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Cobre

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Cobre
29 Cu
-

Cu

Ag
níquel ← → cobre zinco
Aparência
vermelho-laranja metálico brilho

Cobre nativo (~ 4 cm de tamanho)
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número de cobre, Cu, 29
Pronúncia / k ɒ p ər / KOP -ər
Categoria Metallic de metal de transição
Grupo, período, bloco 11, 4, d
Peso atômico padrão 63,546 (3)
Configuração eletrônica [ Ar ] 3d 10 4s 1
2, 8, 18, 1
Conchas de electrões de cobre (2, 8, 18, 1)
História
Descoberta Médio Easterns ( 9000 aC)
Propriedades físicas
Fase sólido
Densidade (perto RT) 8,96 g cm -3 ·
Líquido densidade no pf 8,02 g cm -3 ·
Ponto de fusão 1357,77 K , 1084,62 ° C, 1984,32 ° F
Ponto de ebulição 2835 K, 2562 ° C, 4643 ° F
Calor de fusão 13.26 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização 300,4 kJ mol -1 ·
Capacidade calorífica molar 24,440 J · · mol -1 K -1
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em T (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Propriedades atômicas
Estados de oxidação 1, 2, 3, 4
(Levemente óxido de base)
Eletronegatividade 1,90 (escala de Pauling)
Energias de ionização
( Mais)
1º: 745,5 kJ · mol -1
2: 1957,9 kJ · mol -1
3: 3555 kJ · mol -1
Raio atômico 128 pm
O raio de covalência 132 ± 16:00
Van der Waals raio 140 pm
Miscelânea
A estrutura de cristal cúbica de face centrada
O cobre tem uma estrutura cristalina cúbica de face centrada
Ordenamento magnético diamagnetic
Resistividade elétrica (20 ° C) 16,78 Nco · m
Condutividade térmica 401 W · m -1 · K -1
Expansão térmica (25 ° C) de 16,5 pM · · K -1 m -1
Velocidade do som (haste fina) ( RT) (recozido)
3810 m · s -1
O módulo de Young 110-128 GPa
Módulo de cisalhamento 48 GPa
Massa de módulo 140 GPa
Rácio de Poisson 0.34
Dureza de Mohs 3.0
Dureza de Vickers 369 MPa
Dureza Brinell 874 MPa
Número de registo CAS 7440-50-8
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de cobre
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP
63 Cu 69,15% 63 Cu é estável com 34 nêutrons
64 Cu syn 12.700 h ε - 64 Ni
β - - 64 Zn
65 Cu 30,85% 65 Cu é estável com 36 nêutrons
67 Cu syn 61,83 h β - - 67 Zn

O cobre é um elemento químico com o símbolo Cu (do latim : Cuprum) e número atômico 29. É um metal dúctil com muito alto e térmica condutividade elétrica. Cobre puro é macio e maleável; uma superfície recém exposta tem uma cor laranja-avermelhada. É usado como um condutor de calor e de electricidade, um material de construção, e um constituinte de vários metais ligas.

O metal e suas ligas têm sido utilizadas há milhares de anos. Na época romana, o cobre era extraído principalmente em Chipre , daí a origem do nome do metal como сyprium (metal de Chipre), mais tarde encurtado para сuprum. Seus compostos são comumente encontrado como sais de cobre (II), que muitas vezes dão cores azuis ou verdes para minerais tais como o azurita e turquesa e têm sido amplamente utilizados historicamente como pigmentos. Estruturas arquitetônicas construídas com corrosão de cobre para dar verde verdete (ou patina). Arte decorativa proeminentemente cobre, tanto por si mesma e como parte de pigmentos.

O cobre é essencial para todos os organismos vivos como um traço dietético mineral porque é um constituinte essencial do complexo enzima respiratória citocromo c oxidase. Em moluscos e crustáceos cobre é um constituinte do sangue de pigmento hemocyanin, que passa a ter a complexado ferro- hemoglobina em peixes e outros vertebrados. As principais áreas onde o cobre é encontrado em animais vertebrados são o fígado, músculo e osso. Em concentração suficiente, compostos de cobre são tóxicos para organismos superiores e são utilizados como substâncias bacteriostáticas, fungicidas e conservantes de madeira.

Características

Físico

Um disco de cobre (99,95% puro) feito por lingotamento contínuo e gravura.
Cobre apenas acima do seu ponto de fusão mantém sua cor-de-rosa brilho quando a luz suficiente ofusca a cor incandescência laranja.

Cobre, prata e ouro são em grupo 11 da tabela periódica, e que partilham certas características: eles têm um electrão s-orbital no topo de uma d- preenchido escudo do elétron e são caracterizados pela alta ductilidade e condutividade elétrica. D-conchas cheias nestes elementos não contribuem muito para as interações interatômicas, que são dominados pelos s-elétrons através ligações metálicas. Ao contrário do que metais com incompletos d conchas, ligações metálicas em cobre está faltando uma covalente caráter e são relativamente fracos. Isso explica a baixa dureza e alta ductilidade de um único cristal de cobre. Na escala macroscópica, a introdução de defeitos de estendido para a rede cristalina, tais como limites de grão, impede o fluxo do material sob tensão aplicada aumentando assim a sua dureza. Por esta razão, o cobre é normalmente fornecido em um grão fino forma policristalino, que tem uma maior força do que formas monocristalinos.

