Il rame lucido e rossastro è stato il primo metallo manipolato dagli esseri umani e rimane un metallo importante nell’industria oggi.
Il più antico oggetto metallico trovato in Medio Oriente è costituito da rame; era un piccolo punteruolo risalente al 5100 a.C. E il penny degli Stati Uniti era originariamente fatto di rame puro (anche se, al giorno d’oggi, è il 97,5% di zinco con una sottile pelle di rame).
Il rame è il terzo metallo industriale più consumato al mondo, dopo il ferro e l’alluminio, secondo l’US Geological Survey (USGS)., Circa tre quarti di quel rame va a fare fili elettrici, cavi di telecomunicazione ed elettronica.
A parte l’oro, il rame è l’unico metallo sulla tavola periodica la cui colorazione non è naturalmente argento o grigio.
descrizione Chimica
- numero Atomico (numero di protoni nel nucleo): 29
- simbolo Atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Cu
- peso Atomico (media massa dell’atomo): 63.55
- Densità: 8.92 grammi per centimetro cubo
- Fase a temperatura ambiente: tinta
- punto di Fusione: a 1.984.32 gradi Fahrenheit (1,084.,62 gradi Celsius)
- punto di Ebollizione: 5,301 gradi F (2,927 gradi C)
- Numero di isotopi (atomi di uno stesso elemento con diverso numero di neutroni): 35; 2 stabile
- la Maggior parte dei comuni isotopi: Cu-63 (69.15 per cento naturale abbondanza) e Cu-65 (30.85% di abbondanza naturale)
Storia e caratteristiche
la Maggior parte di rame si verifica in minerali e deve essere fusi, o estratto dai suoi minerali, per la purezza prima di poter essere utilizzato. Ma le reazioni chimiche naturali a volte possono rilasciare rame nativo, secondo il sito di database di chimica, Chemicool.,
Gli esseri umani hanno fatto le cose dal rame per almeno 8.000 anni e capito come annusare il metallo da circa 4500 AC Il prossimo salto tecnologico è stato la creazione di leghe di rame aggiungendo stagno al rame, che ha creato un metallo più duro rispetto alle sue singole parti: il bronzo. Lo sviluppo tecnologico ha inaugurato l’età del bronzo, un periodo che copre circa 3300-1200 AC, e isdistinguished dall’uso di strumenti di bronzo e armi, secondo la storia.
Gli artefatti di rame sono cosparsi in tutto il record storico., Gli archeologi hanno scoperto un piccolo punteruolo, o strumento appuntito, risalente al 5100 a.C., che è stato sepolto con una donna di mezza età in un antico villaggio in Israele. Il punteruolo rappresenta il più antico oggetto metallico mai trovato in Medio Oriente. Il rame probabilmente proveniva dalla regione del Caucaso, situata nella regione montuosa che copre la Russia sud-orientale, l’Armenia, l’Azerbaigian e la Georgia a più di 600 miglia (1.000 chilometri) di distanza, secondo l’articolo del 2014 pubblicato su PLOS ONE. Nell’antico Egitto, le persone usavano leghe di rame per realizzare gioielli, compresi gli anelli delle dita dei piedi., I ricercatori hanno anche trovato massicce miniere di rame dal 10 ° secolo AC in Israele.
Circa due terzi del rame sulla Terra si trova nelle rocce ignee (vulcaniche) e circa un quarto si trova nelle rocce sedimentarie, secondo l’USGS. Il metallo è duttile e malleabile e conduce bene il calore e l’elettricità — motivi per cui il rame è ampiamente utilizzato nell’elettronica e nel cablaggio.
Il rame diventa verde a causa di una reazione di ossidazione; cioè, perde elettroni quando è esposto all’acqua e all’aria. L’ossido di rame risultante è un verde opaco., Questa reazione di ossidazione è la ragione per cui la Statua della Libertà placcata in rame è verde piuttosto che rosso-arancio. Secondo la Copper Development Association, uno strato alterato di ossido di rame solo 0,005 pollici (0,127 millimetri) di spessore ricopre Lady Liberty, e la copertura pesa circa 80 tonnellate (73 tonnellate metriche). Il passaggio dal color rame al verde avvenne gradualmente e fu completato nel 1920, 34 anni dopo che la statua fu dedicata e svelata, secondo la New York Historical Society.
Chi lo sapeva?,
Ecco alcuni fatti interessanti sul rame:
- Secondo Peter van der Krogt, uno storico olandese, la parola “rame” ha diverse radici, molte delle quali provengono dalla parola latina cuprum che deriva dalla frase Cyprium aes, che significa “un metallo di Cipro”, poiché gran parte del rame usato all’epoca era estratto a Cipro.
