Bakar (Cu) - Bakar je metal čiji počeci upotrebe datiraju 8.000 godina pre Bakar je poznat je još u praistorijsko doba, pa se i to doba u ljudskoj istoriji naziva Bakarnim dobom. Latinski naziv za bakar je cuprum iz kojeg je izveden simbol za elemenat. Zastupljen je u zemljinoj kori u vidu minerala: Halkopirita, halkozina i drugih. Nedostatak bakra u ljudskom organizmu može da prouzrokuje malokrvnost i smanjenu količinu belih krvnih zrnaca, a samim tim i otpornost organizma na bolesti. Najveći izvor bakra u ishrani su morski plodovi a među njima bakra najviše ima u ostrigama. Bakar se takođe može naći i u zrnastom crnom hlebu, mahunastom povrću, kuvanim iznutricama i kiviju.

Bakar je mek metal crvenkasto-braon boje, vrlo velike toplotne i električne provodljivosti. Bakar se masovno upotrebljava za produkciju električnih provodnika i uopšte u elektronici. Zbog malih rezervi i velike primene bakar predstavlja materijal od strateškog značaja. Bakar se dodaje u razne legure. Meša se i sa srebrom i zlatom što u znatnoj meri poboljšava njihove mehaničke osobine.U građevinarstvu se bakar koristi kao krovni pokrivač i za izradu oluka, a od skora i kao materijal za oblaganje fasada. Prijatna i nežna zelena boja njegove patine, kao i velika trajnost, čine ga gotovo idealnim, iako skupim, građevinskim materijalom.Na vazduhu ne podleže koroziji, ali dugim stajanjem na njemu bakar se prevlači zelenom patinom baznih soli bakra (hidroksi karbonata, hidroksisulfata ili hidroksihlorida). Ako se u vazduhu nalazi velika količina sumpordioksida umesto zelene patine stvara se crni sloj bakar sulfida.Gustina: 8920 kg/m?

Temperatura topljenja: 1084,4°C

Temperatura ključanja: 2519 °CPoznat od davnina, kao osovni sastojak bronze.CRVENI METAL 

Bakar je metal čiji počeci upotrebe datiraju 8.000 godina pre Hristovog rodjenja.

Pretpostavlja se da su u davna vremena postojala četiri glavna nalazišta bakra:

• jugoistok današnje Turske;
• prostor današnjeg Iraka i Irana (nalazišta su koristili Sumeri i narodi Mesopotamije);
• rudnici sa Sinajskog poluostrva, tj. brda oko Crvenog mora (nalazišta su eksploatisali Egipćani);
• rudnici na Kritu i Kipru (bakar iz ovih rudnika korišćen je od strane Feničana, Grka i Rimljana).

Stari Sumeri prvi su u potpunosti ovladali veštinom rudarenja i manufakture bakra. Namena je bila višestruka, počevši od proizvodnje raznovrsnih sečiva, noževa, sekira, mačeva, udica, harpuna, motika, vrhova za strele i koplja pa do vrhunskih skulptura, minijaturnih ornamenata, reljefa, nakita, ogledala...

U Egiptu je bakar bio u upotrebi oko 5.000 godina pre Hrista, prevashodno za izradu raznovrsnog oruđa i oružja, ali i za izradu raznih sistema i konstrukcija za snabdevanje vodom (Abu Sir, delta Nila). Naravno, da bi dobili na čvrstini materijala i da bi umanjili elastičnost budućeg predmeta, prvi livci mešali su bakar sa kalajem u raznim proporcijama i tako dobili bronzu (npr. u Kini su proporcije livenja, mnogo pre 1.200 godina pre Hrista, bile čvrsto zadate: za izradu noževa mešala se dve trećine bakra sa jednom trećinom kalaja; za izradu ogledala koristila se jedna polovina bakra i jedna polovina kalaja).