A baixa dureza do cobre em parte explica a sua alta condutividade elétrica (59,6 × 10 6 S / m) e, portanto, também de alta condutividade térmica, o que é o segundo mais elevado entre os metais puros, à temperatura ambiente. Isto é porque a resistividade para transporte de electrões em metais à temperatura ambiente origina principalmente a partir de dispersão de electrões na vibrações térmicas da estrutura, que são relativamente fraco para um metal macio. A densidade de corrente máxima admissível de cobre em ar livre é de aproximadamente 3,1 x 10 6 A / m2 de área de secção transversal, a partir do qual começa a aquecer excessivamente. Tal como acontece com outros metais, se cobre é colocado contra um outro metal, corrosão galvânica ocorrerá.

Juntamente com césio e ouro (ambos amarelo), e de ósmio (azulado), o cobre é um dos únicos quatro metais elementares com uma cor natural que não seja cinza ou prata. Cobre puro é laranja-vermelho e adquire uma tonalidade avermelhada manchar quando exposta ao ar. A cor característica de resultados de cobre a partir das transições electrónicas entre a 3d preenchido e camadas atómicas 4s meio vazios - a diferença de energia entre estas conchas é tal que corresponde a luz laranja. O mesmo mecanismo responsável pela cor amarela de ouro e de césio.

Químico

Fio de cobre não oxidada (esquerda) e fio de cobre oxidado (à direita).
O Oriente Torre do Royal Observatory, Edimburgo. O contraste entre o cobre remodelado instalado em 2010 ea cor verde da 1894 original de cobre é claramente visto.

Cobre forma uma rica variedade de compostos com estados de oxidação e um dois, que são muitas vezes chamados de cobre e de cobre, respectivamente. Ele não reage com a água, mas lentamente, reage com o oxigénio atmosférico formação de uma camada de óxido de cobre preto-castanho. Em contraste com a oxidação do ferro por ar molhado, esta camada de óxido de pára o mais, grandes quantidades de corrosão. Uma camada verde de verdete (carbonato de cobre) pode ser visto em construções antigas de cobre, tais como o Estátua da Liberdade, a maior estátua de cobre do mundo, construídos com Repousse e perseguindo. Cobre escurece quando exposto a sulfetos de hidrogênio e outros sulfuretos, que reagem com ele para formar várias sulfuretos de cobre sobre a superfície. As soluções de amoníaco contendo oxigénio dar complexos solúveis em água com cobre, assim como oxigénio e de ácido clorídrico para formar cloretos de cobre e acidificou-se o peróxido de hidrogénio para formar sais de cobre (II). O cobre (II) e cloreto de cobre comproportionate para formar cobre (I) cloreto.

Isótopos

Existem 29 isótopos de cobre 63 Cu e 65 Cu são estáveis, com 63 Cu compreendendo cerca de 69% de cobre que ocorre naturalmente.; ambos têm uma rotação de 3/2. Os outros isótopos são radioactivos, como sendo o mais estável 67 Cu com uma meia-vida de 61,83 horas. Sete isótopos metaestáveis foram caracterizados, com 68m Cu a mais longa duração com uma meia-vida de 3,8 minutos. Isótopos com um número de massa acima de 64 por decadência β -, ao passo que aqueles com um número de massa abaixo de 64 por decaimento β +. 64 Cu, que tem uma meia-vida de 12,7 horas, decai nos dois sentidos.

62 Cu e 64 Cu têm aplicações significativas. 64 Cu é um agente de radiocontraste para imagiologia de raios X, e complexado com um quelato pode ser utilizado para o tratamento do cancro. 62 Cu é usado em Cu-62 que é um PTSM marcador radioativo para a tomografia por emissão de pósitrons.

Ocorrência

O cobre é sintetizado em estrelas massivas e está presente na crosta terrestre a uma concentração de cerca de 50 partes por milhão (ppm), onde ocorre como cobre nativa ou em minerais tais como os sulfuretos de cobre calcopirita e calcocite, carbonatos de cobre azurita e malaquita eo cobre (I), óxido mineral cuprite. A maior massa de cobre elementar descoberto pesava 420 toneladas e foi encontrado em 1857 na Keweenaw Peninsula em Michigan, EUA. Cobre nativo é um polycrystal, com o maior cristal único descrito medindo 4,4 × 3,2 × 3,2 centímetros.

Produção

Chuquicamata no Chile é um dos a maior do mundo de cobre a céu aberto minas .
Tendência a produção mundial
Produção de cobre em 2005
Os preços do cobre em 2003-2011 USD por tonelada

A maioria de cobre é explorado ou extraído como sulfetos de cobre de grande minas a céu aberto em depósitos de cobre pórfiro que contêm 0,4 a 1,0% de cobre. Exemplos incluem Chuquicamata no Chile , Bingham Canyon Mine, em Utah, Estados Unidos e El Chino mina no Novo México, Estados Unidos. De acordo com Pesquisa Geológica Britânica, em 2005, o Chile foi o principal produtor de mina de cobre com, pelo menos, um terço quota mundial seguido pelos Estados Unidos, Indonésia e Peru. O cobre também pode ser recuperado através do Processo de lixiviação in situ. Vários sites no estado do Arizona são candidatos considerados primordiais para este método. A quantidade de cobre em uso está aumentando ea quantidade disponível é apenas suficiente para permitir que todos os países a atingir níveis de países desenvolvidos de uso.

