COBRE: Cu


Alumno: Raúl Baños Sagredo
IES Merce Rododera
CFGS: Química Ambiental 
Curso academico: 2002/2003

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1. Definiciones del metal
2. Propiedades fisico químicas
3. Fotografia
4. Presencia en aguas
5. Legislación
6. Técnicas de análisis
7. Curiosidades
8. Efectos para la salud



1. Definiciones:
 
 
Cobre: Con la denominación de cobre se designa el elemento químico de este nombre así como los productos metalúrgicos de los que, solamente con carácter de impurezas, pueden formar parte otros elementos.

Cobre metal: Con esta denominación se designa al cobre como elemento químico. Se representa de forma cristalina de cubos centrados en las caras, con un parámetro de red de 3,6078 x 10-8 centímetros, a 20º C.

Cobre Blister: Es el cobre obtenido industrialmente de los minerales mediante la fusión por mata en hornos y ulterior tratamiento de ella en el convertidor.

Cáscara de cobre o cobre de cementación: Es el cobre obtenido industrialmente por vía húmeda, de disoluciones acuosas de sales cupríferas, en las que el ion ferroso substituye al cobre con precipitación de este.

Cobre de afino térmico: Es el obtenido industrialmente por vía seca, y en el que se han eliminado las impurezas, en cantidad y calidad, hasta un límite tal que puede considerarse prácticamente puro.

Cobre electrolítico: Es el cobre obtenido por electrólisis acuosa y que a un elevado grado de pureza une la condición de una conductividad eléctrica muy alta.

Cobre OFHC: (oxigen free high conductivity) es un cobre libre de oxigeno y de alta conductividad eléctrica. Se obtiene refundiendo los cátodos de cobre electrolítico, en hornos eléctricos de inducción en atmósfera inerte. Posee gran ductilidad, pero tiene alguna impureza más que el cobre anteriormente citado, dichas impurezas afectan a la red cristalina.


2. Propiedades fisico químicas del cobre:
 
 

El cobre es un metal de color rojo más o menos oscuro, pero siempre de agradable aspecto, que lo hace útil para aplicaciones artísticas. Su peso específico es de 8,96. Funde a 1.083º. Su temperatura de ebullición es de 2.595º. Es, el segundo mejor conductor del calor y la electricidad. Por eso se utiliza mucho para la construcción de aparatos y útiles de intercambio de calor y, sobre todo, para la construcción de líneas eléctricas.

Es un metal muy dúctil y maleable, pues llega a tener un alargamiento del 50% antes de romperse; pero adquiere gran acritud cuando se deforma en frío, duplicando su resistencia mecánica y su dureza, y reduciéndose su alargamiento. Este aumento de resistencia que produce la deformación del frío, se utiliza para muchas aplicaciones del cobre; pero, en cambio, tiene el inconveniente de que obliga a recocerlo frecuentemente cuando se lamina o se estira.

El agua pura no ataca al cobre a ninguna temperatura, lo que se utiliza para la fabricación de calderas de cobre. Los agentes atmosféricos forman en su superficie una película verde grisácea compuesta de sulfato de cobre básico, y en las regiones marinas, de cloruro de cobre y, a veces, carbonato, que reduce el progreso de la oxidación a 0,5 a 1 milésima de milímetro por año. 

Al calentar el cobre se forma, a los 120º, una película rojiza de Cu2O, que mas tarde se convierte en negruzca al formarse CuO. A partir de los 500º el cobre se oxida rápidamente en toda su masa. Dicho metal se alea fácilmente


3. Fotografía:
 
 


4. Presencia en aguas.
 

En aguas naturales no suele encontrase en concentraciones superiores a 1 mg/l.


5. Legislación:
 

Según el RD 140/2003, el valor paramétrico para el Cu es: 2,0 mg/l.