- Se tutto il cablaggio in rame in un’auto media fosse disposto, si estenderebbe a 0,9 miglia (1,5 km), secondo l’USGS.,
- La conduttanza elettrica (quanto facilmente una corrente può fluire attraverso il metallo) del rame è seconda solo a quella dell’argento, secondo il Jefferson Laboratory.
- I penny furono fatti di rame puro solo dal 1783 al 1837. Dal 1837 al 1857 i penny erano fatti di bronzo (95 per cento di rame, con il restante 5 per cento costituito da stagno e zinco). Nel 1857, la quantità di rame in centesimi scese all ‘ 88% (il restante 12% era nichel) e tornò alla sua ricetta precedente nel 1864. Nel 1962, il contenuto di un centesimo passò al 95% di rame e al 5% di zinco., Dal 1982 ad oggi, i penny sono il 97,5% di zinco e il 2,5% di rame.
- Le persone hanno bisogno di rame nelle loro diete. Il metallo è un minerale traccia essenziale che è cruciale per la formazione di globuli rossi, secondo la US National Library of Medicine. Fortunatamente, il rame può essere trovato in una varietà di alimenti, tra cui cereali, fagioli, patate e verdure a foglia verde.
- Troppo rame, tuttavia, è una brutta cosa., L’ingestione di alti livelli di metallo può causare dolore addominale, vomito e ittero (una sfumatura giallastra sulla pelle e il bianco degli occhi che può indicare che il fegato non funziona correttamente) a breve termine. L’esposizione a lungo termine può portare a sintomi come anemia, convulsioni e diarrea che è spesso sanguinosa e può essere blu.
- Occasionalmente, i livelli aumentati di rame sono trovati nell’approvvigionamento idrico dovuto i vecchi tubi di rame., Ad esempio, nell’agosto 2018, il sistema scolastico pubblico di Detroit ha spento tutta l’acqua potabile nelle scuole pubbliche come precauzione a causa degli alti livelli di rame e ferro trovati nell’acqua, secondo il Seattle Times.
- Il rame ha proprietà antimicrobiche e uccide batteri, virus e lieviti a contatto, secondo un articolo del 2011 sulla rivista Applied and Environmental Microbiology. Di conseguenza, il rame può anche essere tessuto in tessuti per realizzare indumenti antimicrobici, come calze che combattono il fungo del piede.,
- Il rame è anche incluso in alcuni tipi di dispositivi intrauterini (IUD) utilizzati per il controllo delle nascite, secondo la Mayo Clinic. Il cablaggio in rame crea una reazione infiammatoria tossica sia per lo sperma che per le uova, al fine di prevenire la gravidanza. C’è, con qualsiasi procedura medica, un rischio di effetti collaterali. Anche se la tossicità del rame non sembra essere una, secondo un articolo del 2017 pubblicato su Medical Science Monitor.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., Diversi ospedali hanno sperimentato la copertura di superfici frequentemente toccate, come le guide del letto e i pulsanti di chiamata, con rame o leghe di rame nel tentativo di rallentare la diffusione delle infezioni acquisite in ospedale. Il rame uccide i microbi interferendo con la carica elettrica delle membrane cellulari degli organismi, ha detto Cassandra Salgado, professore di malattie infettive e epidemiologo ospedaliero presso la Medical University of South Carolina.,
Nel 2013, un team di ricercatori guidato da Salgado ha testato le superfici in unità di terapia intensiva (ICU) in tre ospedali, confrontando le stanze modificate con superfici in rame attaccate a sei oggetti comuni che sono sottoposti a molte mani in stanze non modificate con rame. Gli scienziati hanno scoperto che, nelle tradizionali stanze ospedaliere (quelle senza superfici di rame), il 12,3% dei pazienti ha sviluppato infezioni resistenti agli antibiotici come lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA) e l’enterococco resistente alla vancomicina (VRE). In confronto, nelle stanze modificate in rame, solo 7.,1 per cento dei pazienti ha contratto una di queste infezioni potenzialmente devastanti.
“Sappiamo che se metti il rame nella stanza di un paziente, diminuirai il carico microbico”, ha detto Salgado a Live Science. “Penso che sia qualcosa che è stato dimostrato più e più volte. Il nostro studio è stato il primo a dimostrare che ci potrebbe essere un beneficio clinico a questo.”
I ricercatori non hanno cambiato nient’altro sulle condizioni di terapia intensiva oltre il rame; medici e infermieri si lavavano ancora le mani e la pulizia continuava come al solito., I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati nel 2013 sulla rivista Infection Control and Hospital Epidemiology.
