coure
element químic
Coure (Cu), element químic, un metall vermellós i extremadament dúctil del grup 11 (Ib) de la taula periòdica que és un conductor inusualment bo de l'electricitat i la calor. El coure es troba en estat metàl·lic lliure a la natura. Aquest coure natiu va ser utilitzat per primera vegada (vers 8000 aC) com a substitut de la pedra pels humans del Neolític (Nova Edat de Pedra). La metal·lúrgia va sorgir a Mesopotàmia quan el coure es va fer modelar en motlles (c. 4000 aC), es va reduir a metall a partir de minerals amb foc i carbó vegetal i es va aliar intencionadament amb estany com a bronze (c. 3500 aC). El subministrament romà de coure provenia gairebé íntegrament de Xipre. Es coneixia comaes Cyprium, "metall de Xipre", escurçat aCypriumi posteriorment corromputcuprum. Vegeu tambébronze.
| nombre atòmic | 29 |
|---|---|
| pes atòmic | 63.546 |
| punt de fusió | 1.083 graus (1.981 graus F) |
| punt d'ebullició | 2.567 graus (4.653 graus F) |
| densitat | 8,96 a 20 graus (68 graus F) |
| valència | 1, 2 |
| configuració electrònica | 2-8-18-1 o (Ar)3d104s1 |
Ocurrència, usos i propietats
coure
Coure de la península de Keweenaw, Michigan, EUA
El coure natiu es troba en molts llocs com a mineral primari a les laves basàltiques i també com a reduït de compostos de coure, com ara sulfurs, arsenurs, clorurs i carbonats. (Per a les propietats mineralògiques del coure,veurela taula dels elements natius.) El coure es presenta combinat en molts minerals, com ara la calcocita, la calcopirita, la bornita, la cuprita, la malaquita i l'azurita. Està present en les cendres de les algues, en molts coralls marins, en el fetge humà i en molts mol·luscs i artròpodes. El coure té el mateix paper de transport d'oxigen a l'hemocianina dels mol·luscs i crustacis de sang blava que el ferro a l'hemoglobina dels animals de sang vermella. El coure present en els humans com a oligoelement ajuda a catalitzar la formació d'hemoglobina. Un jaciment de coure pòrfir a les muntanyes dels Andes de Xile és el jaciment més gran conegut del mineral. A principis del segle XXI, Xile s'havia convertit en el principal productor mundial de coure. Altres grans productors són el Perú, la Xina i els Estats Units.
Kitwe: mina de coure a cel obert
Mina de coure a cel obert, Kitwe, Zàmbia.
El coure es produeix comercialment principalment per fosa o lixiviació, generalment seguida d'una electrodeposició a partir de solucions de sulfat. Per a un tractament detallat de la producció de coure,veureprocessament del coure. La major part del coure produït al món és utilitzada per les indústries elèctriques; la major part de la resta es combina amb altres metalls per formar aliatges. (També és tecnològicament important com a recobriment galvanitzat.) Les sèries importants d'aliatges en què el coure és el principal constituent són els llautons (coure i zinc), els bronzes (coure i estany) i les alpaques (coure, zinc i níquel, no plata). Hi ha molts aliatges útils de coure i níquel, inclòs Monel; els dos metalls són completament miscibles. El coure també forma una sèrie important d'aliatges amb l'alumini, anomenats bronzes d'alumini. El coure de beril·li (2 per cent Be) és un aliatge de coure inusual, ja que es pot endurir mitjançant tractament tèrmic. El coure forma part de molts metalls encunyats. Molt després que l'Edat del Bronze passés a l'Edat del Ferro, el coure va seguir sent el segon metall en ús i importància per sobre del ferro. A la dècada de 1960, però, l'alumini més barat i molt més abundant havia passat al segon lloc de la producció mundial.
| país | producció minera 2016 (tones mètriques)* | % de la producció minera mundial | reserves demostrades 2016 (tones mètriques)* | % de les reserves mundials demostrades |
|---|---|---|---|---|
| * Estimat. | ||||
| **A causa de l'arrodoniment, els detalls no sumen el total donat. | ||||
| Font: Departament de l'Interior dels EUA, Mineral Commodity Summaris 2017. | ||||
| Xile | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Perú | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| Xina | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Estats Units | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Austràlia | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Congo (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Zàmbia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Canadà | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Rússia | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| Mèxic | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| altres països | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| total mundial | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
cables de coure
Cables elèctrics de coure. A causa de l'alta conductivitat elèctrica del coure, s'utilitza molt a la indústria elèctrica. (més)
El coure és un dels metalls més dúctils, no especialment forts ni durs. La força i la duresa s'incrementen apreciablement pel treball en fred a causa de la formació de cristalls allargats de la mateixa estructura cúbica centrada en la cara que està present en el coure recuit més tou. Els gasos comuns, com l'oxigen, el nitrogen, el diòxid de carboni i el diòxid de sofre són solubles en coure fos i afecten molt les propietats mecàniques i elèctriques del metall solidificat. El metall pur és el segon després de la plata en conductivitat tèrmica i elèctrica. El coure natural és una barreja de dos isòtops estables: coure-63 (69,15%) i coure-65 (30,85%).
