cobre
elemento químico
Cobre (Cu), elemento químico, un metal rojizo y extremadamente dúctil del grupo 11 (Ib) de la tabla periódica que es un inusualmente buen conductor de electricidad y calor. El cobre se encuentra en estado metálico libre en la naturaleza. Este cobre nativo fue utilizado por primera vez (c. 8000 a. C.) como sustituto de la piedra por los humanos del Neolítico (Nueva Edad de Piedra). La metalurgia surgió en Mesopotamia cuando el cobre se moldeaba en moldes (c. 4000 a. C.), se reducía a metal a partir de minerales con fuego y carbón y se aleaba intencionalmente con estaño como bronce (c. 3500 a. C.). El suministro romano de cobre procedía casi en su totalidad de Chipre. Era conocido comoaes chipriota, "metal de Chipre", abreviado comochipriotay luego corrompido aCuprum. Ver tambiénbronce.
| número atómico | 29 |
|---|---|
| peso atomico | 63.546 |
| punto de fusion | 1.083 grados (1.981 grados F) |
| punto de ebullición | 2.567 grados (4.653 grados F) |
| densidad | 8,96 a 20 grados (68 grados F) |
| valencia | 1, 2 |
| configuración electronica | 2-8-18-1 o (Ar)3d104s1 |
Ocurrencia, usos y propiedades
cobre
Cobre de la península de Keweenaw, Michigan, EE. UU.
El cobre nativo se encuentra en muchos lugares como mineral primario en lavas basálticas y también reducido a partir de compuestos de cobre, como sulfuros, arseniuros, cloruros y carbonatos. (Para las propiedades mineralógicas del cobre,verla tabla de elementos nativos.) El cobre se presenta combinado en muchos minerales, como calcocita, calcopirita, bornita, cuprita, malaquita y azurita. Está presente en las cenizas de las algas, en muchos corales marinos, en el hígado humano y en muchos moluscos y artrópodos. El cobre desempeña el mismo papel de transporte de oxígeno en la hemocianina de los moluscos y crustáceos de sangre azul que el hierro en la hemoglobina de los animales de sangre roja. El cobre presente en los seres humanos como oligoelemento ayuda a catalizar la formación de hemoglobina. Un depósito de pórfido de cobre en la Cordillera de los Andes de Chile es el mayor depósito conocido del mineral. A principios del siglo XXI, Chile se había convertido en el principal productor de cobre del mundo. Otros productores importantes son Perú, China y Estados Unidos.
Kitwe: mina de cobre a cielo abierto
Mina de cobre a cielo abierto, Kitwe, Zambia.
El cobre se produce comercialmente principalmente mediante fundición o lixiviación, seguido generalmente de una electrodeposición a partir de soluciones de sulfato. Para un tratamiento detallado de la producción de cobre,verprocesamiento de cobre. La mayor parte del cobre producido en el mundo se utiliza en las industrias eléctricas; la mayor parte del resto se combina con otros metales para formar aleaciones. (También es importante desde el punto de vista tecnológico como revestimiento electrochapado). Las series importantes de aleaciones en las que el cobre es el componente principal son los latones (cobre y zinc), bronces (cobre y estaño) y alpacas (cobre, zinc y níquel, no). plata). Existen muchas aleaciones útiles de cobre y níquel, incluido Monel; Los dos metales son completamente miscibles. El cobre también forma una serie importante de aleaciones con el aluminio, denominadas bronces de aluminio. El cobre berilio (2 por ciento de Be) es una aleación de cobre inusual porque puede endurecerse mediante tratamiento térmico. El cobre forma parte de muchos metales acuñables. Mucho después de que la Edad del Bronce pasara a la Edad del Hierro, el cobre siguió siendo el segundo metal en uso e importancia después del hierro. Sin embargo, en la década de 1960, el aluminio, más barato y mucho más abundante, había pasado al segundo lugar en la producción mundial.
