Cupru

Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Cupru (dezambiguizare) .

Cupru
29 Cu                                                                                                                                                                                                                                               nichel ← cupru → zinc
Aspect
Cupru nativ
Linia spectrală
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic	cupru, Cu, 29
Serie	metale de tranziție
Group , perioada , bloc	11 , 4 , d
Densitate	8 920 kg / m³
Duritate	3.0
Configurare electronică
Termen spectroscopic	2 S 1/2
Proprietăți atomice
Greutate atomica	63,546 u
Raza atomică (calc.)	135 (145) pm
Raza covalentă	Ora 138
Raza Van der Waals	Ora 140
Configurare electronică	[ Ar ] 4s 1 3d 10
și - pentru nivelul de energie	2, 8, 18, 1
Stări de oxidare	+1, +2 , +3, +4 (slab de bază )
Structură cristalină	cubic centrat pe față
Proprietăți fizice
Stare a materiei	solid ( diamagnetic )
Punct de fuziune	1 357,6 K (1 084,4 ° C )
Punct de fierbere	2840 K (2570 ° C)
Volumul molar	7,11 × 10 −6 m³ / mol
Entalpia vaporizării	300,3 kJ / mol
Căldura de fuziune	13,05 kJ / mol
Presiunea de vapori	50,5 mPa la 1 358 K.
Viteza sunetului	3.570 m / s la 293,15 K.
Alte proprietăți
numar CAS	7440-50-8
Electronegativitate	1.9 ( scara Pauling )
Căldura specifică	385 J / (kg K)
Conductibilitate electrică	59,6 × 10 6 S / m
Conductivitate termică	390 W / (m K)
Energia primei ionizări	745,5 kJ / mol
A doua energie de ionizare	1 957,9 kJ / mol
A treia energie de ionizare	3 555 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări	5 536 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP 63 Cu 69,17% Cu este stabil cu 34 de neutroni 64 Cu sintetic 12,7 ore ε β - 1.675 0,579 64 Ni 64 Zn 65 Cu 30,83% Cu este stabil cu 36 de neutroni
ISO: izotop NA: abundență în natură TD: timp de înjumătățire DM: modul de descompunere DE: energia de descompunere în MeV DP: produs de descompunere

Cuprul este elementul chimic cu numărul atomic 29 și simbolul său este Cu . Se mai numește „aur roșu” datorită colorării sale.

După toate probabilitățile, cuprul este metalul pe care umanitatea îl folosește de mai mult timp: au fost găsite obiecte de cupru datate de 8.700 î.Hr. Denumirea provine din aramenul latin vorbit (cuvânt deja atestat în 950) pentru aeramenul târziu, un derivat al vocea latină aes care înseamnă „cupru” sau „bronz”, nume păstrate în alte limbi de origine indo-europeană.

Abia mai târziu este înlocuit ( Pliny ) cu cuvântul cuprum , din care derivă simbolul chimic al elementului. În epoca romană, cea mai mare parte a cuprului a fost extras din insula Cipru , o realitate care a fost subliniată cu termenul aes Cyprium , „cupru sau bronz al Ciprului”. ^{[1] [2]}

De fapt, în epoca romană nu exista nicio diferență între cupru și bronz.

fundal

Lingou de cupru de la Zakros , Creta

Cuprul era deja cunoscut de unele dintre cele mai vechi civilizații despre care avem dovezi, se estimează că istoria utilizării sale are cel puțin 10 000 de ani.

Un pandantiv originar din cupru datat în jurul anului 9500 î.Hr. a fost găsit în peștera Šhanidar din Munții Zagros ( Irak ). ^{[3] [4]} Au fost găsite în Turcia alte obiecte de cupru care datează din 7000 î.Hr. ^[3] Semnele activității în rafinarea cuprului începând de la oxizii săi minerali ( malachit și azurit ) datează din 5000: î.Hr., o mie de ani înaintea celor legate de utilizarea aurului .

