El cobre (Cu) es uno de los elementos metálicos en forma de cristales de color rojizo con el nombre químico cupprum simbolizado por Cu. El cobre es un metal de transición del grupo IB que tiene un número atómico de 29 y un peso atómico de 63,55 g/mol. El cobre se encuentra en la naturaleza en forma de compuestos o como compuestos sólidos en forma mineral.
¿Qué es el cobre?
El cobre se encuentra naturalmente en la corteza terrestre en diversas formas, como sulfuros (calcopirita, bornita, calcosita, covelita), en forma de carbonatos (azurita y malaquita), en forma de silicatos (crisicola y dioptasa) y también como cobre puro. . La mayor parte del cobre se extrae en forma de sulfuro de cobre de minas o depósitos a cielo abierto. Los ejemplos de minas existentes incluyen Chuquicamata en Chile, la mina Bingham Canyon en Utah y la mina El Chino en Nuevo México, Estados Unidos.
El cobre es un metal dúctil y maleable. El cobre tiene buenas propiedades de conducción térmica y eléctrica, así como resistencia a la corrosión y propiedades antimicrobianas. El cobre metálico y algunos de sus compuestos son insolubles en agua fría o caliente, pero son solubles en ácidos, como los compuestos de ácido sulfúrico caliente y en soluciones alcalinas de NH4 .Oh. Los iones de cobre son solubles en agua, donde funcionan en altas concentraciones como aditivos antibacterianos, fungicidas y para la madera.
En bajas concentraciones, el cobre es un nutriente esencial para la vida y las plantas. En el cuerpo, el cobre generalmente se encuentra en el hígado, el cerebro, los intestinos, el corazón y los riñones. El sulfato de cobre pentahidratado es una forma de compuesto de Cu que se usa a menudo en la industria, por ejemplo, para teñir textiles, enchapar, recubrir y enjuagar en la industria de la plata.
Características del cobre
Las características del cobre se pueden observar en la siguiente tabla:
Propiedades del cobre
1.Propiedades físicas del cobre
Las propiedades físicas del cobre metálico son las siguientes:
- El cobre tiene un color amarillo rojizo.
- Este elemento es muy maleable, blando, por lo que se transforma fácilmente en tubos, láminas delgadas, alambre.
- Es un buen conductor de calor y electricidad para el flujo de electrones.
- El cobre es duro si no es puro.
- Tiene un punto de fusión de 1.084,62 °C, mientras que su punto de ebullición es de 2.562 °C.
2. Propiedades químicas del cobre
Las propiedades químicas del cobre metálico son las siguientes:
- El cobre es un elemento relativamente poco reactivo, por lo que es resistente a la corrosión.
- En aire húmedo, la superficie de cobre está cubierta por una atractiva capa verde de carbonato básico de cobre, Cu(OH) 2 CO 3 .
- A una temperatura de unos 300 °C, el cobre puede reaccionar con el oxígeno para formar CuO negro. Mientras tanto, a una temperatura más alta, alrededor de 1.000°C, se formará óxido de cobre (I) (Cu 2 O) que es de color rojo.
- El cobre no es atacado por el agua o el vapor de agua y los ácidos no oxidantes diluidos, como el HCl diluido y el H 2 SO 4 diluido , pero el HCl concentrado y en ebullición ataca el metal de cobre y libera gas hidrógeno.
- El cobre no reacciona con los álcalis, pero se disuelve en amoníaco en presencia de aire para formar una solución azul del complejo Cu(NH3)4+.
- El cobre caliente puede reaccionar con vapores de azufre y halógenos. Reacciona con azufre para formar sulfuro de cobre (I) y sulfuro de cobre (II) y al reaccionar con halógenos forma cloruro de cobre (I).
Beneficios y usos del cobre
El cobre se fabrica fácilmente en alambres, tuberías, láminas y otros. Las propiedades del cobre, como la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y la resistencia a la corrosión, son las propiedades más utilizadas para equipos cotidianos, como cables eléctricos y equipos electrónicos. Aquí hay algunos usos del cobre que se usan a menudo:
- Se utiliza para diversos electrodomésticos y aparatos eléctricos. Casi todos los electrodomésticos, especialmente los relacionados con la electricidad, llevan una etiqueta hecha de cobre. Debido a que este metal es muy confiable utilizado para conducir electricidad.
- Los principales componentes de equipos móviles, informáticos y electrónicos.
- Componentes para la fabricación de joyas. El cobre también se puede usar para hacer una variedad de joyas atractivas, especialmente cuando se mezcla con oro u otros metales.
- En la agricultura, el metal de cobre se puede utilizar como veneno.
