cobre -Copper

Cobre,  29 Cu
Cobre nativo (~ 4 cm de tamanho)
Cobre
Aparência brilho metálico vermelho-alaranjado
Peso atômico padrão A r °(Cu)
Cobre na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio índio Lata Antimônio Telúrio Iodo xenônio
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Európio gadolínio Térbio disprósio hólmio érbio Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio irídio Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astato Radônio
frâncio Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício cúrio berquélio Californium Einsteinium férmio mendelévio Nobelium laurêncio Rutherfórdio Dúbnio Seaborgio Bohrium Hássio Meitnério Darmstadtium Roentgenium Copérnico Nihonium Fleróvio Moscovium fígado Tennessee Oganesson


Cu

Ag
níquelcobrezinco
Número atômico ( Z ) 29
Grupo grupo 11
Período período 4
Bloquear   bloco d
configuração eletrônica [ Ar ] 3d 10 4s 1
Elétrons por camada 2, 8, 18, 1
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 1357,77  K ​(1084,62 °C, ​1984,32 °F)
Ponto de ebulição 2835 K ​(2562 °C, ​4643 °F)
Densidade (perto de  rt ) 8,96 g/ cm3
quando líquido (em  mp ) 8,02 g/ cm3
Calor de fusão 13,26  kJ/mol
Calor da vaporização 300,4 kJ/mol
Capacidade térmica molar 24,440 J/(mol·K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1k 10k 100 mil
em  T  (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Propriedades atômicas
Estados de oxidação −2, 0, +1 , +2 , +3, +4 (um óxido levemente básico )
Eletro-negatividade Escala de Pauling: 1,90
energias de ionização
Raio atômico empírico:  128h
raio covalente 132±16h
raio de Van der Waals 140h
Linhas coloridas em uma faixa espectral
Linhas espectrais de cobre
Outras propriedades
ocorrência natural primordial
Estrutura de cristal Cúbico de Face (FCC)
Estrutura cristalina cúbica de face centrada para cobre
Velocidade do som haste fina (recozido)
3810 m/s (à  temperatura ambiente )
Expansão térmica 16,5 µm/(m⋅K) (a 25 °C)
Condutividade térmica 401 W/(m⋅K)
Resistividade elétrica 16,78 nΩ⋅m (a 20 °C)
Ordenação magnética diamagnético
Suscetibilidade magnética molar −5,46 × 10 −6  cm 3 /mol
módulo de Young 110–128 GPa
módulo de cisalhamento 48 GPa
módulo de massa 140 GPa
razão de Poisson 0,34
dureza de Mohs 3.0
Dureza Vickers 343–369 MPa
Dureza Brinell 235–878 MPa
Número CAS 7440-50-8
História
Nomenclatura depois de Chipre , principal local de mineração na época romana ( Cyprium )
Descoberta Oriente Médio ( 9000 aC )
Símbolo "Cu": do latim cuprum
isótopos de cobre
Principais isótopos Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
63 Cu 69,15% estábulo
64 Cu sin 12h70 β + 64 Ni
β- _ 64 Zn
65 Cu 30,85% estábulo
67 Cu sin 61,83h β- _ 67 Zn
 Categoria: Cobre
| referências

O cobre é um elemento químico com o símbolo Cu (do latim : cuprum ) e número atômico 29. É um metal macio, maleável e dúctil com altíssima condutividade térmica e elétrica . Uma superfície recém-exposta de cobre puro tem uma cor laranja-rosada . O cobre é usado como condutor de calor e eletricidade, como material de construção e como constituinte de várias ligas metálicas , como a prata de lei usada em joias , o cuproníquel usado para fazer ferragens marítimas e moedas e o constantan usado em extensômetros e termopares . para medição de temperatura.

O cobre é um dos poucos metais que podem ocorrer na natureza em uma forma metálica diretamente utilizável ( metais nativos ). Isso levou ao uso humano muito cedo em várias regiões, por volta de 8000 aC. Milhares de anos depois, foi o primeiro metal a ser fundido a partir de minérios de sulfeto, por volta de 5.000 aC; o primeiro metal a ser fundido em uma forma em um molde, c. 4000 aC; e o primeiro metal a ser propositalmente ligado a outro metal, o estanho , para criar o bronze , c. 3500 aC.

Na época romana , o cobre era extraído principalmente em Chipre , origem do nome do metal, de aes cyprium (metal de Chipre), posteriormente corrompido para cuprum (latim). Coper ( inglês antigo ) e cobre foram derivados disso, a grafia posterior usada pela primeira vez por volta de 1530.

Os compostos comumente encontrados são os sais de cobre(II), que muitas vezes conferem cores azuis ou verdes a minerais como azurita , malaquita e turquesa , e têm sido amplamente e historicamente usados ​​como pigmentos.

O cobre usado em edifícios, geralmente para telhados, oxida para formar um verdete ( ou pátina ). Às vezes, o cobre é usado na arte decorativa , tanto em sua forma de metal elementar quanto em compostos como pigmentos. Compostos de cobre são usados ​​como agentes bacteriostáticos , fungicidas e conservantes de madeira.

O cobre é essencial para todos os organismos vivos como um mineral traço na dieta porque é um constituinte chave do complexo de enzimas respiratórias citocromo c oxidase . Em moluscos e crustáceos , o cobre é um constituinte do pigmento sanguíneo hemocianina , substituído pela hemoglobina complexa de ferro em peixes e outros vertebrados . Em humanos, o cobre é encontrado principalmente no fígado, músculos e ossos. O corpo adulto contém entre 1,4 e 2,1 mg de cobre por quilo de peso corporal.

Características

Físico

Um disco de cobre (99,95% puro) feito por fundição contínua ; gravado para revelar cristalitos
O cobre logo acima de seu ponto de fusão mantém sua cor de brilho rosa quando luz suficiente ofusca a cor de incandescência laranja

Cobre, prata e ouro estão no grupo 11 da tabela periódica; esses três metais têm um elétron de orbital s no topo de uma camada de elétron d preenchida e são caracterizados por alta ductilidade e condutividade elétrica e térmica. As camadas d preenchidas nesses elementos contribuem pouco para as interações interatômicas, que são dominadas pelos elétrons s por meio de ligações metálicas . Ao contrário dos metais com d-shells incompletos, as ligações metálicas no cobre não possuem caráter covalente e são relativamente fracas. Esta observação explica a baixa dureza e alta ductilidade dos monocristais de cobre. Na escala macroscópica, a introdução de defeitos estendidos na rede cristalina , como limites de grão, dificulta o fluxo do material sob tensão aplicada, aumentando assim sua dureza. Por esta razão, o cobre é geralmente fornecido em uma forma policristalina de grão fino , que tem maior resistência do que as formas monocristalinas.