6. Técnicas de análisis:
 
 

6.1 Espectroscopía de Absorción Atómica

6.2 Plasma acoplado inductivamente

6.3 método colorimétrico

6.3.1 El ion cuproso en solución neutra o ligeramente acida reacciona con el 2,9 dimetil-1,10-fenantrolina (neocuproina) para formar un  complejo en el que se unen dos moles de neocuproina a un mol de ion cuproso. El complejo se puede extraer por grannúmero de disolventes orgánicos entre los cuales se encuentra una mezcla de cloroformo-metanol, para dar una solución amarilla con una capacidad de absorción molarde 8.000 a 457 nm. La reacción es virtualmente específica para cobre; el color sigue la ley de Beer hasta una concentración de 0.2 mg Cu/25 ml de disolvente; se obtiene un desarrollo completo del color cuando el pH de la solución acuosa esta entre 3 y 9; el color es estable en el disolvente anterior durante varios dias.
Se trata la muestra con clorhidrato de hidroxilamina para reducir los iones cúpricos a cuprosos. Se emplea citrato sódico para acomplejar los iones metálicos que pueden precipitar al subir el pH. Se ajusta el pH entre 4 y 6 con hidróxido de amonio, se añade una solución de neocuprina en metanol, y el complejo resultante se extrae con cloroformo. Despues de diluir el cloroformo hasta volumen exacto con metanol, se mide la absorvancia de la solución a 457 nm.
Evitamos las interferencias añadiendo ácido sulfuroso para reducir el ión cromato y el crómico complejo. En presencia de cantidades excesivas de otros iones oxidantes, utilicense hasta 20 ml adicionales de solución de clorhidrato de hidroxilamida. Tambien interfieren cianuro, sulfuro y materia orgánica, pero pueden ser eliminados por digestión.
La concentración mínima detectble que corresponde a 0,01 de absorbancia o 98 por ciento de transmitancia es de 3 microgramos de cobre cuando se emplea una célula de 1 cm, y de 0,6 microgramos de cobre cuando se emplea una célula de 5 cm.

6.3.2 El ión cuproso forma un quelato de color naranja soluble en agua con disulfonato de batucuproina. Aunque el color se forma en el intervalo de pH de 3,5 a 11,0 el intervalo de pH recomendado es de 4 a 5.
La muestra se tampona a un pH de 4,3 y se reduce con clorhidrato de hidroxilamina. Se mide la absorvancia a 485 nm. El método puede aplicarse de cobre hasta al menos 5 ppm con una sensivilidad de 20 microgramos por litro con célula de 5 cm.
Existen una serie de interferencias que pueden tolerarse con un error inferior al 2 %. Tambien pueden interferir cianuro, tiocianato, persulfato y EDTA. 

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7. Curiosidades:
 