U antičko doba dolazio je gotovo isključivo s ostrva Kipar, te je bio poznat pod nazivom "Aes cyprium" (kiparska ruda) ili u kraćem obliku "Cyprium" (latinski naziv za ostrvo Kipar). Kasnije je u upotrebu ušao latinski naziv za bakar - "cuprum". U engleskom jeziku naziv "copper" je anglikanska verzija pomenute latinske fraze. Za ovaj metal naziv "bakar" koriste Južni Sloveni i Turci. 

Prvo rudarenje i prva upotreba ovog metala odvijala se uglavnom u oblasti na kojoj su začete prve civilizacije - Sredozemno more i njegova okolina (reke: Eufrat, Tigar i Nil). Sa sigurnošću se može tvrditi da je bakar ušao u upotrebu i na području Hindustana i Kine, oko trećeg milenijuma pre Hrista.Prvi pronadjeni metal bio je bakar. Dati pronalazak i njegova, tokom vekova, sve šira primena predstavljali su prekretnicu u razvoju ljudske zajednice - početak metalnog doba (kraj neolita). Tada nastaju prve grupe specijalizovanih rudara, kovača i metalurga. 

Praistorijsko metalno doba deli se na tri perioda: bakarno (eneolit), bronzano i gvozdeno doba. Bakarno doba završava se oko 2.000 godine pre Hristovog rodjenja i nasledjuje ga bronzano doba. 

Navedena podela govori o značaju bakra za razvoj civilizacije ovakve kakvu je mi danas poznajemo. 

Crveni metal čija je gustina 8,94 kg/dm? - posle plemenitih metala (zlata, srebra i platine), najbolji je provodnik toplote i elektriciteta. Dužim stajanjem potamni od oksida, a pod uticajem vazduha, s vremenom, prevlači se zelenom patinom.

Ne topi se u razređenim kiselinama. U prirodi je redak u elementarnom stanju, može se naći u stenama u obliku sitnih zrna, pločica, grančica ili mahovinasto isprepletenih niti (najčešće kao hemijski čist ili sa malo primese srebra i bizmuta). Poznato je oko 240 ruda bakra.

Najviše ga ima u sulfidnim rudama (halkopirit, kovelit, halkozin i bornit), zatim u oksidnim (kuprit) i u karbonatnim rudama (malahit i azurit). Sulfidne i oksidne rude se u prirodi nalaze najviše sa sulfidom gvoždja, a ređe sa sulfidima drugih metala (olovo, antimon, arsen i nikl). Sadržaj bakra u rudama relativno je nizak. Bogate rude sadrže 3 - 10% bakra. Zahvaljujući efikasnim metodama obogaćivanja eksploatišu se i siromašnije rude, te se najveća količina bakra danas dobija iz ruda koje sadrže 0,5 - 2% bakra.Iz bogatijih sulfidnih ruda ili iz siromašnih sulfidnih ruda, bakar se dobija na taj način što se prvo obavi postupak flotacije (latinski "fluo" - plivati). Flotacija, tj. postupak odvajanja jalovine, podrazumeva mešanje sitno samlevene rude i dosta vode u koju je dodato sredstvo za penjenje (posebna vrsta ulja). Ruda se koncentriše u površinskom penućem sloju, jer se ne kvasi, a jalovina tone na dno. Daljim postupkom izdvaja se ulje, koje se vraća nazad u proces flotacije, a nastali koncentrat ide dalje u preradu.
Bakar se izdvaja sukcesivnom oksidacijom i redukcijom u jamastim ili plamenim pećima.

Tako se dobija bakrenac ili bakarni kamenac, sa oko 30 do 40% bakra (+ 25% do 35% Fe i 25 do 35% S), a nakon toga sirovi bakar ili blister.

