|
|
|
|
|
Símbol: Cu |
Nombre atòmic: 29 |
|
|
Coure |
Cobre |
Copper |
Cuivre |
Grup: 11 |
Període: 4 |
|
|
Família: metalls de
transició |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: conegut des de l’antiguitat |
Nacionalitat: - |
Any: - |
|||
|
Origen del nom: de la paraula
llatina “cuprum” que significa Xipre. |
Una mica
d’història: El coure era conegut en la prehistòria i fou,
probablement, el primer metall utilitzat per a fabricar útils i
objectes decoratius. Els objectes de coure s’han trobat entre les restes de moltes civilitzacions antigues, que inclouen Egipte, Àsia Menor, Xina, Sudest d’Europa, Xipre i Creta.Els natius americans també utilitzaven el coure des del tercer mileni a.C. L’anàlisi dels objectes de coure i els seus aliatges, i l’estudi dels minerals existents en les regions on foren trobats, fa pensar que ja en l’any 6000 a.C., l’home desenvolupava processos metal·lúrgics. El coure és un dels elements amb símbol alquimista:
|
||||
|
Estat
natural: Es troba
lliure a prop del llac Superior de Michigan, on hi ha menes en quantitats
econòmicament importants i, en menor proporció, en altres parts
del món. També es troba
barrejat amb altres metalls com or, plata, bismut i plom i com sulfurs,
sulfats, carbonats i òxids minerals. Els principals minerals
són la calcopirita (barreja
de sulfurs de coure i ferro), l’azurita (carbonat bàsic
de coure) que es troba a França i Austràlia, la malaquita, també
un carbonat bàsic de coure, en els Urals i la cuprita, un òxid,
que es troba a Cuba. La producció mundial
estimada és de 8,8 milions de tones anuals. Els dipòsits
més importants es troben a Canadà, Xile, Alemanya,
Itàlia, Perú, USA, Zambia i Zaire. |
Estructura
cristal·lina: Sistema cúbic centrat en les cares |
a = b = c |
|||
|
Abundància a
l’ésser humà: 100 ppb (parts per bilió) en pes. -- |
Abundància
a la Terra: ocupa el lloc 25è en la classificació dels
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància al Sistema Solar: 60 ppb (parts
per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
||||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
||||
|
63,546 |
8960 |
2,8 |
7,1 |
|||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
||||
|
sòlid |
1356,6 |
2840 |
|
|||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
||||
|
1,28 |
0,96 (Cu+1) 0,69 (Cu+2) 0,59 (Cu+3) |
1,17 |
|
|||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
|||
|
118,5 |
745,4 |
1957,9 |
3553,5 |
+1, +2, +3, +4 |
||||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
|||
|
595,8 |
1,9 |
6,7 |
|
|||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
|||
|
338 |
13 |
305 |
384,56 |
401 |
||||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: La pols
del metall presenta risc de foc. Els compostos de coure solubles
són els que presenten major perill per la salut; la ingesta de
només 30g de CuSO4 pot resultar fatal. Grans quantitats de coure poden
causar dany al fetge, ronyons i també la mort. Exposicions al coure a llarg termini poden irritar
el nas, la boca i els ulls, poden causar mal de cap, d’estómac,
mareigs, vòmits i diarrees.
|
|||||
|
+0,34 Cu2+/Cu |
metall |
|||||||
|
Característiques: |
|
|||||||
|
És un metall de color
vermellós característic, amb brillantor
metàl·lica que cristal·litza en el sistema cúbic
centrat en les cares. A causa de moltes propietats
desitjables com la seva conductivitat elèctrica i calorífica,
la seva resistència a la
corrosió, la seva mal·leabilitat i la seva bellesa, el coure
s’utilitza en una amplia varietat d’aplicacions. És essencial per a tota
vida, però només en quantitats petites. És el component
clau d’enzims redox i de l’hemocianina. Els seus alitges, llautó i
bronze són molt importants. |
||||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància(%) |
Altres |
|
Coure -
59 |
29 |
30 |
59Cu |
1,36
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
60 |
29 |
31 |
60Cu |
23,7
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
61 |
29 |
32 |
61Cu |
3,35
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
62 |
29 |
33 |
62Cu |
9,74
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
63 |
29 |
34 |
63Cu |
Estable |
69,17 |
|
|
Coure -
64 |
29 |
35 |
64Cu |
12,701
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
65 |
29 |
36 |
65Cu |
Estable |
30,83 |
|
|
Coure -
66 |
29 |
37 |
66Cu |
5,09
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
67 |
29 |
38 |
67Cu
|
2,58
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
68 |
29 |
39 |
68Cu |
31
