Hechos sobre el cobre

El cobre brillante y rojizo fue el primer metal manipulado por humanos y sigue siendo un metal importante en la industria actual.. 

El objeto de metal más antiguo encontrado en el Medio Oriente consiste en cobre; era un pequeño punzón que se remontaba al 5100 a. C. Y el centavo estadounidense originalmente estaba hecho de cobre puro (aunque, hoy en día, es 97.5 por ciento de zinc con una fina piel de cobre).

El cobre se ubica como el tercer metal industrial más consumido en el mundo, después del hierro y el aluminio, según el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). Aproximadamente tres cuartas partes de ese cobre se destina a la fabricación de cables eléctricos, cables de telecomunicaciones y electrónica.. 

Aparte del oro, el cobre es el único metal en la tabla periódica cuyo color no es naturalmente plateado o gris..

Descripción química

• Número atómico (número de protones en el núcleo): 29
• Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): Cu
• Peso atómico (masa media del átomo): 63,55
• Densidad: 8,92 gramos por centímetro cúbico
• Fase a temperatura ambiente: sólida
• Punto de fusión: 1.984,32 grados Fahrenheit (1.084,62 grados Celsius)
• Punto de ebullición: 5,301 grados F (2,927 grados C)
• Número de isótopos (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 35; 2 estable
• Isótopos más comunes: Cu-63 (69,15 por ciento de abundancia natural) y Cu-65 (30,85 por ciento de abundancia natural)

Historia y caracteristicas

La mayor parte del cobre se encuentra en minerales y debe fundirse, o extraerse de su mineral, para mayor pureza antes de que pueda usarse. Pero las reacciones químicas naturales a veces pueden liberar cobre nativo, según el sitio de la base de datos de química, Chemicool.

Los seres humanos han estado haciendo cosas con cobre durante al menos 8.000 años y descubrieron cómo fundir el metal alrededor del 4500 a. C. El siguiente salto tecnológico fue crear aleaciones de cobre agregando estaño al cobre, lo que creó un metal más duro que sus partes individuales: el bronce. El desarrollo tecnológico marcó el comienzo de la Edad del Bronce, un período que abarca aproximadamente entre el 3300 y el 1200 a. C., y se distingue por el uso de herramientas y armas de bronce, según History..

Los artefactos de cobre se esparcen por todo el registro histórico. Los arqueólogos descubrieron un pequeño punzón, o herramienta puntiaguda, que data del 5100 a. C., que fue enterrado con una mujer de mediana edad en un antiguo pueblo de Israel. El punzón representa el objeto metálico más antiguo jamás encontrado en Oriente Medio. El cobre probablemente provino de la región del Cáucaso, ubicada en la región montañosa que cubre el sureste de Rusia, Armenia, Azerbaiyán y Georgia a más de 600 millas (1,000 kilómetros) de distancia, según un artículo de 2014 publicado en PLOS ONE. En el antiguo Egipto, la gente usaba aleaciones de cobre para hacer joyas, incluidos los anillos para los pies. Los investigadores también han encontrado enormes minas de cobre del siglo X a.C. En Israel.

Aproximadamente dos tercios del cobre en la Tierra se encuentra en rocas ígneas (volcánicas) y aproximadamente una cuarta parte se encuentra en rocas sedimentarias, según el USGS. El metal es dúctil y maleable, y conduce bien el calor y la electricidad, razones por las que el cobre se usa ampliamente en la electrónica y el cableado..

El cobre se vuelve verde debido a una reacción de oxidación; es decir, pierde electrones cuando se expone al agua y al aire. El óxido de cobre resultante es de un verde apagado. Esta reacción de oxidación es la razón por la que la Estatua de la Libertad revestida de cobre es verde en lugar de rojo anaranjado. Según la Asociación de Desarrollo del Cobre, una capa desgastada de óxido de cobre de solo 0,005 pulgadas (0,127 milímetros) de espesor cubre a Lady Liberty, y la cubierta pesa alrededor de 80 toneladas (73 toneladas métricas). El cambio de color cobre a verde ocurrió gradualmente y se completó en 1920, 34 años después de que la estatua fuera dedicada y descubierta, según la Sociedad Histórica de Nueva York.. 

Quien sabe? 