A maciez do cobre explica em parte sua alta condutividade elétrica (59,6 × 10 6  S /m ) e alta condutividade térmica, a segunda maior (perdendo apenas para a prata) entre os metais puros à temperatura ambiente. Isso ocorre porque a resistividade ao transporte de elétrons em metais à temperatura ambiente se origina principalmente do espalhamento de elétrons nas vibrações térmicas da rede, que são relativamente fracas em um metal macio. A densidade de corrente máxima permitida de cobre ao ar livre é aproximadamente3,1 × 10 6  A/m2 de área de seção transversal, acima da qual começa a aquecer excessivamente.

O cobre é um dos poucos elementos metálicos com uma cor natural diferente do cinza ou prata. O cobre puro é vermelho-alaranjado e adquire uma mancha avermelhada quando exposto ao ar. Isso se deve à baixa frequência de plasma do metal, que fica na parte vermelha do espectro visível, fazendo com que ele absorva as cores verde e azul de frequência mais alta.

Tal como acontece com outros metais, se o cobre for colocado em contato com outro metal, ocorrerá corrosão galvânica .

Químico

Fio de cobre não oxidado (à esquerda) e fio de cobre oxidado (à direita)
A Torre Leste do Observatório Real, Edimburgo , mostrando o contraste entre o cobre reformado instalado em 2010 e a cor verde do cobre original de 1894.

O cobre não reage com a água, mas reage lentamente com o oxigênio atmosférico para formar uma camada de óxido de cobre marrom-escuro que, ao contrário da ferrugem que se forma no ferro no ar úmido, protege o metal subjacente de mais corrosão ( passivação ). Uma camada verde de azinhavre (carbonato de cobre) muitas vezes pode ser vista em antigas estruturas de cobre, como o telhado de muitos prédios antigos e a Estátua da Liberdade . O cobre escurece quando exposto a alguns compostos de enxofre , com os quais reage para formar vários sulfetos de cobre .

isótopos

Existem 29 isótopos de cobre.63
Cu
e65
Cu
são estáveis, com63
Cu
compreendendo aproximadamente 69% de cobre natural; ambos têm um spin de 32 . Os demais isótopos são radioativos , sendo o mais estável67
Cu
com uma meia-vida de 61,83 horas. Sete isótopos metaestáveis ​​foram caracterizados;68m
Cu
é o mais longevo com uma meia-vida de 3,8 minutos. Isótopos com número de massa acima de 64 decaem em β , enquanto aqueles com número de massa abaixo de 64 decaem em β + .64
Cu
, que tem uma meia-vida de 12,7 horas, decai nos dois sentidos.

62
Cu
e64
Cu
têm aplicações significativas.62
Cu
é usado em62
Cu
Cu-PTSM como marcador radioativo para tomografia por emissão de pósitrons .

Ocorrência

Cobre nativo da Península de Keweenaw, Michigan, com cerca de 2,5 polegadas (6,4 cm) de comprimento

O cobre é produzido em estrelas massivas e está presente na crosta terrestre em uma proporção de cerca de 50 partes por milhão (ppm). Na natureza, o cobre ocorre em uma variedade de minerais, incluindo cobre nativo , sulfetos de cobre como calcopirita , bornita , digenita , covelita e calcocita , sulfossais de cobre como tetrahedita-tenantita e enargita , carbonatos de cobre como azurita e malaquita e como cobre(I) ou óxidos de cobre(II), como cuprita e tenorita , respectivamente. A maior massa de cobre elementar descoberta pesava 420 toneladas e foi encontrada em 1857 na Península de Keweenaw em Michigan, EUA. O cobre nativo é um policristal , com o maior monocristal já descrito medindo 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . O cobre é o 25º elemento mais abundante na crosta terrestre , representando 50 ppm em comparação com 75 ppm para o zinco e 14 ppm para o chumbo .

As concentrações típicas de fundo de cobre não excedem1 ng/m 3 na atmosfera;150 mg/kg no solo;30 mg/kg na vegetação; 2 μg/L em água doce e0,5 μg/L em água do mar.

Produção

Chuquicamata , no Chile, é uma das maiores minas de cobre a céu aberto do mundo
Tendência de produção mundial

A maior parte do cobre é extraída ou extraída como sulfetos de cobre de grandes minas a céu aberto em depósitos de cobre pórfiro que contêm 0,4 a 1,0% de cobre. Os sites incluem Chuquicamata , no Chile, Bingham Canyon Mine , em Utah, Estados Unidos, e El Chino Mine , no Novo México, Estados Unidos. De acordo com o British Geological Survey , em 2005, o Chile foi o maior produtor de cobre com pelo menos um terço da participação mundial, seguido pelos Estados Unidos, Indonésia e Peru. O cobre também pode ser recuperado através do processo de lixiviação in situ . Vários locais no estado do Arizona são considerados os principais candidatos para este método. A quantidade de cobre em uso está aumentando e a quantidade disponível mal é suficiente para permitir que todos os países alcancem os níveis de uso do mundo desenvolvido. Uma fonte alternativa de cobre para coleta atualmente em pesquisa são os nódulos polimetálicos , localizados nas profundezas do Oceano Pacífico , aproximadamente 3.000 a 6.500 metros abaixo do nível do mar. Esses nódulos contêm outros metais valiosos, como cobalto e níquel .

Reservas e preços

Preço do Cobre 1959-2022

O cobre está em uso há pelo menos 10.000 anos, mas mais de 95% de todo o cobre já extraído e fundido foi extraído desde 1900. Como acontece com muitos recursos naturais, a quantidade total de cobre na Terra é vasta, com cerca de 10 14 toneladas em o quilômetro superior da crosta terrestre, que vale cerca de 5 milhões de anos na taxa atual de extração. No entanto, apenas uma pequena fração dessas reservas é economicamente viável com preços e tecnologias atuais. As estimativas das reservas de cobre disponíveis para mineração variam de 25 a 60 anos, dependendo das principais premissas, como a taxa de crescimento. A reciclagem é uma importante fonte de cobre no mundo moderno. Devido a esses e outros fatores, o futuro da produção e fornecimento de cobre é objeto de muitos debates, incluindo o conceito de pico do cobre , análogo ao pico do petróleo .

O preço do cobre tem sido historicamente instável e seu preço aumentou da mínima de 60 anos de US$ 0,60/lb (US$ 1,32/kg) em junho de 1999 para US$ 3,75 por libra (US$ 8,27/kg) em maio de 2006. Caiu para US$ 2,40 /lb (US$ 5,29/kg) em fevereiro de 2007, depois recuperou para US$ 3,50/lb (US$ 7,71/kg) em abril de 2007. Em fevereiro de 2009, o enfraquecimento da demanda global e uma queda acentuada nos preços das commodities desde as altas do ano anterior deixaram os preços do cobre em US$ 1,51 /lb (US$ 3,32/kg). Entre setembro de 2010 e fevereiro de 2011, o preço do cobre subiu de £ 5.000 a tonelada métrica para £ 6.250 a tonelada métrica.