Sirovi bakar sadrži 97% bakra, ali nije još za upotrebu jer ima u sebi primese (gvoždje, arsen, zlato, srebro...). Primese se moraju ukloniti, ili zbog njihove vrednosti (zlato, srebro) ili zbog štetnog uticaja (gvoždje, arsen...).
To se postiže taljenjem ili, češće, pomoću elektrolize (elektrolitski bakar sadrži 99,96 - 99,99% bakra).

Rafinisani (topionički) bakar sadrži 99,0 do 99,9% bakra. Za proveru kvaliteta elektrolitičkog bakra merodavna je njegova električna provodljivost. Štetnim primesama smatraju se: olovo, sumpor, selen, telur, bizmut (>0,003%) i kiseonik, dok arsen, fosfor, nikal, gvoždje, mangan i silicijum u znatnoj meri utiču na poboljšanje mehaničkih osobina bakra (sve navedene primese - smanjuju njegovu električnu provodljivost).
Bakar se nakon topljenja i livenja, najčešće isporučuje, na dalju obradu, u sledećim oblicima: katoda, žica, trupac i ingot.

Osnovne karakteristike 

Bakar (Cu) je hemijski element I grupe periodnog sistema Mendeljejeva (atomski broj 29, atomska masa 63,546) - posjeduje 18 izotopa čije se atomske mase nalaze između 58-73.
Postojana su samo dva izotopa: 63 i 65 (tj. bakar u prirodi sastoji se iz smese pomenuta dva).

Temperatura topljenja bakra je 1084,62°C, tačka ključanja je 2562°C, kritična temperatura iznosi 5148°C.
Specifična težina dezoksidiranog visokofosfornog bakra, onog koji se koristi u proizvodnji bakarnih cevi, (oznaka: Cu-DHP) je 8,94 kg/dm?.
Koeficijent linearnog širenja Cu-DHP na 25 - 100°C je 16,8 x 10?6 m/m.
Koeficijent provodjenja toplote Cu-DHP kod 20°C je 340 W/m°K.
Električna provodljivost Cu-DHP (orijentaciono) je 42 - 54 S.
Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od oko 55 ppm (eng. parts per million) u vidu minerala: halkopirita, halkozina i drugih. Zastupljen je u moru u količini od oko 0,003 ppm.

Osobine

Čisti bakar je crvenkasto-braon boje, mek metal, vrlo velike toplotne i električne provodljivosti. Na vazduhu ne podleže koroziji, ali dugim stajanjem na njemu bakar se prevlači zelenom patinom baznih soli bakra (hidroksi karbonata, hidroksisulfata ili hidroksihlorida). Ako se u vazduhu nalazi velika količina sumpordioksida umjesto zelene patine stvara se crni sloj bakar sulfida.

Jedinjenja

CuSO4 ima baktericidne osobine, a bezvodni je jaka stipsa (upija vodu). Kompleksna jedinjenja bakra su stabilna, ipak dosta lako se menja oksidacion broj bakra u takvim jedinjenjima i zato se ona često koriste kao katalizatori. Vodeni rastvori soli bakra imaju intezivnu zelenu, a rastvori soli bakra intenzivnu plavu boju. Bakar sa kalajem, cinkom, molibdenom i drugim prelaznim metalima čini grupu rastopa koji se uopšteno nazivaju bronziti. Od njih su najpoznatiji: tombak koji podseća na zlato i koji ima veoma dobre mehaničke osobine i otpornost na koroziju.
Zbog visoke tačke topljenja, bakar se vrlo dobro legira sa drugim metalima. Najčešće se legira sa: cinkom, kalajem, niklom, aluminijumom, manganom, silicijumom, berilijumom, srebrom i zlatom (čime se značajno poboljšavaju njihove mehaničke osobine). 

Prema prirodi legiranih elemenata postoje: 
a. legure bez cinka (bronze) i
b. legure sa cinkom (mesing, crveni liv). 

