Kupfer ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cu (von) und Atomnummer 29. Es ist ein hämmerbares Metall mit dem sehr hohen thermischen und elektrischen Leitvermögen. Reines Kupfer ist weich und verformbar; eine frisch ausgestellte Oberfläche hat eine rötlich-orange Farbe. Es wird als ein Leiter der Hitze und Elektrizität, eines Baumaterials und eines Bestandteils von verschiedenen Metalllegierungen verwendet.

Das Metall und seine Legierung sind seit Tausenden von Jahren verwendet worden. Im römischen Zeitalter wurde Kupfer auf Zypern, folglich der Ursprung des Namens des Metalls als сyprium (Metall Zyperns), später verkürzt zu сuprum hauptsächlich abgebaut. Auf seine Zusammensetzungen wird als Kupfer (II) Salze allgemein gestoßen, die häufig blaue oder grüne Farben Mineralen solch so türkis geben und historisch weit verwendet worden sind wie Pigmente. Architektonische mit Kupfer gebaute Strukturen korrodieren, um grüne Patina (oder Edelrost) zu geben. Dekorative Kunst zeigt prominent Kupfer sowohl allein als auch als ein Teil von Pigmenten.

Kupfer (II) sind Ionen wasserlöslich, wo sie bei der niedrigen Konzentration als bacteriostatic Substanzen, Fungizide und Holzkonservierungsmittel fungieren. In genügend Beträgen sind sie zu höheren Organismen giftig; bei niedrigeren Konzentrationen ist es ein wesentlicher Spur-Nährstoff zum ganzen höheren Werk und Tierleben. Die Hauptgebiete, wo Kupfer in Tieren gefunden wird, sind Leber, Muskel und Knochen.

Eigenschaften

Physisch

Kupfer, Silber und Gold sind in der Gruppe 11 des Periodensystems, und sie teilen bestimmte Attribute: Sie haben ein s-orbital Elektron oben auf einer gefüllten D-Elektronschale und werden durch die hohe Dehnbarkeit und das elektrische Leitvermögen charakterisiert. Die gefüllten D-Schalen in diesen Elementen tragen viel zu den Zwischenatomwechselwirkungen nicht bei, die durch die S-Elektronen durch metallische Obligationen beherrscht werden. Gegen Metalle mit unvollständigen D-Schalen haben metallische Obligationen in Kupfer an einem covalent Charakter Mangel und sind relativ schwach. Das erklärt die niedrige Härte und hohe Dehnbarkeit von Monokristallen von Kupfer. An der makroskopischen Skala hindert die Einführung von verlängerten Defekten zum Kristallgitter, wie Korn-Grenzen, Fluss des Materials unter angewandter Betonung, die dadurch seine Härte vergrößert. Deshalb wird Kupfer gewöhnlich in einer feinkörnigen polykristallenen Form geliefert, die größere Kraft hat als monokristallene Formen.

Die niedrige Härte von Kupfer erklärt teilweise sein hohes elektrisches (59.6×10 S/m) und so auch hohes Thermalleitvermögen, die im höchsten Maße unter reinen Metallen bei der Raumtemperatur zweit sind. Das ist, weil der spezifische Widerstand zum Elektrontransport in Metallen bei der Raumtemperatur größtenteils daraus entsteht, sich Elektronen auf Thermalvibrationen des Gitters zu zerstreuen, die für ein weiches Metall relativ schwach sind. Die maximale erlaubte aktuelle Dichte von Kupfer in der Landluft ist ungefähr 3.1×10 A/m der Querschnittsfläche, über der es beginnt, übermäßig zu heizen. Als mit anderen Metallen, wenn Kupfer gegen eine andere metallene, galvanische Korrosion gelegt wird, wird vorkommen.

Zusammen mit dem Osmium (bläuliches) und Gold(Gelb) ist Kupfer eines von nur drei elementaren Metallen mit einer Naturfarbe außer grau oder silbern. Reines Kupfer ist orangerot und erwirbt eine rötliche Trübung, wenn ausgestellt, zu lüften. Die charakteristische Farbe von Kupfer ergibt sich aus den elektronischen Übergängen zwischen dem gefüllten 3. und halbleeren 4s Atomschalen - der Energieunterschied zwischen diesen Schalen ist solch, dass es Orangenlicht entspricht. Derselbe Mechanismus ist für die gelbe Farbe von Gold verantwortlich.

Chemisch

Kupfer formt sich eine reiche Vielfalt von Zusammensetzungen mit der Oxydation setzt +1 und +2 fest, die häufig cuprous und Kupfer-beziehungsweise genannt werden. Es reagiert mit Wasser nicht, aber es reagiert langsam mit atmosphärischem Sauerstoff, der eine Schicht von braun-schwarzem Kupferoxid bildet. Im Gegensatz zur Oxydation von Eisen durch nasse Luft hält diese Oxydschicht weiter, Hauptteil-Korrosion an. Eine grüne Schicht der Patina (Kupferkarbonat) kann häufig auf alten Kupferaufbauten, wie die Freiheitsstatue, der größten Kupferbildsäule in der gebauten Welt mit repoussé und dem Verfolgen gesehen werden. Wasserstoffsulfide und Sulfide reagieren mit Kupfer, um verschiedene Kupfersulfide auf der Oberfläche zu bilden. Im letzten Fall korrodiert das Kupfer, wie gesehen wird, wenn Kupfer ausgestellt wird, um zu lüften, Schwefel-Zusammensetzungen enthaltend. Sauerstoff enthaltender Salmiakgeist gibt wasserlösliche Komplexe mit Kupfer, wie Sauerstoff und Salzsäure tun, um Kupferchloride und angesäuertes Wasserstoffperoxid zu bilden, um Kupfer (II) Salze zu bilden. Kupfer (II) Chlorid und Kupfer comproportionate, um Kupfer (I) Chlorid zu bilden.

