Kiiltävä, punertava kupari oli ensimmäinen metalli manipuloida ihmisiä, ja se on edelleen tärkeä metalli teollisuuden tänään.
vanhin metalli esine löytyy Lähi-Idän koostuu kupari; se oli pieni naskali dating takaisin niin pitkälle kuin 5100 B. C. Ja U. s. penny oli alun perin tehty puhtaasta kuparista (vaikka nykyään se on 97,5 prosenttia sinkkiä ohut kupari iho).
Kupari sijoittuu kolmanneksi eniten kulutetaan teollisuuden metalli maailmassa, kun rauta ja alumiini, mukaan YHDYSVALTAIN Geologinen tutkimuskeskus (USGS)., Noin kolme neljäsosaa kuparista menee sähköjohtojen, tietoliikennekaapelien ja elektroniikan valmistukseen.
kullan lisäksi kupari on jaksollisen järjestelmän ainoa metalli, jonka väritys ei ole luonnostaan hopea tai harmaa.
Kemiallinen kuvaus
- Atomi numero (protonien lukumäärä tumassa): 29
- Atomi symboli (jaksollisen elementtejä): Cu
- Atomi paino (keskimääräinen massa atomin): 63.55
- Tiheys: 8.92 grammaa per kuutiosenttimetri
- Vaihe huoneenlämmössä: kiinteä
- Sulamispiste: 1,984.32 astetta Fahrenheit (1,084.,62 astetta)
- Kiehumispiste: 5,301 astetta F (2,927 astetta C)
- Useita isotooppeja (atomeja saman elementin eri määrä neutroneja): 35; 2 vakaa
- yleisin isotoopit: Cu-63 (69.15 prosenttia luonnollinen runsaus) ja Cu-65 (30.85 prosenttia luonnollinen runsaus)
Historia ja ominaisuudet
Useimmat kupari esiintyy malmit ja sen on oltava sulatetaan, tai uutetaan sen malmi, puhtaus, ennen kuin sitä voidaan käyttää. Mutta luonnon kemialliset reaktiot voivat joskus vapauttaa natiivi kupari, mukaan kemian tietokantasivuston, Chemicool.,
Ihmiset ovat tehneet asioita kupari ainakin 8000 vuotta, ja tajunnut, miten sulattaa metallin noin 4500 B. C. seuraava teknologinen harppaus oli luomassa kupariseokset lisäämällä tina kupari, joka loi kovempaa metallia kuin sen yksittäiset osat: pronssi. Teknologinen kehitys ohjattiin pronssikaudella, ajanjakso, joka kattaa noin 3300 1200 Ekr, ja isdistinguished käyttämällä pronssi työkaluja ja aseita, mukaan Historiaa.
Kupariesineitä sirotellaan koko historialliseen levyyn., Arkeologit löysivät pienen awl: n eli teroitetun työkalun vuodelta 5100 EKR., joka haudattiin keski-ikäisen naisen kanssa muinaisessa kylässä Israelissa. Awl edustaa vanhinta Lähi-idästä koskaan löydettyä metalliesinettä. Kupari on luultavasti peräisin Kaukasuksen alueella, joka sijaitsee vuoristoisella alueella, joka kattaa kaakkois-Venäjä, Armenia, Azerbaidžan ja Georgia yli 600 km (1000 km) päässä, mukaan 2014 artikkeli on julkaistu PLOS ONE. Muinaisessa Egyptissä ihmiset käyttivät kupariseoksia korujen valmistamiseen, mukaan lukien varvasrenkaat., Tutkijat ovat löytäneet myös massiivisia kuparikaivoksia 1000-luvulta eKr.Israelista.