Aquí hay algunos datos interesantes sobre el cobre:

• Según Peter van der Krogt, un historiador holandés, la palabra "cobre" tiene varias raíces, muchas de las cuales provienen de la palabra latina cuprum que se derivó de la frase Cyprium aes, que significa "un metal de Chipre", ya que gran parte del cobre utilizado en ese momento se extraía en Chipre.
• Si se dispusiera todo el cableado de cobre en un automóvil promedio, se alargaría 0.9 millas (1.5 km), según el USGS. 
• La conductancia eléctrica (la facilidad con la que una corriente puede fluir a través del metal) del cobre es solo superada por la de la plata, según el Laboratorio Jefferson.
• Los centavos estaban hechos de cobre puro solo desde 1783 hasta 1837. Desde 1837 hasta 1857, los centavos estaban hechos de bronce (95 por ciento de cobre, y el 5 por ciento restante de estaño y zinc). En 1857, la cantidad de cobre en centavos bajó al 88 por ciento (el 12 por ciento restante era níquel) y volvió a su receta anterior en 1864. En 1962, el contenido de un centavo cambió a 95 por ciento de cobre y 5 por ciento de zinc. Desde 1982 hasta hoy, las monedas de un centavo son 97.5 por ciento de zinc y 2.5 por ciento de cobre.. 
• La gente necesita cobre en sus dietas. El metal es un oligoelemento esencial que es crucial para la formación de glóbulos rojos, según la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Afortunadamente, el cobre se puede encontrar en una variedad de alimentos, incluidos los granos, los frijoles, las papas y las verduras de hoja verde..
• Sin embargo, demasiado cobre es algo malo. La ingestión de niveles altos del metal puede causar dolor abdominal, vómitos e ictericia (un tinte amarillento en la piel y el blanco de los ojos que puede indicar que el hígado no está funcionando correctamente) a corto plazo. La exposición prolongada puede provocar síntomas como anemia, convulsiones y diarrea que a menudo es sanguinolenta y puede ser azul.
• Ocasionalmente, se encuentran mayores niveles de cobre en el suministro de agua debido a las viejas tuberías de cobre. Por ejemplo, en agosto de 2018, el sistema de escuelas públicas de Detroit cerró toda el agua potable en las escuelas públicas como medida de precaución debido a los altos niveles de cobre y hierro que se encuentran en el agua, según el Seattle Times..
• El cobre tiene propiedades antimicrobianas y mata bacterias, virus y levaduras por contacto, según un artículo de 2011 de la revista Applied and Environmental Microbiology. Como resultado, el cobre incluso se puede tejer en telas para hacer prendas antimicrobianas, como calcetines que combaten los hongos en los pies..
• El cobre también se incluye en ciertos tipos de dispositivos intrauterinos (DIU) utilizados para el control de la natalidad, según la Clínica Mayo. El cableado de cobre crea una reacción inflamatoria que es tóxica tanto para los espermatozoides como para los óvulos, a fin de prevenir el embarazo. Con cualquier procedimiento médico, existe el riesgo de efectos secundarios. Aunque, la toxicidad del cobre no parece ser una, según un artículo de 2017 publicado en Medical Science Monitor.

La investigación actual

Medicamento: Las propiedades antimicrobianas del cobre lo han convertido en un metal popular en el campo médico. Múltiples hospitales han experimentado cubriendo superficies que se tocan con frecuencia, como las barandillas de las camas y los botones de llamada, con cobre o aleaciones de cobre en un intento de frenar la propagación de infecciones adquiridas en el hospital. El cobre mata a los microbios al interferir con la carga eléctrica de las membranas celulares de los organismos, dijo Cassandra Salgado, profesora de enfermedades infecciosas y epidemióloga de un hospital de la Universidad Médica de Carolina del Sur..

En 2013, un equipo de investigadores liderado por Salgado probó superficies en unidades de cuidados intensivos (UCI) en tres hospitales, comparando habitaciones modificadas con superficies de cobre adheridas a seis objetos comunes que son sometidos a muchas manos con habitaciones no modificadas con cobre. Los científicos encontraron que, en las habitaciones de hospital tradicionales (aquellas sin superficies de cobre), el 12,3 por ciento de los pacientes desarrollaron infecciones resistentes a los antibióticos, como las resistentes a la meticilina. Staphylococcus aureus (MRSA) y resistente a la vancomicina Enterococcus (VRE). En comparación, en las habitaciones modificadas con cobre, solo el 7.1 por ciento de los pacientes contrajeron una de estas infecciones potencialmente devastadoras..

"Sabemos que si coloca cobre en la habitación de un paciente, disminuirá la carga microbiana", dijo Salgado. "Creo que eso es algo que se ha demostrado una y otra vez. Nuestro estudio fue el primero en demostrar que esto podría tener un beneficio clínico".

Los investigadores no cambiaron nada más sobre las condiciones de la UCI más allá del cobre; los médicos y enfermeras todavía se lavaban las manos y la limpieza continuaba como de costumbre. Los investigadores publicaron sus hallazgos en 2013 en la revista Infection Control and Hospital Epidemiology..