Isotope

Es gibt 29 Isotope von Kupfer. Cu und Cu sind mit Cu stabil, der etwa 69 % natürlich vorkommenden Kupfer umfasst; sie beide haben eine Drehung von 3/2. Die anderen Isotope sind mit dem stabilsten radioaktiv, das Cu mit einer Halbwertzeit von 61.83 Stunden ist. Sieben metastable Isotope, sind mit Cu das am längsten gelebte mit einer Halbwertzeit von 3.8 Minuten charakterisiert worden. Isotope mit einer Massenzahl über 64 Zerfall durch β, wohingegen diejenigen mit einer Massenzahl unter 64 Zerfall durch β. Cu, der eine Halbwertzeit von 12.7 Stunden hat, verfällt beide Wege.

Cu und Cu haben bedeutende Anwendungen. Cu ist ein radiocontrast für die Röntgenstrahl-Bildaufbereitung, und complexed mit einem chelate kann verwendet werden, um Krebs zu behandeln. Cu wird in Cu-PTSM verwendet, der ein radioaktives Leuchtspurgeschoss für die Positron-Emissionstomographie ist.

Ereignis

Kupfer kann entweder als heimisches Kupfer oder als ein Teil von Mineralen gefunden werden. Heimisches Kupfer ist ein Polykristall, mit dem größten beschriebenen Monokristall-Messen 4.4×3.2×3.2 Cm. Die größte Masse von elementarem Kupfer hat 420 Tonnen gewogen und wurde 1857 auf der Keweenaw-Halbinsel in Michigan, den Vereinigten Staaten gefunden. Es gibt viele Beispiele von kupferenthaltenden Mineralen: Chalcopyrite und chalcocite sind Kupfersulfide, azurite und Malachit sind Kupferkarbonate, und Kupferoxyd ist ein Kupferoxid. Kupfer ist in der Kruste der Erde bei einer Konzentration von ungefähr 50 Teilen pro Million (ppm) da, und wird auch in massiven Sternen synthetisiert.

Produktion

Der grösste Teil von Kupfer wird abgebaut oder als Kupfersulfide aus großen Tagebauten in Porphyr-Kupferablagerungen herausgezogen, die 0.4 zu 1.0-%-Kupfer enthalten. Beispiele schließen Chuquicamata in Chile, Bingham Canyon Mine in Utah, den Vereinigten Staaten und dem El Chino Mine in New Mexico, die Vereinigten Staaten ein. Gemäß dem britischen Geologischen Überblick, 2005, war Chile der Spitzenmine-Erzeuger von Kupfer mit mindestens dem Ein-Dritt-Weltanteil, der von den Vereinigten Staaten, Indonesien und Peru gefolgt ist. Der Betrag von Kupfer im Gebrauch nimmt zu, und die verfügbare Menge ist kaum genügend, um allen Ländern zu erlauben, entwickelte Weltniveaus des Gebrauchs zu erreichen.

Reserven

Kupfer ist im Gebrauch mindestens 10,000 Jahre gewesen, aber mehr als 95 % des ganzen Kupfer jemals abgebaut und smelted sind seit 1900 herausgezogen worden. Als mit vielen Bodenschätzen ist die Summe von Kupfer auf der Erde (ungefähr 10 Tonnen gerade im Spitzenkilometer der Kruste der Erde oder dem Wert von ungefähr 5 Millionen Jahren an der aktuellen Rate der Förderung) riesengroß. Jedoch ist nur ein winzige Bruchteil dieser Reserven, in Anbetracht heutiger Preise und Technologien wirtschaftlich lebensfähig. Verschiedene Schätzungen von vorhandenen für das Bergwerk verfügbaren Kupferreserven ändern sich von 25 Jahren bis zu den 60 Jahren abhängig von Kernannahmen wie die Wachstumsrate. Wiederverwertung ist eine Hauptquelle von Kupfer in der modernen Welt. Wegen dieser und anderen Faktoren ist die Zukunft der Kupferproduktion und Versorgung das Thema von viel Debatte einschließlich des Konzepts von Maximalkupfer, das Maximalöl analog ist.

Der Preis von Kupfer, ist und es quintupled vom 60-jährigen niedrig US$ 0.60/Pfd. (US$ 1.32/Kg) im Juni 1999 zu 3.75 US$ pro Pfund (US$ 8.27/Kg) im Mai 2006 historisch nicht stabil gewesen. Es ist auf US$ 2.40/Pfd. (US$ 5.29/Kg) im Februar 2007 gefallen, ist dann zu US$ 3.50/Pfd. (US$ 7.71/Kg) im April 2007 zurückgeprallt. Im Februar 2009 globale Nachfrage und einen steilen Fall in Warenpreisen da schwächend, haben die Höhen des vorherigen Jahres Kupferpreise an US$ 1.51/Pfd. verlassen.

