El Cobre rojizo brillante fue el primer metal manipulado por los humanos, y sigue siendo un metal importante en la industria hoy en día.
el objeto metálico más antiguo encontrado en el Medio Oriente consiste en cobre; era un punzón diminuto que data de 5100 A.C. y el penny estadounidense estaba originalmente hecho de cobre puro (aunque, hoy en día, es 97.5 por ciento de zinc con una fina piel de cobre).
El Cobre se clasifica como el tercer metal industrial más consumido en el mundo, después del hierro y el aluminio, según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS)., Alrededor de las tres cuartas partes de ese cobre se destina a la fabricación de cables eléctricos, cables de telecomunicaciones y electrónica.
aparte del oro, el cobre es el único metal en la Tabla periódica cuyo color no es naturalmente plateado o gris.
Descripción química
- número atómico (número de protones en el núcleo): 29
- símbolo atómico (en la Tabla periódica de los elementos): Cu
- peso atómico (masa promedio del átomo): 63.55
- densidad: 8.92 gramos por centímetro cúbico
- Fase A temperatura ambiente: sólido
- Punto de fusión: 1,984.32 grados Fahrenheit (1,084.,62 grados Celsius)
- Punto de ebullición: 5,301 grados F (2,927 grados C)
- Número de isótopos (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 35; 2 estable
- isótopos más comunes: Cu-63 (69.15 por ciento de abundancia natural) y Cu-65 (30.85 por ciento de abundancia natural)
historia y características
la mayor parte del cobre se encuentra en minerales y debe fundirse, o extraerse de su mineral, para obtener pureza antes de que pueda ser utilizado. Pero las reacciones químicas naturales a veces pueden liberar cobre nativo, según el sitio de la base de datos de química, Chemicool.,
los humanos han estado haciendo cosas de cobre durante al menos 8.000 años y descubrieron cómo fundir el metal alrededor del 4500 A.C. el siguiente salto tecnológico fue la creación de aleaciones de cobre mediante la adición de estaño al cobre, lo que creó un metal más duro que sus partes individuales: el bronce. El desarrollo tecnológico marcó el comienzo de la edad del Bronce, un período que abarca aproximadamente 3300 a 1200 A.C., y se distingue por el uso de herramientas y armas de Bronce, según la historia.
Los artefactos de cobre están esparcidos por todo el registro histórico., Los arqueólogos descubrieron un punzón pequeño, o herramienta puntiaguda, que data del 5100 A.C., que fue enterrado con una mujer de mediana edad en un antiguo pueblo de Israel. El punzón representa el objeto metálico más antiguo jamás encontrado en Oriente Medio. El cobre probablemente provenía de la región del Cáucaso, ubicada en la región montañosa que cubre el sureste de Rusia, Armenia, Azerbaiyán y Georgia a más de 600 millas (1,000 kilómetros) de distancia, según un artículo de 2014 publicado en PLOS ONE. En el antiguo Egipto, la gente usaba aleaciones de cobre para hacer joyas, incluyendo anillos para los dedos de los pies., Los investigadores también han encontrado minas de cobre masivas del siglo 10 aC en Israel.
aproximadamente dos tercios del cobre en la Tierra se encuentra en rocas ígneas (volcánicas), y aproximadamente una cuarta parte se encuentra en rocas sedimentarias, según el USGS. El metal es dúctil y maleable, y conduce bien el calor y la electricidad, razones por las que el cobre se usa ampliamente en electrónica y cableado.
El Cobre se vuelve verde debido a una reacción de oxidación; es decir, pierde electrones cuando se expone al agua y al aire. El óxido de cobre resultante es un verde opaco., Esta reacción de oxidación es la razón por la que la Estatua de la libertad revestida de cobre es verde en lugar de rojo anaranjado. Según la Asociación para el desarrollo del cobre, una capa de óxido de cobre desgastada de solo 0.005 pulgadas (0.127 milímetros) de espesor cubre a Lady Liberty, y la cubierta pesa aproximadamente 80 toneladas (73 toneladas métricas). El cambio de color cobre a verde se produjo gradualmente y se completó en 1920, 34 años después de que la estatua fue dedicada y develada, según la Sociedad Histórica de Nueva York.
¿Quién sabía?,
Aquí hay algunos datos interesantes sobre el cobre:
- Según Peter van der Krogt, un historiador holandés, la palabra «cobre «tiene varias raíces, muchas de las cuales provienen de la palabra latina cuprum que se derivó de la frase Cyprium aes, que significa» un metal de Chipre», ya que gran parte del cobre utilizado en ese momento se extraía en Chipre.