Artefacte de cupru și bronz de origine sumeriană au fost găsite în siturile orașelor care datează din 3000 î.Hr., iar piesele produse din aliaj de cupru și staniu de către vechii egipteni datează din aceeași epocă. O piramidă găzduiește un sistem de țevi de eșapament din aliaj de cupru vechi de aproximativ 5.000 de ani. La Muzeul de Stat din Berlin puteți vedea prima conductă de apă din cupru datând din 2750 î.Hr. Utilizarea cuprului în China antică datează din 2000 î.Hr. , a cărei producție de bronz atinge excelența în jurul anului 1200 î.Hr.

În Europa , utilizarea cuprului este confirmată de găsirea bărbatului din Similaun (cunoscut și sub numele de Ötzi ), corpul mumificat al unui om datând din 3200 î.Hr. găsit în Alpi , al cărui topor are vârful din 99 de cupru pur ., 7%. Conținutul ridicat de arsenic găsit în părul său sugerează că activitățile bărbatului includeau și producerea de cupru. Spre sfârșitul mileniului al III-lea î.Hr. , în Saint-Véran ( Franța ) se știa că tehnica elimină o bucată de mineral, o bate și o încălzește într-o mină de cupru la o altitudine de 2500 de metri. ^[5] Artefactele istorice recuperate, care datează de la o fază avansată a epocii bronzului (începutul mileniului II î.Hr. ), includ duze ceramice și structuri de piatră uscată, care pot fi interpretate ca un cuptor metalurgic preistoric.

Utilizarea bronzului, un aliaj de cupru și staniu, a fost atât de răspândită în istorie încât își dă numele unei etape din evoluția civilizației umane: epoca bronzului . Perioada de tranziție dintre neoliticul anterior și epoca bronzului se numește calcolitic și se caracterizează prin coexistența uneltelor de piatră și a uneltelor de cupru.

Harta de difuzie a utilizării cuprului nativ în timpul calcoliticului .

Alama , un aliaj de cupru și zinc , era deja cunoscută de vechii greci și a fost folosită pe scară largă de către romani .

Simbolul cuprului și al lui Venus

Cuprul a fost asociat cu zeița Venus în mitologie și alchimie datorită aspectului său strălucitor, utilizării sale în producția de oglinzi și a zonei sale principale miniere, insula Cipru . Simbolul folosit de alchimiști pentru a reprezenta cuprul este identic cu cel folosit de astrologi pentru a reprezenta planeta Venus .

Caracteristici

Cristale de cupru native (12 × 8,5 cm²)

Cuprul este un metal roz sau roșiatic, cu conductivitate electrică și termică foarte mare, depășit doar de cei de argint ; este foarte rezistent la coroziune (datorită unei patine aderente care se formează spontan la suprafață, mai întâi de culoare maro și apoi verde sau verde-albastru) și nu este magnetică. Este ușor de lucrat, extrem de ductil și maleabil , dar nu este potrivit pentru prelucrarea cu îndepărtarea așchilor, deoarece are o consistență destul de pastoasă; poate fi ușor reciclat, iar resturile sale au o valoare ridicată de recuperare; se combină cu alte metale pentru a forma numeroase aliaje metalice (se estimează că se folosesc cel puțin 400), cele mai frecvente fiind bronzul și alama , respectiv cu staniu și zinc ; printre altele, de asemenea cupronickel și cupralluminis (numite și bronzuri de aluminiu). Utilizările sale pot fi pentru motoare electrice, robinete din alamă și clopote din bronz.

Mai mult, cuprul este bacteriostatic , adică combate proliferarea bacteriilor pe suprafața sa ^{[6] [7]} .

Stări de oxidare

Cele mai comune două stări de oxidare ale cuprului sunt +1 (ion cupros , Cu ⁺ ) și +2 (ion cupric , Cu ²⁺ ). Două exemple sunt oxidul său de cupru (I) (Cu ₂ O) și oxidul de cupru (II) (CuO).