Methoden

Die Konzentration von Kupfer in Erzdurchschnitten nur 0.6 % und den meisten kommerziellen Erzen ist Sulfide, besonders chalcopyrite (CuFeS) und in einem kleineren Ausmaß chalcocite (CuS). Diese Minerale werden von zerquetschten Erzen bis das Niveau von 10-15-%-Kupfer durch das Schaum-Schwimmen oder bioleaching konzentriert. Die Heizung dieses Materials mit der Kieselerde in der Blitz-Verhüttung entfernt viel vom Eisen als Schlacke. Der Prozess nutzt die größere Bequemlichkeit von sich umwandelnden Eisensulfiden in seine Oxyde aus, die der Reihe nach mit der Kieselerde reagieren, um die Silikat-Schlacke zu bilden, die oben auf der erhitzten Masse schwimmt. Das resultierende Kupfer matte, aus CuS bestehend, wird dann geröstet, um alle Sulfide in Oxyde umzuwandeln:

:2 CuS + 3 O  2 CuO + 2 SO

Das cuprous Oxyd wird umgewandelt, um auf Kupfer nach der Heizung Blasen hervorzurufen:

:2 CuO  4 Cu + O

Der Prozess von Sudbury matte hat nur Hälfte des Sulfids zu Oxyd umgewandelt und hat dann dieses Oxyd verwendet, um den Rest des Schwefels als Oxyd zu entfernen. Es wurde dann elektrolytisch raffiniert, und der Anode-Schlamm für das Platin und Gold ausgenutzt, das es enthalten hat.

Dieser Schritt nutzt die relativ leichte Verminderung von Kupferoxiden zu Kupfermetall aus. Erdgas wird über die Blase geblasen, um den grössten Teil des restlichen Sauerstoffes zu entfernen, und electrorefining wird auf dem resultierenden Material durchgeführt, um reines Kupfer zu erzeugen:

:Cu + 2 e  Cu

Wiederverwertung

Kupfer, wie Aluminium, ist ohne jeden Verlust der Qualität ob in einem rohen Staat oder enthalten in einem verfertigten Produkt um 100 % wiederverwertbar. Im Volumen ist Kupfer das dritte am meisten wiederverwandte Metall nach Eisen und Aluminium. Es wird geschätzt, dass 80 % des jemals abgebauten Kupfer noch im Gebrauch heute sind. Gemäß den Metalllagern der Tafel der Internationalen Quelle im Gesellschaftsbericht versehen die globalen pro Kopf von Kupfer im Gebrauch in der Gesellschaft ist 35-55 Kg. Viel davon ist in mehr entwickelten Ländern (140-300 Kg pro Kopf) aber nicht weniger entwickelten Ländern (30-40 Kg pro Kopf).

Der Prozess, Kupfer wiederzuverwenden, folgt grob denselben Schritten, wie an Extrakt-Kupfer gewöhnt ist, aber weniger Schritte verlangt. Hohes Reinheitsstück-Kupfer wird in einem Brennofen geschmolzen und dann reduziert und in Billetts und Barren geworfen; niedrigeres Reinheitsstück wird durch die Galvanik in einem Bad von Schwefelsäure raffiniert.

Zusammensetzungen

Binäre Zusammensetzungen

Bezüglich anderer Elemente sind die einfachsten Zusammensetzungen von Kupfer binäre Zusammensetzungen, d. h. diejenigen, die nur zwei Elemente enthalten. Die hauptsächlichen sind die Oxyde, Sulfide und Halogenide. Sowohl cuprous als auch Kupferoxyde sind bekannt. Unter den zahlreichen Kupfersulfiden schließen wichtige Beispiele Kupfer (I) Sulfid und Kupfer (II) Sulfid ein.

Die cuprous Halogenide mit dem Chlor, Brom und Jod sind bekannt, wie die Kupferhalogenide mit dem Fluor, Chlor und Brom sind. Versuche, Kupfer (II) iodide vorzubereiten, geben cuprous iodide und Jod.

:2 Cu + 4 ich  2 CuI + ich

Koordinationschemie

Kupfer, wie alle Metalle, bildet Koordinationskomplexe mit ligands. In der wässrigen Lösung besteht Kupfer (II) als [Cu (HO)]. Dieser Komplex stellt den schnellsten Wasserwechselkurs (Geschwindigkeit von Wasser ligands Befestigung und das Abtrennen) für jedes Übergang-Metall aquo Komplex aus. Das Hinzufügen wässrigen Natriumshydroxyds verursacht den Niederschlag von hellblauem festem Kupfer (II) Hydroxyd. Eine vereinfachte Gleichung ist:

:Cu + 2 OH  Cu (OH)

Wässriges Ammoniak läuft auf jäh hinabstürzendes dasselbe hinaus. Nach dem Hinzufügen von Überammoniak löst sich das jäh hinabstürzende auf, sich tetraamminecopper (II) formend:

:Cu (HO) (OH) + 4 NH  [Cu (HO) (NH)] + 2 HO + 2 OH

Viele andere oxyanions bilden Komplexe; diese schließen Kupfer (II) Azetat, Kupfer (II) Nitrat und Kupfer (II) Karbonat ein. Kupfer (II) Sulfat-Formen ein blauer kristallener pentahydrate, der die vertrauteste Kupferzusammensetzung im Laboratorium ist. Es wird in einem Fungizid genannt die Bordeaux Mischung verwendet.

Polyols, Zusammensetzungen, die mehr als einen Alkohol funktionelle Gruppe enthalten, wirken allgemein mit Kupfersalzen aufeinander. Zum Beispiel werden Kupfersalze verwendet, um zu prüfen, um Zucker zu reduzieren. Spezifisch mit dem Reagens von Benedict und der Lösung von Fehling wird der Anwesenheit vom Zucker durch einen Farbwechsel von blauem Cu (II) bis rötliches Kupfer (I) Oxyd Zeichen gegeben. Das Reagens von Schweizer und verwandte Komplexe mit ethylenediamine und anderen Aminen lösen Zellulose auf. Aminosäuren bilden sehr stabile chelate Komplexe mit Kupfer (II). Viele nass-chemische Tests auf Kupferionen, bestehen ein Beteiligen-Kalium-Eisenzyanid, das ein Braun gibt, das mit Kupfer (II) Salze jäh hinabstürzend ist.