Métodos

Esquema do processo de fundição flash

A concentração de cobre nos minérios é em média de apenas 0,6%, e a maioria dos minérios comerciais são sulfetos, especialmente calcopirita (CuFeS 2 ), bornita (Cu 5 FeS 4 ) e, em menor extensão, covelita (CuS) e calcocita (Cu 2 S) . Por outro lado, a concentração média de cobre nos nódulos polimetálicos é estimada em 1,3%. Os métodos de extração de cobre e outros metais encontrados nesses nódulos incluem lixiviação sulfúrica, fundição e aplicação do processo Cuprion. Para minerais encontrados em minérios terrestres, eles são concentrados de minérios triturados até o nível de 10 a 15% de cobre por flotação de espuma ou biolixiviação . O aquecimento deste material com sílica em fundição instantânea remove muito do ferro como escória . O processo explora a maior facilidade de conversão de sulfetos de ferro em óxidos, que por sua vez reagem com a sílica para formar a escória de silicato que flutua no topo da massa aquecida. O fosco de cobre resultante, composto por Cu 2 S, é torrado para converter os sulfetos em óxidos:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2

O óxido cuproso reage com o sulfeto cuproso para se converter em bolha de cobre mediante aquecimento:

2 Cu 2 O + Cu 2 S → 6 Cu + 2 SO 2

O processo fosco de Sudbury converteu apenas metade do sulfeto em óxido e, em seguida, usou esse óxido para remover o restante do enxofre como óxido. Foi então refinado eletroliticamente e a lama do ânodo explorada para a platina e o ouro que continha. Esta etapa explora a redução relativamente fácil de óxidos de cobre em cobre metálico. O gás natural é soprado através do blister para remover a maior parte do oxigênio restante e o eletrorrefino é realizado no material resultante para produzir cobre puro:

Cu 2+ + 2 e → Cu
Fluxograma de refino de cobre (planta de fundição de ânodo de Uralelektromed)
  1. Bolha de cobre
  2. Fundição
  3. forno reverberatório
  4. Remoção de escória
  5. Fundição de cobre de ânodos
  6. roda de fundição
  7. máquina de remoção de ânodos
  8. Descolagem de ânodos
  9. vagões
  10. Transporte para a casa do tanque
Fluxograma de refino de cobre (Fundição de ânodos da Uralelektromed) # Blister de cobre # Fundição # Forno reverberatório # Remoção de escória # Fundição de ânodos de cobre # Roda de fundição # Máquina de remoção de ânodos # Decolagem de ânodos # Vagões ferroviários # Transporte para a casa do tanque

Reciclando

Assim como o alumínio , o cobre é reciclável sem perda de qualidade, tanto em estado bruto quanto em produtos manufaturados. Em volume, o cobre é o terceiro metal mais reciclado depois do ferro e do alumínio. Estima-se que 80% de todo o cobre já extraído ainda esteja em uso hoje. De acordo com o relatório Metal Stocks in Society do International Resource Panel , o estoque global per capita de cobre em uso na sociedade é de 35 a 55 kg. Muito disso ocorre em países mais desenvolvidos (140–300 kg per capita) e não em países menos desenvolvidos (30–40 kg per capita).

O processo de reciclagem do cobre é praticamente o mesmo usado para extrair o cobre, mas requer menos etapas. A sucata de cobre de alta pureza é derretida em um forno e depois reduzida e fundida em tarugos e lingotes ; a sucata de menor pureza é refinada por galvanoplastia em um banho de ácido sulfúrico .

Ligas

As ligas de cobre são amplamente utilizadas na produção de moedas; vistos aqui estão dois exemplos - moedas de dez centavos americanas pós-1964 , que são compostas da liga cuproníquel e uma moeda de dez centavos canadense anterior a 1968 , composta de uma liga de 80% de prata e 20% de cobre.

Numerosas ligas de cobre foram formuladas, muitas com usos importantes. O latão é uma liga de cobre e zinco . Bronze geralmente se refere a ligas de cobre- estanho , mas pode se referir a qualquer liga de cobre, como bronze de alumínio . O cobre é um dos constituintes mais importantes das soldas de prata e ouro quilates utilizadas na indústria joalheira, modificando a cor, dureza e ponto de fusão das ligas resultantes. Algumas soldas sem chumbo consistem em liga de estanho com uma pequena proporção de cobre e outros metais.

A liga de cobre e níquel , chamada cuproníquel , é usada em moedas de baixo valor, muitas vezes para o revestimento externo. A moeda de cinco centavos dos EUA (atualmente chamada de níquel ) consiste em 75% de cobre e 25% de níquel em composição homogênea. Antes da introdução do cuproníquel, amplamente adotado pelos países na segunda metade do século 20, ligas de cobre e prata também eram usadas, com os Estados Unidos usando uma liga de 90% de prata e 10% de cobre até 1965, quando a prata circulante foi removida de todas as moedas com exceção do meio dólar - estas foram degradadas para uma liga de 40% de prata e 60% de cobre entre 1965 e 1970. A liga de 90% de cobre e 10% de níquel, notável por sua resistência a corrosão, é usado para vários objetos expostos à água do mar, embora seja vulnerável aos sulfetos às vezes encontrados em portos e estuários poluídos. As ligas de cobre com alumínio (cerca de 7%) têm uma cor dourada e são usadas em decorações. Shakudō é uma liga decorativa japonesa de cobre contendo uma baixa porcentagem de ouro, normalmente de 4 a 10%, que pode ser patinada em uma cor azul escura ou preta.

Compostos

Uma amostra de óxido de cobre(I) .

O cobre forma uma rica variedade de compostos, geralmente com estados de oxidação +1 e +2, que são freqüentemente chamados de cuproso e cúprico , respectivamente. Os compostos de cobre, sejam eles complexos orgânicos ou organometálicos , promovem ou catalisam inúmeros processos químicos e biológicos.

compostos binários

Tal como acontece com outros elementos, os compostos mais simples de cobre são compostos binários, ou seja, aqueles que contêm apenas dois elementos, sendo os principais exemplos óxidos, sulfetos e haletos . Ambos os óxidos cuproso e cúprico são conhecidos. Entre os numerosos sulfetos de cobre , exemplos importantes incluem sulfeto de cobre(I) e sulfeto de cobre(II) .

Haletos cuprosos com flúor , cloro , bromo e iodo são conhecidos, assim como haletos cúpricos com flúor , cloro e bromo . Tentativas de preparar iodeto de cobre(II) produzem apenas iodeto de cobre(I) e iodo.

2 Cu 2+ + 4 I → 2 CuI + I 2

química de coordenação

O cobre(II) dá uma coloração azul profunda na presença de ligantes de amônia. O usado aqui é o sulfato de tetraaminocobre(II) .