Există, de asemenea, două stări de oxidare rare, +3 și +4, care formează ioni numiți cuprate, unde cuprul (III) sau cuprul (IV) coordonează mai mulți atomi electronegativi formând ioni precum [CuO ₂ ] ^- (unde cuprul are valență +3), [CuF ₆ ] ^2- (În cazul în care cuprul are valență +4), ale cărui săruri sunt utilizate de obicei pentru magneți supraconductori ( YBa ₂ Cu ₂ O ₇ ) și săruri complexe (Cs ₂ CuF ₆ ), ^[8] precum și compuși organometalici ( R ₂ [Cu ⁺³ ] ^- ) observabil în cadrul unor proteine. ^[9]

Izotopi

Există doi izotopi stabili de cupru, ⁶³ Cu și ⁶⁵ Cu: toți ceilalți sunt instabili și foarte radioactivi . Majoritatea au un timp de înjumătățire de un minut sau mai puțin; cel mai puțin instabil este ⁶⁴ Cu, cu un timp de înjumătățire de 12,7 ore, care se poate descompune în două moduri diferite dând viață a două produse separate.

Compuși

Există doi oxizi de cupru stabili, oxid de cupru (II) (sau oxid cupric ) CuO și oxid de cupru (I) (sau oxid cupros ) Cu ₂ O. Oxizii de cupru sunt folosiți la producerea oxidului mixt de itriu , bariu și cupru ( YBa ₂ Cu ₃ O _7-δ ), prescurtat în YBCO , care stă la baza multor supraconductori neconvenționali. Singurii hidroxizi de cupru sunt Cu (OH) ₂ și Cu ₂ (OH) ₃ Cl .

Sărurile de cupru (II) au o culoare tipic albastru-verde; reacția cu dioxidul de carbon atmosferic produce carbonat de cupru (II) , responsabil pentru patina verde care acoperă acoperișurile și suprafețele de cupru expuse aerului.

Alți compuși includ sulfatul de cupru (II) , cunoscut și sub numele de verdigris și utilizat ca fungicid în viticultură .

Disponibilitate

Mina de cupru El Chino deschis în New Mexico

Mina Chuquicamata

Cuprul se găsește aproape întotdeauna sub formă de minerale și mult mai rar în starea nativă sub formă de pepite .

Principalele mine sunt situate de-a lungul Anzilor și Munților Stâncoși : principalele țări miniere sunt Chile , Peru , China, Statele Unite , Congo, Australia ; alte mine importante se găsesc în Indonezia , Papua Noua Guinee , Zambia , Canada , fostele țări ale URSS , Polonia și Finlanda . ^[10]

Unele dintre principalele mine sunt în aer liber. Rocile care conțin cupru au un conținut care variază între 0,6 și 2,0% din greutatea cuprului; mineralele sunt sulf- pe bază , cum ar fi calcopirită _(CuFeS2), bornit (Cu ₅ FeS _4), chalcocite , covalita (CuS); sau oxigen precum cupritul (Cu ₂ O), malachitul și azuritul .

Principalii producători de cupru în 2019 [11]
Poziţie	țară	Producție (milioane de tone)
1	Chile	5,79
2	Peru	2,46
3	China	1,68
4	RD Congo	1.29
5	Statele Unite	1.26
6	Australia	0,93
7	Zambia	0,79
8	Rusia	0,80
9	Mexic	0,71
10	Canada	0,57
11	Kazahstan	0,56
12	Polonia	0,39
13	Brazilia	0,36 [12]

Rezerve și resurse de cupru

Prin rezerve înțelegem depozitele care au fost deja descoperite, determinate și evaluate ca profitabile din punct de vedere economic, în timp ce prin resurse înțelegem:

• rezervele în sine;
• depozite neacoperite și potențial profitabile;
• depozite nedescoperite dar a căror existență este prevăzută de analize geologice preliminare.

Potrivit Studiului Geologic al Statelor Unite (USGS, 2017), în cazul cuprului rezervele sunt estimate la 790 milioane tone, depozitele descoperite la 2.100 milioane tone, cele prognozate la 3.500 milioane tone. Această cifră nu include vastele depozite de pe fundul oceanului sub formă de noduli manganiziferi sau sulfurici.

Având în vedere rata anuală de extracție - 20 de milioane de tone -, s-ar putea extrapola din greșeală o epuizare a rezervelor în aproximativ 40 de ani, dar, de fapt, se vor adăuga altele între timp, datorită descoperirilor continue ale câmpurilor și progresului metodelor de extracție. Acest lucru va menține disponibilitatea cuprului stabilă, care din aceste motive a fluctuat în jur de 35-40 de ani din 1950. ^{[13] [14]}

Italia

Italia nu este o țară bogată în cupru, dar minele, toate mijlocii până la mici, sunt prezente în tot statul. De obicei, în aceste cariere, cuprul se găsea în vene subțiri, iar mineralele extrase nu conțineau mult din el.