Chemie von Organocopper

Zusammensetzungen, die ein mit dem Kohlenstoff kupfernes Band enthalten, sind als organocopper Zusammensetzungen bekannt. Sie sind zu Sauerstoff sehr reaktiv, um Kupfer (I) Oxyd zu bilden und vielen Nutzen in der Chemie zu haben. Sie werden synthetisiert, indem sie Kupfer (I) Zusammensetzungen mit Reagenzien von Grignard, Terminal alkynes oder organolithium Reagenzien behandeln; insbesondere die letzte beschriebene Reaktion erzeugt ein Reagens von Gilman. Diese können Ersatz mit alkyl Halogeniden erleben, um Kopplungsprodukte zu bilden; als solcher sind sie im Feld der organischen Synthese wichtig. Kupfer (I) acetylide ist hoch mit dem Stoß empfindlich, aber ist ein Zwischenglied in Reaktionen wie die Cadiot-Chodkiewicz Kopplung und die Kopplung von Sonogashira. Die verbundene Hinzufügung zu enones und carbocupration von alkynes kann auch mit Organocopper-Zusammensetzungen erreicht werden. Kupfer (I) bildet eine Vielfalt von schwachen Komplexen mit alkenes und Kohlenmonoxid, besonders in Gegenwart von Amin ligands.

Kupfer (III) und Kupfer (IV)

Komplexe von Kupfer (III) sind häufige Zwischenglieder in Reaktionen von Organocopper-Zusammensetzungen. Komplexe von Dicopper oxo zeigen auch Kupfer (III). Fluorid ligands, hoch grundlegend seiend, stabilisiert Metallionen in hohen Oxydationsstaaten; tatsächlich sind vertretendes Kupfer (III) und Kupfer (IV) Komplex Fluoride. Diese schließen KCuF und CsCuF ein. Mit di - und tripeptides sind purpurrote Komplexe von Kupfer (III), dieser hohe Oxydationsstaat beobachtet worden, der durch den deprotonated amide ligands wird stabilisiert.

Geschichte

Kupferzeit

Kupfer kommt natürlich als heimisches Kupfer vor und war einigen der ältesten Zivilisationen in den Akten bekannt. Es hat eine Geschichte des Gebrauches, der mindestens 10,000 Jahre alt ist, und Schätzungen seiner Entdeckung es an 9000 v. Chr. im Nahen Osten legen; ein Kupferanhänger wurde im nördlichen Irak dass Daten zu 8700 v. Chr. gefunden. Es gibt Beweise, dass meteorisches und Goldeisen (aber nicht Eisenverhüttung) die einzigen Metalle war, die von Menschen vor Kupfer verwendet sind. Wie man denkt, ist die Geschichte der Kupfermetallurgie der folgenden Folge gefolgt: 1) das kalte Arbeiten von heimischem Kupfer, 2) Ausglühen, 3) Verhüttung, und 4) die verlorene Wachs-Methode. In südöstlichem Anatolia erscheinen alle vier dieser metallurgischen Techniken mehr oder weniger gleichzeitig am Anfang Neolothic c. 7500 v. Chr. Jedoch, gerade als Landwirtschaft in mehreren Teilen der Welt unabhängig erfunden wurde (einschließlich Pakistans, Chinas und der Amerikas) wurde Kupferverhüttung lokal in mehreren verschiedenen Plätzen erfunden. Es wurde wahrscheinlich unabhängig in China vorher 2800 v. Chr., in Mittelamerika vielleicht ungefähr 600 n.Chr., und im Westlichen Afrika über den 9. oder das 10. Jahrhundert n.Chr. entdeckt. Investitionsgussteil wurde in 4500-4000 v. Chr. in Südostasien erfunden, und Radiokarbonmethode hat Bergwerk am Alderley Rand in Cheshire, das Vereinigte Königreich an 2280 bis 1890 v. Chr. gegründet. Ötzi der Eismann, ein Mann, der von 3300-3200 v. Chr. datiert ist, wurde mit einer Axt mit 99.7 reinen Kupfer-Kopf-% gefunden; hohe Niveaus von Arsen in seinem Haar deuten seine Beteiligung an der Kupferverhüttung an. Die Erfahrung mit Kupfer hat der Entwicklung anderer Metalle geholfen; insbesondere Kupferverhüttung hat zur Entdeckung der Eisenverhüttung geführt. Auf die Produktion im Alten Kupferkomplex in Michigan und Wisconsin wird zwischen 6000 und 3000 v. Chr. datiert. Natürliche Bronze, ein Typ von Kupfer, das von Erzen gemacht ist, die an Silikon, Arsen, und (selten) Dose reich sind, sind in allgemeinen Gebrauch auf dem Balkan ungefähr 5500 v. Chr. eingetreten. Vorher war das einzige aus Kupfer gemachte Werkzeug die Ahle gewesen, die verwendet ist, um Löchern in Leder zu schlagen und Haken-Löcher für das Holzverbinden auszumeißeln. Jedoch hat die Einführung einer robusteren Form von Kupfer zum weit verbreiteten Gebrauch und der groß angelegten Produktion von schweren Metallwerkzeugen, einschließlich Äxte, Breitbeile und Axt-Breitbeile geführt.