| país | Producción minera 2016 (toneladas métricas)* | % de la producción minera mundial | reservas demostradas 2016 (toneladas métricas)* | % de reservas mundiales demostradas |
|---|---|---|---|---|
| *Estimado. | ||||
| **Debido al redondeo, los detalles no suman el total indicado. | ||||
| Fuente: Departamento del Interior de EE. UU., Resúmenes de productos básicos minerales 2017. | ||||
| Chile | 5,500,000 | 28.4 | 210,000,000 | 29.2 |
| Perú | 2,300,000 | 11.9 | 81,000,000 | 11.3 |
| Porcelana | 1,740,000 | 9.0 | 28,000,000 | 3.9 |
| Estados Unidos | 1,410,000 | 7.3 | 35,000,000 | 4.9 |
| Australia | 970,000 | 5.0 | 89,000,000 | 12.4 |
| Congo (Kinshasa) | 910,000 | 4.7 | 20,000,000 | 2.8 |
| Zambia | 740,000 | 3.8 | 20,000,000 | 7.4 |
| Canadá | 720,000 | 3.7 | 11,000,000 | 1.5 |
| Rusia | 710,000 | 3.7 | 30,000,000 | 4.2 |
| México | 620,000 | 3.2 | 46,000,000 | 6.4 |
| otros paises | 3,800,000 | 19.6 | 150,000,000 | 20.8 |
| total mundial | 19,400,000** | 100** | 720,000,000 | 100** |
cables de cobre
Cables eléctricos de cobre. Debido a la alta conductividad eléctrica del cobre, se utiliza mucho en la industria eléctrica.(más)
El cobre es uno de los metales más dúctiles, no especialmente fuerte ni duro. La resistencia y la dureza aumentan apreciablemente mediante el trabajo en frío debido a la formación de cristales alargados de la misma estructura cúbica centrada en las caras que está presente en el cobre recocido más blando. Los gases comunes, como el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono y el dióxido de azufre, son solubles en el cobre fundido y afectan en gran medida las propiedades mecánicas y eléctricas del metal solidificado. El metal puro ocupa el segundo lugar después de la plata en conductividad térmica y eléctrica. El cobre natural es una mezcla de dos isótopos estables: cobre-63 (69,15 por ciento) y cobre-65 (30,85 por ciento).
Prueba Británica
Datos que debes saber: el cuestionario de la tabla periódica
Debido a que el cobre se encuentra debajo del hidrógeno en la serie electromotriz, no es soluble en ácidos con el desprendimiento de hidrógeno, aunque reaccionará con ácidos oxidantes, como el ácido sulfúrico concentrado nítrico y caliente. El cobre resiste la acción de la atmósfera y del agua de mar. Sin embargo, la exposición prolongada al aire da como resultado la formación de una fina capa protectora verde (pátina) que es una mezcla de hidroxocarbonato, hidroxosulfato y pequeñas cantidades de otros compuestos. El cobre es un metal moderadamente noble y no se ve afectado por ácidos diluidos no oxidantes o no complejantes en ausencia de aire. Sin embargo, se disolverá fácilmente en ácido nítrico y en ácido sulfúrico en presencia de oxígeno. También es soluble en amoníaco acuoso o cianuro de potasio en presencia de oxígeno debido a la formación de complejos de ciano muy estables tras la disolución. El metal reaccionará al rojo vivo con oxígeno para dar óxido cúprico, CuO, y, a temperaturas más altas, óxido cuproso, Cu.2O. Reacciona al calentarlo con azufre para dar sulfuro cuproso, Cu.2S.
Compuestos principales
El cobre forma compuestos en los estados de oxidación +1 y +2 en su química normal, aunque en circunstancias especiales se pueden preparar algunos compuestos de cobre trivalente. Se ha demostrado que el cobre trivalente no sobrevive más que unos pocos segundos en una solución acuosa.
cuprita
Cuprita de Namibia.
Los compuestos de cobre (I) (cuprosos) son todos diamagnéticos y, con pocas excepciones, incoloros. Entre los compuestos industriales importantes del cobre (I) se encuentran el óxido cuproso (Cu2O), cloruro cuproso (Cu2CL2), y sulfuro cuproso (Cu2S). El óxido cuproso es un cristal o polvo de color rojo o marrón rojizo que se encuentra en la naturaleza como mineral cuprita. Se produce a gran escala mediante la reducción de minerales mixtos de óxido de cobre con metal de cobre o mediante electrólisis de una solución acuosa de cloruro de sodio utilizando electrodos de cobre. El compuesto puro es insoluble en agua pero soluble en ácido clorhídrico o amoníaco. El óxido cuproso se utiliza principalmente como pigmento rojo para pinturas antiincrustantes, vidrios, esmaltes de porcelana y cerámicas y como fungicida para semillas o cultivos.