Cele mai importante din Italia sunt:

• Predoi
• Montecatini Val di Cecina : mina Caporciano

Producție

Același subiect în detaliu: Metalurgia cuprului .

Secțiunea unui cilindru de cupru obținut prin turnare continuă .

Procesele de producție pentru trecerea de la minereu la metal pur, descrise mai jos, privesc cazul mineralelor de sulf, care sunt cele mai disponibile. După extracția în mină, mineralele sunt zdrobite și măcinate pentru a obține o dimensiune a particulelor adecvată etapelor ulterioare, în care agregatele sunt separate de fracțiunile bogate în cupru. Prin flotație, pulberile emulsionate cu lichide tensioactive sunt plasate în rezervoare mari din care este îndepărtat stratul superficial spumos, bogat în cupru legat încă de sulf.

Nămolul rezultat este apoi uscat și concentrat în următoarele etape: mai întâi mecanic ( concentrație ) și apoi termic ( prăjire ).

În cuptor, prin suflare cu aer sau oxigen, formarea gazos SO ₂ este obținut, care se separă din metalul lichid; în același timp adăugarea de siliciu permite eliminarea fierului prezent: zgura, compusă din silicați, plutește și este îndepărtată.

Rafinarea termică continuă printr-o injecție suplimentară de oxigen sau aer; întrucât baia este parțial oxidată, continuăm cu pinaggio , care constă în introducerea unui trunchi de pin verde care, atunci când este ars, eliberează gaze reducătoare și abur.

Pentru a obține puritatea maximă a cuprului, este necesară efectuarea unei rafinări electrolitice : cuprul obținut este dizolvat într-un rezervor care conține o soluție conductivă și este depus selectiv pe un catod : cu cât metalele prezente mai puțin nobile rămân în soluție, cu atât mai nobile cele precipită. Catodii obținuți constau din 99,95% cupru pur, ^[15] în foi de 96 × 95 × 1 cm, cântărind aproximativ 100 kg; sunt o marfă comercializabilă pe bursele de mărfuri din New York , Londra și Shanghai . Specificația chimică pentru cuprul electrolitic este ASTM B 115-00 . Cuprul electrolitic astfel obținut nu este încă gata să fie prelucrat direct, trebuie să fie retopit pentru a realiza plăci, plăci sau tije de sârmă, din care sunt produse diferite semifabricate precum fire, tuburi, bare, benzi, plăci etc. obținute prin prelucrarea plasticului.

Trebuie adăugat că un procent din ce în ce mai consistent de cupru este extras din mine folosind biotehnologie . De fapt, rocile care conțin mineralul sunt plasate în rezervoare în care este pompată apa îmbogățită cu bacterii , Thiobacillus ferroxidans și Thiobacillus thiooxidans . Aceste microorganisme oxidează sulfura de cupru (insolubilă în apă) transformându-l în sulfat (solubil), obținând energie pentru funcțiile lor vitale. Acest sistem permite economii considerabile de energie comparativ cu extracția tradițională (până la 30%) și nu eliberează gaze nocive în atmosferă.

Date de producție

Tendința producției mondiale de cupru din 1900 (în milioane de tone pe an).

Există diferite niveluri de producție de cupru:

• cupru primar (numit și minerit);
• cupru rafinat .

Cuprul primar este conținutul de cupru extras din mine, care poate fi rafinat la fața locului sau transportat către rafinării sub formă de concentrate. Cuprul rafinat, pe de altă parte, este produsul rafinării, în general electrolitic, nu numai al primarului provenit din mină, ci și al celui obținut din reciclarea resturilor. Se estimează că, în medie, 17% din producția de rafinat provine din resturi. Trebuie remarcat faptul că o parte considerabilă a fierului de cupru și a aliajelor sale este utilizată direct în turnătorie, fără a fi nevoie să treacă prin cicluri de rafinare.

