De kobber er et overgangsmetall som tilhører gruppe 11 i det periodiske systemet og er representert med det kjemiske symbolet Cu. Det er preget og preget av å være et rød-oransje metall, veldig duktilt og formbart, og er også en flott leder av elektrisitet og varme..
I sin metalliske form er det funnet som et primært mineral i basaltbergarter. I mellomtiden oksyderes den i svovelholdige forbindelser (de med større utnyttelse av gruvedrift), arsenider, klorider og karbonater; det vil si en enorm kategori av mineraler.
Blant mineralene som inneholder det, kan vi nevne kalcocite, chalcopyrite, bornite, cuprite, malachite og azurite. Kobber er også til stede i asken til alger, marine koraller og leddyr.
Dette metallet har en overflod på 80 ppm i jordskorpen, og en gjennomsnittlig konsentrasjon i sjøvann på 2,5 ∙ 10-4 mg / L. I naturen forekommer det som to naturlige isotoper: 63Cu, med en overflod på 69,15%, og 65Cu, med en overflod på 30,85%.
Det er bevis for at kobber ble smeltet i 8000 f.Kr. C. og legert med tinn for å danne bronse, i 4000 f.Kr. C. Det anses at bare meteorisk jern og gull går foran det som de første metaller som brukes av mennesker. Det er dermed synonymt med arkaisk og oransje glød samtidig..
Kobber brukes hovedsakelig til produksjon av kabler for ledning av elektrisitet i elektriske motorer. Slike kabler, små eller store, utgjør maskiner eller apparater i industrien og i hverdagen..
Kobber er involvert i den elektroniske transportkjeden som tillater syntesen av ATP; viktigste energiske forbindelse av levende vesener. Det er en kofaktor av superoksyd-dismutase: et enzym som nedbryter superoksydionen, en svært giftig forbindelse for levende vesener.
I tillegg spiller kobber en rolle i hemocyanin i oksygentransport i noen edderkoppdyr, krepsdyr og bløtdyr, noe som ligner på det som utføres av jern i hemoglobin..
Til tross for alle fordelaktige handlinger for mennesker, når kobber akkumuleres i menneskekroppen, slik det er tilfelle Wilsons sykdom, kan det forårsake levercirrhose, hjernesykdommer og øyeskader, blant andre endringer..
Artikkelindeks
Innfødt kobber ble brukt til å lage gjenstander som erstatning for stein i yngre steinalder, sannsynligvis mellom 9000 og 8000 f.Kr. C. Kobber er et av de første metallene som brukes av mennesker, etter jernet som er tilstede i meteoritter og gull..
Det er bevis på bruk av gruvedrift for å skaffe kobber i år 5000 f.Kr. C. Allerede for en tidligere dato ble artikler av kobber konstruert; slik er tilfellet med en ørering produsert i Irak anslått til 8700 f.Kr. C.
I sin tur antas det at metallurgi ble født i Mesopotamia (nå Irak) i 4000 f.Kr. C., da det var mulig å redusere metallet til mineralene ved bruk av ild og kull. Senere ble kobber med vilje legert med tinn for å produsere bronse (4000 f.Kr.).
Noen historikere peker på en kobberalder, som ville ligge kronologisk mellom yngre steinalder og bronsealder. Senere erstattet jernalderen bronsealderen mellom 2000 og 1000 f.Kr. C.
Bronsealderen begynte 4000 år etter at kobber ble smeltet. Bronseartikler fra Vinca-kulturen dateres tilbake til 4500 f.Kr. C.; mens i Sumeria og Egypt er det bronseobjekter laget 3000 år f.Kr. C.
Bruk av radioaktivt karbon har etablert eksistensen av kobberdrift i Alderley Edge, Cheshire og Storbritannia, mellom årene 2280 og 1890 f.Kr. C.
Det kan bemerkes at Ötzi, "ismannen" med en estimert dato mellom 3300 og 3200 f.Kr. C., hadde en øks med et hode av rent kobber.
Romerne fra det 6. århundre f.Kr. De brukte kobberbiter som valuta. Julius Caesar brukte messing-, kobber- og sinklegeringsmynter. I tillegg ble Octavios mynter laget med en legering av kobber, bly og tinn..
Kobberproduksjonen i Romerriket nådde 150.000 tonn per år, et tall som bare ble overgått under den industrielle revolusjonen. Romerne brakte kobber fra Kypros, og kjente det som aes Cyprium ("metall fra Kypros").
Senere utartet begrepet til cuprum: et navn som ble brukt til å betegne kobber til år 1530, da det engelske rotbegrepet 'kobber' ble introdusert, for å betegne metallet..