Bronzezeit

Die Legierung von Kupfer mit Dose, um Bronze zu machen, wurde zuerst ungefähr 4000 Jahre geübt, nachdem die Entdeckung der Kupferverhüttung, und ungefähr 2000 Jahre danach "natürliche Bronze" in allgemeinen Gebrauch eingetreten war. Bronzekunsterzeugnisse von sumerischen Städten und ägyptische Kunsterzeugnisse des Kupfer- und Bronzelegierungsdatums zu 3000 v. Chr. Die Bronzezeit haben im Südöstlichen Europa ungefähr 3700 - 3300 v. Chr., im Nordwestlichen Europa ungefähr 2500 v. Chr. begonnen. Es hat mit dem Anfang der Eisenzeit, 2000-1000 v. Chr. im Nahen Osten, 600 v. Chr. in Nordeuropa geendet. Der Übergang zwischen der Neolithischen Periode und der Bronzezeit wurde früher die Periode von Chalcolithic (Kupferstein) mit Kupferwerkzeugen genannt, die mit Steinwerkzeugen verwenden werden. Dieser Begriff ist aus Bevorzugung allmählich gefallen, weil in einigen Teilen der Welt Calcholithic und Neolithic coterminous an beiden Enden sind. Messing, eine Legierung von Kupfer und Zink, ist des viel neueren Ursprungs. Es war den Griechen bekannt, aber ist eine bedeutende Ergänzung von Bronze während des römischen Reiches geworden.

Altertümlichkeit und mittleres Alter

In Griechenland war Kupfer durch den Namen chalkos () bekannt. Es war eine wichtige Quelle für die Römer, Griechen und anderen alten Völker. In römischen Zeiten war es als aes Cyprium, aes bekannt der allgemeine lateinische Begriff für die Kupferlegierung und Cyprium von Zypern zu sein, wo viel Kupfer abgebaut wurde. Der Ausdruck wurde zu cuprum, folglich das englische Kupfer vereinfacht. Aphrodite und Venus haben Kupfer in der Mythologie und Alchimie, wegen seiner glänzenden Schönheit, seines alten Gebrauches im Produzieren von Spiegeln und seiner Vereinigung mit Zypern vertreten, das der Göttin heilig war. Die sieben den Menschen der Antike bekannten Gestirne wurden mit den sieben Metallen vereinigt, die in der Altertümlichkeit bekannt sind, und Venus wurde Kupfer zugeteilt.

Großbritanniens erster Gebrauch des Messings ist um den 3. - das 2. Jahrhundert v. Chr. In Nordamerika vorgekommen, Kupferbergwerk hat mit der Randtätigkeit durch Indianer begonnen. Wie man bekannt, ist heimisches Kupfer aus Seiten auf der Insel Royale mit primitiven Steinwerkzeugen zwischen 800 und 1600 herausgezogen worden. Kupfermetallurgie gedieh in Südamerika, besonders in Peru ungefähr 1000 n.Chr.; es ist an einer viel langsameren Rate auf anderen Kontinenten weitergegangen. Kupferbegräbnis ornamentals aus dem 15. Jahrhundert ist aufgedeckt worden, aber die kommerzielle Produktion von Metall hat bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts nicht angefangen.

Die kulturelle Rolle von Kupfer ist besonders in der Währung wichtig gewesen. Römer im 6. während 3. Jahrhunderte haben v. Chr. Kupferklumpen als Geld verwendet. Zuerst wurde das Kupfer selbst geschätzt, aber allmählich sind die Gestalt und der Blick des Kupfer wichtiger geworden. Julius Caesar hat seine eigenen Münzen vom Messing machen lassen, während die Münzen von Octavianus Augustus Caesar von der Cu-Pb-Sn-Legierung gemacht wurden. Mit einer geschätzten jährlichen Produktion von ungefähr 15,000 t haben römisches Kupferbergwerk und Verhüttungstätigkeiten eine bis zur Zeit der Industriellen Revolution unübertroffene Skala erreicht; die am meisten höchst abgebauten Provinzen waren diejenigen von Hispania, Zypern und in Mitteleuropa.

Die Tore des Tempels Jerusalems haben korinthische durch die Erschöpfungsvergoldung gemachte Bronze verwendet. Es war in Alexandria am meisten überwiegend, wo, wie man denkt, Alchimie begonnen hat. Im alten Indien wurde Kupfer in der holistischen medizinischen Wissenschaft Ayurveda für chirurgische Instrumente und andere medizinische Ausrüstung verwendet. Alte Ägypter (~2400 v. Chr.) haben Kupfer verwendet, um Wunden und Trinkwasser, und später für Kopfweh, Brandwunden zu sterilisieren und zu jucken. Die Bagdader Batterie, mit Kupferzylindern, die verlötet sind, um zu führen, geht auf 248 v. Chr. zu n.Chr. 226 zurück und ähnelt einer galvanischen Zelle, Hauptleute, um zu glauben, dass das die erste Batterie war; der Anspruch ist nicht nachgeprüft worden.

Moderne Periode

Der Große Kupferberg war ein Bergwerk in Falun, Schweden, das hat aus dem 10. Jahrhundert bis 1992 funktioniert. Es hat zwei Drittel von Europas Kupfernachfrage im 17. Jahrhundert erzeugt und hat Fonds viele Schwedens Kriege während dieser Zeit geholfen. Es ist das Finanzministerium der Nation genannt geworden; Schweden hatte unterstützte Währung von Kupfer.

