांबे तयार होई. रोमन साम्राज्याला होणाऱ्या तांब्याचा संपूर्ण पुरवठा सायप्रस बेटातून होत असे. सायप्रसमधून येणाऱ्या धातुद्रव्याला des cyprium (सायप्रसचे धातुक) असे म्हणत. पुढे त्याचे cyprium हे संक्षिप्त रूप झाले आणि त्याचा अपभ्रंश होऊन cuprum हे नाव पडले. या शब्दातील पहिली दोन अक्षरे घेऊन या धातूचे रासायनिक चिन्ह Cu हे देण्यात आले आहे.

भारतीयांना तांब्याची ओळख ऋग्वेदपूर्व काळापासून आहे. रसार्णवामध्ये कॉपर पायराइट (तांब्याचे धातुक) याचा ‘माक्षिक धातु’ असा उल्लेख केलेला आढळतो. या धातूच्या लाल रंगामुळे संस्कृतमध्ये याला ‘ताम्र’ असे म्हटले जाते. आयुर्वेदामध्ये तांब्याचा उपयोग औषधात करीत असा उल्लेख आढळतो.

तांब्याच्या खाणीतून वाहणाऱ्या पाण्यात लोखंड घातल्यास त्यावर तांब्याचा थर बसत असे. यालाच लोखंडाचे तांब्यात रूपांतर झाले, असे समजत. परंतु पुढे १६४४ मध्ये व्हॅन हेल्माँट यांनी खाणीतील पाण्यात तांबे संयुगाच्या स्वरूपात असते असे दाखवून दिले आणि १६७५ मध्ये रॉबर्ट बॉईल यांनी ही विक्रिया साध्या प्रतिष्ठापनाची (substitution) असते, असे दाखवून दिले.

तांबे : काही महत्त्वाची खनिजे

आढळ : तांब्याची कॅल्कोसाइट, कॅल्कोपायराइट, कोव्हेलाइट ही काही महत्त्वाची खनिजे होत.

निसर्गात तांबे विविध रीत्या व विविध ठिकाणी आढळते. बऱ्याच खडकांत, मातीत, सागरी मातीत व नदीच्या गाळात, सागरी तणांच्या राखेत, सागरी पोवळ्यात, मानवी यकृतात, गोगलगाय, कोळी यांसारख्या मृदुकाय (Mollusca) व संधिपाद (Arthropoda) संघांतील प्राण्यांत तांबे आढळते.

 

 

 

 

नालाकृती खेकड्याचे रक्त.

वनस्पतींमध्ये जे तांबे असते ते त्यांत यांत्रिक रीत्या साठवलेले असते परंतु मृदुकाय प्राण्यांमध्ये ते श्वसन प्रथिनाचे (ज्याच्या द्वारे शरीरातील पेशीसमूहांना पुरेसा ऑक्सिजन पुरविला जातो अशा प्रथिनाचे) केंद्रक व संधिपाद प्राण्यांमध्ये ते हीमोसायनिनाचे केंद्रक यांच्या स्वरूपात असते. लाल रक्त असलेल्या प्राण्यांमध्ये लोहयुक्त हीमोग्लोबिन जे कार्य करते तेच कार्य मृदुकायांमध्ये व संधिपादांमध्ये श्वसन प्रथिन व हीमोसायनीन करते. त्यामुळे काही प्राण्यांचे रक्त निळ्या रंगाचे असते. उदा., ऑक्टोपस, स्क्विड, नालाकृती खेकडा (Horseshoe crab) इ.

मानवी शरीरात तांबे लेशमात्र स्वरूपात असणे आवश्यक आहे कारण ॲस्कॉर्बिक अम्लाचे (क जीवनसत्त्वाचे) ॲस्कॉर्बिक अम्ल-ऑक्सिडेज वा एंझाइमाने ऑक्सिडीभवन होण्यासाठी तांब्याची मदत होते.