Por miles y miles de años el hombre usó casi exclusivamente la piedra. Con ella se defendió, atacó y se protegió. Hacia el año 6000 a. C. se produjo el descubrimiento del cobre y su uso se fue extendiendo hacia el año 2000 a. C. Según los historiadores, la primera edad del cobre tuvo su mayor desarrollo en Egipto. Se han encontrado pruebas de la explotación de minas en la península de Sinaí, que se remontan al reinado del rey Senefru, 3800 a. C. e incluso el descubrimiento de crisoles en esas minas indica que la extracción del metal incluía cierta refinación.
La colonización de Africa y el Mediterráneo por parte de Egipto permite que en esas regiones aprendan a utilizar los metales que existían en estado nativo, fundamentalmente oro y cobre. Más adelante los encuentran en ciertos minerales y aprenden a extraerlos. Luego, viene el descubrimiento de las aleaciones, en la primera de las cuales se produjo bronce, hecho que tuvo gran trascendencia.
Los primeros obreros del cobre descubrieron muy pronto que este metal podía ser martillado con facilidad, laminándolo, para posteriormente darle otras formas en la medida que adquirían mayor habilidad en su trabajo. Después de la introducción del bronce también fue posible fundir gran variedad de piezas.
Con los romanos se inició una era de uso más intensivo del cobre. El empleo del metal se esparció donde quiera que sus legiones marcharon, conquistaron y civilizaron. La mayor parte del cobre romano vino de la isla de Chipre, que ellos llamaron Cyprium y de la cual derivó la palabra Cuprum dando origen a Cu como símbolo químico del cobre.
La propiedad del cobre, del bronce y el latón, para resistir la corrosión hizo que estos metales permanecieran no solo como decorativos, sino también como funcionales, durante la edad media y los sucesivos siglos de la revolución industrial, hasta nuestros días.
El cobre alcanzó su real dimensión de metal imprescindible para el desarrollo industrial del mundo de 1831, cuando Faraday descubrió el generador eléctrico, y desde entonces la demanda por él ha crecido en forma notable.
Durante gran parte del siglo XIX Gran Bretaña fue el mayor productor de cobre del mundo, pero la importancia que el metal rojo adquiría cada día motivó la apertura de nuevas minas en otros países, Estados Unidos, Chile y posteriormente Africa, superándose en 1911 el millón de toneladas de cobre fino. Con el aumento de todas las ramas de la actividad humana que siguió a la revolución industrial, se descubrieron nuevos e importantes usos para el cobre y los adelantos logrados en metalurgia permitieron producir numerosas y nuevas aleaciones de este metal, incrementándose sus campos de aplicación.
Hacia donde quiera que se mire en la historia del mundo antiguo se encuentra al cobre contribuyendo en forma importante en el desarrollo de la civilización y la cultura: puertas de los templos y muchos elementos arquitectónicos de los egipcios; agujas de cobre en las ruinas de la segunda ciudad de Troya; campanas y calderos de china; estatuas clásicas del mundo helénico; cabeza de toro fundida en cobre en el cementerio real de Ur, Mesopotamias; tubería de cobre para agua en Egipto; ejes, espadas y cuchillos; ornamentos y artículos de muchas clases. Los museos del mundo están llenos de los usos que el hombre primitivo dio a uno de sus más grandes descubrimientos.
El cobre se encuentra en cantidades relativamente grandes; por lo tanto, nunca llega a ser demasiado escaso. Su extracción y procesamiento permitieron su utilización ya en épocas prehistóricas. No desata pasiones arrolladoras, como otros mas valiosos, pero es esencialmente útil. En síntesis: un metal modesto y servicial.
El cobre forma parte del magma o masa candente que constituye el interior del planeta. Sometido a presiones y temperaturas altísimas, este magma suele aflorar a la superficie a través de grietas y fisuras de la corteza terrestre, dando origen a los yacimientos.
En ocasiones, el cobre puede aflorar por estas hendiduras y, al solidificarse, crea filones o vetas siempre muy estrechas - a veces de sólo centímetros -, pero de gran pureza metálica. Éste es el llamado cobre nativo y que fue, seguramente, el primero en ser extraído por el hombre prehistórico.
Si el magma en vez de salir por una grieta principal lo hace por las ramificaciones de ellas, se forman cuerpos mineralizados de gran extensión. Estos yacimientos, donde el cobre está diseminado en grandes áreas, son llamados porfíricos. De esta clase son los grandes yacimientos de Chile. 
Aunque es un mineral resistente a los agentes atmosféricos y no se oxida fácilmente a temperatura ambiente, los altos valores térmicos que acompañan los procesos de emergencia a la superficie, hacen que el cobre se encuentre asociado a combinaciones químicas que son muy numerosas. En la naturaleza se pueden encontrar no menos de 165 compuestos que contienen cobre. 


8.. Efectos para la salud:
 
No se conoce toxicidad directamente relacionada con la ingesta de dicho metal, es por ello que las tuberías de conducción de aguas se fabrican actualmente de cobre. En concentraciones de 3 – 5 ppm puede aportar sabor amargo y/o astringente, coloración y turbidez al agua de consumo, asi como probocar muchas manchas en los accesorios sanitarios para concentraciones de 1 ppm.

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