Bronze

Prema elementima legiranja, dele se na dve velike podgrupe
- Kalajne (kao osnovnim legirnim elementom)
- Specijalne (gde su osnovni legirni elementi aluminijum, olovo, silicijum, nikl, mangan, berilijum, hrom... te se prema tome i zovu: aluminijumske bronze, olovne bronze... ).
Kalaj povećava čvrstoću i tvrdoću legure, smanjuje izduženje i specifičnu žilavost na udar. Mehaničke osobine kalajnih bronzi zavise prevashodno od procenta kalaja u leguri (obično ne više od 20% Sn). Upotreba bronzi je višestruka: za izradu delova izloženih velikom pritisku i trenju, pužastih zupčanika, za rotore i kućišta turbina i pumpi...
Specijalne bronze po nekim osobinama prevazilaze kalajne bronze, uz nižu cenu koštanja.

Mesinzi

Mesinzi su legure bakra sa cinkom (ne više od 44% Zn) i legure bakra sa cinkom i olovom (do 4% Pb). Ove legure imaju odlične konstrukcione osobine, visoke tehnološke i mehaničke karakteristike.

Crveni liv

Crveni liv je lugura bakra sa kalajem i cinkom (sadrže 2-10% Sn, 2-10% Zn i 0-6% Pb), obično je pri povećanom sadržaju kalaja - niži sadržaj cinka i obrnuto. Ove legure se koriste za izradu armatura za vodu i paru, slavina, baterija, pužastih točkova...

Prednosti bakra

elektroprovodljivost;

Najveću elektroprovodljivost poseduju: platina, zlato, srebro i bakar. Obzirom da je od svih pomenutih metala - bakar
- najjeftiniji i
- količinski najrasprostranjeniji
njegova upotreba u postupku prenošenja električne energije je najisplativija i praktično, ovoga trenutka, nezamenljiva.
odlična toplotna provodljivost;

Bakar se koristi u izradi najrazličitijih proizvoda (za koje se prevashodno koriste bakarne cevi raznovsnih oblika i dimenzija) čija je primarna namena zagrevanje ili rashladjivanje. Ujedno, zbog svojstva brzog prenosa toplote, bakar je materijal koji se koristi i za izradu posudja za spremanje hrane.

Postojanost proizvoda od bakra je činjenica koju posebno apostrofiramo. Samo postojanje mnogih sistema za snabdevanje vodom izradjenih od bakarnih cevi (više milenijuma pre Hristovog rodjenja, na prostoru starog Egipta) i njihova niučemu nepromenjena upotrebna vrednost je sasvim dovoljan dokaz dugovečnosti.
visoka plastičnost;

Bakar je materijal neverovatno pogodan za svakovrsnu obradu i izradu najrazličitijih formi otpornost;
Proizvodi napravljeni od bakra otporni su na raznovrsne spoljne uticaje (bakarne cevi trpe visoke pritiske fluida koji se kroz njih propuštaju i imaju odličnu otpornost na agresivne spoljne faktore),

baktericidno svojstvo;
Bakar poseduje anti bakterijsko dejstvo (sprečava razvoj bakterija). Imajući u vidu dato svojstvo, bakarne cevi se preporučuju za transport vode za piće.

Proizvodi od bakra, ukoliko se koriste na propisan način, mogu poslužiti i generacijama koje dolaze (kao primer navodimo da vodovodni sistemi izradjeni od bakarnih cevi podnose više ciklusa potpunog zamrzavanja-odmrzavanja, bez promene njihovih svojstava - bez ikakvog oštećenja).
mogućnost recikliranja;

Mogućnost recikliranja i ponovna upotrebe bakra bez ikakve promene njegovih svojstva (sa minimalnim gubicima prilikom postupka recikliranja cca. 0,01%) je jedno od njegovih glavnih karakteristika. Na osnovu podataka Evropskog Instituta za bakar, prema trenutno dostupnim podacima, od 15.000.000 tona bakra koliko se godišnje utroši u svetu - čitavih 40% (ili 6.000.000 tona) dolazi iz recikliranja otpadnog bakra (bakra iz različitih formi/oblika). Postupak recikliranja je, ujedno, i vid uštede (tj. recikliranje daje mogućnost da se zaliha bakra iz zemljine kore eksploatišu umerenije). Sa stanovišta potrošnje energije i angažovanja materijalnih resursa, recikliranje(u odnosu na kompletan postupak proizvodnje od rude do metala) predstavlja najjeftiniji način dolaska do bakra. Oko 80% bakra, ikada proizvedenog, još uvek je u upotrebi.

