De koppar är en övergångsmetall som tillhör grupp 11 i det periodiska systemet och representeras av den kemiska symbolen Cu. Den kännetecknas och kännetecknas av att den är en röd-orange metall, mycket duktil och smidig, och också en bra ledare för el och värme..
I sin metallform finns det som ett primärt mineral i basaltstenar. Under tiden oxideras den i svavelhaltiga föreningar (de med större utvinning av gruvdrift), arsenider, klorider och karbonater; det vill säga en stor kategori av mineraler.
Bland de mineraler som innehåller det kan vi nämna kalcocit, kalkopyrit, bornit, kopprit, malakit och azurit. Koppar finns också i aska av alger, marina koraller och leddjur.
Denna metall har ett överflöd på 80 ppm i jordskorpan och en genomsnittlig koncentration i havsvatten på 2,5 ∙ 10-4 mg / L. I naturen förekommer det som två naturliga isotoper: 63Cu, med ett överflöd på 69,15%, och 65Cu, med ett överflöd på 30,85%.
Det finns bevis för att koppar smälts 8000 f.Kr. C. och legerat med tenn för att bilda brons, 4000 f.Kr. C. Det anses att endast meteoriskt järn och guld föregår det som de första metallerna som används av människan. Det är alltså synonymt med arkaisk och orange glöd samtidigt..
Koppar används främst vid tillverkning av kablar för ledning av el i elmotorer. Sådana kablar, små eller stora, utgör maskiner eller apparater i industrin och i vardagen..
Koppar är inblandad i den elektroniska transportkedjan som möjliggör syntes av ATP; viktigaste energiska sammansättningen av levande varelser. Det är en kofaktor för superoxiddismutas: ett enzym som bryter ner superoxidjonen, en mycket giftig förening för levande varelser.
Dessutom spelar koppar en roll i hemocyanin vid syretransport i vissa arachnider, kräftdjur och blötdjur, vilket liknar det som utförs av järn i hemoglobin..
Trots alla dess fördelaktiga åtgärder för människan, när koppar ackumuleras i människokroppen, så är fallet med Wilsons sjukdom, kan det orsaka levercirros, hjärnsjukdomar och ögonskador, bland andra förändringar..
Artikelindex
Naturlig koppar användes för att göra artefakter som en ersättning för sten i neolitiken, troligen mellan 9000 och 8000 f.Kr. C. Koppar är en av de första metallerna som används av människan, efter det järn som finns i meteoriter och guld..
Det finns bevis för användningen av gruvdrift för att erhålla koppar år 5000 f.Kr. C. Redan för ett tidigare datum konstruerades artiklar av koppar; så är fallet med en örhänge tillverkad i Irak uppskattad till 8700 f.Kr. C.
I sin tur tror man att metallurgin föddes i Mesopotamien (nu Irak) 4000 f.Kr. C., när det var möjligt att minska metallen från mineralerna genom användning av eld och kol. Senare legerades koppar avsiktligt med tenn för att producera brons (4000 f.Kr.).
Vissa historiker pekar på en kopparålder, som skulle lokaliseras kronologiskt mellan neolitiken och bronsåldern. Senare ersatte järnåldern bronsåldern mellan 2000 och 1000 f.Kr. C.
Bronsåldern började 4000 år efter det att koppar smälts. Bronsföremål från Vincakulturen går tillbaka till 4500 f.Kr. C. medan i Sumeria och Egypten finns bronsobjekt gjorda 3000 år f.Kr. C.
Användningen av radioaktivt kol har etablerat förekomsten av kopparbrytning i Alderley Edge, Cheshire och Storbritannien, mellan åren 2280 och 1890 f.Kr. C.
Det kan noteras att Ötzi, "ismannen" med ett beräknat datum mellan 3300 och 3200 f.Kr. C., hade en yxa med ett huvud av ren koppar.
Romarna från 600-talet f.Kr. De använde kopparbitar som valuta. Julius Caesar använde mässing, koppar och zinklegeringsmynt. Dessutom tillverkades Octavios mynt med en legering av koppar, bly och tenn..
Kopparproduktionen i Romarriket nådde 150 000 ton per år, en siffra som endast överträffades under den industriella revolutionen. Romarna tog med sig koppar från Cypern och visste att det var aes Cyprium ("metall från Cypern").
Senare degenererade termen till cuprum: ett namn som användes för att beteckna koppar fram till år 1530, då den engelska rotterm "koppar" introducerades, för att beteckna metallen..