 

 

 

तांबे : भौतिक गुणधर्म

 

अभिज्ञान : (अस्तित्व ओळखणे). तांब्याच्या संयुगांच्या विद्रावात अमोनिया विद्राव घातल्यास त्यांना वैशिष्ट्यपूर्ण गडद निळा रंग येतो. बन्सन ज्वालकाच्या ज्वालेचा रंग या संयुगांमुळे तेजस्वी हिरवा होतो. या संयुगांच्या विरल विद्रावांत पॉटेशिअम फेरोसायनाइड घातल्यास तपकिरी रंग मिळतो. धातूचे अत्यल्प प्रमाणातील अस्तित्व वर्णपटदर्शकाच्या साहाय्याने ओळखता येते. परिमाणात्मक विश्लेषणाकरिता विद्युत् विच्छेदन आणि पॉटेशियम आयोडाइड पद्धत वापरतात.

भौतिक गुणधर्म : तांबे अम्लामध्ये विरघळत नाही परंतु ऑक्सिडीकारकांच्या सान्निध्यात मात्र अम्लामध्ये सहज विरघळते. तसेच सोडियम आणि पोटॅशिअम सायनाइडमध्ये देखील तांबे विरघळते.

तन्यता (ductility), विद्युत व उष्णता सुवाहकता आणि गंजरोधकता हे तांब्याचे महत्त्वाचे गुणधर्म आहेत.

 

रासायनिक गुणधर्म :

(१) तांबे संहत सल्फ्युरिक अम्लामध्ये विरघळून Cu(II) आयन तयार होतात आणि हायड्रोजन वायू मुक्त होतो. पाण्यासोबत Cu(II) आयनाचा [Cu(H2O)6]2+ हा जटिल रेणू तयार होतो.

Cu(s) + 2 H2SO4 (aq) → Cu2+(aq) + SO42(aq) + H2(g) + SO2(g) + 2 H2O(l)

(२) तांबे सौम्य तसेच संहत नायट्रिक अम्लामध्ये विरघळते.

3 Cu(s) + 2 NO3(aq) + 8 H+(aq) →  3 Cu2+(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

(३) तांब्याला उष्णता दिली असता ऑक्सिजनसोबत संयोग होऊन क्युप्रस ऑक्साइड तयार होतो.

4 Cu(s) + O2 (g) → 2 Cu2O(s)

(४) तांब्याची अमोनियासोबत विक्रिया झाली असता गडद निळ्या रंगाचा अवक्षेप तयार होतो. अतिरिक्त अमोनिया विद्रावामध्ये हा अवक्षेप विरघळतो.

[Cu(H2O)6]2+(aq) + 2 NH3(aq) →  [Cu(OH)2(H2O)4](s) + 2 NH4+(aq)

[Cu(OH)2(H2O)4](s) + 4 NH3(aq) →  [Cu(NH3)4]2+(aq)  + 2 H2O(l) + 2 OH(aq)

(५) तांब्याची कार्बोनेटासोबत विक्रिया होऊन अवक्षेप तयार होतो.

[Cu(H2O)6]2+(aq)  + CO32(aq) →  CuCO3(s) + 6 H2O(l)

(६) तांब्याची हॅलोजनांसोबत विक्रिया झाली असता संबंधित डायहॅलाइडे तयार होतात.

Cu(s)+F2(g) →  CuF2(s)         [पांढरा]

Cu(s)+Cl2(g) →  CuCl2(s)    [तपकिरी]

Cu(s) +Br2(g)  →  CuBr2(s)   [काळा]

(७) तांब्याची हायड्रॉक्साइडासोबत विक्रिया झाली असता अवक्षेप तयार होतो. संहत हायड्रॉक्साइडामध्ये हा अवक्षेप विरघळतो.

[Cu(H2O)6]2+(aq) + 2 OH(aq) ↔ Cu(OH)2(H2O)4(s) + 2 H2O(l)
2 Cu(OH)2(s)  + 3 OH(aq) ↔ [Cu(OH)4]2(aq) + [Cu(OH)3](aq)

तांबे : ज्वलन

(८) पाऱ्यासोबत [Hg(II)] विक्रिया झाली असता तांब्याचे ऑक्सिडीकरण होते.

