blank, rödaktig koppar var den första metallen manipulerad av människor, och det är fortfarande en viktig metall i industrin idag.
det äldsta metallobjektet som finns i Mellanöstern består av koppar; det var en liten awl som går tillbaka så långt som 5100 BC och den amerikanska penny var ursprungligen gjord av ren koppar (även om det idag är 97,5 procent zink med en tunn kopparhud).
koppar rankas som den tredje mest konsumerade industrimetallen i världen, efter järn och aluminium, enligt US Geological Survey (USGS)., Ungefär tre fjärdedelar av koppar går att göra elektriska ledningar, telekommunikationskablar och elektronik.
bortsett från guld är koppar den enda metallen på det periodiska bordet vars färgning inte är naturligt silver eller grått.
kemisk beskrivning
- atomnummer (antal protoner i kärnan): 29
- Atomsymbol (på det periodiska systemet av element): Cu
- atomvikt (genomsnittlig massa av atomen): 63,55
- densitet: 8,92 gram per kubikcentimeter
- fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 1,984, 32 grader Fahrenheit (1,084%): 1,984,. – herr talman!,62 grader Celsius)
- Kokpunkt: 5,301 grader F (2,927 grader C)
- Antal isotoper (atomer av samma grundämne med olika antal neutroner): 35; 2 stabil
- Mest förekommande isotoper: Cu-63 (69.15 procent naturliga överflöd) och Cu-65 (30.85 procent naturliga överflöd)
Historia och egenskaper
de Flesta koppar förekommer i malm och måste vara smält, eller som utvunnits ur malmen, för renhet innan det kan användas. Men naturliga kemiska reaktioner kan ibland släppa ut native koppar, enligt kemidatabasen, Chemicool.,
människor har gjort saker från koppar i minst 8 000 år och räknat ut hur man luktade metallen med cirka 4500 f.Kr. nästa tekniska språng var att skapa kopparlegeringar genom att lägga tenn till koppar, vilket skapade en hårdare metall än dess enskilda delar: brons. Den tekniska utvecklingen inleddes i bronsåldern, en period som täcker cirka 3300 till 1200 B. C, och skiljer sig åt genom användning av bronsverktyg och vapen, enligt historien.
koppar artefakter sprinklas genom den historiska rekordet., Arkeologer upptäckte en liten syl, eller spetsiga verktyg, dejting till 5100 f. Kr., som begravdes med en medelålders kvinna i en gammal by i Israel. Syl representerar den äldsta metallobjekt som någonsin hittats i Mellanöstern. Koppar kom förmodligen från Kaukasusregionen, som ligger i den bergiga regionen som täcker sydöstra Ryssland, Armenien, Azerbajdzjan och Georgien mer än 600 miles (1000 kilometer) bort, enligt 2014 artikel publicerad i PLOS ONE. I det gamla Egypten använde människor kopparlegeringar för att göra smycken, inklusive tåringar., Forskare har också hittat massiva koppargruvor från 10-talet f. Kr. i Israel.
cirka två tredjedelar av koppar på jorden finns i magmatiska (vulkaniska) bergarter, och ungefär en fjärdedel förekommer i sedimentära bergarter, enligt USGS. Metallen är formbar och formbar och leder värme och El väl — skäl till varför koppar används ofta i elektronik och ledningar.
koppar blir grönt på grund av en oxidationsreaktion; det vill säga det förlorar elektroner när det utsätts för vatten och luft. Den resulterande kopparoxiden är en matt grön., Denna oxidationsreaktion är anledningen till att den kopparpläterade Frihetsgudinnan är grön snarare än orange-röd. Enligt koppar Development Association, ett vittrade skikt av kopparoxid endast 0,005 inches (0,127 millimeter) tjocka rockar Lady Liberty, och beläggningen väger ca 80 ton (73 ton). Förändringen från kopparfärgad till grön inträffade gradvis och var klar 1920, 34 år efter statyn var tillägnad och avtäckt, enligt New York Historical Society.
Vem visste?,
här är några intressanta fakta om koppar:
- enligt Peter van der Krogt, en nederländsk historiker, ordet ”koppar” har flera rötter, varav många kommer från det latinska ordet cuprum som härleddes från frasen Cyprium aes, vilket betyder ”en metall från Cypern”, så mycket av koppar som användes vid den tiden minerades på Cypern.