O cobre forma complexos de coordenação com ligantes . Em solução aquosa, o cobre(II) existe como [Cu(H
2
O)
6
]2+
. Este complexo exibe a taxa de troca de água mais rápida (velocidade de ligação e separação de ligantes de água) para qualquer complexo aquo de metal de transição . A adição de hidróxido de sódio aquoso causa a precipitação de hidróxido de cobre (II) sólido azul claro . Uma equação simplificada é:

Diagrama de Pourbaix para cobre em meio não complexado (ânions diferentes de OH- não considerados). Concentração de íons 0,001 m (mol/kg de água). Temperatura 25 °C.
Cu 2+ + 2 OH → Cu(OH) 2

Amônia aquosa resulta no mesmo precipitado. Ao adicionar excesso de amônia, o precipitado se dissolve, formando tetraaminocobre(II) :

Cu(H
2
O)
4
(OH)
2
+ 4 NH 3[Cu(H
2
O)
2
(NH
3
)
4
]2+
+ 2 H 2 O + 2 OH

Muitos outros oxiânions formam complexos; estes incluem acetato de cobre(II) , nitrato de cobre(II) e carbonato de cobre(II) . O sulfato de cobre (II) forma um pentahidrato cristalino azul , o composto de cobre mais conhecido em laboratório. É usado em um fungicida chamado calda bordalesa .

Modelo bola-e-vara do complexo [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ , ilustrando a geometria de coordenação octaédrica comum ao cobre(II).

Polióis , compostos contendo mais de um grupo funcional de álcool , geralmente interagem com sais cúpricos. Por exemplo, sais de cobre são usados ​​para testar açúcares redutores . Especificamente, usando o reagente de Benedict e a solução de Fehling, a presença do açúcar é sinalizada por uma mudança de cor de Cu(II) azul para óxido de cobre(I) avermelhado. O reagente de Schweizer e complexos relacionados com etilenodiamina e outras aminas dissolvem a celulose . Aminoácidos como a cistina formam complexos quelatos muito estáveis ​​com cobre(II), inclusive na forma de biohíbridos metal-orgânicos (MOBs). Existem muitos testes químicos úmidos para íons de cobre, um envolvendo ferrocianeto de potássio , que dá um precipitado marrom com sais de cobre (II).

química do organocobre

Compostos que contêm uma ligação carbono-cobre são conhecidos como compostos de organocobre. Eles são muito reativos ao oxigênio para formar óxido de cobre (I) e têm muitos usos na química . Eles são sintetizados pelo tratamento de compostos de cobre(I) com reagentes de Grignard , alcinos terminais ou reagentes de organolítio ; em particular, a última reação descrita produz um reagente de Gilman . Estes podem sofrer substituição com haletos de alquila para formar produtos de acoplamento ; como tal, eles são importantes no campo da síntese orgânica . O acetileto de cobre (I) é altamente sensível ao choque, mas é um intermediário em reações como o acoplamento Cadiot-Chodkiewicz e o acoplamento Sonogashira . A adição de conjugados a enonas e a carbocupração de alcinos também podem ser realizadas com compostos de organocobre. O cobre(I) forma uma variedade de complexos fracos com alcenos e monóxido de carbono , especialmente na presença de ligantes amina.

Cobre(III) e cobre(IV)

O cobre(III) é mais frequentemente encontrado em óxidos. Um exemplo simples é o cuprato de potássio , KCuO 2 , um sólido azul-escuro. Os compostos de cobre(III) mais extensivamente estudados são os supercondutores de cuprato . O óxido de ítrio, bário e cobre (YBa 2 Cu 3 O 7 ) consiste em centros de Cu(II) e Cu(III). Como o óxido, o flúor é um ânion altamente básico e é conhecido por estabilizar íons metálicos em estados de alta oxidação. Tanto os fluoretos de cobre(III) quanto os de cobre(IV) são conhecidos, K 3 CuF 6 e Cs 2 CuF 6 , respectivamente.

Algumas proteínas de cobre formam complexos oxo , que também apresentam cobre(III). Com tetrapeptídeos , os complexos de cobre(III) de cor púrpura são estabilizados pelos ligantes de amida desprotonados.

Complexos de cobre(III) também são encontrados como intermediários em reações de compostos de organocobre. Por exemplo, na reação de Kharasch-Sosnovsky .

História

Uma linha do tempo do cobre ilustra como esse metal avançou a civilização humana nos últimos 11.000 anos.

pré-histórico

idade do cobre

Um lingote de cobre corroído de Zakros , Creta , moldado na forma de uma pele de animal ( couro de boi ) típico da época.
Muitas ferramentas durante a Era Calcolítica incluíam cobre, como a lâmina desta réplica do machado de Ötzi
Minério de cobre ( crisocola ) em arenito cambriano de minas calcolíticas no vale de Timna , sul de Israel .

O cobre ocorre naturalmente como cobre metálico nativo e era conhecido por algumas das civilizações mais antigas já registradas. A história do uso do cobre data de 9.000 aC no Oriente Médio; um pingente de cobre foi encontrado no norte do Iraque que data de 8700 aC. Evidências sugerem que o ouro e o ferro meteórico (mas não o ferro fundido) foram os únicos metais usados ​​pelos humanos antes do cobre. Acredita-se que a história da metalurgia do cobre siga esta sequência: primeiro, trabalho a frio do cobre nativo, depois recozimento , fundição e, finalmente, fundição por cera perdida . No sudeste da Anatólia , todas essas quatro técnicas aparecem mais ou menos simultaneamente no início do Neolítico c. 7500 aC.

A fundição de cobre foi inventada de forma independente em diferentes lugares. Provavelmente foi descoberto na China antes de 2800 aC, na América Central por volta de 600 dC e na África Ocidental por volta do século IX ou X dC. A fundição de investimento foi inventada em 4500–4000 aC no sudeste da Ásia e a datação por carbono estabeleceu a mineração em Alderley Edge em Cheshire , Reino Unido, em 2280 a 1890 aC. Ötzi the Iceman , um homem datado de 3300 a 3200 aC, foi encontrado com um machado com cabeça de cobre 99,7% puro; altos níveis de arsênico em seu cabelo sugerem um envolvimento na fundição de cobre. A experiência com o cobre ajudou no desenvolvimento de outros metais; em particular, a fundição de cobre levou à descoberta da fundição de ferro . A produção no Old Copper Complex em Michigan e Wisconsin é datada entre 6.000 e 3.000 aC. O bronze natural, um tipo de cobre feito de minérios ricos em silício, arsênico e (raramente) estanho, tornou-se de uso geral nos Bálcãs por volta de 5500 aC.