Statisticile evidențiază producția în creștere de minerit și cupru rafinat în ultimii ani (în mii de tone): ^[16]

Comparativ cu 1900, când extracția era de 500.000 de tone, producția a crescut în medie cu 3,2% pe an. Cele mai importante țări miniere sunt Chile (5,5 milioane de tone), urmate de Peru, China și Statele Unite. Producția de cupru rafinat a înregistrat China în primul rând (aproximativ 38% din total), urmată de Chile (10%), Japonia (6%), Statele Unite (5%) și Rusia.

Principalii utilizatori de cupru rafinat sunt China, Statele Unite, Japonia, Germania, Coreea de Sud și Italia (801.000 de tone). ^[17]

Producția de resturi de cupru și aliaje de cupru, care urmează să fie considerate o materie primă valoroasă pentru multe industrii de produse semifabricate, merită un studiu mai aprofundat. Ceea ce favorizează și încurajează reciclarea cuprului este economia de energie în producție (cu 85% mai mică decât cuprul primar. Sursa: Bureau of International Recycling) și faptul că acesta poate fi reciclat la nesfârșit, fără ca caracteristicile sale mecanice să se deterioreze . În Italia, 40,5% din consumul de cupru este satisfăcut prin reciclare (medie pentru anii 2003-07), în timp ce în lume acest procent este de aproximativ 34% (a se vedea tabelul de mai jos, referitor la anul 2004. Date în milioane de tone).

Cantitatea de resturi disponibile depinde de consumul de cupru de 2-3 decenii mai devreme: de fapt aceasta este durata medie de viață utilă a unui produs din cupru.

Deșeurile pot fi de două tipuri:

• primul tip sau recuperare , atunci când vine din dezmembrarea și demolarea artefactelor la sfârșitul duratei lor de viață utilă (de exemplu: linii de contact feroviare , sisteme electrice, conducte, înfășurări ale motorului, monede etc.);
• al doilea tip sau producție , atunci când provine din resturi și resturi din ciclul de producție a semifabricatelor și în procesarea în aval a semifabricatelor în sine (de exemplu: îndepărtarea așchieturilor pentru robinete și supape, forfecarea benzii pentru monede , etc.).

În 2017, Italia a produs 534.300 de tone de semifabricate de cupru și 581.060 de tone de semifabricate din aliaj de cupru, dintre care marea majoritate sunt din alamă (a se vedea tabelele de mai jos. Sursa: Assomet)

Aplicații

Datorită calităților sale, cuprul este răspândit în sistemele de instalații sanitare și de încălzire, robinete, echipamente nautice, electrotehnică și electronică , instalații sanitare și arhitectură , monede , meșteșuguri și obiecte, transport, în construcții și multe alte sectoare. Cele mai frecvente utilizări sunt:

• Sârme, cabluri electrice și bare de bare ^[18] , în înfășurările electromagnetilor , motoarelor electrice și relelor electromecanice;
• Țevi pentru transportul apei potabile (Decretul ministerial 174 din 2004, al Ministerului Sănătății ^[19] ), gaze, combustibili lichizi, fluide frigorifice, gaze medicale etc; conducte pentru schimbătoare de căldură
• Plăci și benzi pentru construcții în producția de elemente pentru acoperișuri și fațade, streașină, fulgere , burlane.
• Mânerele, butoanele și alte finisaje de mobilier;
• Sculptură : Statuia Libertății , de exemplu, conține 62.000 de lire sterline ^[20] , egal cu aproximativ 28,1 tone de cupru;
• Suport pictural, ca în pictura în ulei San Francesco di Paola del Moretto ;
• Suport pentru lucrări de smalț decorativ și artistic;
• În motoarele cu aburi ;
• Piese pentru întrerupătoare și colectoare electrice;
• Supape termionice tuburi catodice și magnetronul cuptoarelor cu microunde ;
• Ghiduri de undă pentru radiouri și radare cu microunde;
• În aliaje pentru băterea monedelor ;
• În bucătărie, pentru a face tigăi și alte oale;
• Majoritatea tacâmurilor de masă ( cuțite , furci , linguri ) conțin un procent de cupru;
• Vase de argint , dacă urmează să fie folosite la masă, trebuie să conțină un procent mic de cupru;
• Ca parte a ceramicii și sub formă de săruri pentru colorarea sticlei ;
• Instrumente muzicale , în special alamă ;
• În spitale ca suprafață bacteriostatică ;
• Pe părțile exterioare scufundate ale navelor pentru a împiedica aderarea midiilor și a moluștelor marine;
• Compușii săi, cum ar fi soluția Fehling , au utilizări importante în chimie;
• Verdigrisul (sulfat de cupru (II)) este folosit ca fungicid în agricultură și pentru purificarea apei ;
• Adăugarea cuprului la oțel , până la 0,6%, crește rezistența sa la coroziunea atmosferică.
• Radiatoare pentru componente electronice.

