réz / Cu
(alpakka /újezüst/, sárgaréz, delta-sárgaréz, ólombronz, tombak /hamisarany/, konstantán, deltafém, monelfém)

Név: Cuprum - latin (Ciprus szigetének nevéből - már az ókorban fontos rézlelőhely volt.)

Rendszám: a periódusos rendszer 29. eleme

Felfedezés:
Már az őskorban ismerték és szerszámokat készítettek belőle. A rézkorszak után a bronzkorszak következett.

Izotópok:
Két stabil
Számos, rövid élettartamú, mesterséges radioaktív izotópja létezik

Relatív atomtömeg: 65,34

Elektronkonfiguráció: [Ar](3d)10(4s)1

Előfordulás:
Termésréz (elemi állapotban) elég gyakran előfordul.
Szulfidos és oxidos ércek nagyobb tömegben fordulnak elő, pl. kalkopirit (CuFeS₂), kalkozit (Cu₂S) és kovellin (CuS).
Szulfo-arzenid, illetve szulfo-antimonid az enargit (Cu₃AsS₄) és a tetraedrit (Cu₃SbS₃).
Oxidok a kuprit (Cu₂O) és a tenorit (CuO); karbonátok a malachit [CuCO₃.Cu(OH)₂] és azazurit [2 CuCO₃.Cu(OH)₂].
Majdnem háromszáz különböző rézásványt ismerünk.
Nem ritka elem, a földkéreg a levegő és a tengerek összes tömegének 0,007 %-át teszi ki.

Előállítás:
Oxidjából hidrogénnel vagy szénnel redukálható.
Tiszta réz állítható elő sóinak oldatából elektrolízissel, ezt azonban inkább raffinálásra használják.
A bányászott rézércek általában kevés rezet tartalmaznak; ma már 1% rezet tartalmazó ércet is érdemes feldolgozni.
Először dúsítják, főleg flotációval, vagyis úsztatással, így 20-30%-ra nő a koncentrátum réztartalma. Nedves úton szokták az érc réztartalmát kioldani.
A koncentrátum pörkölésekor réz-oxid keletkezik, az arzén és az antimon, pedig oxidok formájában elpárolog.
A jelenlévő vas(II)-szulfid részben szilikáttá alakul:
2 CuO + FeS + C + SiO₂ = Cu₂S + FeSiO₃ + CO
A megolvadt tömegből a nehéz Cu2S és FeS alul gyűlik össze és megszilárdulva ún. kéneskövet ad, amelyben 50% réz van. Ezt lángkemencében pörkölve részben oxidálják, majd levegő kizárásával hevítve redukálják:
2 Cu₂S + 3 O₂ = 2 Cu₂O + 2 SO₂
2 Cu₂O + Cu₂S = 6 Cu + SO₂
így "feketeréz" keletkezik 70-99% réztartalommal, a vas elsalakosodik.
A feketeréz lángkemencében, oxidáló olvasztás hatására kén és más szennyezés tartalmának nagyobb részét elveszti, de sok oxigént vesz fel. Ezért nyers fadorongokkal keverik, a keletkező vízgőz és szén-dioxid az oxidot nagyobbrészt redukálja; a kapott réz 99,5%-os.

Ezt azonban még tovább kell finomítani.
Ez elektrolízissel (raffinálás) történik. Ekkor 99,95%-os nagytisztaságú rezet kapnak.

A réz tisztasága nagyon fontos a jó elektromos vezetőképességhez.

Fizikai tulajdonságok:
Rézvörös, közepesen kemény, szívós fém.
Nagyon jó elektromos vezetőképességét 0,5% arzén vagy foszfor negyedére csökkenti.
Sűrűsége 8,97 g/cm³
Olvadáspontja 1083°C