- Se utiliza como alguicida (asesino de algas) en la purificación del agua.
- Se puede utilizar como ingrediente para fabricar monedas.
- Las aleaciones de cobre se pueden utilizar como materiales para fabricar otros metales.
- Se utiliza como mezcla para eliminar el azufre en el procesamiento de petróleo.
La necesidad humana de cobre es bastante alta. Los humanos adultos necesitan alrededor de 30 g de cobre por kilogramo de peso corporal. En los niños la cantidad de cobre necesaria es de 40 g por kilogramo de peso corporal, mientras que en los lactantes se necesitan 80 g de cobre por kilogramo de peso corporal.
Un buen consumo de cobre para humanos es de 2,5 mg/kg de peso corporal/día para adultos y de 0,05 mg/kg de peso corporal/día para niños y bebés. Además de los humanos, otros organismos vivos también necesitan cobre desesperadamente para vivir. Desde plantas hasta animales terrestres o biota acuática.
El mineral Cu contenido en el cuerpo se estima en alrededor de 1,5 a 2,5 mg por Kg/peso corporal sin grasa. En los tejidos del cuerpo, tanto en el hígado, el cerebro, el corazón y los riñones contienen un alto contenido de Cu en comparación con otros tejidos.
Aunque es tóxico, el metal cobre (II) también tiene varias funciones en el cuerpo, por ejemplo, es un elemento esencial que es muy importante para las proteínas, las metal enzimas, algunos pigmentos que existen en la naturaleza y para la síntesis de hemoglobina y la formación ósea. El cuerpo necesita cobre en pequeñas cantidades para el crecimiento de los glóbulos rojos.
Impacto negativo del cobre y sus desechos
La forma más tóxica de cobre es el polvo de cobre que puede causar la muerte a una dosis de 3,5 mg/kg. En los seres humanos, el principal efecto tóxico causado por la exposición al polvo o vapores de cobre metálico es la alteración de las vías respiratorias superiores.
El efecto tóxico causado por la exposición al polvo o vapor de cobre es la aparición de daño atrófico en las membranas mucosas asociadas con la nariz. Esta intoxicación aguda y crónica que se produce está determinada por la magnitud de la dosis entrante y la capacidad del organismo para neutralizar la dosis.
El cobre que no está relacionado con la proteína es una sustancia tóxica. El consumo de pequeñas cantidades de cobre no relacionado con las proteínas puede causar náuseas y vómitos. En los seres humanos, la intoxicación crónica por cobre se puede observar con la aparición de la enfermedad de Wilson y Kinsky. Los síntomas de la enfermedad de Wilson son cirrosis hepática, daño al cerebro y desmielinas, así como disminución de la función renal y depósito de cobre en la córnea del ojo.
La enfermedad de Kinsky se puede identificar por la formación de cabello rígido y rojizo en los pacientes. Mientras tanto, en animales como las almejas, si el cuerpo se ha acumulado en grandes cantidades, los músculos del cuerpo mostrarán un color verdoso. Esto puede ser una indicación de si los humanos aún pueden consumir las conchas o no.
- Tiene daño renal.
- Inhibe la formación de orina.
- Causa anemia debido a la ruptura de glóbulos rojos (hemólisis).
- Enfermedad de Wilson (que se caracteriza por dolor abdominal, dolor de cabeza, cambios en la voz).
- Cirrosis.
- Acumulación de cobre en la córnea del ojo que provoca un anillo dorado u oro verdoso.
- Causa daño cerebral en forma de temblores, dolores de cabeza, dificultad para hablar, pérdida de coordinación y psicosis.
Cuando está en el suelo, el cobre se une a la materia orgánica y los minerales. El cobre no se degrada en el medio ambiente, por lo que puede acumularse en plantas y animales cuando está en el suelo. En suelos con un contenido de cobre muy alto, solo una pequeña cantidad de plantas puede sobrevivir.
El cobre también puede interferir con las actividades en el suelo porque tiene un efecto negativo en la actividad de los microorganismos y las lombrices de tierra. Cuando el suelo de la granja está contaminado con cobre, el ganado consumirá altas concentraciones de cobre que pueden dañar la salud del ganado.
El cobre en las aguas suele tener una cantidad disuelta de 0,002 ppm a 0,005 ppm. Si hay un aumento en la solubilidad del cobre en los cuerpos de agua, de modo que supere el supuesto valor umbral, se producirá un evento de biomagnificación de la biota acuática. Este evento de biomagnificación se evidenciará a través de la acumulación de cobre en el cuerpo de esta biota acuática. La acumulación puede ocurrir como resultado del consumo de cobre en cantidades excesivas, de modo que no pueda ser metabolizado por el cuerpo.