Idade do Bronze

A liga de cobre com estanho para fazer bronze foi praticada pela primeira vez cerca de 4.000 anos após a descoberta da fundição de cobre e cerca de 2.000 anos depois que o "bronze natural" entrou em uso geral. Artefatos de bronze da cultura Vinča datam de 4500 aC. Artefatos sumérios e egípcios de ligas de cobre e bronze datam de 3000 aC. A Idade do Bronze começou no sudeste da Europa por volta de 3700-3300 aC, no noroeste da Europa por volta de 2500 aC. Terminou com o início da Idade do Ferro, 2000-1000 aC no Oriente Próximo e 600 aC no norte da Europa. A transição entre o período Neolítico e a Idade do Bronze era anteriormente chamada de período Calcolítico (pedra de cobre), quando ferramentas de cobre eram usadas com ferramentas de pedra. O termo gradualmente caiu em desuso porque em algumas partes do mundo, o Calcolítico e o Neolítico são coincidentes em ambas as extremidades. O latão, uma liga de cobre e zinco, é de origem bem mais recente. Era conhecido pelos gregos, mas tornou-se um complemento significativo para o bronze durante o Império Romano.

Antigo e pós-clássico

Na alquimia , o símbolo do cobre também era o símbolo da deusa e do planeta Vênus .
Mina de cobre calcolítica no vale de Timna , deserto de Negev , Israel.

Na Grécia, o cobre era conhecido pelo nome chalkos (χαλκός). Foi um recurso importante para os romanos, gregos e outros povos antigos. Na época romana, era conhecido como aes Cyprium , sendo aes o termo latino genérico para ligas de cobre e Cyprium de Chipre , onde muito cobre era extraído. A frase foi simplificada para cuprum , daí o cobre inglês . Afrodite ( Vênus em Roma) representava o cobre na mitologia e na alquimia por causa de sua beleza lustrosa e seu antigo uso na produção de espelhos; Chipre, a fonte do cobre, era sagrado para a deusa. Os sete corpos celestes conhecidos pelos antigos estavam associados aos sete metais conhecidos na antiguidade, e Vênus foi atribuído ao cobre, tanto por causa da conexão com a deusa quanto porque Vênus era o corpo celeste mais brilhante depois do Sol e da Lua e, portanto, correspondia a o metal mais lustroso e desejável depois do ouro e da prata.

O cobre foi extraído pela primeira vez na antiga Grã-Bretanha já em 2100 aC. A mineração na maior dessas minas, a Great Orme , continuou até o final da Idade do Bronze. A mineração parece ter sido amplamente restrita a minérios supergênicos , que eram mais fáceis de fundir. Os ricos depósitos de cobre da Cornualha parecem ter permanecido praticamente intocados, apesar da extensa mineração de estanho na região, por razões provavelmente sociais e políticas, e não tecnológicas.

Na América do Norte, a mineração de cobre começou com trabalhos marginais de nativos americanos. Sabe-se que o cobre nativo foi extraído de locais na Ilha Royale com ferramentas de pedra primitivas entre 800 e 1600. A metalurgia do cobre estava florescendo na América do Sul, particularmente no Peru por volta de 1000 dC. Ornamentais funerários de cobre do século 15 foram descobertos, mas a produção comercial do metal não começou até o início do século 20.

O papel cultural do cobre tem sido importante, principalmente na moeda. Os romanos dos séculos 6 a 3 aC usavam pedaços de cobre como dinheiro. A princípio, o próprio cobre foi valorizado, mas gradualmente a forma e a aparência do cobre tornaram-se mais importantes. Júlio César tinha suas próprias moedas feitas de latão, enquanto as moedas de Otaviano Augusto César eram feitas de ligas de Cu-Pb-Sn. Com uma produção anual estimada em cerca de 15.000 t, as atividades romanas de mineração e fundição de cobre atingiram uma escala insuperável até a época da Revolução Industrial ; as províncias mais minadas foram as da Hispânia , Chipre e da Europa Central.

Os portões do Templo de Jerusalém usavam bronze coríntio tratado com douramento de depleção . O processo foi mais prevalente em Alexandria , onde se acredita que a alquimia tenha começado. Na Índia antiga , o cobre era usado na ciência médica holística Ayurveda para instrumentos cirúrgicos e outros equipamentos médicos. Os antigos egípcios ( ~2400 aC ) usavam o cobre para esterilizar feridas e beber água e, mais tarde, para tratar dores de cabeça, queimaduras e coceira.

ornamentos de cobre

Moderno

Drenagem ácida de mina afetando o córrego que sai das minas de cobre desativadas de Parys Mountain
Chaleira de cobre do século 18 da Noruega feita de cobre sueco

A Grande Montanha de Cobre foi uma mina em Falun, na Suécia, que funcionou do século 10 até 1992. Ela satisfez dois terços do consumo de cobre da Europa no século 17 e ajudou a financiar muitas das guerras da Suécia durante esse tempo. Foi referido como o tesouro da nação; A Suécia tinha uma moeda lastreada em cobre .

Calcografia da cidade de Vyborg na virada dos séculos XVII e XVIII. O ano de 1709 gravado na placa de impressão.

O cobre é usado em telhados, moeda e para tecnologia fotográfica conhecida como daguerreótipo . O cobre foi usado na escultura renascentista e foi usado para construir a Estátua da Liberdade ; cobre continua a ser usado na construção de vários tipos. Cobre chapeamento e revestimento de cobre foram amplamente utilizados para proteger os cascos subaquáticos dos navios, uma técnica pioneira do almirantado britânico no século XVIII. A Norddeutsche Affinerie em Hamburgo foi a primeira planta de galvanoplastia moderna , iniciando sua produção em 1876. O cientista alemão Gottfried Osann inventou a metalurgia do pó em 1830 enquanto determinava a massa atômica do metal; nessa época, descobriu-se que a quantidade e o tipo de elemento de liga (por exemplo, estanho) ao cobre afetariam os tons dos sinos.

Durante o aumento da demanda por cobre para a Era da Eletricidade, da década de 1880 até a Grande Depressão da década de 1930, os Estados Unidos produziram um terço a metade do cobre recém-extraído do mundo. Os principais distritos incluíam o distrito de Keweenaw, no norte de Michigan, principalmente depósitos de cobre nativo, que foi eclipsado pelos vastos depósitos de sulfeto de Butte, Montana , no final da década de 1880, que foi eclipsado por depósitos de pórfiro no sudoeste dos Estados Unidos, especialmente em Bingham Canyon, Utah e Morenci, Arizona . A introdução da mineração a céu aberto com escavadeira a vapor e inovações em fundição, refino, concentração de flotação e outras etapas de processamento levaram à produção em massa. No início do século XX, o Arizona ficou em primeiro lugar, seguido por Montana , depois Utah e Michigan .

A fundição instantânea foi desenvolvida por Outokumpu na Finlândia e aplicada pela primeira vez em Harjavalta em 1949; o processo de eficiência energética responde por 50% da produção mundial de cobre primário.

O Conselho Intergovernamental dos Países Exportadores de Cobre , formado em 1967 por Chile, Peru, Zaire e Zâmbia, atuou no mercado de cobre como a OPEP no petróleo, mas nunca alcançou a mesma influência, até porque o segundo maior produtor, os Estados Unidos , nunca foi membro; foi dissolvida em 1988.