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Coure -
69 |
29 |
40 |
69Cu |
2,8
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
Té poca activitat
química i únicament s’oxida en aire humit molt lentament,
recobrint-se d’una capa de carbonat bàsic que el protegeix de la
corrosió posterior. La seva oxidació
s’afavoreix en mitjà àcid, per això no es recomanable
el seu ús en utensilis de cuina, perquè les sals que forma
són emètiques (provoquen vòmits). Escalfant al vermell s’oxida
i forma Cu2O: 4Cu (s) + O2 (g) à 2Cu2O (g) El coure reacciona amb els
halògens i forma halurs de coure (II): Cu (s) + F2 (g) à CuF2 de color blanc Cu (s) + Cl2
(g) à CuCl2 de color groc marronós Cu (s) + Br2 (g) à CuBr2 de color negre Només és atacat per
els àcids oxidants; es dissol en àcid sulfúric
concentrat i forma solucions que contenen el ió aquós Cu (II)
juntament amb hidrogen gas; a la pràctica el cu (II) hi és
present com a ió complex (Cu(OH2)6)2+
: Cu(s) + H2SO4 (aq) à Cu2+ (aq) + SO42-
(aq) + H2 (g) També es dissol en àcid nítric,
HNO3, diluït o concentrat. Pot formar complexes amb algunes
substàncies com l’amoníac. El coure forma dues series de
compostos químics: cuprosos, en els que el coure té nombre
d’oxidació +1, i cúprics, en els que té nombre
d’oxidació +2. Els compostos cuprosos s’oxiden fàcilment
a cúprics, en molts casos per simple exposició a l’aire i
són de poca importància industrial; els compostos
cúprics són estables. Els compostos de coure més
importants són l’òxid i el sulfat. |
|
Amb aire |
Suau; amb calor à CuO ; CuO2
4Cu (s) + O2 (g) à 2Cu2O (g)
|
|
Amb H2O |
No reacciona
|
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
Suau; à Cu(NO3)2 ; NOx |
|
Obtenció |
La metal·lúrgia del
coure varia amb la composició del mineral. Els minerals que contenen
coure natiu es trituren, es renten i es separa el coure per a fondre’l
i preparar-lo en barres. Si la mena és un òxid
o carbonat de coure, es tritura i es tracta amb àcid sulfúric
diluït per a produir sulfat de coure dissolt, del que
s’obté el metall per electròlisi o, utilitzant ferralla,
per desplaçament amb el ferro: CuSO4 + Fe à Cu + FeSO4 Els òxids i carbonats també
es redueixen amb carbó quan els minerals tenen suficient riquesa en
coure. Els minerals més importants, els sulfurs, contenen entre el 1 i
el 12% de coure; aquests es molen i es concentren per flotació. Els
concentrats es redueixen en un forn, quedant coure metàl·lic
cru, anomenat “blíster”, aproximadament del 98% de puresa: 2Cu2S + 3O2 à 2Cu2O + 2SO2 2Cu2O + Cu2S à &Cu + SO2 El coure cru és
posteriorment purificat per electròlisi, utilitzant càtodes de
coure pur, fins a una puresa superior al 99,9%. |
|
Degut a que és molt dúctil, poden fer-se cables de qualsevol diàmetre des de 0,025 mm en endavant. La resistència a la tensió del cable de coure està al voltant dels 4200 kg/cm2. S’utilitza en línies elèctriques de tensió i telegrafia, i també en la instal·lació elèctrica d’interiors, cordons de làmpada i maquinària elèctrica com generadors, motors, controladors, dispositius de senyalització, electroimans i equips de comunicació. El coure s’ha utilitzat per a monedes al llarg de la història i també per a utensilis de cuina, cups i objectes decoratius. Durant molt de temps s’ha utilitzat per a protegir el fons de les embarcacions de fusta. El coure pot deposar-se electrolíticament amb molta facilitat, sol o sobre altres metalls. Per aquesta finalitat se’n usen grans quantitats, particularment per a fer planxes tipogràfiques per imprimir. Certes solucions de coure tenen la facultat de dissoldre la cel·lulosa i per això s’utilitzen grans quantitats de coure en la fabricació del raió. El coure s’usa també en molt pigments i en insecticides i fungicides (el sulfat de coure s’usa com a veí agrícola), encara que actualment ha estat reemplaçat per productes químics orgànics sintètics. També s’utilitza com a catalitzador. Els compostos de coure com la solució de Fehling, s’utilitzen àmpliament en la química analítica, per exemple en proves per a la determinació del sucre. El sulfat de
coure també s’utilitza com a purificador de l’aigua. |
|
|
És essencial per
l’home però en petites quantitats. Els compostos
de coure solubles són els que presenten major perill per la salut; la
ingesta de només 30g de CuSO4 pot resultar fatal. Grans quantitats de coure poden
causar dany al fetge, ronyons i també la mort. Exposicions al coure a llarg termini poden irritar
el nas, la boca i els ulls, poden causar mal de cap, d’estómac,
mareigs, vòmits i diarrees.
|