Salgado e il suo team hanno anche testato il rivestimento di rame sugli stetoscopi, secondo un articolo del 2017 pubblicato sull’American Journal of Infection Control, in cui i ricercatori hanno scoperto che c’erano significativamente meno batteri sugli stetoscopi rivestiti di rame e il 66% degli stetoscopi era completamente privo di batteri. Ulteriori ricerche continuano a testare l’idea della placcatura in rame in altri reparti medici, in particolare nelle aree in cui i pazienti sono più mobili che in terapia intensiva., Ci deve anche essere un’analisi costi-benefici che pesa la spesa dell’installazione di rame contro i risparmi ottenuti prevenendo infezioni costose, ha detto.
Elettronica: Il rame svolge anche un ruolo enorme nell’elettronica e, a causa della sua abbondanza e del suo basso prezzo, i ricercatori stanno lavorando per integrare il metallo in un numero crescente di dispositivi all’avanguardia.
Infatti, il rame può aiutare a produrre carta elettronica futuristica, biosensori indossabili e altri “soft” elettronica, ha detto Wenlong Cheng, professore di ingegneria chimica presso la Monash University in Australia., Cheng ei suoi colleghi hanno usato nanofili di rame per creare un “monolite aerogel”, un materiale che è altamente poroso, molto leggero e abbastanza forte da stare in piedi da solo, simile a una spugna da cucina asciutta. In passato, questi monoliti aerogel sono stati realizzati in oro o argento, ma il rame è un’opzione più economica.
Mescolando nanofili di rame con piccole quantità di alcool polivinilico, i ricercatori hanno creato monoliti aerogel che potrebbero trasformarsi in una sorta di gomma tagliabile e modellabile che conduce elettricità. I ricercatori hanno riportato le loro scoperte nel 2014 sulla rivista ACS Nano., Il risultato finale potrebbe essere un robot dal corpo morbido, o un sensore medico che si fonde perfettamente con la pelle curva, Cheng ha detto a Live Science. Lui e il suo team stanno attualmente lavorando per creare sensori di pressione sanguigna e temperatura corporea di monoliti aerogel rame — un altro modo in rame potrebbe aiutare a monitorare la salute umana.
Fisica: In un esperimento del 2014, un pezzo di rame è diventato il metro cubo più freddo (35,3 piedi cubi) sulla Terra quando i ricercatori lo hanno raffreddato a 6 millikelvin, o sei millesimi di grado sopra lo zero assoluto (0 kelvin)., Questo è il più vicino che una sostanza di questa massa e volume sia mai arrivata allo zero assoluto.
I ricercatori dell’Istituto Nazionale Italiano di Fisica Nucleare hanno messo la 880-lb. (400 chilogrammi) cubo di rame all’interno di un contenitore chiamato criostato appositamente progettato per mantenere gli oggetti estremamente freddi. Questo è il primo criostato, o dispositivo per mantenere le cose a basse temperature, che è in grado di mantenere le sostanze così vicino allo zero assoluto.
Costruire il criostato a temperatura estrema è solo il primo passo di un nuovo esperimento in cui il criostato fungerà da rivelatore di particelle., I ricercatori sperano che il rivelatore, che è in procinto di essere commissionato secondo un aggiornamento di stato 2018, rivelerà di più sulle particelle subatomiche chiamate neutrini e perché c’è molta più materia dell’antimateria nell’universo.
Agricoltura: i ricercatori della Cornell University hanno studiato gli effetti delle carenze di rame nelle colture, in particolare nel grano. Il grano è uno dei prodotti alimentari più importanti al mondo e le carenze di rame possono portare sia a una resa delle colture inferiore che a una minore fertilità delle colture.,
I ricercatori hanno studiato come le piante assorbono e processano il rame. Hanno trovato due proteine all’interno del grano, AtCITF1 e AtSPL7, che sono vitali per l’assorbimento e la consegna del rame agli organi riproduttivi del grano, secondo il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti.
I primi test hanno dimostrato che quando il rame e altri nutrienti sono arricchiti nel suolo e poi assorbiti dal grano, i raccolti aumentano di ben sette volte., Mentre la conoscenza del rame e di altri minerali è nota per essere benefica per la salute e la fertilità delle colture, il come e il perché del fatto non è ben compreso. La conoscenza del perché il rame è utile e di come funziona all’interno della crescita e della riproduzione di una pianta può essere ulteriormente utilizzata su colture come riso, orzo e avena e può introdurre queste colture con un fertilizzante ricco di minerali, che include il rame, nel terreno che una volta era inadatto all’agricoltura.,
Risorse aggiuntive
- L’American Cancer Society esamina la ricerca sul rame e afferma che potrebbe avere un ruolo nella prevenzione o nel trattamento del cancro.
- L’Environmental Protection Agency fornisce informazioni sull’esposizione ad alti livelli di rame e sugli effetti della corrosione del rame nei tubi domestici.
- Il Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) esplora la storia e gli usi del rame.
Questo articolo è stato aggiornato il settembre. 12, 2018, da Live Science contributor Rachel Ross.