Reservas

O cobre tem sido usado pelo menos 10.000 anos, mas mais de 95% de todo o cobre já extraído e smelted foi extraído desde 1900. Tal como acontece com muitos recursos naturais, a quantidade total de cobre na Terra é muito grande (cerca de 10 toneladas apenas 14 no topo quilômetros da crosta terrestre, ou cerca de 5 milhões anos de valor no ritmo atual de extração). No entanto, apenas uma pequena fração dessas reservas é economicamente viável, tendo em conta os preços e as tecnologias atuais. Várias estimativas de reservas de cobre existentes disponíveis para mineração variam de 25 anos a 60 anos, dependendo dos pressupostos essenciais, tais como a taxa de crescimento. A reciclagem é uma importante fonte de cobre no mundo moderno. Devido a estes e outros fatores, o futuro da produção de cobre e de alimentação é o assunto de muito debate, incluindo o conceito de Pico de cobre, análogo ao Peak Oil.

O preço do cobre tem sido historicamente instável, e quintuplicou desde o 60 anos de baixa de US $ 0,60 / lb (US $ 1,32 / kg) em junho de 1999 para US $ 3,75 por libra (US $ 8,27 / kg) em maio de 2006. Ele caiu para US $ 2,40 / lb (US $ 5,29 / kg) em fevereiro de 2007, em seguida, subiu para US $ 3,50 / lb (US $ 7,71 / kg) em abril de 2007. Em fevereiro de 2009, o enfraquecimento da demanda global e uma queda acentuada nos preços das commodities desde elevações do ano anterior deixou os preços do cobre em US $ 1,51 / lb.

Métodos

A concentração de cobre em médias de minérios de apenas 0,6%, e a maioria dos minérios de sulfuretos comerciais são, especialmente calcopirite (CuFeS2) e, em menor medida calcocite (Cu 2 S). Estes minerais são concentrados a partir de minérios esmagados ao nível de 10-15% de cobre por flotação ou biolixiviação. Aquecendo este material com sílica em fusão rápida remove a maior parte do ferro como escória. O processo explora a maior facilidade de conversão de sulfuretos de ferro nos seus óxidos, que por sua vez reagem com a sílica para formar o silicato de escória, que flutua no topo da massa aquecida. O mate de cobre resultante consiste em Cu 2 S é então torrado para converter todos os sulfetos em óxidos:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu2O + 2 SO2

O óxido cuproso é convertido em cobre blister após aquecimento:

2 Cu2O → 4 Cu + O2

O Sudbury processo fosco convertido apenas metade do sulfureto de óxido e, em seguida, utilizado este óxido para remover o resto do enxofre como o óxido. Foi então electroliticamente refinado e a lama ânodo explorada para a platina e o ouro que continha. Este passo explora a redução relativamente fácil de óxidos de cobre a cobre metálico. O gás natural é soprado através do blister para remover a maior parte do oxigénio restante e electrolítica é realizada sobre o material resultante para produzir cobre puro:

Cu2 + + 2 e - → Cu

Reciclagem

Cobre, como o alumínio, é 100% reciclável, sem qualquer perda de qualidade se em estado bruto ou contida num produto fabricado. No volume, o cobre é o terceiro metal mais reciclado depois de ferro e de alumínio. Estima-se que 80% do cobre já extraído é ainda hoje em uso. De acordo com Painel Internacional de Recursos do Stocks Metal em relatório Society, o estoque per capita global de cobre em uso na sociedade é 35-55 kg. Muito disso é nos países mais desenvolvidos (140-300 kg per capita) em vez de países menos desenvolvidos (30-40 kg per capita).

O processo de reciclagem de cobre segue aproximadamente os mesmos passos, que é utilizada para extrair cobre, mas requer menos passos. Alta pureza sucata de cobre é fundido num forno e depois reduzida e lançada tarugos e lingotes; grau de pureza inferior a sucata é refinado por galvanoplastia em um banho de ácido sulfúrico.

Alloys

Numeroso existem ligas de cobre, muitos com usos importantes. O bronze é uma liga de cobre e zinco . Bronze geralmente se refere para os com cobre estanho ligas, mas pode se referir a qualquer liga de cobre, tais como bronze de alumínio. O cobre é um dos componentes mais importantes de quilate prata e ligas de ouro e quilates soldas utilizadas na indústria de jóias, modificando o ponto das ligas resultantes cor, dureza e de fusão.

A liga de cobre e níquel, chamada cuproníquel, é usado em baixa denominação estatuário moedas , muitas vezes para o revestimento exterior. Os EUA moeda de 5 centavos chamado níquel consiste de 75% de cobre e 25% de níquel e tem uma composição homogênea. A liga de níquel / 10% de cobre de 90% é notável pela sua resistência à corrosão e é usado em várias partes serem expostos à água do mar. Ligas de alumínio com cobre (cerca de 7%) tem uma cor dourada agradável e são utilizados em decorações. Ligas de cobre com estanho são parte de soldas sem chumbo.

Compostos

Uma amostra de cobre (I), óxido.

Compostos binários

Quanto a outros elementos, os compostos são mais simples de cobre compostos binários, isto é, aqueles que contêm apenas dois elementos. Os principais são os óxidos, sulfetos e halogenetos. Tanto cuproso e óxidos cúpricos são conhecidos. Entre as numerosas sulfuretos de cobre, os exemplos importantes incluem de cobre (I) e sulfureto sulfureto de cobre (II).