Noin kaksi kolmasosaa kupari Maan päällä on löydetty vulkaaninen (tulivuoren) kiviä, ja noin neljännes tapahtuu sedimenttikivilajeja, mukaan USGS. Metalli on taipuisa ja muokattava ja johtaa lämpöä ja sähköä hyvin — syistä, miksi kuparia käytetään laajalti elektroniikassa ja johdotuksissa.
kupari muuttuu hapettumisreaktion vuoksi vihreäksi, eli se menettää elektroneja altistuessaan vedelle ja ilmalle. Tuloksena oleva kuparioksidi on himmeän vihreä., Tämä hapetusreaktio on syy siihen, että kuparipäällysteinen Vapaudenpatsas on vihreä eikä oranssinpunainen. Mukaan Copper Development Association, haalistua kerros kuparioksidia vain 0,005 tuumaa (0.127 mm) paksu takit Lady Liberty, ja joka painaa noin 80 tonnia (73 tonnia). Muutos kupari-värillinen vihreä tapahtui vähitellen ja oli valmis vuoteen 1920, 34 vuotta sen jälkeen, kun patsas oli omistettu ja paljastettiin, mukaan New York Historical Society.
Kuka tiesi?,
Tässä on muutamia mielenkiintoisia faktoja kupari:
- Mukaan Peter van der Krogt, alankomaalainen historioitsija, sana ”copper” on useita juuria, joista monet tulevat latinan sanasta cuprum, joka oli peräisin lause aes Cyprium, joka tarkoittaa ”metalli Kyprokselta,” niin paljon kuparia käytetty aika oli louhittu Kyproksella.
- Jos kaikki kupari johdot keskimäärin auto oli laskettu ulos, se olisi venyttää 0.9 km (1,5 km), mukaan USGS.,
- sähkönjohtavuus (kuinka hyvin nykyinen voi virrata läpi metalli) kupari on toinen vain, että hopeaa, mukaan Jefferson Laboratorio.
- pennejä valmistettiin puhtaasta kuparista vain vuosina 1783-1837. Vuosina 1837-1857 pennejä valmistettiin pronssista (95 prosenttia kuparia, loput 5 prosenttia tinaa ja sinkkiä). Vuonna 1857, määrä kuparia penniä laski 88 prosenttia (loput 12 prosenttia oli nikkeliä) ja palasi sen edellinen resepti vuonna 1864. Vuonna 1962 pennin sisältö vaihtui 95 prosenttiin kuparista ja 5 prosenttiin sinkistä., Vuodesta 1982 nykypäivään pennejä on 97,5 prosenttia sinkkiä ja 2,5 prosenttia kuparia.
- ihmiset tarvitsevat kuparia ruokavaliostaan. Metalli on olennainen hivenaine, joka on ratkaisevan tärkeää muodostaa punasoluja, mukaan YHDYSVALTAIN National Library of Medicine. Onneksi kuparia löytyy monenlaisista elintarvikkeista, kuten jyvistä, pavuista, perunoista ja lehtivihreistä.
- liikaa kuparia on kuitenkin huono asia., Nauttiminen korkea metalli voi aiheuttaa vatsakipua, oksentelua ja keltatauti (kellertävä sävy iholle ja valkoinen silmät, jotka voivat osoittaa, maksa ei toimi oikein) lyhyellä aikavälillä. Pitkäaikainen altistuminen voi johtaa oireisiin, kuten anemiaan, kouristuksiin ja ripuliin, joka on usein veristä ja voi olla sinistä.
- joskus vesijohtovedessä esiintyy vanhojen kupariputkien vuoksi kohonneita kuparipitoisuuksia., Esimerkiksi elokuussa 2018, julkinen koulu järjestelmä Detroitissa pois päältä kaikki juomaveden julkisia kouluja varotoimenpiteenä, koska korkeita pitoisuuksia kuparia ja rautaa oli vedessä, mukaan Seattle Times.