Det stora kopparberget i Sverige, som verkade från 10-talet till 1992, täckte 60% av Europas konsumtion på 1600-talet. La Norddeutsche Affinerie-fabriken i Hamburg (1876) var den första moderna galvaniseringsanläggningen som använde koppar.
Koppar är en lysande orange-röd metall, medan de flesta inhemska metaller är grå eller silver.
29
63,546 u
1 084,62 ºC
Vanliga gaser som syre, kväve, koldioxid och svaveldioxid är lösliga i smält koppar och påverkar metallens mekaniska och elektriska egenskaper när den stelnar..
2562 ºC
- 8,96 g / ml vid rumstemperatur.
- 8,02 g / ml vid smältpunkt (flytande).
Observera att det inte finns någon avsevärd minskning av densiteten mellan den fasta och flytande fasen; båda representerar mycket täta material.
13,26 kJ / mol.
300 kJ / mol.
24,44 J / (mol ∙ K).
16,5 µm / (m ∙ K) vid 25 ºC.
401 W / (m ∙ K).
16,78 Ω ∙ m vid 20 ºC.
59,6 ∙ 106 Eder.
Koppar har en mycket hög elektrisk ledning, endast överträffad av silver..
3.0.
Det är därför en mjuk metall och också ganska duktil. Styrka och seghet ökar genom kallbearbetning på grund av bildandet av långsträckta kristaller med samma ansiktscentrerade kubiska struktur som finns i koppar..
Koppar reagerar inte med vatten, men reagerar med atmosfäriskt syre, täckt med ett lager svartbrunoxid som ger korrosionsskydd mot metallens underliggande skikt:
2Cu (s) + Otvå(g) → 2CuO
Koppar är inte lösligt i utspädda syror, men reagerar med heta och koncentrerade svavelsyra och salpetersyra. Det är också lösligt i ammoniak i vattenlösning och i kaliumcyanid.
Det kan motstå verkan av atmosfärisk luft och havsvatten. Den långvariga exponeringen resulterar dock i att det bildas ett tunt grönt skyddsskikt (patina).
Det tidigare skiktet är en blandning av karbonat och kopparsulfat, observerat i gamla byggnader eller skulpturer, såsom Frihetsgudinnan i New York.
Koppar reagerar uppvärmd till rött med syre för att ge kopparoxid (CuO) och bildar vid högre temperaturer kopparoxid (CutvåELLER). Det reagerar också varmt med svavel för att producera kopparsulfid; därför dimma upp när de utsätts för vissa svavelföreningar.
Koppar I brinner med en blå låga i ett flamtest; medan koppar II avger en grön eld.
Kopparkristaller kristalliserar i den ansiktscentrerade kubiska (fcc) strukturen. ansiktscentrerad kubik). I denna fcc-kristall förblir Cu-atomerna bundna tack vare metallbindningen, som är jämförelsevis svagare än andra övergångsmetaller; ett faktum manifesterat i sin stora seghet och låga smältpunkt (1084 ºC).
Enligt den elektroniska konfigurationen:
[Ar] 3d10 4s1
Alla 3d-orbitaler är fyllda med elektroner, medan det finns en ledig plats i 4s-banan. Detta innebär att 3D-orbitalerna inte samarbetar i metallbindningen som man kan förvänta sig av andra metaller. Således överlappar Cu-atomerna längs kristallen sina 4-orbitaler för att skapa band, vilket påverkar den relativt svaga kraften i deras interaktioner..
Faktum är att den resulterande energiska skillnaden mellan 3d (full) och 4s (halvfull) orbitalelektroner är ansvarig för att kopparkristallerna absorberar fotoner från det synliga spektrumet, vilket återspeglar deras distinkta orange färg..
Koppar fcc-kristaller kan ha olika storlekar, ju ju mindre de är, desto starkare blir metallstycket. När de är mycket små talar vi om nanopartiklar, känsliga för oxidation och reserverade för selektiva applikationer..
Det första siffran eller oxidationstillståndet som kan förväntas av koppar är +1 på grund av förlusten av elektronen från dess 4s-omlopp. När man har den i en förening antas förekomsten av katjonen Cu+ (kallas ofta kopparjon).