Hg2+(aq) + Cu(s) →  Hg(l) + Cu2+(aq)

(९) लोह आणि जस्त यांद्वारे तांब्याचे क्षपण होते.

3Cu2+(aq)+2Fe(s) → 3Cu(s)+2Fe3+(aq)
Cu2+(aq) + Zn(s) →  3 Cu(s) + Zn2+(aq)

(१०) हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच्या सान्निध्यात हिरव्या रंगाच्या ज्योतीने तांबे जळते.

 

 

 

स्वातंत्र्यदेवतेचा पुतळा : मूळ आणि सद्य स्वरूप.

(११) विद्युत रासायनिक श्रेणीमध्ये तांबे कमी अभिक्रियाशील आहे. पाण्यासोबत त्याची  अभिक्रिया होत  नाही. परंतु हवेमध्ये मात्र त्याचे हळुहळू ऑक्सिडीकरण होते आणि ऑक्साइडचा काळसर संरक्षक थर तयार होतो. बराच काळ आर्द्र हवेशी संपर्क आल्यास सजल (hydrated) कॉपर कार्बोनेटचा हिरवा थर (patina) पृष्ठभागी तयार होतो. न्यूयॉर्कमधील हिरवा भासणारा स्वातंत्र्यदेवतेचा पुतळा २८ टन तांब्यापासून बनवला आहे.

विस्थापन अभिक्रिया : एखाद्या संयुगातील अतिक्रियाशील मूलद्रव्य कमी क्रियाशील मूलद्रव्याला काढून घेण्याच्या क्रियेला विस्थापन अभिक्रिया म्हणतात. चांदी  व  सोने  (तांब्यापेक्षा कमी  अभिक्रियाशील) या  धातूंसोबत  तांबे  विस्थापन  अभिक्रिया दर्शवते.

2 AgNO3​(aq) + Cu(s) → Cu (NO3​)2​ (aq) + 2Ag(s)

लोखंड तांब्यापेक्षा जास्त क्रियाशील असते म्हणून लोखंडावर तांब्याचा थर चढतो.

Fe (s) + Cu­SO4 (aq) → Fe­S­O4 (aq) + Cu (s)

 

तांबे : विविध उपयोग

उपयोग : तांबे सहजपणे ताणला जाणारा (तन्य) व लवचिक असल्याने त्याच्या तारा सहजपणे निघतात. तांब्याच्या तारा जगभर विद्युतवाहक म्हणून वापरल्या जातात. विद्युतवाहकतेमध्ये तांब्याचा चांदीनंतर दुसरा क्रमांक लागतो. गंजविरोधक व कमी उष्मा प्रसरण गुणांक ह्या गुणधर्मामुळे यांत्रिकी उद्योगामध्ये तांब्यास अतिशय मागणी आहे. पितळ उत्पादनात तसेच सोन्यात काठिण्य आणण्यासाठी त्याचा वापर केला जातो.

तांबे उष्णता सुवाहक असल्याने जलद उष्णता हस्तांतरण करते म्हणून दूरदर्शन संच, संगणक, दूरसंचार, मोटार एंजिन यांमध्ये तांब्याचा वापर केला जातो. स्वयंपाकाची भांडी, स्थापत्य, जोडकाम, औद्योगिक यंत्रसामग्री अशा विविध स्वरूपात तांबे दैनंदिन जीवनात वापरले जाते. कॉपर सल्फेटाचा वापर जलाशयांमध्ये कवकनाशक म्हणून करतात.

तांब्याच्या इतर उपयोगांप्रमाणे वनस्पती, प्राणी व मानवी आरोग्यासाठी तांबे हे एक सूक्ष्मपोषक घटक आहे. परंतु शरीरातील तांब्याचा अतिसंचय आरोग्यास घातक ठरू शकतो.

पहा :  तांबे निष्कर्षण, तांबे मिश्रधातू, तांबे संयुगे.

समीक्षक : ज्योत्स्ना ठाकूर

Close Menu
Skip to content