- Kupari on anti-mikrobi ominaisuudet ja tappaa bakteereja, viruksia ja hiivoja yhteystiedot, mukaan 2011 paperi-lehdessä Soveltaa ja Ympäristön Mikrobiologia. Tämän seurauksena kuparia voidaan jopa kutoa kankaiksi tekemään mikrobilääkkeitä, kuten jalkasientä vastaan taistelevia sukkia.,
- Kupari on mukana myös tietyt tyypit kohdunsisäisten (IUDs), jota käytetään syntyvyyden, mukaan Mayo Clinic. Kuparijohdotus luo tulehdusreaktion, joka on myrkyllistä sekä siittiöille että kananmunille raskauden estämiseksi. Kaikissa lääketieteellisissä toimenpiteissä on sivuvaikutusten riski. Kuparin myrkyllisyys ei tosin näytä olevan sellainen, Medical Science Monitor-lehdessä vuonna 2017 julkaistun artikkelin mukaan.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., Useita sairaaloita ovat kokeilleet, joka kattaa usein koskettanut pintoja, kuten sänky kiskot ja soittaa painikkeet, kuparia tai kuparin seoksia yrittää hidastaa leviämistä sairaalainfektioista. Kupari tappaa mikrobeja häiritsemällä sähkövaraus organismien’ solukalvojen, sanoi Cassandra Salgado, professori tartuntataudit ja sairaalan epidemiologi Medical University of South Carolina.,
Vuonna 2013, tutkijaryhmä johtama Salgado testattu pintojen teho-hoidon yksikköä (ICUs) vuonna kolme sairaalaa, vertaamalla huoneita muutettu kupari pinnat kiinni kuusi yhteistä esineitä, jotka joutuvat monet kädet huoneita, joita ei ole muutettu kupari. Tutkijat havaitsivat, että perinteisen sairaalan huoneissa (ilman kupari pinnat), 12,3 prosenttia potilaista kehitetty antibiooteille resistenttien infektioiden, kuten metisilliiniresistentti Staphylococcus aureus (MRSA) ja vankomysiiniresistentti Enterokokki (VRE). Vertailun vuoksi kuparin muokkaamissa huoneissa vain 7.,Yksi prosentti potilaista sairastui johonkin näistä mahdollisesti tuhoisista infektioista.
”tiedämme, että jos potilaan huoneeseen laittaa kuparia, mikrobitaakka pienenee”, Salgado kertoi Live Sciencelle. ”Luulen, että se on jotain, joka on näytetty kerta toisensa jälkeen. Tutkimuksemme osoitti ensimmäisenä, että tästä voisi olla kliinistä hyötyä.”
tutkijat muuttunut mitään TEHO-osasto-olosuhteissa kuin kupari; lääkärit ja hoitajat pesee edelleen kätensä, ja puhdistus jatkui tavalliseen tapaan., Tutkijat julkaisivat löydöksensä vuonna 2013 ”Infection Control and Hospital Epidemiology” – lehdessä.
Salgado ja hänen tiiminsä ovat myös testattu kupari vuori stetoskoopit, mukaan 2017 artikkeli on julkaistu American Journal of Infection Control, jossa tutkijat huomasivat, että siellä oli huomattavasti vähemmän bakteereja kupari-pinnoitettu stetoskoopit ja 66 prosenttia stetoskoopit olivat täysin ilmainen bakteereja. Jatkotutkimuksissa testataan edelleen kuparin pinnoituksen ideaa muilla sairaanhoito-osastoilla, erityisesti alueilla, joilla potilaat liikkuvat enemmän kuin teho-osastolla., Tarvitaan myös kustannus-hyötyanalyysi, jossa punnitaan kuparin asennuksen kustannuksia kalliiden infektioiden ehkäisemisestä saatuja säästöjä vastaan, hän sanoi.
Elektroniikka: Kupari on myös tärkeä rooli elektroniikka, ja koska sen runsaus ja alhainen hinta, tutkijat työskentelevät integroida osaksi metalli kasvava määrä huippuluokan laitteet.
Itse asiassa, kupari voi auttaa tuottaa futuristinen sähköinen paperi, puettavat biosensorit ja muita ”pehmeitä” elektroniikka, Wenlong sanoi Cheng, professori, kemian tekniikan Monash University Australiassa., Cheng ja hänen kollegansa ovat käyttäneet kuparia nanolangoiksi luoda ”aerogel monoliitti,” materiaali, joka on erittäin huokoinen, erittäin kevyt ja tarpeeksi vahva seisomaan omilla, samanlainen kuiva keittiö sienellä. Aiemmin nämä aerogel-monolitit on valmistettu kullasta tai hopeasta, mutta kupari on taloudellisempi vaihtoehto.