Der Gebrauch von Kupfer in der Kunst wurde auf die Währung nicht beschränkt: Es wurde von Renaissancebildhauern in der fotografischen Technologie verwendet, die als die Daguerreotypie und die Freiheitsstatue bekannt ist. Kupferüberzug und Kupferverschalung für die Rümpfe von Schiffen waren weit verbreitet; die Schiffe von Christoph Kolumbus waren unter dem frühsten, um diese Eigenschaft zu haben. Der Norddeutsche Affinerie in Hamburg war das erste moderne Galvanik-Werk, das seine Produktion 1876 anfängt. Der deutsche Wissenschaftler Gottfried Osann hat Puder-Metallurgie 1830 erfunden, während er die Atommasse von Metall bestimmt hat; um dann wurde es entdeckt, dass der Betrag und Typ, Element (z.B, Dose) zu Kupfer zu beeinträchtigen, Glockentöne betreffen würden. Blitz-Verhüttung wurde von Outokumpu in Finnland entwickelt und hat zuerst an Harjavalta 1949 gegolten; der energieeffiziente Prozess ist für 50 % der primären Kupferproduktion in der Welt verantwortlich.

Der Internationale Rat von Kupferausfuhrländern, gebildet 1967 mit Chile, Peru, Zaire und Sambia, hat eine ähnliche Rolle für Kupfer gespielt, wie OPEC für Öl tut. Es hat nie denselben Einfluss besonders erreicht, weil der zweitgrößte Erzeuger, die Vereinigten Staaten, nie ein Mitglied war; es wurde 1988 aufgelöst.

Anwendungen

Die Hauptanwendungen von Kupfer sind in elektrischen Leitungen (60 %), Deckung und Sondieren (20 %) und Industriemaschinerie (15 %). Kupfer wird größtenteils als ein Metall verwendet, aber wenn eine höhere Härte erforderlich ist, wird es mit anderen Elementen verbunden, um eine Legierung (5 % des Gesamtgebrauches) wie Messing und Bronze zu machen. Ein kleiner Teil der Kupferversorgung wird in der Produktion von Zusammensetzungen für Ernährungsergänzungen und Fungizide in der Landwirtschaft verwendet. Die Fertigung von Kupfer ist möglich, obwohl es gewöhnlich notwendig ist, eine Legierung für komplizierte Teile zu verwenden, um gute machinability Eigenschaften zu bekommen.

Elektronik und verwandte Geräte

Die elektrischen Eigenschaften von Kupfer werden in Kupferleitungen und Geräten wie Elektromagneten ausgenutzt. Einheitliche Stromkreise und gedruckte Leiterplatten zeigen zunehmend Kupfer im Platz von Aluminium wegen seines höheren elektrischen Leitvermögens (sieh Kupferverbindung für den Hauptartikel); heizen Sie Becken, und Hitzeex-Wechsler verwenden Kupfer infolge seiner höheren Hitzeverschwendungskapazität zu Aluminium. Vakuumtuben, Kathode-Strahl-Tuben und der magnetrons in Mikrowellengeräten verwenden Kupfer, weil wirklich Führer für die Mikrowellenradiation schwenken.

Elektrische Motoren

Das größere Leitvermögen von Kupfer gegen andere metallische Materialien erhöht die elektrische Energieeffizienz von Motoren. Das ist wichtig, weil Motoren und motorgesteuerte Systeme für 43 %-46 % des ganzen globalen Elektrizitätsverbrauchs und 69 % der ganzen durch die Industrie verwendeten Elektrizität verantwortlich sind. Die Erhöhung der bösen und Massenabteilung von Kupfer in einer Rolle vergrößert die elektrische Energieeffizienz des Motors. Kupfermotorrotoren, eine neue Technologie hat für Motoranwendungen entwickelt, wo Energieersparnisse Hauptdesignziele sind, ermöglichen Mehrzweckinduktionsmotoren, Prämie-Leistungsfähigkeitsstandards von National Electrical Manufacturers Association (NEMA) zu entsprechen und zu überschreiten.

Architektur und Industrie

Wegen der wasserdichten Natur von Kupfer ist es als das Deckungsmaterial von vielen Gebäuden seit alten Zeiten verwendet worden. Die grüne Farbe auf diesen Gebäuden ist wegen einer langfristigen chemischen Reaktion: Kupfer wird zuerst zu Kupfer (II) Oxyd, dann zu cuprous und Kupfersulfid und schließlich zu Kupfer (II) Karbonat, auch genannt Patina oxidiert, die hoch gegen die Korrosion widerstandsfähig ist. Das in dieser Anwendung verwendete Kupfer ist desoxidiertes Kupfer von Phosphor (Cu-DHP). Blitzableiter verwenden Kupfer als ein Mittel, elektrischen Strom überall im Boden abzulenken, anstatt die Hauptstruktur zu zerstören. Kupfer hat das ausgezeichnete Hartlöten und Löten von Eigenschaften und kann geschweißt werden; die besten Ergebnisse werden mit der metallenen elektrischen Gasschweißung erhalten.

Kupfer in der Legierung

Zahlreiche Kupferlegierung, besteht viele mit dem wichtigen Gebrauch. Messing ist eine Legierung von Kupfer und Zink, und Bronze bezieht sich gewöhnlich auf Kupferzinnlegierungen, aber kann sich auf jede Legierung von Kupfer wie Aluminiumbronze beziehen. Kupfer ist einer der wichtigsten Bestandteile von Karat-Silber und Goldlegierung und in der Schmucksachen-Industrie verwendeten Karat-Loten, die Farbe, die Härte und den Schmelzpunkt der resultierenden Legierung modifizierend.

Die Legierung von Kupfer und Nickel, genannt cupronickel, wird in der niedrigen Bezeichnung Bildhauermünzen häufig für die Außenverkleidung verwendet. Die US-5-Cent-Münze hat gerufen Nickel besteht aus 75 % Kupfer- und 25-%-Nickel und hat eine homogene Zusammensetzung. Die kupferne/10 90-%-%-Nickel-Legierung ist durch seinen Widerstand gegen die Korrosion bemerkenswert und wird in verschiedenen Teilen verwendet, die zum Meerwasser ausstellen werden. Die Legierung von Kupfer mit Aluminium (ungefähr 7 %) hat eine angenehme goldene Farbe und wird in Dekorationen verwendet. Die Kupferlegierung mit Dose ist ein Teil von bleifreien Loten.