- om alla koppar ledningar i en genomsnittlig bil lades ut, skulle det sträcka 0,9 miles (1,5 km), enligt USGS.,
- den elektriska ledningen (hur lätt en ström kan strömma genom metallen) av koppar är andra endast till silver, enligt Jefferson Laboratory.
- Pennies gjordes av ren koppar endast från 1783 till 1837. Från 1837-1857 pennies gjordes av brons (95 procent koppar, med resterande 5 procent består av tenn och zink). År 1857 sjönk mängden koppar i pennies till 88 procent (resterande 12 procent var nickel) och återvände till sitt tidigare recept 1864. År 1962 ändrades ett öre innehåll till 95 procent koppar och 5 procent zink., Från 1982 till idag är pennies 97.5 procent zink och 2.5 procent koppar.
- människor behöver koppar i sina dieter. Metallen är ett viktigt spårmineral som är avgörande för att bilda röda blodkroppar, enligt US National Library of Medicine. Lyckligtvis kan koppar hittas i en mängd olika livsmedel, inklusive korn, bönor, potatis och gröna grönsaker.
- för mycket koppar är dock en dålig sak., Intag av höga halter av metallen kan orsaka buksmärtor, kräkningar och gulsot (en gulaktig nyans på huden och vita ögon som kan tyda på att levern inte fungerar korrekt) på kort sikt. Långvarig exponering kan leda till symtom som anemi, kramper och diarré som ofta är blodig och kan vara blå.
- ibland finns ökade kopparnivåer i vattenförsörjningen på grund av gamla kopparrör., Till exempel i augusti 2018 stängde det offentliga skolsystemet i Detroit av allt dricksvatten i offentliga skolor som en försiktighetsåtgärd på grund av höga nivåer av koppar och järn som finns i vattnet, enligt Seattle Times.
- koppar har antimikrobiella egenskaper och dödar bakterier, virus och jäst vid kontakt, enligt ett 2011-dokument i tidskriften Applied and Environmental Microbiology. Som ett resultat kan koppar även vävas in i tyger för att göra antimikrobiella kläder, som strumpor som bekämpar fotsvamp.,
- koppar ingår också i vissa typer av intrauterina enheter (IUDs) som används för födelsekontroll, enligt Mayo Clinic. Kopparledningarna skapar en inflammatorisk reaktion som är giftig för både spermier och ägg för att förhindra graviditet. Det finns, med något medicinskt förfarande, en risk för biverkningar. Även om koppartoxicitet inte verkar vara en, enligt en 2017-artikel publicerad i Medical Science Monitor.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., Flera sjukhus har experimenterat med att täcka ofta rörda ytor, såsom sängskenor och samtalsknappar, med koppar eller kopparlegeringar i ett försök att sakta spridningen av sjukhusförvärvade infektioner. Koppar dödar mikrober genom att störa den elektriska laddningen av organismernas cellmembran, säger Cassandra Salgado, professor i infektionssjukdomar och en sjukhusepidemiolog vid Medical University of South Carolina.,
i 2013, ett team av forskare som leds av Salgado testade ytor i intensivvårdsavdelningar (ICUs) på tre sjukhus, jämföra rum modifierade med kopparytor fäst vid sex gemensamma föremål som utsätts för många händer till rum som inte modifieras med koppar. Forskarna fann att i de traditionella sjukhusrummen (de utan kopparytor) utvecklade 12,3 procent av patienterna antibiotikaresistenta infektioner som meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA) och vankomycinresistenta Enterococcus (VRE). Som jämförelse, i kopparmodifierade rum, endast 7.,1 procent av patienterna fick en av dessa potentiellt förödande infektioner.
”Vi vet att om du lägger koppar i en patients rum kommer du att minska den mikrobiella bördan”, sa Salgado till Live Science. ”Jag tror att det är något som har visats gång på gång. Vår studie var den första som visade att det kan finnas en klinisk fördel för detta.”
forskarna ändrade inget annat om ICU-förhållandena bortom koppar; läkare och sjuksköterskor tvättade fortfarande sina händer och rengöringen fortsatte som vanligt., Forskarna publicerade sina resultat i 2013 i tidskriften Infection Control and Hospital Epidemiology.