Det store kobberfjellet i Sverige, som opererte fra det 10. århundre til 1992, dekket 60% av Europas forbruk på 1600-tallet. La Norddeutsche Affinerie-anlegget i Hamburg (1876) var det første moderne galvaniseringsanlegget som brukte kobber.
Kobber er et skinnende oransjerødt metall, mens de fleste innfødte metaller er grå eller sølv.
29
63,546 u
1.084,62 ºC
Vanlige gasser som oksygen, nitrogen, karbondioksid og svoveldioksid er løselige i smeltet kobber og påvirker metallets mekaniske og elektriske egenskaper når det stivner..
2.562 ºC
- 8,96 g / ml ved romtemperatur.
- 8,02 g / ml ved smeltepunkt (væske).
Merk at det ikke er noen betydelig reduksjon i tetthet mellom den faste og den flytende fasen; begge representerer veldig tette materialer.
13,26 kJ / mol.
300 kJ / mol.
24,44 J / (mol ∙ K).
16,5 µm / (m ∙ K) ved 25 ºC.
401 W / (m ∙ K).
16,78 Ω ∙ m ved 20 ºC.
59,6 ∙ 106 Dere.
Kobber har en veldig høy elektrisk ledning, bare overgått av sølv..
3.0.
Det er derfor et mykt metall og også ganske duktilt. Styrke og seighet økes ved kaldbearbeiding på grunn av dannelsen av langstrakte krystaller med samme ansiktssentrerte kubiske struktur som er tilstede i kobber..
Kobber reagerer ikke med vann, men reagerer med atmosfærisk oksygen og dekkes med et lag svartbrunt oksid som gir korrosjonsbeskyttelse til de underliggende lagene av metallet:
2Cu (s) + Oto(g) → 2CuO
Kobber er ikke løselig i fortynnede syrer, men reagerer med varme og konsentrerte svovelsyre og salpetersyre. Det er også løselig i ammoniakk i vandig oppløsning og i kaliumcyanid.
Det kan motstå virkningen av atmosfærisk luft og sjøvann. Den langvarige eksponeringen resulterer imidlertid i dannelsen av et tynt grønt beskyttende lag (patina).
Det forrige laget er en blanding av karbonat og kobbersulfat, observert i gamle bygninger eller skulpturer, som Frihetsgudinnen i New York.
Kobber reagerer oppvarmet til rødt med oksygen for å gi kobberoksid (CuO) og danner ved høyere temperaturer kobberoksid (CutoELLER). Det reagerer også varmt med svovel for å produsere kobbersulfid; derfor tåke opp når de utsettes for noen svovelforbindelser.
Kobber I brenner med en blå flamme i en flamtest; mens kobber II avgir en grønn flamme.
Kobberkrystaller krystalliserer i ansiktssentrert kubisk (fcc) struktur. ansiktssentrert kubikk). I denne fcc-krystallene forblir Cu-atomer bundet takket være metallbindingen, som er relativt svakere enn andre overgangsmetaller; et faktum manifestert i sin store smidighet og lave smeltepunkt (1084 ºC).
I henhold til den elektroniske konfigurasjonen:
[Ar] 3d10 4s1
Alle 3d-orbitaler er fylt med elektroner, mens det er en ledig stilling i 4-orbitalen. Dette betyr at 3d-orbitalene ikke samarbeider i metallbindingen som man forventer av andre metaller. Dermed overlapper Cu-atomene langs krystallet sine 4s orbitaler for å skape bånd, og påvirker den relativt svake kraften til deres interaksjoner..
Faktisk er den resulterende energiske forskjellen mellom 3d (full) og 4s (halvfull) orbitalelektroner ansvarlig for at kobberkrystallene absorberer fotoner fra det synlige spekteret, og gjenspeiler deres særegne oransje farge..
Kobber fcc krystaller kan ha forskjellige størrelser, og jo mindre de er, desto sterkere vil metallstykket være. Når de er veldig små, snakker vi om nanopartikler, følsomme for oksidasjon og forbeholdt selektive applikasjoner..
Det første tallet eller oksidasjonstilstanden som kan forventes av kobber er +1, på grunn av tapet av elektronet fra dets 4s-bane. Når man har det i en forbindelse antas eksistensen av kationet Cu+ (ofte kalt kopper-ion).
Dette og oksidasjonsnummeret +2 (Cuto+) er de mest kjente og mest utbredte for kobber; de er generelt de eneste som blir undervist på videregående nivå. Imidlertid er det også oksidasjonstall +3 (Cu3+) og +4 (Cu4+), som ikke er så sjeldne som du kanskje tror ved første øyekast.