Os halogenetos cuprosos com cloro , bromo, e iodo são conhecidos, como são os halogenetos com cúpricos flúor, cloro , e bromo. As tentativas para preparar cobre (II), iodeto de dar iodeto cuproso e iodo.

Cu2 + 2 + 4 I - → 2 Cul + I2

Química de coordenação

O cobre (II) dá uma coloração azul profundo na presença de ligandos de amoníaco. O usado aqui é tetramminecopper sulfato de (II).

Cobre, como todos os metais, formas complexos de coordenação com ligandos. Em solução aquosa, o cobre (II) existe na forma de [Cu (H2O) 6] 2+. Este complexo apresenta a mais rápida taxa de câmbio de água (velocidade de ligantes de água Montagem e desmontagem) para qualquer transição complexo aquo metal. Adicionando aquosa de hidróxido de sódio provoca a precipitação do sólido luz azul hidróxido de cobre (II). A equação simplificada é:

Cu2 + + 2 OH - → Cu (OH) 2

Amónia aquosa resulta na mesma precipitado. Após a adição de um excesso de amónia, o precipitado dissolve-se, formando tetraamminecopper (II):

Cu (H2O) 4 (OH) 2 + 4 NH3 → [Cu (H2O) 2 (NH3) 4] 2+ + 2 H2O + 2 OH -

Muitos outros oxianiões formar complexos; esses incluem cobre (II) acetato de etilo, nitrato de cobre (II) , e cobre (II) de carbonato. O cobre (II), sulfato de forma um cristalino azul penta hidrato, que é o composto de cobre mais familiar em laboratório. Ele é utilizado em uma fungicida denominado Calda bordalesa.

Modelo de esfera-e-vara do complexo de [Cu (NH3) 4 (H2O) 2] 2+, ilustrando o geometria de coordenação octaédrica comum para o cobre (II).

Polióis, compostos contendo mais do que um álcool grupo funcional, geralmente interagir com sais cúpricos. Por exemplo, sais de cobre são utilizados para testar açúcares redutores. Especificamente, usando Reagente de Benedict e Licor de Fehling, a presença do açúcar é sinalizada por uma mudança de cor de azul de Cu (II) a avermelhada de cobre (I), óxido. Reagentes e afins complexos de Schweizer com etilenodiamina e outras aminas dissolver a celulose. Os aminoácidos formar complexos de quelato muito estável com cobre (II). Existem muitos testes wet-químicos para os íons de cobre, um envolvendo ferrocianeto de potássio, o que dá um precipitado castanho com sais de cobre (II).

Organocobre química

Os compostos que contêm uma ligação carbono-cobre são conhecidos como compostos de organocobre. Eles são muito reactivos com o oxigénio para formar cobre (I) e óxido têm muitos usos em química. Eles são sintetizados por tratamento de cobre (I) com compostos Reagentes de Grignard, o terminal alquinos ou reagentes de organo-lítio; em particular, a última reacção descrita produz um Reagente Gilman. Estes podem sofrer com substituição halogenetos de alquilo para formar produtos de acoplamento; como tal, eles são importantes no domínio da síntese orgânica. De cobre (I) é acetileto altamente sensível ao choque, mas é um intermediário em reacções tais como a Cadiot-Chodkiewicz de acoplamento, o Acoplamento de Sonogashira. A adição conjugada de enonas e carbocupration de alcinos também podem ser alcançados com compostos de organocobre. De cobre (I) forma uma grande variedade de complexos fracos com alcenos e monóxido de carbono , especialmente na presença de ligandos de amina.

Cobre (III) e de cobre (IV)

Cobre (III) é mais caracteristicamente encontrado em óxidos. Um exemplo simples é o potássio cuprate, KCuO 2, um sólido azul-preto. Os melhores de cobre estudado compostos (III) são os supercondutores cuprate. ?trio óxido de bário cobre (YBa 2 Cu 3 O 7) consiste de Cu (II) e Cu centros (III). Como óxido, fluoreto é um anião altamente básica e é conhecido para estabilizar iões metálicos em estados de oxidação elevadas. Com efeito, tanto de cobre (III) e mesmo de cobre (IV) são conhecidos fluoretos, K 3 e 6 CuF Cs CuF 2 6, respectivamente.

Algumas proteínas de cobre formam complexos oxo, que também apresentam cobre (III). Com di- e tri péptidos, cobre complexos de cor roxa (III) são estabilizadas pela desprotonado ligandos amida.

Complexos de cobre (III) também são observados como intermediários em reacções de compostos de organocobre.

História

Idade do Cobre

A cobre corroído lingote de Zakros, Crete, moldado na forma de uma pele de animal típico em que era.