sekoittamalla kuparia nanolangoiksi pieniä määriä polyvinyylialkoholi, tutkijat luonut aerogel monoliths, että voisi muuttua eräänlainen sliceable, shapable kumi, joka johtaa sähköä. Tutkijat kertoivat havainnoistaan vuonna 2014 ACS Nano-lehdessä., Lopputuloksena voisi olla pehmeärunkoinen robotti tai lääketieteellinen sensori, joka sulautuu täydellisesti kaarevalle iholle, Cheng kertoi Live Sciencelle. Hän ja hänen tiiminsä ovat parhaillaan luoda verenpaine ja kehon lämpötila-anturit pois kupari aerogel monoliths — toinen tapa kupari voisi auttaa seurata ihmisten terveyteen.
Fysiikka: Vuonna 2014 kokeilu, kimpale kupari tuli kylmin kuutiometri (35.3 kuutiometriä jalkaa) Maan päällä, kun tutkijat jäähdytetty sen 6 millikelvins, tai kuusi tuhannesosaa määrin edellä mainittuun absoluuttiseen nolla (0 kelvin)., Tämä on lähin aine tämän massan ja tilavuus on koskaan tullut absoluuttinen nolla.
Italian kansallisen ydinfysiikan instituutin tutkijat laittoivat 880-lb. (400 kg) kupari kuutio sisällä säiliö nimeltä kryostaatti, joka on erityisesti suunniteltu pitämään kohteita erittäin kylmä. Tämä on ensimmäinen kryostaatti eli Laite, jolla asioita pidetään matalissa lämpötiloissa, joka pystyy pitämään aineet niin lähellä absoluuttista nollaa.
Rakennus äärimmäinen lämpötila kryostaatti on vain ensimmäinen askel uuden kokeilun, jossa kryostaatti toimii hiukkanen ilmaisin., Tutkijat toivovat ilmaisin, joka on parhaillaan tilasi mukaan 2018 tilan päivitys, paljastaa enemmän siitä, atomia pienempiä hiukkasia, neutriinoja kutsutaan ja miksi siellä on niin paljon enemmän ainetta kuin antiainetta universumissa.
Maatalous: Cornellin yliopiston tutkijat ovat tutkineet kuparin puutteiden vaikutuksia viljelykasveihin, erityisesti vehnään. Vehnä on yksi tärkeimmistä ravinto maailmassa, ja kupari puutteet voivat johtaa sekä alentaa satoa ja alentaa sadon hedelmällisyyteen.,
tutkijat ovat tutkineet, miten kasvit imevät ja jalostaa kuparia. He ovat löytäneet kaksi proteiineja sisällä vehnää, AtCITF1 ja AtSPL7, jotka ovat elintärkeitä otto ja toimitus kupari vehnä on sukuelimiin, mukaan US Department of Agriculture.
varhaiset kokeet ovat osoittaneet, että kun kuparia ja muita ravintoaineita rikastetaan soilandissa, joka sitten imeytyy vehnään, viljasadot kasvavat peräti seitsemän kertaa., Vaikka kuparin ja muiden mineraalien tuntemuksen tiedetään olevan hyödyllistä viljelykasvien terveydelle ja hedelmällisyydelle, sen miten ja miksi sitä ei ymmärretä hyvin. Tietoa siitä, miksi kupari on hyödyllistä ja miten se toimii kuluessa kasvien kasvu ja lisääntyminen voidaan edelleen käyttää viljelykasvien kuten riisi, ohra ja kaura, ja voivat ottaa käyttöön näiden kasvien mineraali-rikas lannoite, joka sisältää kuparia, maa-ainekseen, joka oli kerran sopimaton maatalouteen.,
lisäresursseja
- American Cancer Society tutkii tutkimusta siitä, kupari ja väittää, että se voi olla rooli ehkäisyyn tai hoitoon syöpä.
- ympäristönsuojeluvirasto antaa tietoa altistumisesta korkeille kuparipitoisuuksille ja kuparikorroosion vaikutuksista kotitalouksien putkissa.
- Thomas Jefferson National Accelerator laitos (Jefferson Lab) tutkii historiaa ja käyttökohteita.
Tämä artikkeli on päivitetty Syyskuu. 12, 2018, Live Science-rahoittaja Rachel Ross.