Detta och oxidationsnumret +2 (Cutvå+) är de mest kända och mest förekommande för koppar; de är i allmänhet de enda som undervisas på gymnasiet. Det finns dock också oxidationsnummer +3 (Cu3+) och +4 (Cu4+), som inte är så sällsynta som du kanske tror vid första anblicken.
Till exempel salterna av kopparanjonen, CuOtvå-, representerar föreningar med koppar (III) eller +3; så är fallet med kaliumcuprat, KCuOtvå (K+Cu3+ELLERtvåtvå-).
Även koppar kan, även om det i mindre grad och i mycket sällsynta fall, ha ett negativt oxidationsnummer: -2 (Cutvå-).
De mineraler som används mest för utvinning av koppar är metallsulfiderna, främst kalcopyrit (CuFeStvå) och bornit (Cu5FeS4). Dessa mineraler bidrar med 50% av den totala koppar som extraheras. Kalellit (CuS) och kalcocit (CutvåS).
Ursprungligen krossas stenarna för att få steniga fragment på 1,2 cm. Sedan fortsätter det med en slipning av bergfragmenten tills det erhålls partiklar på 0,18 mm. Vatten och reagens tillsätts för att erhålla en pasta, som sedan flyts för att erhålla ett kopparkoncentrat..
I detta steg bildas bubblor som fångar koppar- och svavelmineraler som finns i massan. Flera processer utförs för att samla upp skummet, torka det för att erhålla koncentratet som fortsätter reningen.
För att separera koppar från andra metaller och föroreningar utsätts det torra koncentratet för höga temperaturer i specialugnar. Eldraffinerad koppar (RAF) formas till plattor som väger cirka 225 kg som utgör anoder..
Elektrolys används vid raffinering av koppar. Anoderna från smältverket tas till elektrolytiska celler för raffinering. Koppar reser till katoden och föroreningar sedimenterar till botten av cellerna. I denna process erhålls kopparkatoder med 99,99% renhet.
Brons är en legering av koppar och tenn, med koppar som utgör mellan 80 och 97% av den. Det användes vid tillverkning av vapen och redskap. Den används för närvarande vid tillverkning av mekaniska delar som är motståndskraftiga mot friktion och korrosion.
Dessutom används den vid konstruktion av musikinstrument, som klockor, gongar, cymbaler, saxofoner och strängar av harpa, gitarrer och piano..
Mässing är en legering av koppar och zink. I industriella mässingar är andelen zink mindre än 50%. Den används vid utarbetandet av behållare och metallkonstruktioner.
Monellegering är en nickel-kopparlegering, med ett förhållande 2: 1 mellan nickel och koppar. Det är korrosionsbeständigt och används i värmeväxlare, stavar och linsbågar.
Constatan är en legering som består av 55% koppar och 45% nickel. Det används för att göra mynt och kännetecknas av att ha ett konstant motstånd. Även cupro-nickellegering används för den yttre beläggningen av små valörmynt..
Koppar-berylliumlegeringen har en berylliumprocent på 2%. Denna legering kombinerar styrka, seghet, elektrisk ledningsförmåga och korrosionsbeständighet. Legeringen används ofta i elektriska kontakter, telekommunikationsprodukter, datorkomponenter och små fjädrar..
Verktyg som skiftnycklar, skruvmejslar och hammare som används på oljeplattformar och kolgruvor har initialerna BeCu som garanti för att de inte producerar gnistor..
Legeringen silver 90% och koppar 10% användes i mynt fram till 1965 då användningen av silver eliminerades i alla mynt, förutom halvdollarmyntet.
7% koppar aluminiumlegering är gyllene i färgen och används i dekoration. Under tiden är Shakudo en japansk dekorativ legering av koppar och guld, i en låg andel (4 till 10%).
Koppar på grund av sin höga elektriska ledning och låga kostnad är den metall som valts för användning i elektriska ledningar. Kopparkabel används i de olika stadierna av el, såsom elproduktion, överföring, distribution etc..
50% av koppar som produceras i världen används vid tillverkning av elektriska kablar och ledningar, på grund av dess höga elektriska ledningsförmåga, lätthet att bilda ledningar (duktilitet), motstånd mot deformation och korrosion.
Koppar används också vid tillverkning av integrerade kretsar och kretskort. Metall används i kylflänsar och värmeväxlare på grund av dess höga värmeledning, vilket underlättar värmeavledning..
Koppar används i elektromagneter, vakuumrör, katodstrålerör och magnetroner i mikrovågsugnar..