Anwendungen von Antibiofouling

Kupfer ist lange als eine Biostatic-Oberfläche verwendet worden, um Teile von Schiffen zu linieren, um gegen Entenmuscheln und Miesmuscheln zu schützen. Es wurde rein ursprünglich verwendet, aber ist durch Metall von Muntz seitdem ersetzt worden. Bakterien werden auf einer Kupferoberfläche nicht wachsen, weil es biostatic ist. Ähnlich wie besprochen, in der Kupferlegierung in der Aquakultur ist Kupferlegierung wichtige Netz-Materialien in der Aquakultur-Industrie für die Tatsache geworden, dass sie antimikrobisch sind und biofouling sogar in äußersten Bedingungen verhindern und starke strukturelle und gegen die Korrosion widerstandsfähige Eigenschaften in Seeumgebungen haben.

Anderer Gebrauch

Kupferzusammensetzungen in der flüssigen Form werden als ein Holzkonservierungsmittel, besonders im Behandeln ursprünglichen Teils von Strukturen während der Wiederherstellung des Schadens wegen des Hausschwamms verwendet. Zusammen mit Zink können Kupferleitungen über nichtleitende Deckungsmaterialien gelegt werden, um das Wachstum des Mooses zu entmutigen. Textilfasern verwenden Kupfer, um antimikrobische Schutzstoffe zu schaffen, als keramische Polituren, Farbglas und Musikinstrumente zu tun. Galvanik verwendet allgemein Kupfer als eine Basis für andere Metalle wie Nickel.

Kupfer ist eines von drei Metallen, zusammen mit der Leitung und dem Silber, das in einem Museum verwendet ist, das Materialien, die Verfahren prüfen, den Test von Oddy genannt haben. In diesem Verfahren wird Kupfer verwendet, um Chloride, Oxyde und Schwefel-Zusammensetzungen zu entdecken.

Kupfer wird auch in Schmucksachen allgemein gefunden, und Volkskunde stellt fest, dass Kupferarmbänder Arthritis-Symptome erleichtern, obwohl das nicht bewiesen wird.

Biologische Rolle

Kupferproteine haben verschiedene Rollen im biologischen Elektrontransport und dem Sauerstoff-Transport, den Prozessen, die die leichte Zwischenkonvertierung von Cu (I) und Cu (II) ausnutzen. Die biologische Rolle für Kupfer hat mit dem Äußeren von Sauerstoff in der Atmosphäre der Erde angefangen. Das Protein hemocyanin ist das Sauerstoff-Transportunternehmen in den meisten Weichtieren und einem arthropods wie die Hufeisen-Krabbe (Limulus polyphemus). Weil hemocyanin blau ist, haben diese Organismen blaues Blut, nicht das rote Blut, das in Organismen gefunden ist, die sich auf das Hämoglobin für diesen Zweck verlassen. Strukturell verbunden mit hemocyanin sind der laccases und tyrosinases. Statt umkehrbar verbindlichen Sauerstoffes, diese Proteine hydroxylate Substrate, die durch ihre Rolle in der Bildung von Lacken illustriert sind.

Kupfer ist auch ein Bestandteil anderer mit der Verarbeitung von Sauerstoff vereinigter Proteine. In cytochrome c oxidase, der für die aerobic Atmung erforderlich ist, arbeiten Kupfer und Eisen in der Verminderung von Sauerstoff zusammen. Kupfer wird auch in vielen Superoxyd dismutases, Proteine gefunden, die Superoxyde, durch das Umwandeln davon (durch disproportionation) zu Sauerstoff und Wasserstoffperoxid entgiften:

:2 HO  HO + O

Mehrere Kupferproteine, wie die "blauen Kupferproteine", wirken direkt mit Substraten nicht aufeinander, folglich sind sie nicht Enzyme. Diese Protein-Relaiselektronen durch den Prozess haben Elektronübertragung genannt.

Diätetische Bedürfnisse

Kupfer ist ein wesentliches Spurenelement in Werken und Tieren, aber nicht einigen Kleinstlebewesen. Der menschliche Körper enthält Kupfer an einem Niveau von ungefähr 1.4 zu 2.1 Mg pro Kg der Körpermasse. Festgesetzt verschieden wird der RDA für Kupfer in normalen gesunden Erwachsenen als 0.97 Mg/Tag und als 3.0 Mg/Tag angesetzt. Kupfer ist in die Eingeweide vertieft, die dann zur zu Albumin gebundenen Leber transportiert sind. Es geht herein der Blutstrom über das Plasmaprotein hat ceruloplasmin genannt, wo sein Metabolismus kontrolliert wird, und excreted in der Galle ist.

Kupferbasierte Unordnungen

Wegen seiner Rolle in der Erleichterung des Eisenauffassungsvermögens kann Kupfermangel einer Anämie ähnliche Symptome, neutropenia erzeugen, Knochen-Abnormitäten, hypopigmentation, haben Wachstum, vergrößertes Vorkommen von Infektionen, osteoporosis, und Abnormitäten im Traubenzucker- und Cholesterin-Metabolismus verschlechtert. Umgekehrt verursacht eine Anhäufung von Kupfer in Körpergeweben die Krankheit von Wilson. Strenger Mangel kann durch die Prüfung für niedriges Plasma oder Serum-Kupferniveaus, niedrigen ceruloplasmin, und niedrig rotes Blutzellsuperoxyd dismutase Niveaus gefunden werden; diese sind zum Randkupferstatus nicht empfindlich. "cytochrome c oxidase Tätigkeit von Leukozyten und Thrombozyten" ist als ein anderer Faktor im Mangel festgesetzt worden, aber die Ergebnisse sind durch die Erwiderung nicht bestätigt worden.

