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Cobre - Cu

Metal de transição externa

Dados básicos / Elementos adjacentes
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História da descoberta |

Disponibilidade |

Produção | Propriedades |

Compostos e/ou reações |

Aplicações | Isótopos |
Índices

Ciência dos materiais
Eletricidade e eletromagnetismo
Eletrônica digital
Eletrônica em geral
Fluidos, calor, frio, etc
Informática
Matemática
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Resistência dos materiais
Temas técnicos diversos
Temas diversos
Termodinâmica / transmissão de calor


Dados básicos / Elementos adjacentes

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Número atômico 29
Peso atômico 63,546
Elétrons [Ar]4s13d10
· · · · · · · · · · · ·
Níquel Cobre Zinco
Paládio Prata Cádmio


História

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Do latim cuprum (da ilha de Chipre). Acredita-se que a mineração do cobre começou há cerca de 5000 anos.

A adição de pequenas quantidades de estanho facilitava a fundição, formando o bronze. Essa descoberta foi importante e a Idade do bronze caracteriza um período da história da humanidade.


Disponibilidade

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Cobre é um dos poucos metais que podem ser encontrados na forma nativa, mas a ocorrência é rara. Ver figura abaixo (fonte: www.mineral.galleries.com).

Encontrado em minerais como:

• cuprita (óxido de cobre, Cu2O)
• malaquita (carbonato básico de cobre)
• calcopirita (sulfeto de cobre e ferro, CuFeS2, o mais importante)
• bornita (sulfeto de cobre e ferro, monométrico)

• calcosita (sulfeto de cobre, Cu2S)
• covelita (sulfeto de cobre com mica).

Sulfetos são os minerais mais usados, em geral extraídos em minas abertas.


Produção

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Da calcopirita ou da calcosita, o enxofre é removido por calcinação do minério, resultando em cobre bruto que pode ser refinado em fornos para obter o cobre metalúrgico ou submetido à eletrólise para um maior grau de pureza (cobre eletrolítico). No processo eletrolítico, cobre puro é depositado no catodo. O resíduo (lama anódica) contém quantidades aproveitáveis de prata, ouro e outros elementos.

Reação da calcinação da calcosita:

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2 e 2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2.


Propriedades

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Tem uma cor marrom avermelhada, brilhante se lustrado, é maleável e dúctil, é bom condutor de calor e eletricidade. Somente a prata conduz eletricidade melhor do que o cobre.

É resistente à corrosão de muitos meios (algumas atmosferas industriais, água do mar, soluções salinas em geral, solos, ácidos orgânicos, etc). É atacado por ácido nítrico, halogênios, amônia com água, sulfitos.

Grandeza Valor Unidade
Massa específica do sólido 8920 kg/m3
Ponto de fusão 1085 °C
Calor de fusão 13,1 kJ/mol
Ponto de ebulição 2927 °C
Calor de vaporização 300 kJ/mol
Eletronegatividade 1,9 Pauling
Estados de oxidação +2, +1 -
Resistividade elétrica (20°C) 1,67 10−8 Ω m
Condutividade térmica 401 W/(m°C)
Calor específico 385 J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica 1,65 10−5 (1/°C)
Coeficiente de Poisson 0,34 -
Módulo de elasticidade 130 GPa
Velocidade do som  3810  m/s
Estrutura cristalina cúbica de face centrada  -

Compostos de cobre devem ser manuseados com cuidado por apresentarem toxidade. Máxima concentração permissível de cobre na água potável é supostamente na faixa de 1,5 a 2 ppm.


Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Reação com oxigênio 4Cu + O2 → 2Cu2O
Reação com alguns halogênios Cu + F2 → CuF2
Cu + Cl2 → CuCl2
Cu + Br2 → CuBr2
Reação com ácido Cu + H2SO4 → Cu++ + SO4-- + H2


Aplicações - alguns exemplos

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• A facilidade de soldagem e/ou a resistência à corrosão de alguns meios fazem do cobre o metal apropriado para certos tipos de tubulações, trocadores de calor, etc.

• Condução de eletricidade é a aplicação básica do cobre. Desde cabos e transformadores de linhas de transmissão e instalações prediais a aparelhos elétricos e eletrônicos e seus componentes.

• Ligas como latão e bronze têm importantes e variadas aplicações.

• Usado também como veneno agrícola e para remover algas na purificação da água.


Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela acima contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Simb % natural Massa Meia vida Decaimento
59Cu 0 58,9395 1,36 m CE p/ 59Ni
60Cu 0 59,9374 23,7 m CE p/ 60Ni
61Cu 0 60,9335 3,35 h CE p/ 61Ni
62Cu 0 61,9326 9,74 m CE p/ 62Ni
63Cu 69,17 62,9296 Estável -
64Cu 0 63,9298 12,701 h CE p/ 64Ni
β- p/ 64Zn
65Cu 30,83 64,9278 Estável -
66Cu 0 65,9289 5,09 m β− p/ 66Zn
67Cu 0 66.9277 2,580 d β− p/ 67Zn
68Cu 0 67,9296 31 s β− p/ 68Zn
69Cu 0 68,9294 2,8 m β− p/ 69Zn
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© Marco A Soares

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