- Si todo el cableado de cobre en un automóvil promedio se diseñara, se extendería 0.9 millas (1.5 km), según el USGS.,
- la conductancia eléctrica (la facilidad con que una corriente puede fluir a través del metal) del cobre es solo superada por la de la plata, según el laboratorio Jefferson.
- Los centavos fueron hechos de cobre puro solo desde 1783 hasta 1837. De 1837 a 1857, los centavos estaban hechos de Bronce (95 por ciento de cobre, con el 5 por ciento restante compuesto de estaño y zinc). En 1857, la cantidad de cobre en centavos cayó al 88 por ciento (el 12 por ciento restante era níquel) y volvió a su receta anterior en 1864. En 1962, el contenido de un centavo cambió a 95 por ciento de cobre y 5 por ciento de zinc., Desde 1982 hasta hoy, los centavos son 97.5 por ciento de zinc y 2.5 por ciento de cobre.
- Las personas necesitan cobre en sus dietas. El metal es un oligoelemento esencial que es crucial para formar glóbulos rojos, según la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos. Afortunadamente, el cobre se puede encontrar en una variedad de alimentos, incluyendo granos, frijoles, papas y verduras de hoja verde.
- demasiado cobre, sin embargo, es algo malo., La ingestión de altos niveles de metal puede causar dolor abdominal, vómitos e ictericia (un tinte amarillento en la piel y blanco de los ojos que puede indicar que el hígado no está funcionando correctamente) a corto plazo. La exposición a largo plazo puede llevar a síntomas como anemia, convulsiones y diarrea que a menudo es sanguinolenta y puede ser azul.
- ocasionalmente, se encuentran mayores niveles de cobre en el suministro de agua debido a tuberías de cobre viejas., Por ejemplo, en agosto de 2018, el sistema de escuelas públicas en Detroit cerró toda el agua potable en las escuelas públicas como precaución debido a los altos niveles de cobre y hierro que se encuentran en el agua, según el Seattle Times.
- El Cobre tiene propiedades antimicrobianas y mata bacterias, virus y levaduras al contacto, según un artículo de 2011 en la revista Applied and Environmental Microbiology. Como resultado, el cobre incluso se puede tejer en telas para hacer prendas antimicrobianas, como calcetines que combaten los hongos en los pies.,
- El Cobre también se incluye en ciertos tipos de dispositivos intrauterinos (Diu) utilizados para el control de la natalidad, según la Clínica Mayo. El cableado de cobre crea una reacción inflamatoria que es tóxica para los espermatozoides y los óvulos, con el fin de evitar el embarazo. Existe, con cualquier procedimiento médico, un riesgo de efectos secundarios. Aunque, la toxicidad del cobre no parece ser una, según un artículo de 2017 publicado en Medical Science Monitor.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., Varios hospitales han experimentado con cubrir con cobre o aleaciones de cobre las superficies que se tocan con frecuencia, como los rieles de la cama y los botones de llamada, en un intento de frenar la propagación de las infecciones adquiridas en el hospital. El cobre mata microbios al interferir con la carga eléctrica de las membranas celulares de los organismos, dijo Cassandra Salgado, profesora de enfermedades infecciosas y epidemióloga hospitalaria de la Universidad Médica de Carolina del Sur.,
en 2013, un equipo de investigadores liderado por Salgado probó superficies en unidades de cuidados intensivos (UCI) en tres hospitales, comparando habitaciones modificadas con superficies de cobre unidas a seis objetos comunes que son sometidos a muchas manos con habitaciones no modificadas con cobre. Los científicos encontraron que, en las salas de hospital tradicionales (aquellas sin superficies de cobre), el 12.3 por ciento de los pacientes desarrollaron infecciones resistentes a los antibióticos, como Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA) y Enterococcus resistente a vancomicina (VRE). En comparación, en las habitaciones modificadas con cobre, solo 7.,El 1 por ciento de los pacientes contrajo una de estas infecciones potencialmente devastadoras.
«sabemos que si pones cobre en la habitación de un paciente, vas a disminuir la carga microbiana», dijo Salgado a Live Science. «Creo que eso es algo que se ha demostrado una y otra vez. Nuestro estudio fue el PRIMERO en demostrar que esto podría tener un beneficio clínico.»
los investigadores no cambiaron nada sobre las condiciones de la UCI más allá del cobre; los médicos y las enfermeras todavía se lavaban las manos, y la limpieza continuó como de costumbre., Los investigadores publicaron sus hallazgos en 2013 en la revista Infection Control and Hospital Epidemiology.