For eksempel saltene av cupratanionet, CuOto-, representerer forbindelser med kobber (III) eller +3; slik er tilfellet med kaliumcuprat, KCuOto (K+Cu3+ELLERtoto-).
Kobber kan, selv om det i mindre grad og i svært sjeldne tilfeller, ha et negativt oksidasjonsnummer: -2 (Cuto-).
Mineralene som brukes mest til utvinning av kobber er metallsulfidene, hovedsakelig kalkopyritt (CuFeSto) og bornitt (Cu5FeS4). Disse mineralene bidrar med 50% av det totale ekstraherte kobberet. Calellite (CuS) og chalcocite (CutoS).
Opprinnelig knuses bergartene for å oppnå steinfragmenter på 1,2 cm. Deretter fortsetter det med sliping av steinfragmentene, til det oppnår partikler på 0,18 mm. Vann og reagenser tilsettes for å oppnå en pasta, som deretter flytes for å oppnå et kobberkonsentrat..
I dette stadiet dannes det bobler som fanger opp kobber- og svovelmineraler som er tilstede i massen. Flere prosesser utføres for å samle opp skummet, og tørke det for å oppnå konsentratet som fortsetter rensingen.
For å skille kobber fra andre metaller og urenheter utsettes det tørre konsentratet for høye temperaturer i spesielle ovner. Brann-raffinert kobber (RAF) støpes til plater som veier omtrent 225 kg som vil utgjøre anoder..
Elektrolyse brukes til raffinering av kobber. Anodene fra smelteverket føres til elektrolytiske celler for raffinering. Kobber beveger seg til katoden og urenheter legger seg til bunnen av cellene. I denne prosessen oppnås kobberkatoder med 99,99% renhet.
Bronse er en legering av kobber og tinn, med kobber som utgjør mellom 80 og 97% av den. Den ble brukt til fremstilling av våpen og redskaper. Den brukes for tiden til fremstilling av mekaniske deler som er motstandsdyktige mot friksjon og korrosjon.
I tillegg brukes den til konstruksjon av musikkinstrumenter, som klokker, gonger, cymbaler, saksofoner og strenger av harper, gitarer og piano..
Messing er en legering av kobber og sink. I industrielle messinger er prosentandelen sink mindre enn 50%. Den brukes i utarbeidelsen av containere og metallkonstruksjoner.
Monel-legering er en nikkel-kobberlegering, med et forhold på 2: 1 mellom nikkel og kobber. Den er korrosjonsbestandig og brukes i varmevekslere, stenger og linsebuer.
Constatan er en legering som består av 55% kobber og 45% nikkel. Den brukes til å lage mynter og er preget av å ha en konstant motstand. Også cupro-nikkel legering brukes til ytre belegg av små valutamynter..
Kobber-berylliumlegeringen har en berylliumprosent på 2%. Denne legeringen kombinerer styrke, seighet, elektrisk ledningsevne og korrosjonsbestandighet. Legeringen brukes ofte i elektriske kontakter, telekommunikasjonsprodukter, datamaskinkomponenter og små fjærer..
Verktøy som skiftenøkler, skrutrekkere og hammere som brukes på oljerigger og kullgruver har initialene BeCu som garanti for at de ikke produserer gnister..
Legeringen sølv 90% og kobber 10% ble brukt i mynter, til 1965 da bruken av sølv ble eliminert i alle mynter, bortsett fra halvdollarmynten.
7% aluminiumslegering av kobber er gylden i fargen og brukes i dekorasjon. I mellomtiden er Shakudo en japansk dekorativ legering av kobber og gull, i en lav prosentandel (4 til 10%).
Kobber på grunn av sin høye elektriske ledning og lave kostnader er det valgte metallet for bruk i elektriske ledninger. Kobberkabel brukes i de forskjellige stadiene av elektrisitet, slik som strømproduksjon, overføring, distribusjon, etc..
50% av kobber som produseres i verden brukes til å produsere elektriske kabler og ledninger på grunn av sin høye elektriske ledningsevne, lette dannelse av ledninger (duktilitet), motstand mot deformasjon og korrosjon.
Kobber brukes også til produksjon av integrerte kretser og kretskort. Metall brukes i kjøleribber og varmevekslere på grunn av sin høye varmeledning, noe som letter varmespredning..
Kobber brukes i elektromagneter, vakuumrør, katodestrålerør og magnetroner i mikrobølgeovner..