Copper ocorre naturalmente como cobre nativo e era conhecido por algumas das civilizações mais antigas no registro. Ele tem um histórico de uso que é pelo menos 10.000 anos de idade, e as estimativas de seu lugar descoberta lo em 9000 aC no Oriente Médio; um pingente de cobre foi encontrado no norte do Iraque, que data de 8700 aC. Há evidências de que o ouro e ferro meteórico (mas não a fundição de ferro) foram os únicos metais utilizados por seres humanos antes de cobre. A história da metalurgia do cobre é pensado para ter seguido a seguinte sequência: 1) o trabalho a frio de cobre nativo, 2) recozimento, 3) fundição, e 4) o método da cera perdida. No sudeste da Anatólia, todos os quatro destas técnicas metalúrgicas parece mais ou menos ao mesmo tempo no início do c Neolítico. 7500 aC. No entanto, assim como a agricultura foi inventada independentemente em várias partes do mundo (incluindo o Paquistão, China e Américas) fundição de cobre foi inventada localmente em vários lugares diferentes. Provavelmente foi descoberta independentemente na China antes de 2800 aC, na América Central, talvez por volta de 600 dC, e na ?frica Ocidental sobre a nona ou século 10. Carcaça de investimento foi inventado em 4500-4000 BC no Sudeste Asiático e datação por carbono estabeleceu mineração em Alderley Edge em Cheshire, Reino Unido em 2280-1890 aC. Ötzi o Iceman, um macho datado de 3300-3200 aC, foi encontrado com um machado com uma cabeça de cobre 99,7% puro; altos níveis de arsênico no cabelo dele sugerem seu envolvimento na fundição de cobre. Experiência com o cobre tem ajudado o desenvolvimento de outros metais; em particular, a fundição de cobre levou à descoberta de fundição de ferro. Produção no Complexo de cobre velho no Michigan e Wisconsin é datado entre 6000 e 3000 aC. Bronze natural, um tipo de cobre feita a partir de minérios ricos em silício, arsênico, e (raramente) estanho, entrou em uso geral nos Balcãs ao redor 5500 BC. Anteriormente, a única ferramenta de cobre tinha sido o furador, usada para perfurar buracos no couro e arrancando peg-buracos para juntar madeira. No entanto, a introdução de uma forma mais robusta de cobre levou à utilização generalizada, e produção em grande escala de ferramentas de metais pesados, incluindo eixos, enxós, machados e enxós.

Idade do Bronze

Liga de cobre com estanho para fazer o bronze foi praticado primeiro cerca de 4000 anos após a descoberta de fundição de cobre, e cerca de 2000 anos depois de "bronze natural" tinha entrado em uso geral. Artefatos de bronze de sumérios e cidades egípcias artefatos de ligas de cobre e bronze datam de 3000 aC. A Idade do Bronze começou no sudeste da Europa em torno de 3700 - 3300 aC, no noroeste da Europa cerca de 2500 aC. Ele terminou com o início da Idade do Ferro, 2000-1000 BC no Oriente Próximo, de 600 aC no Norte da Europa. A transição entre a Neolítico ea Idade do Bronze era anteriormente chamado de Período Calcolítico (cobre-pedra), com ferramentas de cobre sendo usado com ferramentas de pedra. Este termo tem caído gradualmente em desuso, porque em algumas partes do mundo a Calcholithic e Neolítico são coincidentes em ambas as extremidades. Bronze, uma liga de cobre e zinco, é de origem muito mais recente. Ele era conhecido pelos gregos, mas tornou-se um complemento significativo para bronze durante o Império Romano.

Antiguidade e Idade Média

Em alquimia o símbolo para o cobre era também o símbolo da deusa e do planeta Vênus .
Mina de cobre no Calcolítico Timna Valley, Deserto do Negev, Israel.

Na Grécia, o cobre era conhecido pelos chalkos nome (χαλκός). Era um recurso importante para os romanos, gregos e outros povos antigos. Na época romana, era conhecido como aes Cyprium, aes sendo o termo latino genérico para ligas de cobre e Cyprium de Chipre , onde o cobre foi minado. A frase foi simplificada para Cuprum, daí o cobre Inglês. Afrodite e Venus representado cobre na mitologia e da alquimia, por causa de sua beleza lustrous, seu uso antigo em espelhos que produzem, e sua associação com Chipre, que era sagrado para a deusa. Os sete corpos celestes conhecidos dos antigos foram associados com os sete metais conhecidos na Antiguidade, e Venus foi atribuído ao cobre.

Primeiro uso da Grã-Bretanha de bronze ocorreu por volta do século terceiro ao segundo BC. Na América do Norte, mineração de cobre começou com trabalhos marginais por nativos americanos. Cobre nativo é conhecido por ter sido extraído de sites Isle Royale com ferramentas de pedra primitivos entre 800 e 1600. metalurgia de cobre estava florescendo na América do Sul, especialmente no Peru por volta de 1000 dC; procedeu a um ritmo muito mais lento em outros continentes. Cobre ornamentais enterro do século 15 foram descobertos, mas a produção comercial do metal de não começar até o início do século 20.

O papel cultural de cobre tem sido importante, particularmente em moeda. Romanos no sexto através de terceiro séculos aC usado pedaços de cobre como o dinheiro. Na primeira, o próprio cobre foi avaliado, mas aos poucos a forma ea aparência do cobre tornou-se mais importante. Julius Caesar tinha suas próprias moedas feitas de bronze, enquanto Otaviano Augusto César moedas 's foram feitas de ligas de Cu-Pb-Sn. Com uma produção anual estimada de cerca de 15.000 t, Atividades de mineração e fundição de cobre romano atingiu uma escala insuperável até o tempo da Revolução Industrial ; as províncias mais intensamente minadas foram os de Hispania, Chipre e na Europa Central.