korozivna postojanost;
on je ekološki - prirodni materijal;

otporan je na ultraljubičasto zračenje;
ne apsorbuje organske substance;

otporan je na inkrustaciju;
Na unutrašnjoj površini bakarnih cevi ne dolazi do nagomilavanja krečnjaka iz vode - što je inače redovna pojava kod vodovodnih instalacija izradjenih od drugih materijala.
od njega je moguće izraditi široku paletu legura;

nije zapaljiv;

veoma je dekorativan.
Specifična crvena boja predmeta od bakra je veoma topla, prijatna i nenametljiva, ujedno, ona vremenom (pod uticajem atmosferskih prilika) prelazi u plemenitu patinu. Bakar je metal koji se u formi svojih legura najčešće koristi prilikom izrade raznovrsnih umetnina (prevashodno u izradi nakita i u vajarstvu).
Popularnost bakra, kroz milenijume, bazirana je na kombinaciji svojstava koji ga čine jedinstvenim.

Upotreba

Bakar se masovno upotrebljava za proizvodnju:

• električnih provodnika - žice (i uopšte u elektronici);cevi (namenjene instalacionim sistemima vodosnabdevanja i gasa, grejanja, rashladnim postrojenjima i uredjajima, kolektorima za korišćenje sunčeve energije, izmenjivačima toplote, izradi raznovrsnih grejača, protivpožarnim sistemima...); 
• fitinga (kolena za spajanje bakarnih cevi);
• kablova;
• limova (za pokrivanje krovova...);
• bronze (primena u mašinogradnji, za izradu opruga, zavrtnja...);
• mesinga (primena u elektrotehnici, za izradu šipki, žice, ukrasnih predmeta...).

Ne postoji niti jedna industrijska oblast gde bakar nema svoju korisnu primenu (no, najzastupljeniji je u industriji rashladne i bele tehnike, mašinskoj industriji, brodogradnji, hemijskoj industriji, industriji motornih vozila, prehrambenoj industriji, gradjevinarstvu, računarskoj industriji, industriji telekomunikacionih uredjaja, medicini, hemijskoj industriji...).

Zbog ograničenih rezervi i velike primene bakar predstavlja materijal od strateškog značaja. 
Bakarne cevi i transport vode za piće
Bakar je prirodan materijal i od njega izradjene cevi preporučuju se za transport pijaće vode; ujedno, svojim biološkim svojstvima - bakar dodatno zaštićuje kvalitet pijaće vode od širenja raznih bakterija.
Na unutrašnjoj površini bakarnih cevi, nema nagomilavanja krečnjaka iz vode (tzv. inkrustacija).
Prilikom prolaska vode kroz nove bakarne cevi obrazuje se trajni zaštitni sloj na unutrašnjoj površini cevi (debljine nekoliko desetih delova milimetara) - što omogućava njihovo nesmetano korišćenje u instalacijama za snabdevanje vodom za piće (pomenuti trajni zaštitni sloj sprečava eroziju unutrašnje površine cevi).

Biološki značaj bakra

Bakar je mikroelement koji se javlja u reaktivim centrima mnogih enzima. Potreban je za stvaranje crvenih krvnih zrnaca, ulazi u sastav hemocijanina, ima pozitivan uticaj na ćelijsku membranu nervnih ćelija i ima uticaj u slanju nervnih impulsa. Dnevno je potrebno minimalno uneti 0,5 ppm. Nedostatak bakra dovodi do Vilsonove bolesti.