Kémiai tulajdonságok:
A rézcsoport első eleme.
Kevéssé aktív fém, hidrogénnel csak közvetve egyesíthető, halogénekkel egyesül.
Fluor hatására felületén CuF2 védőréteg keletkezik, ezért fluorral rézkészülékekben lehet dolgozni.
Klór, bróm és jód - különösen nedvesség jelenlétében - gyorsan megtámadja.
Oxigén még magas hőmérsékleten is lassan hat rá, fekete CuO réteg keletkezik rajta.
Kénnel sajátságos módon könnyebben egyesül, mint oxigénnel.
Vízgőz még magas hőmérsékleten sem reagál vele.
Ammóniával magas hőmérsékleten nitridet ad.
Szén-monoxid nyomás alatt sem hat rá.
Híg kénsav, csak oxigén jelenlétében oldja lassan, tömény kénsav melegítve oxidálja, majd oldja:
Cu + H₂SO₄ = CuO + SO₂ + H₂O
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H2O
Salétromsav különböző módon hat rá a töménységtől függően. Híg salétromsav nem oldja, nitrition jelenlétében igen. Tömény salétromsav oxidálja, majd oldja:
3 Cu + 8 HNO₃ = 3 Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4 H₂O
Igen tömény alkálilúgok is megtámadják, ha oxigén van jelen.
Ammónium-hidroxid, oxigén jelenlétében gyorsan oldja, mert komplex ionok keletkezése közben minden védőréteget felold.
Kálium-cianid oldat is oldja, ha levegő van jelen.
Szénsav és oxigén, vagy kén-dioxid és oxigén a réz felületét lassan zöld patinává alakítja; a patina bázisos rézsókból áll.
Vas(III)-sók oldata is oldja a rezet, mert oxidáló hatásuak (ezzel is szoktak nyomtatott áramköri rajzolatokat maratni).
Egy vagy két vegyértékű alakban fordul elő, ritkán három vegyértékű is lehet.
A Cu³⁺ ion szintelen, a Cu²⁺ ion víz jelenlétében kék vagy zöld.
Atomvegyületek az oxidok, szulfidok, stb. némely rézsó, pl. az acetát sajátos molekulavegyület, amelyben két rézatom között kovalens kötés van.
Gyakoriak a komplex ionok.

Felhasználás:
A vas és az alumínium után a legnagyobb tömegben termelt fém.
Az elektrotechnikában nélkülözhetetlen.
Csöveket (baloldali kép), elektromos vezetékeket (jobboldali kép) tartályokat, edényeket készítenek belőle.
Hajók, kupolák, tetők borítására használják.
Fontosak ötvözetei:
- A sárgaréz, amely 20-45% cinket tartalmaz.
Csapok, kilincsek, csavarok, stb. készítésére használják.
- A delta-sárgaréz erős, kemény típusú sárgaréz, ami a réz és cink mellett kis százalékban vasat is tartalmaz.
Főleg töltényhüvelyek készítésére használják.
- A bronz 14%-ig terjedő mennyiségű ónt tartalmaz, jól önthető, kovácsolható, sajtolható.
Minimális foszforral dezoxidált bronz készíthető.
- Az alpakka (újezüst) 5-30% nikkelt és 13-35% cinket tartalmaz.
Evőeszközöket, stb. készítenek belőle.
- A "monelfém" réz-nikkel ötvözet tengervíz-álló.
- Az ólombronz csapágybélésként használt rézötvözet (15-25-35% ólommal).
- A tombak (hamisarany) műtárgyak készítésére használt rézötvözet . Max. 9% cinket, ónt, esetleg kevés ólmot tartalmaz.
- A konstantán elektromos ellenállások, hőelemek alapanyaga. Nagyjából 60% réz és 40% nikkel alkotja. Erre használják a manganint is.
- A deltafém hajóalkatrészek készítésére alkalmas ötvözet. Jól ellenáll a tengervíz korrodáló hatásának (57-58% réz, 40% cink, 0,2-2,0% vas, ólom, nikkel, mangán alkotja).
Réz vegyületeket nagy mennyiségben használnak növényvédő szerekként (gombaölő szer), festékekhez, stb. Az egyik "legősibb" növényvédőszer a "rézgálic" (réz-szulfát CuSO₄).

Biológia:
Alsóbbrendű növényekre, gombákra erősen mérgező.
Magasabb rendű élőlények viszont igényelnek bizonyos mennyiségű rezet, emlősökre nem káros.
Az emberi szervezet számára kis mennyiségben nélkülözhetetlen elem. Egy felnőtt ember szervezetében körülbelül 80 mg-ot találunk belőle, főleg az agyban, a szemben, a májban, a szívben, a vesékben és az izmokban.
Sok enzim alkotórésze. A szervezetben 90%-a egy speciális fehérjéhez, az úgynevezett cöruloplazminhoz kötődik.
Részt vesz az oxidációs-redukciós folyamatokban, a vérképzésben és a központi idegrendszer működésében.
Legjobb forrásai a hüvelyesek, a gabonafélék és a máj.

Felhasznált irodalom