Os portões do Templo de Jerusalém usado Corinthian bronze feita pela depleção de douramento. Ele foi mais prevalente em Alexandria, onde a alquimia é pensada para ter começado. Na ?ndia antiga, o cobre foi usado na ciência médica holística Ayurveda para instrumentos cirúrgicos e outros equipamentos médicos. Os antigos egípcios (~ 2.400 aC) utilizado cobre para esterilizar feridas e água potável, e mais tarde para dores de cabeça, queimaduras, e prurido. O Bagdá Bateria, com cilindros de cobre soldadas para liderar, remonta a 248 aC a 226 dC e se assemelha a uma célula galvânica, levando as pessoas a acreditar que esta era a primeira bateria; a alegação não foi verificada.

Período moderno

Drenagem ácida de mina afetando o córrego que funciona a partir do desuso Minas de cobre Parys Montanha

O Grande Mountain Copper era uma mina em Falun, Suécia, que operava a partir do século 10 a 1992. Produziu dois terços da demanda de cobre da Europa no século 17 e ajudou a financiar muitas das guerras da Suécia durante esse tempo. Foi referido como tesouraria da nação; Suécia teve um cobre moeda apoiada.

Os usos do cobre na arte não se limitaram a moeda: ele foi usado por Renascença escultores, em tecnologia fotográfica conhecida como a daguerreótipo, eo Estátua da Liberdade. Chapeamento de cobre e revestimento de cobre para cascos de navios foi generalizada; os navios de Cristóvão Colombo estavam entre os primeiros a ter este recurso. O Norddeutsche Affinerie em Hamburgo foi a primeira moderna unidade de galvanoplastia iniciar sua produção em 1876. O cientista alemão Gottfried Osann inventado metalurgia do pó em 1830, enquanto a determinação da massa atômica do metálicas; em torno de, em seguida, descobriu-se que a quantidade e tipo de elemento de liga (por exemplo, estanho) de cobre afectaria tons de sino. Flash fundição foi desenvolvido pela Outokumpu na Finlândia e aplicado pela primeira vez em Harjavalta em 1949; o processo eficiente de energia é responsável por 50% da produção de cobre primário do mundo.

O Conselho Intergovernamental de Países Exportadores de Cobre, formado em 1967 com o Chile, Peru, Zaire e Zâmbia, desempenhou um papel semelhante para o cobre como OPEP faz de petróleo. Ele nunca alcançou a mesma influência, especialmente porque o segundo maior produtor, os Estados Unidos, nunca foi um membro; que foi dissolvido em 1988.

Aplicações

Acessórios de cobre sortidas

As principais aplicações de cobre estão em fios elétricos (60%), coberturas e hidráulica (20%) e máquinas industriais (15%). O cobre é usado principalmente como um metal, mas uma dureza mais elevada, quando é necessário é combinado com outros elementos para fazer uma liga (5% do uso total), como latão e bronze. Uma pequena parte do fornecimento de cobre é usado na produção de compostos para os suplementos nutricionais e fungicidas na agricultura. Usinagem de cobre é possível, embora seja geralmente necessário utilizar uma liga para peças complexas para obter boas características de usinabilidade.

Fios e cabos

Apesar da concorrência de outros materiais, cobre continua a ser o preferido condutor elétrico em quase todas as categorias de fiação elétrica com a grande exceção sendo sobrecarga potência de transmissão elétrica, onde o alumínio é muitas vezes preferido. Arame de cobre é utilizado em geração de energia, de transmissão de energia, distribuição de energia, telecomunicações , eletrônica circuitos, e inúmeros tipos de equipamento eléctrico. A fiação elétrica é o mercado mais importante para a indústria do cobre. Isso inclui fio edifício, cabo de comunicação, cabo de distribuição de energia, fio máquina, fio automóvel e cabo e fio magnético. Cerca de metade de todo o cobre extraído é usado na fabricação de condutores de fios e cabos elétricos. Muitos dispositivos elétricos dependem de fiação de cobre devido à sua multiplicidade de propriedades benéficas inerentes, tais como a sua alta condutividade elétrica, resistência à tracção, ductilidade, Creep (deformação) de resistência, corrosão resistência, baixo de expansão térmica, elevada Condutividade térmica, solderability, e facilidade de instalação.

Eletrônica e dispositivos relacionados

Copper elétrica barramentos de distribuição de energia para um grande edifício

Circuitos integrados e placas de circuito impresso de cobre apresentam cada vez mais em vez do alumínio por causa da sua condutividade eléctrica superiores (ver Interconexão de cobre para o artigo principal); dissipadores de calor e permutadores de calor usar o cobre como um resultado da sua capacidade de dissipação de calor superiores ao alumínio. Eletroímãs, tubos de vácuo, tubos de raios catódicos, e magnetrons em fornos de microondas usam cobre, como fazer guias de onda da radiação de microondas.

Motores elétricos

Maior de cobre condutividade versus outros materiais metálicos aumenta a eficiência de energia eléctrica segundo motores. Isto é importante porque os motores e sistemas movidos a motor são responsáveis por 43% -46% de todo o consumo mundial de eletricidade e 69% de toda a eletricidade usada pela indústria. O aumento da secção transversal da massa e cobre numa bobina aumenta a eficiência de energia eléctrica do motor. Rotores motor de cobre, uma nova tecnologia projetada para aplicações de motor, onde a poupança de energia são objetivos de projeto de primeira linha, estão permitindo de uso geral motores de indução para atender e exceder National Electrical Manufacturers Association (NEMA) padrões de eficiência premium.