Na listi najzastupljenijih hemijskih elemenata u čovekovom organizmu, bakar se nalazi na trećem mestu, posle gvožđa i cinka. U našem organizmu, bakar se uglavnom nalazi u muskulaturi, kostima i jetri. Veoma je bitan i za kožu - podstiče proces nastajanja vezivnog tkiva i štiti ćelije od dejstva slobodnih radikala (slobodni radikali su glavni uzročnici starenja kože). Nedostatak bakra može da prouzrokuje i malokrvnost, jer nedovoljna količina bakra izaziva lošije "upijanje" gvožđa i smanjenje broja krvnih zrnaca. Predpostavlja se da nedostatak bakra izaziva i poremećaje u radu srca i usporava rad nervnog sistema (na primer: slaba koncentracija). Nedostatak bakra takođe smanjuje i količinu belih krvnih zrnaca, a samim tim i otpornost organizma na bolesti. Najveći izvor bakra u ishrani su morski plodovi a među njima bakra najviše ima u ostrigama. A ima ga u kikirikiju, sardinama, jetri, krompiru, kuvanim iznutricama, kiviju, crnom hlebu i svim ostalim proizvodima na bazi žitarica sa čijeg ploda nije uklonjena ljuska.Činjenice:Najstarije poznato ogledalo pripada vremenu I dinastije starog Egipta (oko 3100 godina pre Hrista) i napravljeno je od čistog bakra.

Najstariji pronadjeni bronzani novčići potiču iz perioda Jing-Šang 1750 - 1122 godine pre Hrista (kulture sa dalekog istoka poznate po svojoj upotrebi bronze).
Najpoznatija i najčešće korišćena so bakra je bakar-sulfat pentahidrat, poznatija u narodu kao "plavi kamen". Upotrebljava se kao fungucid i insekticid u vinogradarstvu i voćarstvu, jer je bakar otrovan za organizme nižeg stepena razvoja. Njegova proizvodnja i upotreba otpočela je još u vreme starih Egipćana.

Odlivci od čistog bakra (visoke elektro i toplotne provodljivosti) upotrebljavaju se za izradu delova mašina u elektrotehnici, za elektropeći, koriste se u izradi agregata za zavarivanje, u visokim pećima i hemijskim agregatima.

Na osnovu arheoloških istraživanja sprovedenih do 2001. godine i sakupljenih dokaza na lokalitetima: Belovode i Belolice (istočna Srbija), eminentni arheometalurzi tvrde da je Vinčanska kultura, inače najveća praistorijska kultura Evrope (5500 - 4000 pre nove ere), poznavala obradu bakra još pre 7000 godina. Na osnovu toga se može izvući zaključak da rano eneolitski rudnik - Rudna glava (okolina Majdanpeka) i praistorijska nalazišta bakra Belovode i Belolice (okolina Petrovca na Mlavi) predstavljaju kolevku evropske metalurgije.

Zahvaljujući pomenutom svojstvu i visokoj plastičnosti - bakar je, već mnogo vekova, jedan od osnovnih materijala u izradi metalnih novčića. 

Od ukupno procenjenih zaliha bakra u zemljinoj kori, pretpostavlja se da je do sada izvadjeno i iskorišćeno oko 12%. Ujedno, po procenama eksperata, najveće zalihe bakra poseduju Rusija, Čile i SAD.

Čisto zlato je toliko meko da se prstima može savijati. Radi postizanja čvrstine materijala, čak i zlato od 24 karata mora sadržati odredjenu količinu bakra. Za izradu nakita - široku primenu ima legura zlata AuAgCuZn.
Današnji automobili, srednje veličine, u sebi sadrže oko 22 kilograma bakra. Naime, reč je o bakru u formi kablova, žica i delova izradjenih od specijalnih legura.
Mobilni telefon sastoji se od delova u kojima ima oko 19% bakra.