Quiz de Britannica
Fets que hauríeu de saber: el test de la taula periòdica
Com que el coure es troba per sota de l'hidrogen a la sèrie electromotriu, no és soluble en àcids amb l'evolució d'hidrogen, encara que reaccionarà amb àcids oxidants, com l'àcid sulfúric nítric i calent concentrat. El coure resisteix l'acció de l'atmosfera i l'aigua de mar. L'exposició durant llargs períodes a l'aire, però, dóna lloc a la formació d'una fina capa protectora verda (pàtina) que és una barreja d'hidroxocarbonat, hidroxosulfat i petites quantitats d'altres compostos. El coure és un metall moderadament noble, no es veu afectat pels àcids diluïts no oxidants o no complexos en absència d'aire. Tanmateix, es dissol fàcilment en àcid nítric i en àcid sulfúric en presència d'oxigen. També és soluble en amoníac aquós o cianur de potassi en presència d'oxigen a causa de la formació de complexos de ciano molt estables després de la dissolució. El metall reaccionarà a la calor vermella amb l'oxigen per donar òxid cúpric, CuO, i, a temperatures més altes, òxid cúpris, Cu2O. Reacciona en escalfar-se amb sofre per donar sulfur cuprós, Cu2S.
Principals compostos
El coure forma compostos en els estats d'oxidació +1 i +2 en la seva química normal, encara que en circumstàncies especials es poden preparar alguns compostos de coure trivalent. S'ha demostrat que el coure trivalent no sobreviu més que uns segons en una solució aquosa.
cuprit
Cuprite de Namíbia.
Els compostos de coure (I) (cuprosos) són tots diamagnètics i, amb poques excepcions, incolors. Entre els compostos industrials importants del coure (I) es troben l'òxid cupros (Cu2O), clorur cuprós (Cu2Cl2), i sulfur cuprós (Cu2S). L'òxid cupros és un cristall o pols vermell o marró vermellós que es troba a la natura com el mineral cuprita. Es produeix a gran escala per reducció de minerals d'òxid de coure barrejats amb coure metall o per electròlisi d'una solució aquosa de clorur de sodi mitjançant elèctrodes de coure. El compost pur és insoluble en aigua però soluble en àcid clorhídric o amoníac. L'òxid cupros s'utilitza principalment com a pigment vermell per a pintures antiincrustantes, vidres, esmalts de porcellana i ceràmica i com a fungicida de llavors o cultius.
El clorur cupros és un sòlid blanquinós a grisenc que es presenta com a nantocita mineral. Normalment es prepara per reducció de clorur de coure (II) amb coure metàl·lic. El compost pur és estable a l'aire sec. L'aire humit el converteix en un compost oxigenat verdós i, en exposició a la llum, es transforma en clorur de coure (II). És insoluble en aigua però es dissol en àcid clorhídric concentrat o en amoníac a causa de la formació d'ions complexos. El clorur cupros s'utilitza com a catalitzador en una sèrie de reaccions orgàniques, en particular la síntesi d'acrilonitril a partir d'acetilè i cianur d'hidrogen; com a agent decolorant i desulfurant de productes derivats del petroli; com a agent desnitrant de la cel·lulosa; i com a agent de condensació de sabons, greixos i olis.
El sulfur cupros es presenta en forma de pols negre o grumolls i es troba com el mineral calcocita. S'obtenen grans quantitats del compost escalfant sulfur cúpric (CuS) en un corrent d'hidrogen. El sulfur cupros és insoluble en aigua però soluble en hidròxid d'amoni i àcid nítric. Les seves aplicacions inclouen l'ús en cèl·lules solars, pintures lluminoses, elèctrodes i determinades varietats de lubricants sòlids.
Els compostos de coure (II) de valor comercial inclouen l'òxid cúpric (CuO), el clorur cúpric (CuCl).2), i sulfat cúpric (CuSO4). L'òxid cúpric és una pols negra que es presenta com a minerals tenorita i paramelaconita. Es produeixen grans quantitats torrant minerals d'òxid de coure barrejats en un forn a una temperatura inferior a 1.030 graus (1.900 graus F). El compost pur es pot dissoldre en àcids i cianurs alcalins. L'òxid cúpric s'utilitza com a pigment (de blau a verd) per a gots, esmalts de porcellana i gemmes artificials. També s'utilitza com a agent desulfurant dels gasos del petroli i com a catalitzador d'oxidació.
El clorur cúpric és una pols de color groguenc a marró que absorbeix fàcilment la humitat de l'aire i es converteix en l'hidrat blau verdós, CuCl2∙2H2O. L'hidrat es prepara habitualment passant clor i aigua en una torre de contacte plena de coure metàl·lic. La sal anhidra s'obté escalfant l'hidrat a 100 graus (212 graus F). Igual que el clorur cúpric, el clorur cúpric s'utilitza com a catalitzador en una sèrie de reaccions orgàniques, per exemple, en la cloració d'hidrocarburs. A més, serveix com a conservant de la fusta, mordent (fixant) en la tintura i estampació de teixits, desinfectant, additiu per a pinsos i pigment per a vidre i ceràmica.
El sulfat cúpric és una sal formada pel tractament de l'òxid cúpric amb àcid sulfúric. Es forma cristalls grans i blaus brillants que contenen cinc molècules d'aigua (CuSO4∙5H2O) i es coneix al comerç com a vitriol blau. La sal anhidra es produeix escalfant l'hidrat a 150 graus (300 graus F). El sulfat cúpric s'utilitza principalment per a finalitats agrícoles, com a pesticida, germicida, additiu per a pinsos i additiu del sòl. Entre els seus usos menors es troben com a matèria primera en la preparació d'altres compostos de coure, com a reactiu en química analítica, com a electròlit per a bateries i banys de galvanoplastia i en medicina com a fungicida, bactericida i astringent d'aplicació local.
Altres compostos importants de coure (II) inclouen el carbonat cúpric, Cu2(OH)2CO3, que es prepara afegint carbonat sòdic a una solució de sulfat de coure i després filtrant i assecant el producte. S'utilitza com a colorant. Amb l'arsènic forma acetoarsenite cúpric (comunament conegut com a verd de París), un conservant de la fusta i insecticida.