Arquitetura

Telhado de cobre no Minneapolis City Hall, revestido com pátina
Utensílios de cobre velhas em um restaurante de Jerusalém

O cobre tem sido utilizado desde a antiguidade como um bem durável, resistente à corrosão , e de material arquitetônico intempéries. Telhados, rufos, calhas de chuva, calhas, cúpulas, pináculos, abóbadas, e portas têm sido feitas a partir de cobre para centenas ou milhares de anos. Uso arquitetônico de cobre foi expandido nos tempos modernos para incluir interior e exterior revestimento de paredes, construção juntas de dilatação, rádio freqüência blindagem, e produtos indoor antimicrobianos, tais como corrimãos atraentes, sanitários, e bancadas. Alguns dos outros benefícios importantes de cobre como um material arquitetônico incluem seu baixo o movimento térmico, peso leve, proteção contra raios , e sua reciclagem.

Distintivo verde natural do metal de patina tem sido cobiçado por arquitetos e designers. A patina uma camada final é particularmente durável que é altamente resistente à corrosão atmosférica, protegendo assim o metal subjacente contra o desgaste adicional. Ele pode ser uma mistura de compostos de carbonato e sulfato em várias quantidades, dependendo das condições ambientais, tais como a chuva ácida contendo enxofre. Architectural cobre e suas ligas também pode ser "Acabado" para embarcar um olhar particular, sentir e / ou cor. Acabamentos incluem tratamentos mecânicos de superfície, corantes, produtos químicos e tintas.

O cobre tem excelente brasagem e propriedades de soldadura e podem ser soldadas ; os melhores resultados são obtidos com a soldadura por arco de gás de metal .

Aplicações Antibiofouling

O cobre tem sido muito utilizado como um biostático superfície de peças de linha de navios para proteger contra cracas e mexilhões. Ele foi originalmente usado puro, mas desde que foi substituído pelo De metal Muntz. As bactérias não irão crescer sobre uma superfície de cobre, porque é biostático. Do mesmo modo, tal como discutido em ligas de cobre na aquicultura, ligas de cobre tornaram-se materiais de compensação importantes do indústria de aquacultura devido ao fato de que eles são antimicrobiana e prevenir biofouling, mesmo em condições extremas e têm fortes estruturais e resistentes à corrosão propriedades em ambientes marinhos.

Aplicações antimicrobianas

Numerosos estudos de eficácia antimicrobiana foram realizados nos últimos 10 anos quanto à eficácia do cobre para destruir uma grande variedade de bactérias, bem como vírus influenza A, adenovírus, e fungos .

Superfícies de liga de cobre de toque têm propriedades intrínsecas naturais para destruir uma grande variedade de microorganismos (por exemplo, E. coli O157: H7, resistente à meticilina Staphylococcus aureus ( MRSA), Staphylococcus, Clostridium difficile, vírus influenza A, adenovírus, e fungos ). Alguns 355 ligas de cobre foram provados para matar mais de 99,9% das bactérias causadoras de doenças em apenas duas horas, quando limpos regularmente. O United States Environmental Protection Agency (EPA) aprovou os registros dessas ligas de cobre como " materiais antimicrobianos com benefícios para a saúde pública ", que permite que os fabricantes de tornar juridicamente reivindicações quanto aos benefícios positivos para a saúde pública de produtos feitos com ligas de cobre antimicrobiano registrados. Além disso, a EPA aprovou uma longa lista de produtos de cobre antimicrobianas nestas ligas, tais como bedrails, corrimãos, mesas sobre-cama, pias, torneiras, maçanetas, hardware vaso sanitário, teclados de computador, equipamentos de health club, alças carrinho de compras, etc. (para uma lista abrangente de produtos, consulte: Superfícies de toque-ligas de cobre antimicrobiano # produtos aprovados). Maçanetas de cobre são utilizados em hospitais para reduzir a transferência de doença, e A doença do legionário é suprimida pela tubulação de cobre em sistemas de canalização. Produtos de liga de cobre antimicrobianas estão agora a ser instalado nas unidades de saúde no Reino Unido, Irlanda, Japão, Coréia, França, Dinamarca e Brasil e no sistema de transporte de metrô em Santiago, Chile, onde corrimãos ligas de cobre-zinco será instalado em cerca de 30 estações entre 2011-2014.

Outros usos

Compostos de cobre em forma líquida são utilizados na preservação de madeira, particularmente no tratamento porção inicial das estruturas durante a reparação de danos devido às podridão seca. Em conjunto com o zinco, fios de cobre pode ser colocada sobre materiais de cobertura não condutores para desencorajar o crescimento de musgo. Fibras têxteis usar o cobre para criar tecidos de proteção antimicrobiana, como fazer esmaltes cerâmicos, vitrais e instrumentos musicais . Galvanoplastia vulgarmente utiliza cobre como uma base para outros metais tais como níquel.

O cobre é um dos três metais, juntamente com o chumbo e prata, utilizado num procedimento de teste de materiais museu chamado o teste Oddy. Neste processo, o cobre é utilizado para detectar os cloretos, óxidos e compostos de enxofre.