Antimikrobische Anwendungen

Zahlreiche antimikrobische Wirkungsstudien sind in den letzten 10 Jahren bezüglich der Wirkung von Kupfer geführt worden, um eine breite Reihe von Bakterien, sowie Grippe Ein Virus, adenovirus, und Fungi zu zerstören.

Kupferlegierungsberührungsoberflächen haben natürliche innere Eigenschaften, eine breite Reihe von Kleinstlebewesen (z.B, E. coli O157:H7, methicillin-widerstandsfähiger Staphylokokkus aureus (MRSA), Staphylokokkus, Clostridium difficile, Grippe Ein Virus, adenovirus, und Fungi) zu zerstören. Wie man bewies, hat ungefähr 355 Kupferlegierung mehr als 99.9 % von Krankheit verursachenden Bakterien innerhalb von gerade zwei Stunden, wenn gereinigt, regelmäßig getötet. Die USA-Umweltbundesbehörde (EPA) hat die Registrierungen dieser Kupferlegierung als "antimikrobische Materialien mit Gesundheitswesen-Vorteilen genehmigt," der Herstellern erlaubt, Ansprüche betreffs der positiven Gesundheitswesen-Vorteile von mit der eingetragenen antimikrobischen Kupferlegierung gemachten Produkten gesetzlich zu erheben. Außerdem hat der EPA eine lange Liste von antimikrobischen Kupferprodukten genehmigt, die von dieser Legierung, wie bedrails, Geländer, Übernachttische, Becken, Wasserhähne, Tür-Knöpfe, Toilettenhardware, Computertastaturen, Gesundheitsklub-Ausrüstung gemacht sind, Einkaufswagen-Griffe, usw. (für eine umfassende Liste von Produkten, sieh: Antimikrobische Kupferlegierungsberührung surfaces#Approved Produkte). Kupfertürknöpfe werden von Krankenhäusern verwendet, um die Übertragung der Krankheit zu reduzieren, und Legionärskrankheit wird durch Kupferröhren im Sondieren von Systemen unterdrückt. Antimikrobische Kupferlegierungsprodukte werden jetzt in Gesundheitsfürsorge-Möglichkeiten in Vereinigtem Königreich installiert., Irland, Japan, Korea, Frankreich, Dänemark und Brasilien und in der U-Bahn queren System in Santiago, Chile durch, wo Kupferzinklegierungsgeländer in ungefähr 30 Stationen zwischen 2011-2014 installiert werden.

Vorsichtsmaßnahmen

Gramm-Mengen von verschiedenen Kupfersalzen sind in Selbstmordversuchen genommen worden und haben akute Kupfergiftigkeit in Menschen, vielleicht wegen des Redox-Radfahrens und der Generation der reaktiven Sauerstoff-Arten diese Schaden-DNA erzeugt. Entsprechende Beträge von Kupfersalzen (30 Mg/Kg) sind in Tieren toxisch. Wie man berichtet hat, ist ein minimaler diätetischer Wert für das gesunde Wachstum in Kaninchen mindestens 3 ppm in der Diät gewesen. Jedoch können höhere Konzentrationen von Kupfer (100 ppm, 200 ppm oder 500 ppm) in der Diät von Kaninchen Futter-Umwandlungsleistungsfähigkeit, Wachstumsraten und Rumpf-Ankleideprozentsätze günstig beeinflussen.

Chronische Kupfergiftigkeit kommt in Menschen wegen Transportsysteme nicht normalerweise vor, die Absorption und Ausscheidung regeln. Rückläufige Veränderungen von Autosomal in Kupfertransportproteinen können diese Systeme unbrauchbar machen, zur Krankheit von Wilson mit der Kupferanhäufung und Zirrhose der Leber in Personen führend, die zwei fehlerhafte Gene geerbt haben.

Siehe auch

• Galvanik
• Erosionskorrosion von Kupferwassertuben
• Kalte punktförmige Wasserkorrosion der Kupfertube
• Metalldiebstahl
• Operationsbeben
• Schmelzer
• Maximalkupfer
• Anakonda-Kupfer
• Antofagasta PLC
• Felsschlucht-Mine von Bingham
• Codelco

Referenzen

Weiterführende Literatur

• Aktuelle Medizinische Chemie, Band 12, Nummer 10, Mai 2005, Seiten 1161-1208 (48) Metalle, Giftigkeit und Oxidative-Betonung
• Material: Kupfer (Cu), Hauptteil, MEMS und Nanotechnologie-Abrechnungsstelle.
• Kupfertransportunordnungen: eine Sofortige Scharfsinnigkeit von der Königlichen Gesellschaft der Chemie

Links

• Nationaler Schadstoff-Warenbestand - Kupfer und tatsächliche Zusammensetzungsangaben
• Kupferquellenseite. Schließt 12 PDF Dateien ein, die über die materiellen Eigenschaften von verschiedenen Arten von Kupfer, sowie verschiedenen Führern und Werkzeugen für die Kupferindustrie ausführlich berichten.
• Die Kupferentwicklungsvereinigung hat eine umfassende Seite von Eigenschaften und Gebrauch von Kupfer; es erhält auch eine Website aufrecht, die dem Messing, einer Kupferlegierung gewidmet ist.
• Das Dritte Millennium Online-Seite auf Kupfer
• Preisgeschichte von Kupfer, gemäß dem IWF