Formulários

Conexões de cobre para juntas de encanamento soldadas

As principais aplicações do cobre são fios elétricos (60%), telhados e encanamentos (20%) e maquinário industrial (15%). O cobre é usado principalmente como metal puro, mas quando maior dureza é necessária, ele é colocado em ligas como latão e bronze (5% do uso total). Por mais de dois séculos, a tinta de cobre foi usada em cascos de barcos para controlar o crescimento de plantas e mariscos. Uma pequena parte do suprimento de cobre é usada para suplementos nutricionais e fungicidas na agricultura. A usinagem do cobre é possível, embora as ligas sejam preferidas para uma boa usinabilidade na criação de peças complexas.

Fio e cabo

Apesar da concorrência de outros materiais, o cobre continua sendo o condutor elétrico preferido em quase todas as categorias de fiação elétrica, exceto na transmissão aérea de energia elétrica , onde o alumínio é frequentemente preferido. O fio de cobre é usado na geração de energia , transmissão de energia , distribuição de energia , telecomunicações , circuitos eletrônicos e inúmeros tipos de equipamentos elétricos . A fiação elétrica é o mercado mais importante para a indústria do cobre. Isso inclui fiação de energia estrutural, cabo de distribuição de energia, fio de eletrodomésticos, cabo de comunicação, fio e cabo automotivo e fio magnético. Cerca de metade de todo o cobre extraído é usado para fios elétricos e condutores de cabos. Muitos dispositivos elétricos dependem da fiação de cobre devido à sua multiplicidade de propriedades benéficas inerentes, como alta condutividade elétrica , resistência à tração , ductilidade , resistência à fluência (deformação) , resistência à corrosão , baixa expansão térmica , alta condutividade térmica , facilidade de soldagem , maleabilidade , e facilidade de instalação.

Por um curto período, do final dos anos 1960 ao final dos anos 1970, a fiação de cobre foi substituída por fiação de alumínio em muitos projetos de construção de moradias na América. A nova fiação foi implicada em vários incêndios domésticos e a indústria voltou ao cobre.

Dispositivos eletrônicos e relacionados

Barramentos elétricos de cobre distribuindo energia para um grande edifício

Os circuitos integrados e as placas de circuito impresso apresentam cada vez mais cobre no lugar do alumínio devido à sua condutividade elétrica superior; dissipadores de calor e trocadores de calor usam cobre por causa de suas propriedades superiores de dissipação de calor. Eletroímãs , tubos de vácuo , tubos de raios catódicos e magnetrons em fornos de micro-ondas usam cobre, assim como guias de onda para radiação de micro-ondas.

Motores elétricos

A condutividade superior do cobre aumenta a eficiência dos motores elétricos . Isso é importante porque motores e sistemas acionados por motores respondem por 43% a 46% de todo o consumo global de eletricidade e 69% de toda a eletricidade usada pela indústria. Aumentar a massa e a seção transversal do cobre em uma bobina aumenta a eficiência do motor. Os rotores de motor de cobre , uma nova tecnologia projetada para aplicações de motores em que a economia de energia é o principal objetivo do projeto, estão permitindo que os motores de indução de uso geral atendam e excedam os padrões de eficiência premium da National Electrical Manufacturers Association (NEMA) .

Produção de energia renovável

Fontes de energia renováveis , como solar , eólica , das marés , hidrelétrica , biomassa e geotérmica , tornaram-se setores importantes do mercado de energia. O rápido crescimento dessas fontes no século 21 foi motivado pelo aumento dos custos dos combustíveis fósseis , bem como por seus problemas de impacto ambiental que reduziram significativamente seu uso.

O cobre desempenha um papel importante nesses sistemas de energia renovável. O uso de cobre chega a ser cinco vezes maior em sistemas de energia renovável do que na geração de energia tradicional, como combustível fóssil e usinas nucleares . Como o cobre é um excelente condutor térmico e elétrico entre os metais de engenharia (perdendo apenas para a prata), os sistemas elétricos que utilizam cobre geram e transmitem energia com alta eficiência e com impactos ambientais mínimos.

Ao escolher condutores elétricos, os planejadores e engenheiros de instalações consideram os custos de investimento de capital de materiais em relação à economia operacional devido à eficiência de energia elétrica ao longo de suas vidas úteis, além dos custos de manutenção. O cobre geralmente se sai bem nesses cálculos. Um fator chamado "intensidade de uso de cobre" é uma medida da quantidade de cobre necessária para instalar um megawatt de nova capacidade de geração de energia.

Fios de cobre para reciclagem

Ao planejar uma nova instalação de energia renovável, engenheiros e especificadores de produtos procuram evitar a escassez de materiais selecionados. De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos , as reservas subterrâneas de cobre aumentaram mais de 700% desde 1950, de quase 100 milhões de toneladas para 720 milhões de toneladas em 2017, apesar do uso refinado mundial ter mais do que triplicado nos últimos 50 anos. . Os recursos de cobre são estimados em mais de 5.000 milhões de toneladas.

O reforço da oferta da extração de cobre é o fato de que mais de 30% do cobre instalado durante a última década veio de fontes recicladas. Sua taxa de reciclagem é maior do que qualquer outro metal.

Este artigo discute o papel do cobre em vários sistemas de geração de energia renovável.

Arquitetura

Telhado de cobre na Prefeitura de Minneapolis , revestido com pátina
Utensílios de cobre velhos em um restaurante de Jerusalém
Tigela grande de cobre. Dhankar Gompa .

O cobre tem sido usado desde os tempos antigos como um material arquitetônico durável, resistente à corrosão e à prova de intempéries. Telhados , rufos , calhas de chuva , calhas , cúpulas , pináculos , abóbadas e portas foram feitos de cobre por centenas ou milhares de anos. O uso arquitetônico do cobre foi expandido nos tempos modernos para incluir revestimento de paredes internas e externas , juntas de expansão de edifícios , blindagem de radiofrequência e produtos antimicrobianos e decorativos internos, como corrimãos atraentes, acessórios de banheiro e bancadas. Alguns dos outros benefícios importantes do cobre como material arquitetônico incluem baixo movimento térmico , peso leve, proteção contra raios e reciclabilidade

A distinta pátina verde natural do metal há muito é cobiçada por arquitetos e designers. A pátina final é uma camada particularmente durável que é altamente resistente à corrosão atmosférica, protegendo assim o metal subjacente contra novas intempéries. Pode ser uma mistura de compostos de carbonato e sulfato em várias quantidades, dependendo das condições ambientais, como chuva ácida contendo enxofre. O cobre arquitetônico e suas ligas também podem ser 'acabados' para assumir uma aparência, toque ou cor específicos. Os acabamentos incluem tratamentos mecânicos de superfície, coloração química e revestimentos.

O cobre possui excelentes propriedades de brasagem e soldagem e pode ser soldado ; os melhores resultados são obtidos com soldagem a arco de metal a gás .