Salgado och hennes team har också testat kopparfoder på stetoskop, enligt en 2017-artikel publicerad i American Journal of Infection Control, där forskarna fann att det fanns betydligt färre bakterier på kopparbelagda stetoskop och 66 procent av stetoskopen var helt fria från bakterier. Ytterligare forskning fortsätter att testa idén om kopparplätering i andra medicinska avdelningar, särskilt i områden där patienterna är mer rörliga än i ICU., Det måste också finnas en kostnads-nyttoanalys som väger kostnaden för kopparinstallation mot de besparingar som uppnås genom att förebygga kostsamma infektioner, sade hon.
Elektronik: koppar spelar också en stor roll inom elektronik, och på grund av dess överflöd och låga pris arbetar forskare för att integrera metallen i ett ökande antal banbrytande enheter.
koppar kan faktiskt bidra till att producera futuristiska elektroniska papper, bärbara biosensorer och annan ”mjuk” elektronik, säger Wenlong Cheng, professor i kemiteknik vid Monash University i Australien., Cheng och hans kollegor har använt koppar nanotrådar för att skapa en ”aerogel monolit”, ett material som är mycket poröst, mycket lätt och tillräckligt starkt för att stå upp på egen hand, som liknar en torr kökssvamp. Tidigare har dessa aerogelmonoliter gjorts av guld eller silver, men koppar är ett mer ekonomiskt alternativ.
genom att blanda kopparnanowires med små mängder polyvinylalkohol skapade forskarna aerogelmonoliter som kunde bli ett slags skiv, formbart gummi som leder elektricitet. Forskarna rapporterade sina resultat 2014 i tidskriften ACS Nano., Det ultimata resultatet kan vara en mjuk robot, eller en medicinsk sensor som smälter perfekt till krökt hud, berättade Cheng Live Science. Han och hans team arbetar för närvarande för att skapa blodtryck och kroppstemperatur sensorer ur koppar aerogel monolit — ett annat sätt koppar kan hjälpa till att övervaka människors hälsa.
fysik: i ett experiment 2014 blev en bit koppar den kallaste kubikmeter (35,3 kubikfot) på jorden när forskare kylde den till 6 millikelvins, eller sex tusendelar av en grad över absolut noll (0 kelvin)., Detta är det närmaste ett ämne av denna massa och volym har någonsin kommit till absolut noll.
forskare vid det italienska nationella institutet för kärnfysik satte 880-lb. (400 kg) koppar kub inuti en behållare som kallas en kryostat som är speciellt utformad för att hålla föremål extremt kalla. Detta är den första kryostaten, eller enheten för att hålla saker vid låga temperaturer, som kan hålla ämnen så nära absolut noll.
att bygga den extrema temperaturkryostaten är bara det första steget i ett nytt experiment där kryostaten kommer att fungera som partikeldetektor., Forskare hoppas att detektorn, som är i färd med att beställas enligt en statusuppdatering 2018, kommer att avslöja mer om de subatomiska partiklarna som kallas neutriner och varför det finns så mycket mer materia än antimateria i universum.
jordbruk: forskare vid Cornell University har studerat effekterna av kopparbrister i grödor, särskilt vete. Vete är en av de viktigaste matklamrarna i världen, och kopparbrister kan leda till både ett lägre skördeutbyte och lägre skördefruktbarhet.,
forskarna har studerat hur växter absorberar och bearbetar koppar. De har hittat två proteiner inom vete, AtCITF1 och AtSPL7, som är avgörande för upptag och leverans av koppar till vete reproduktionsorgan, enligt US Department of Agriculture.
tidiga tester har visat att när koppar och andra näringsämnen berikas i soiland sedan absorberas av vete, skördar ökar med så mycket som sju gånger., Även om kunskapen om koppar och andra mineraler är kända för att vara till nytta för grödans hälsa och fertilitet, är hur och varför av faktumet inte väl förstått. Kunskapen om varför koppar är fördelaktigt och hur det fungerar inom en växts tillväxt och reproduktion kan vidare användas på grödor som ris, korn och havre, och kan introducera dessa grödor med ett mineralrikt gödningsmedel, som inkluderar koppar, till jord som en gång var olämplig för odling.,
ytterligare resurser
- American Cancer Society undersöker forskningen om koppar och hävdar att det kan ha en roll för att förebygga eller behandla cancer.
- miljöskyddsbyrån ger information om exponering för höga kopparnivåer och effekterna av kopparkorrosion i hushållsrör.
- Thomas Jefferson National Accelerator facility (Jefferson Lab) utforskar historia och användning av koppar.
denna artikel uppdaterades den Sept. 12, 2018, med Live Science bidragsgivare Rachel Ross.