På samma sätt används den vid konstruktionen av elektriska motorers spolar och de system som sätter motorerna i arbete, dessa artiklar representerar cirka 40% av världens elförbrukning.
Koppar, på grund av dess motståndskraft mot korrosion och påverkan av atmosfärisk luft, har använts under lång tid i husets tak, nedlopp, kupoler, dörrar, fönster etc..
Den används för närvarande i väggbeklädnad och dekorativa föremål, såsom badrumsinredning, dörrhandtag och lampor. Dessutom används den i antimikrobiella produkter.
Koppar förhindrar att många livsformer växer ovanpå den. Det användes i lakan som placerades på botten av fartygsskrov för att förhindra tillväxt av blötdjur, såsom musslor, liksom fåglar..
Kopparbaserade färger används för närvarande för ovannämnda skydd av fartygsskrov. Metallkoppar kan neutralisera många bakterier vid kontakt.
Dess verkningsmekanism har studerats baserat på dess joniska, frätande och fysiska egenskaper. Slutsatsen var att det oxiderande beteendet hos koppar, tillsammans med löslighetsegenskaperna hos dess oxider, är de faktorer som orsakar att metallisk koppar är antibakteriell..
Metall koppar verkar på vissa stammar av E coli, S. aureus Y Clostridium difficile, grupp A-virus, adenovirus och svampar. Därför har det planerats att använda kopparlegeringar som är i kontakt med passagerarnas händer i olika transportmedel..
Den antimikrobiella effekten av koppar stärks ytterligare när dess nanopartiklar används, vilket har visat sig vara användbart för endodontiska behandlingar.
På samma sätt är kopparnanopartiklar utmärkta adsorbenter, och eftersom de är orange representerar en färgförändring i dem en latent kolorimetrisk metod; till exempel utvecklad för detektion av bekämpningsmedel ditiokarbamater.
Koppar är en viktig del av livet. Det är inblandat i den elektroniska transportkedjan och utgör en del av komplex IV. I detta komplex genomförs det sista steget i den elektroniska transportkedjan: minskningen av syremolekylen för att bilda vatten.
Komplex IV bildas av två grupper vi har, ett cytokrom a, ett cytokrom a3, samt två Cu-centra; en heter CuA och den andra CuB. Cytokrom a3 och CuB bildar ett binukleärt centrum, där minskningen av syre till vatten sker.
I detta steg passerar Cu från dess +1 till +2 oxidationstillstånd, vilket ger elektroner till syremolekylen. Den elektroniska transportkedjan använder NADH och FADHtvå, kommer från Krebs-cykeln, som elektrondonatorer, med vilka den skapar en elektrokemisk vätegradient.
Denna lutning fungerar som en energikälla för generering av ATP, i en process som kallas oxidativ fosforylering. Så och i slutändan är närvaron av koppar nödvändig för produktion av ATP i eukaryota celler..
Koppar är en del av enzymet superoxiddismutas, ett enzym som katalyserar nedbrytningen av superoxidjonen (Otvå-), en förening giftig för levande varelser.
Superoxiddismutas katalyserar nedbrytningen av superoxidjonen för att bli syre och / eller väteperoxid.
Superoxiddismutas kan använda reduktionen av koppar för att oxidera superoxid till syre, eller det kan orsaka oxidation av koppar för att bilda väteperoxid från superoxid.
Hemocyanin är ett protein som finns i blodet hos vissa spindeldjur, kräftdjur och blötdjur. Det uppfyller en liknande funktion som hemoglobin hos dessa djur, men i stället för att ha järn på platsen för syretransport har det koppar.
Hemocyanin har två kopparatomer på sin aktiva plats. Av denna anledning är färgen på hemocyanin blågrön. De metalliska kopparcentren är inte i direktkontakt utan har ett nära läge. Syremolekylen är inklämd mellan de två kopparatomerna.
Människokroppen innehåller mellan 1,4 och 2,1 mg Cu / kg kroppsvikt. Koppar absorberas i tunntarmen och transporteras sedan till levern tillsammans med albumin. Därifrån transporteras koppar till resten av människokroppen tillsammans med plasmaproteinet ceruloplasmin..
Överskott av koppar utsöndras genom gallan. I vissa fall ackumuleras dock koppar i kroppen, vilket förekommer vid Wilsons sjukdom, vilket manifesterar toxiska effekter av metallen som påverkar nervsystemet, njurarna och ögonen..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.