Salgado y su equipo también han probado el revestimiento de cobre en los estetoscopios, según un artículo de 2017 publicado en el American Journal of Infection Control, donde los investigadores encontraron que había significativamente menos bacterias en los estetoscopios recubiertos de cobre y el 66 por ciento de los estetoscopios eran completamente libres. de bacterias. Se continúan las investigaciones para probar la idea del revestimiento de cobre en otras salas médicas, particularmente en áreas donde los pacientes son más móviles que en la UCI. También debe haber un análisis de costo-beneficio que sopese el gasto de la instalación de cobre con los ahorros obtenidos al prevenir infecciones costosas, dijo.. 

Electrónica: El cobre también juega un papel muy importante en la electrónica y, debido a su abundancia y bajo precio, los investigadores están trabajando para integrar el metal en un número cada vez mayor de dispositivos de vanguardia.. 

De hecho, el cobre puede ayudar a producir papel electrónico futurista, biosensores portátiles y otros dispositivos electrónicos "suaves", dijo Wenlong Cheng, profesor de ingeniería química en la Universidad de Monash en Australia. Cheng y sus colegas han utilizado nanocables de cobre para crear un "monolito de aerogel", un material que es muy poroso, muy ligero y lo suficientemente fuerte como para sostenerse por sí solo, similar a una esponja de cocina seca. En el pasado, estos monolitos de aerogel se hacían de oro o plata, pero el cobre es una opción más económica.. 

Al mezclar nanocables de cobre con pequeñas cantidades de alcohol polivinílico, los investigadores crearon monolitos de aerogel que podrían convertirse en una especie de caucho moldeable que se puede cortar en rodajas y que conduce la electricidad. Los investigadores informaron sus hallazgos en 2014 en la revista ACS Nano. El resultado final podría ser un robot de cuerpo blando o un sensor médico que se combina perfectamente con la piel curvada, dijo Cheng. Él y su equipo están trabajando actualmente para crear sensores de presión arterial y temperatura corporal a partir de monolitos de aerogel de cobre, otra forma en que el cobre podría ayudar a controlar la salud humana..

Física: En un experimento de 2014, un trozo de cobre se convirtió en el metro cúbico más frío (35,3 pies cúbicos) de la Tierra cuando los investigadores lo enfriaron a 6 milikelvins, o seis milésimas de grado por encima del cero absoluto (0 kelvin). Esto es lo más cerca que ha llegado una sustancia de esta masa y volumen al cero absoluto..

Investigadores del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear estimaron que el peso de 880 libras. (400 kilogramos) cubo de cobre dentro de un recipiente llamado criostato que está especialmente diseñado para mantener los artículos extremadamente fríos. Este es el primer criostato, o dispositivo para mantener las cosas a bajas temperaturas, que es capaz de mantener las sustancias tan cerca del cero absoluto..

La construcción del criostato de temperatura extrema es solo el primer paso de un nuevo experimento en el que el criostato actuará como detector de partículas. Los investigadores esperan que el detector, que está en proceso de ser puesto en servicio según una actualización de estado de 2018, revele más sobre las partículas subatómicas llamadas neutrinos y por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo..

Agricultura: Investigadores de la Universidad de Cornell han estado estudiando los efectos de las deficiencias de cobre en los cultivos, especialmente el trigo. El trigo es uno de los alimentos básicos más importantes del mundo, y las deficiencias de cobre pueden conducir a un menor rendimiento y a una menor fertilidad de los cultivos..

Los investigadores han estado estudiando cómo las plantas absorben y procesan el cobre. Han encontrado dos proteínas dentro del trigo, AtCITF1 y AtSPL7, que son vitales para la captación y entrega del cobre a los órganos reproductores del trigo, según el Departamento de Agricultura de EE. UU..

Las primeras pruebas han demostrado que cuando el cobre y otros nutrientes se enriquecen en el suelo y luego son absorbidos por el trigo, los rendimientos de los cultivos aumentan hasta siete veces. Si bien se sabe que el conocimiento del cobre y otros minerales es beneficioso para la salud y la fertilidad de los cultivos, no se comprende bien cómo y por qué. El conocimiento de por qué el cobre es beneficioso y cómo funciona dentro del crecimiento y la reproducción de una planta se puede utilizar en cultivos como el arroz, la cebada y la avena, y puede introducir estos cultivos con un fertilizante rico en minerales, que incluye cobre, al suelo que alguna vez fue inadecuado para la agricultura.

Recursos adicionales

• La Sociedad Estadounidense del Cáncer examina la investigación sobre el cobre y afirma que puede tener un papel en la prevención o el tratamiento del cáncer..
• La Agencia de Protección Ambiental proporciona información sobre la exposición a altos niveles de cobre y los efectos de la corrosión del cobre en las tuberías domésticas..
• La instalación del Thomas Jefferson National Accelerator (Jefferson Lab) explora la historia y los usos del cobre.

Este artículo fue actualizado el 12 de septiembre de 2018 por la colaboradora Rachel Ross.