Salgado y su equipo también han probado el revestimiento de cobre en estetoscopios, según un artículo de 2017 publicado en el American Journal of Infection Control, donde los investigadores encontraron que había significativamente menos bacterias en estetoscopios recubiertos de cobre y el 66 por ciento de los estetoscopios estaban completamente libres de bacterias. Otras investigaciones continúan para probar la idea del cobre en otras salas médicas, particularmente en áreas donde los pacientes son más móviles que en la UCI., También debe haber un análisis de costo-beneficio que sopese el costo de la instalación de cobre contra los ahorros obtenidos al prevenir infecciones costosas, dijo.
electrónica: El Cobre también juega un papel importante en la electrónica, y debido a su abundancia y bajo Precio, los investigadores están trabajando para integrar el metal en un número cada vez mayor de dispositivos de vanguardia.
de hecho, el cobre puede ayudar a producir papel electrónico futurista, biosensores portátiles y otra electrónica «suave», dijo Wenlong Cheng, profesor de ingeniería química en la Universidad de Monash en Australia., Cheng y sus colegas han utilizado nanohilos de cobre para crear un «monolito de aerogel», un material que es altamente poroso, muy ligero y lo suficientemente fuerte como para pararse por sí solo, similar a una esponja de cocina seca. En el pasado, estos monolitos de aerogel se han hecho de oro o plata, pero el cobre es una opción más económica.
mezclando nanohilos de cobre con pequeñas cantidades de alcohol polivinílico, los investigadores crearon monolitos de aerogel que podrían convertirse en una especie de caucho cortable y moldeable que conduce la electricidad. Los investigadores informaron sus hallazgos en 2014 en la revista ACS Nano., El resultado final podría ser un robot de cuerpo suave o un sensor médico que se combina perfectamente con la piel curvada, dijo Cheng a Live Science. Él y su equipo están trabajando actualmente para crear sensores de presión arterial y temperatura corporal a partir de monolitos de aerogel de cobre, otra forma en que el cobre podría ayudar a monitorear la salud humana.
física: en un experimento de 2014, un trozo de cobre se convirtió en el metro cúbico más frío (35,3 pies cúbicos) de la Tierra cuando los investigadores lo enfriaron a 6 mililitros, o seis milésimas de grado por encima del cero absoluto (0 kelvin)., Esto es lo más cerca que una sustancia de esta masa y volumen ha llegado jamás al cero absoluto.
investigadores del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear pusieron el 880-lb. (400 kilogramos) cubo de cobre dentro de un recipiente llamado criostato que está especialmente diseñado para mantener los artículos extremadamente fríos. Este es el primer criostato, o dispositivo para mantener las cosas a bajas temperaturas, que es capaz de mantener las sustancias tan cerca del cero absoluto.
construir el criostato de temperatura extrema es solo el primer paso en un nuevo experimento en el que el criostato actuará como un detector de partículas., Los investigadores esperan que el detector, que está en proceso de ser comisionado de acuerdo con una actualización de estado de 2018, revele más sobre las partículas subatómicas llamadas neutrinos y por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo.
Agricultura: investigadores de la Universidad de Cornell han estado estudiando los efectos de las deficiencias de cobre en los cultivos, especialmente el trigo. El trigo es uno de los alimentos básicos más importantes del mundo, y las deficiencias de cobre pueden conducir tanto a un menor rendimiento como a una menor fertilidad de los cultivos.,
los investigadores han estado estudiando cómo las plantas absorben y procesan el cobre. Han encontrado dos proteínas dentro del trigo, AtCITF1 y AtSPL7, que son vitales para la absorción y entrega del cobre a los órganos reproductores del trigo, según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.
Las primeras pruebas han demostrado que cuando el cobre y otros nutrientes se enriquecen en el suelo y luego son absorbidos por el trigo, los rendimientos de los cultivos aumentan hasta siete veces., Si bien se sabe que el conocimiento del cobre y otros minerales es beneficioso para la salud y la fertilidad de los cultivos, el cómo y el por qué de este hecho no se comprende bien. El conocimiento de por qué el cobre es beneficioso y cómo funciona dentro del crecimiento y la reproducción de una planta se puede utilizar aún más en cultivos como el arroz, la cebada y la avena, y puede introducir estos cultivos con un fertilizante rico en minerales, que incluye el cobre, en el suelo que una vez fue inadecuado para la agricultura.,
recursos adicionales
- La Sociedad Americana del cáncer examina la investigación sobre el cobre y afirma que puede desempeñar un papel en la prevención o el tratamiento del cáncer.
- La Agencia de Protección Ambiental proporciona información sobre la exposición a altos niveles de cobre y los efectos de la corrosión del cobre en las tuberías domésticas.
- El Thomas Jefferson National Accelerator facility (Jefferson Lab) explora la historia y los usos del cobre.
este artículo fue actualizado el Sept. 12, 2018, por Rachel Ross, colaboradora de Live Science.