El cloruro cuproso es un sólido de blanquecino a grisáceo que se presenta como el mineral nantokita. Generalmente se prepara mediante reducción de cloruro de cobre (II) con cobre metálico. El compuesto puro es estable en aire seco. El aire húmedo lo convierte en un compuesto oxigenado de color verdoso y, al exponerlo a la luz, se transforma en cloruro de cobre (II). Es insoluble en agua pero se disuelve en ácido clorhídrico concentrado o en amoníaco debido a la formación de iones complejos. El cloruro cuproso se utiliza como catalizador en varias reacciones orgánicas, en particular la síntesis de acrilonitrilo a partir de acetileno y cianuro de hidrógeno; como agente decolorante y desulfurante de productos derivados del petróleo; como agente desnitrante de celulosa; y como agente condensante para jabones, grasas y aceites.
El sulfuro cuproso se presenta en forma de polvo negro o grumos y se encuentra como mineral calcocita. Se obtienen grandes cantidades del compuesto calentando sulfuro cúprico (CuS) en una corriente de hidrógeno. El sulfuro cuproso es insoluble en agua pero soluble en hidróxido de amonio y ácido nítrico. Sus aplicaciones incluyen el uso en células solares, pinturas luminosas, electrodos y ciertas variedades de lubricantes sólidos.
Los compuestos de cobre (II) de valor comercial incluyen óxido cúprico (CuO), cloruro cúprico (CuCl2), y sulfato cúprico (CuSO4). El óxido cúprico es un polvo negro que se presenta como los minerales tenorita y paramelaconita. Se producen grandes cantidades tostando minerales mixtos de óxido de cobre en un horno a una temperatura inferior a 1030 grados (1900 grados F). El compuesto puro se puede disolver en ácidos y cianuros alcalinos. El óxido cúprico se emplea como pigmento (de azul a verde) para vasos, esmaltes de porcelana y gemas artificiales. También se utiliza como agente desulfurante de gases de petróleo y como catalizador de oxidación.
El cloruro cúprico es un polvo de color amarillento a marrón que absorbe fácilmente la humedad del aire y se convierte en un hidrato de color azul verdoso, CuCl.2∙2H2O. El hidrato se prepara comúnmente pasando cloro y agua en una torre de contacto llena de cobre metálico. La sal anhidra se obtiene calentando el hidrato a 100 grados (212 grados F). Al igual que el cloruro cuproso, el cloruro cúprico se utiliza como catalizador en varias reacciones orgánicas, por ejemplo, en la cloración de hidrocarburos. Además, sirve como conservante de la madera, mordiente (fijador) en el teñido y estampado de tejidos, desinfectante, aditivo alimentario y pigmento para vidrio y cerámica.
El sulfato cúprico es una sal que se forma al tratar el óxido cúprico con ácido sulfúrico. Se forma como grandes cristales de color azul brillante que contienen cinco moléculas de agua (CuSO4∙5H2O) y se conoce en el comercio como vitriolo azul. La sal anhidra se produce calentando el hidrato a 150 grados (300 grados F). El sulfato cúprico se utiliza principalmente con fines agrícolas, como pesticida, germicida, aditivo alimentario y aditivo para el suelo. Entre sus usos menores se encuentran como materia prima en la preparación de otros compuestos de cobre, como reactivo en química analítica, como electrolito para baterías y baños de galvanoplastia, y en medicina como fungicida, bactericida y astringente de aplicación local.
Otros compuestos importantes de cobre (II) incluyen carbonato cúprico, Cu2(OH)2CO3, que se prepara agregando carbonato de sodio a una solución de sulfato de cobre y luego filtrando y secando el producto. Se utiliza como colorante. Con el arsénico forma acetoarsenito cúprico (comúnmente conocido como verde de París), un conservante e insecticida para la madera.