Antibioincrustação

O cobre é biostático , o que significa que bactérias e muitas outras formas de vida não crescerão nele. Por esta razão, há muito tempo é usado para revestir partes de navios para proteção contra cracas e mexilhões . Foi originalmente usado puro, mas desde então foi substituído pelo metal Muntz e tinta à base de cobre. Da mesma forma, conforme discutido em ligas de cobre na aquicultura , as ligas de cobre tornaram-se importantes materiais de rede na indústria da aquicultura porque são antimicrobianas e evitam a bioincrustação , mesmo em condições extremas e têm fortes propriedades estruturais e resistentes à corrosão em ambientes marinhos.

antimicrobiano

Superfícies de toque de liga de cobre têm propriedades naturais que destroem uma ampla gama de microorganismos (por exemplo, E. coli O157:H7, Staphylococcus aureus resistente à meticilina ( MRSA ), Staphylococcus , Clostridium difficile , vírus influenza A , adenovírus , SARS-Cov-2 e fungos ). Os índios usam recipientes de cobre desde os tempos antigos para armazenar água, mesmo antes que a ciência moderna percebesse suas propriedades antimicrobianas. Foi comprovado que algumas ligas de cobre matam mais de 99,9% das bactérias causadoras de doenças em apenas duas horas quando limpas regularmente. A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) aprovou os registros dessas ligas de cobre como " materiais antimicrobianos com benefícios para a saúde pública"; essa aprovação permite que os fabricantes façam reivindicações legais sobre os benefícios para a saúde pública de produtos feitos de ligas registradas. Além disso, a EPA aprovou uma longa lista de produtos de cobre antimicrobianos feitos a partir dessas ligas, como grades de cama, corrimãos , mesas sobre a cama, pias , torneiras , maçanetas , acessórios de banheiro , teclados de computador , equipamentos de academia e carrinho de compras. alças (para obter uma lista abrangente, consulte: Superfícies de toque de liga de cobre antimicrobiana#Produtos aprovados ). Maçanetas de cobre são usadas por hospitais para reduzir a transferência de doenças, e a doença dos legionários é suprimida por tubos de cobre em sistemas de encanamento. Produtos antimicrobianos de liga de cobre estão sendo instalados em instalações de saúde no Reino Unido, Irlanda, Japão, Coréia, França, Dinamarca e Brasil, além de serem solicitados nos EUA e no sistema de metrô de Santiago, Chile, onde corrimãos de liga de cobre-zinco foram instalados em cerca de 30 estações entre 2011 e 2014. Fibras têxteis podem ser misturadas com cobre para criar tecidos de proteção antimicrobiana.

investimento especulativo

O cobre pode ser usado como um investimento especulativo devido ao aumento previsto no uso do crescimento da infraestrutura mundial e ao importante papel que desempenha na produção de turbinas eólicas , painéis solares e outras fontes de energia renovável. Outra razão pela qual a demanda prevista aumenta é o fato de que os carros elétricos contêm uma média de 3,6 vezes mais cobre do que os carros convencionais, embora o efeito dos carros elétricos na demanda de cobre seja debatido. Algumas pessoas investem em cobre por meio de ações de mineração de cobre, ETFs e futuros . Outros armazenam cobre físico na forma de barras de cobre ou rodadas, embora estes tendam a ter um prêmio mais alto em comparação com metais preciosos. Aqueles que querem evitar os prêmios de barras de cobre podem armazenar fios de cobre antigos , tubos de cobre ou centavos americanos feitos antes de 1982 .

medicina popular

O cobre é comumente usado em joias e, de acordo com o folclore, as pulseiras de cobre aliviam os sintomas da artrite . Em um estudo para osteoartrite e outro para artrite reumatoide, não foram encontradas diferenças entre a pulseira de cobre e a pulseira de controle (sem cobre). Nenhuma evidência mostra que o cobre pode ser absorvido pela pele. Se fosse, poderia levar ao envenenamento por cobre .

roupas de compressão

Recentemente, algumas roupas de compressão com cobre entrelaçado foram comercializadas com alegações de saúde semelhantes às alegações da medicina popular. Como a roupa de compressão é um tratamento válido para algumas doenças, a roupa pode ter esse benefício, mas o cobre adicionado pode não ter nenhum benefício além de um efeito placebo .

Degradação

Chromobacterium violaceum e Pseudomonas fluorescens podem mobilizar cobre sólido como um composto de cianeto. Os fungos micorrízicos ericóides associados a Calluna , Erica e Vaccinium podem crescer em solos metalíferos contendo cobre. O fungo ectomicorrízico Suillus luteus protege os pinheiros jovens da toxicidade do cobre. Uma amostra do fungo Aspergillus niger foi encontrada crescendo a partir de uma solução de mineração de ouro e continha complexos ciano de metais como ouro, prata, cobre, ferro e zinco. O fungo também desempenha um papel na solubilização de sulfetos de metais pesados.

papel biológico

Fontes ricas de cobre incluem ostras, fígado bovino e de cordeiro, castanha-do-pará, melaço, cacau e pimenta-do-reino. Boas fontes incluem lagosta, nozes e sementes de girassol, azeitonas verdes, abacate e farelo de trigo.

Bioquímica

As proteínas de cobre têm diversos papéis no transporte biológico de elétrons e no transporte de oxigênio, processos que exploram a fácil interconversão de Cu(I) e Cu(II). O cobre é essencial na respiração aeróbica de todos os eucariontes . Nas mitocôndrias , encontra-se na citocromo c oxidase , que é a última proteína da fosforilação oxidativa . A citocromo c oxidase é a proteína que liga o O 2 entre um cobre e um ferro; a proteína transfere 8 elétrons para a molécula de O 2 para reduzi-la a duas moléculas de água. O cobre também é encontrado em muitas superóxidos dismutases , proteínas que catalisam a decomposição de superóxidos convertendo-os (por desproporcionamento ) em oxigênio e peróxido de hidrogênio :

  • Cu 2+ -SOD + O 2 → Cu + -SOD + O 2 (redução do cobre; oxidação do superóxido)
  • Cu + -SOD + O 2 + 2H + → Cu 2+ -SOD + H 2 O 2 (oxidação do cobre; redução do superóxido)

A proteína hemocianina é o transportador de oxigênio na maioria dos moluscos e alguns artrópodes , como o caranguejo-ferradura ( Limulus polyphemus ). Como a hemocianina é azul, esses organismos têm sangue azul em vez do sangue vermelho da hemoglobina à base de ferro . Estruturalmente relacionadas à hemocianina estão as lacases e as tirosinases . Em vez de se ligarem reversivelmente ao oxigênio, essas proteínas hidroxilam os substratos, ilustrado por seu papel na formação de lacas . O papel biológico do cobre começou com o aparecimento do oxigênio na atmosfera terrestre. Várias proteínas de cobre, como as "proteínas de cobre azuis", não interagem diretamente com os substratos; portanto, não são enzimas. Essas proteínas retransmitem elétrons pelo processo chamado transferência de elétrons .