På samme måte brukes den i konstruksjonen av spolene til elektriske motorer og systemene som setter motorene i arbeid, disse elementene representerer rundt 40% av verdens strømforbruk.
Kobber, på grunn av korrosjonsbestandighet og atmosfærisk luft, har vært brukt i lang tid på takene til huset, nedløp, kupler, dører, vinduer etc..
Den brukes for tiden i veggkledning og dekorative gjenstander, som baderomsinnredning, dørhåndtak og lamper. I tillegg brukes den i antimikrobielle produkter.
Kobber forhindrer at mange livsformer vokser oppå den. Den ble brukt i ark som ble plassert på bunnen av skroget til skip for å forhindre vekst av bløtdyr, som blåskjell, samt fuglehorn..
Kobberbasert maling brukes for tiden til den ovennevnte beskyttelsen av skipsskrog. Metallisk kobber kan nøytralisere mange bakterier ved kontakt.
Virkningsmekanismen har blitt studert basert på dens ioniske, etsende og fysiske egenskaper. Konklusjonen var at den oksiderende oppførselen til kobber, sammen med løselighetsegenskapene til oksidene, er faktorene som får metallisk kobber til å være antibakteriell..
Metallisk kobber virker på noen stammer av E coli, S. aureus Y Clostridium difficile, gruppe A-virus, adenovirus og sopp. Derfor er det planlagt å bruke kobberlegeringer som er i kontakt med hendene på passasjerene i forskjellige transportmidler..
Den antimikrobielle effekten av kobber styrkes ytterligere når nanopartiklene brukes, noe som har vist seg nyttig for endodontiske behandlinger.
På samme måte er kobbernanopartikler utmerkede adsorbenter, og fordi de er oransje, representerer en fargeendring i dem en latent kolorimetrisk metode; for eksempel utviklet for påvisning av plantevernmidler ditiokarbamater.
Kobber er et viktig element for livet. Det er involvert i den elektroniske transportkjeden, og utgjør en del av kompleks IV. I dette komplekset utføres det siste trinnet i den elektroniske transportkjeden: reduksjon av oksygenmolekylet for å danne vann.
Kompleks IV er dannet av to grupper vi har, et cytokrom a, et cytokrom a3, samt to Cu-sentre; den ene heter CuA og den andre CuB. Cytokrom a3 og CuB danner et binukleært senter hvor reduksjon av oksygen til vann skjer.
I dette stadiet passerer Cu fra sin +1 til +2 oksidasjonstilstand, og gir elektroner til oksygenmolekylet. Den elektroniske transportkjeden bruker NADH og FADHto, kommer fra Krebs-syklusen, som elektrondonorer, som den skaper en elektrokjemisk hydrogengradient med.
Denne gradienten fungerer som en energikilde for generering av ATP, i en prosess kjent som oksidativ fosforylering. Så og til slutt er tilstedeværelsen av kobber nødvendig for produksjonen av ATP i eukaryote celler..
Kobber er en del av enzymet superoksyd dismutase, et enzym som katalyserer nedbrytningen av superoksydionen (Oto-), en forbindelse giftig for levende vesener.
Superoksyd-dismutase katalyserer nedbrytningen av superoksydionen til å bli oksygen og / eller hydrogenperoksid.
Superoksiddismutase kan bruke reduksjon av kobber for å oksidere superoksid til oksygen, eller det kan føre til at oksidasjon av kobber danner hydrogenperoksid fra superoksid.
Hemocyanin er et protein som er tilstede i blodet hos noen edderkoppdyr, krepsdyr og bløtdyr. Den oppfyller en lignende funksjon som hemoglobin hos disse dyrene, men i stedet for å ha jern på stedet for oksygentransport, har den kobber.
Hemocyanin har to kobberatomer på det aktive stedet. Av denne grunn er fargen på hemocyanin blågrønn. De metalliske kobbersentrene er ikke i direkte kontakt, men har en nær beliggenhet. Oksygenmolekylet er klemt mellom de to kobberatomene.
Menneskekroppen inneholder mellom 1,4 og 2,1 mg Cu / kg kroppsvekt. Kobber absorberes i tynntarmen og føres deretter til leveren sammen med albumin. Derfra transporteres kobber til resten av menneskekroppen sammen med plasmaproteinet ceruloplasmin..
Overflødig kobber skilles ut gjennom gallen. I noen tilfeller, men som forekommer i Wilsons sykdom, akkumuleres kobber i kroppen, noe som manifesterer giftige effekter av metallet som påvirker nervesystemet, nyrene og øynene..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.