O cobre também é comumente encontrada em jóias, e do folclore diz que cobre pulseiras aliviaros sintomas da artrite, embora isso tenha se mostrado incorreta.

Óxido de cobre e carbonato é usado nafabricação de vidroe emesmaltes cerâmicos para transmitir cores verdes e marrons.

Papel biológico

Ricas fontes de cobre incluem ostras, carne de cordeiro fígado, castanhas do Brasil, melaço, cacau e pimenta preta. Boas fontes incluem lagosta, nozes e sementes de girassol, azeitonas verdes, abacates e farelo de trigo.

Proteínas de cobre têm diversas funções de transporte de electrões biológico e de transporte de oxigénio, processos que exploram a interconversão fácil de Cu (I) e Cu (II). O papel biológico para o cobre começou com o aparecimento de oxigênio na atmosfera da terra. A proteína hemocyanin é o portador de oxigênio na maioria dos moluscos e alguns artrópodes , como o caranguejo-ferradura ( Limulus polyphemus ). Porque hemocianina é azul, estes organismos têm sangue azul, não o sangue vermelho encontrado em organismos que dependem de hemoglobina para essa finalidade. Estruturalmente relacionados com hemocianina são as lacases e tirosinases. Em vez da ligação de oxigénio reversível, estas proteínas substratos hidroxilar, ilustrado pelo seu papel na formação de lacas.

O cobre é também um componente de outras proteínas associadas com o processamento de oxigénio. Em citocromo c oxidase, que é necessário para aeróbia respiração, cobre e ferro cooperar na redução de oxigénio. Cobre também é encontrada em muitos superóxido dismutase, proteínas que catalisam a decomposição de superóxidos, convertendo-o (por desproporcionamento) de oxigénio e de peróxido de hidrogénio :

2 HO2→ H2O2+ O2

Várias proteínas de cobre, tais como as "proteínas de cobre azuis", não interagem diretamente com substratos, portanto, eles não são enzimas. Estas proteínas retransmitir elétrons pelo processo chamado de transferência de elétrons.

Funções de fotossíntese por uma elaborada cadeia de transporte de elétrons dentro da membrana thylakoid. Um "link" central nesta cadeia é plastocianina, uma proteína de cobre azul.

As necessidades dietéticas

O cobre é um elemento essencial oligoelemento em plantas e animais, mas não alguns microorganismos. O corpo humano contém cobre a um nível de cerca de 1,4 a 2,1 mg por kg de massa corporal. Dito de outra forma, a RDA de cobre em adultos saudáveis ​​normais é citado como 0,97 mg / dia e de 3,0 mg / dia. O cobre é absorvido no intestino, em seguida, transportados para o fígado, ligado a albumina. Após o processamento no fígado, o cobre é distribuído a outros tecidos, numa segunda fase. Transporte de cobre aqui envolve a proteína ceruloplasmina, que transporta a maior parte do cobre no sangue. Ceruloplasmina também transporta de cobre que é excretada no leite, e é particularmente bem absorvidos como fonte de cobre. De cobre no corpo normalmente sofre a circulação entero-hepática (cerca de 5 mg por dia, versus cerca de 1 mg por dia absorvido na dieta e excretados a partir do corpo), e o corpo é capaz de excretar algum excesso de cobre, se necessário, através de bílis, que transporta alguma cobre para fora do fígado que não é então reabsorvido pelo intestino.

Distúrbios baseados em cobre

Por causa de seu papel em facilitar a absorção de ferro,deficiência de cobre pode produziranemia-como sintomas,neutropenia, anormalidades ósseas, hipopigmentação, crescimento deficiente, aumento da incidência de infecções, osteoporose, hipertireoidismo e anormalidades no metabolismo da glicose e colesterol. Por outro lado, A doença de Wilson provoca uma acumulação de cobre nos tecidos do corpo.

A deficiência grave pode ser encontrada por meio de testes para baixo plasma ou soro níveis de cobre, ceruloplasmina baixa, e os baixos níveis de superóxido dismutase de glóbulos vermelhos; estes não são sensíveis a níveis de cobre marginal. A "atividade do citocromo c oxidase de leucócitos e plaquetas" foi indicado como um outro fator na deficiência, mas os resultados não foram confirmados pela replicação.

NFPA 704
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Diamante fogo para metal de cobre

Gram quantidades de vários sais de cobre foram tomadas em tentativas de suicídio e produziu toxicidade aguda de cobre em seres humanos, possivelmente devido a ciclos redox e a geração de espécies de oxigénio reactivas que danificam o DNA . Os valores correspondentes de sais de cobre (30 mg / kg) são tóxicos em animais. Um valor mínimo dietético para o crescimento saudável em coelhos foi relatado para ser pelo menos 3 ppm na dieta. No entanto, concentrações mais elevadas de cobre (100 ppm, 200 ppm, ou 500 ppm) na dieta de coelhos pode influenciar favoravelmente a eficiência de conversão de ração, taxa de crescimento, e as percentagens de carcaça.

Toxicidade crónica não cobre normalmente ocorrer em humanos devido a sistemas de transporte que regulam a absorção e excreção. Mutações recessivas autossômicas em proteínas de transporte de cobre pode desativar esses sistemas, levando a doença de Wilson com acúmulo de cobre e cirrose do fígado em pessoas que herdaram dois genes defeituosos.

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