A fotossíntese funciona por meio de uma elaborada cadeia de transporte de elétrons dentro da membrana tilacóide . Um elo central nessa cadeia é a plastocianina , uma proteína de cobre azul.

Um único centro tetranuclear de cobre foi encontrado na redutase do óxido nitroso .

Os compostos químicos que foram desenvolvidos para o tratamento da doença de Wilson foram investigados para uso na terapia do câncer.

Nutrição

O cobre é um oligoelemento essencial em plantas e animais, mas não em todos os microorganismos. O corpo humano contém cobre a um nível de cerca de 1,4 a 2,1 mg por kg de massa corporal.

Absorção

O cobre é absorvido no intestino e depois transportado para o fígado ligado à albumina . Após o processamento no fígado, o cobre é distribuído para outros tecidos em uma segunda fase, que envolve a proteína ceruloplasmina , que transporta a maior parte do cobre no sangue. A ceruloplasmina também carrega o cobre que é excretado no leite e é particularmente bem absorvido como fonte de cobre. O cobre no corpo normalmente passa pela circulação êntero-hepática (cerca de 5 mg por dia, contra cerca de 1 mg por dia absorvido na dieta e excretado do corpo), e o corpo é capaz de excretar algum excesso de cobre, se necessário, via bile , que transporta algum cobre para fora do fígado que não é então reabsorvido pelo intestino.

Recomendações dietéticas

O Instituto de Medicina dos EUA (IOM) atualizou os requisitos médios estimados (EARs) e as doses dietéticas recomendadas (RDAs) para o cobre em 2001. Se não houver informações suficientes para estabelecer EARs e RDAs, uma estimativa designada por Ingestão Adequada (AI) é usada em vez de. Os AIs para cobre são: 200 μg de cobre para machos e fêmeas de 0 a 6 meses e 220 μg de cobre para machos e fêmeas de 7 a 12 meses. Para ambos os sexos, as RDAs para cobre são: 340 μg de cobre para 1–3 anos, 440 μg de cobre para 4–8 anos, 700 μg de cobre para 9–13 anos, 890 μg de cobre para 14– 18 anos e 900 μg de cobre para maiores de 19 anos. Para a gravidez, 1.000 μg. Para lactação, 1.300 μg. Quanto à segurança, o IOM também estabelece níveis toleráveis ​​de ingestão (ULs) para vitaminas e minerais quando as evidências são suficientes. No caso do cobre, o UL é fixado em 10 mg/dia. Coletivamente, os EARs, RDAs, AIs e ULs são referidos como Dietary Reference Intakes .

A Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA) refere-se ao conjunto coletivo de informações como Valores Dietéticos de Referência, com Ingestão de Referência da População (PRI) em vez de RDA e Requisito Médio em vez de EAR. AI e UL definiram o mesmo que nos Estados Unidos. Para mulheres e homens com 18 anos ou mais, os AIs são fixados em 1,3 e 1,6 mg/dia, respectivamente. AIs para gravidez e lactação é de 1,5 mg/dia. Para crianças de 1 a 17 anos, os AIs aumentam com a idade de 0,7 a 1,3 mg/dia. Esses AIs são mais altos que os RDAs dos EUA. A European Food Safety Authority revisou a mesma questão de segurança e estabeleceu seu UL em 5 mg/dia, que é metade do valor dos EUA.

Para fins de rotulagem de alimentos e suplementos dietéticos nos EUA, a quantidade em uma porção é expressa como uma porcentagem do valor diário (%DV). Para fins de rotulagem de cobre, 100% do valor diário era de 2,0 mg, mas em 27 de maio de 2016 foi revisado para 0,9 mg para estar de acordo com a RDA. Uma tabela com os valores diários antigos e novos para adultos é fornecida em Ingestão Diária de Referência .

Deficiência

Devido ao seu papel na facilitação da absorção de ferro, a deficiência de cobre pode produzir sintomas semelhantes a anemia , neutropenia , anormalidades ósseas, hipopigmentação, crescimento prejudicado, aumento da incidência de infecções, osteoporose, hipertireoidismo e anormalidades no metabolismo da glicose e do colesterol. Por outro lado, a doença de Wilson causa um acúmulo de cobre nos tecidos do corpo.

A deficiência grave pode ser encontrada testando-se níveis baixos de cobre plasmático ou sérico, ceruloplasmina baixa e níveis baixos de superóxido dismutase nas hemácias; estes não são sensíveis ao estado marginal do cobre. A "atividade do citocromo c oxidase de leucócitos e plaquetas" foi declarada como outro fator de deficiência, mas os resultados não foram confirmados por replicação.

Toxicidade

Quantidades de gramas de vários sais de cobre foram tomadas em tentativas de suicídio e produziram toxicidade aguda de cobre em humanos, possivelmente devido ao ciclo redox e à geração de espécies reativas de oxigênio que danificam o DNA . Quantidades correspondentes de sais de cobre (30 mg/kg) são tóxicas para animais. Foi relatado que um valor dietético mínimo para um crescimento saudável em coelhos é de pelo menos 3 ppm na dieta. No entanto, concentrações mais altas de cobre (100 ppm, 200 ppm ou 500 ppm) na dieta de coelhos podem influenciar favoravelmente a eficiência da conversão alimentar , as taxas de crescimento e as porcentagens de rendimento da carcaça.

A toxicidade crônica do cobre normalmente não ocorre em humanos devido aos sistemas de transporte que regulam a absorção e a excreção. Mutações autossômicas recessivas nas proteínas transportadoras de cobre podem desativar esses sistemas, levando à doença de Wilson com acúmulo de cobre e cirrose hepática em pessoas que herdaram dois genes defeituosos.

Níveis elevados de cobre também têm sido associados ao agravamento dos sintomas da doença de Alzheimer .

Exposição humana

Nos EUA, a Administração de Saúde e Segurança Ocupacional (OSHA) designou um limite de exposição permissível (PEL) para poeira e vapores de cobre no local de trabalho como uma média ponderada pelo tempo (TWA) de 1 mg/m 3 . O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado (REL) de 1 mg/m 3 , média ponderada pelo tempo. O valor IDLH (imediatamente perigoso para a vida e a saúde) é de 100 mg/m 3 .

O cobre é um constituinte da fumaça do tabaco . A planta do tabaco absorve e acumula prontamente metais pesados , como o cobre do solo ao redor em suas folhas. Estes são prontamente absorvidos pelo corpo do usuário após a inalação da fumaça. As implicações para a saúde não são claras.

Veja também

Referências

Notas

Diagramas Pourbaix para cobre
Cobre em água pourbiax diagram.png
Cobre em meio de sulfeto pourbiax diagram.png
Cobre em amônia 10M pourbiax diagram.png
Cobre em meio de cloreto mais cobre pourbiax.png
em água pura ou em condições ácidas ou alcalinas. O cobre em água neutra é mais nobre que o hidrogênio. em água contendo sulfeto em solução de amônia 10 M em uma solução de cloreto

Leitura adicional

links externos