Cuprul, pur și redus în fire, își găsește cea mai mare aplicație pentru producerea și utilizarea „ electricității ” (dar nu și pentru transport: cablurile suspendate ale liniilor electrice de medie și înaltă tensiune nu sunt cupru, ci aluminiu , din cauza greutatea specifică a acestui metal; sarcina de susținere a cablului este încredințată unui cablu de oțel care constituie miezul acestuia) și la fabricarea circuitelor imprimate pentru electronică.

În arhitectură , cuprul este utilizat pentru realizarea acoperișurilor și acoperirilor , streașinii, fulgerelor, burlanelor și altor elemente de tinichigerie. Acest metal este apreciat pentru culoarea sa, care se schimbă în timp atunci când este expus la agenți atmosferici: mai întâi se întunecă, până devine maro închis, apoi, cu carbonatare, devine treptat verde.

Conductele de cupru sunt utilizate pentru transportul apei potabile , gazelor combustibile, gazelor medicale, apei pentru încălzire și fluidelor pentru aerul condiționat și refrigerare; de fapt, cuprul este impermeabil la gaze, este ușor flexibil, rezistă la coroziune și nu îmbătrânește atunci când este expus la radiația solară. Datorită conductivității sale termice excelente , este unul dintre materialele care fac schimbul de căldură mai eficient: de aceea este utilizat în schimbătoare de căldură , panouri solare și panouri radiante de perete și podea.

Cuprul este utilizat pe scară largă de către artizani, artiști și designeri pentru culoarea și ușurința sa de lucru, care îl fac potrivit pentru multe utilizări ornamentale: puteți obține cu ușurință plăci, rame, medalii și obiecte de mobilier.

Cuprul a fost folosit pentru a bate monede încă din cele mai vechi timpuri: deja Servius Tullius (sec. IV î.Hr.) a ordonat bănuirea monedelor de cupru, „pecuniæ”. În prezent, monedele de 10 , 20 și 50 de cenți și monedele de 1 și 2 euro sunt fabricate din aliaj de cupru, în timp ce monedele de 1 , 2 și 5 cenți sunt realizate pur și simplu din oțel placat cu cupru la exterior.

O mașină poate conține, în funcție de model, de la 15 la 28 kg de cupru, care se găsește în principal în cabluri și echipamente electrice.

Cuprul, împreună cu aluminiu și zinc , este, de asemenea, utilizat în aplicații avansate din punct de vedere tehnologic, cum ar fi aliajele cu memorie de formă , care iau două forme diferite, în funcție de faptul dacă sunt peste sau sub o anumită temperatură.

O altă aplicație specială este în domeniul supraconducției ; în materialele supraconductoare la temperaturi ridicate, supraconducția se datorează adesea existenței planurilor atomice paralele de cupru și oxigen . Este, de asemenea, utilizat ca conductor electric.

• 

  Matrita de budinca de cupru

• 

  Placă de cupru antic

• 

  Brățară din cupru

• 

  Cazane de cupru pentru gătit berea

Importanța în biologie

Același subiect în detaliu: Funcțiile biologice ale cuprului .

Cuprul, deși prezent în cantități mici, este un metal esențial pentru creșterea și dezvoltarea corpului uman ^[21] .

Acesta joacă un rol important în metabolism : de la activitatea normală a creierului , a sistemului nervos și cardiovascular la transportul fierului și protecția celulară împotriva oxidării. Cuprul este, de asemenea, necesar pentru întărirea oaselor și asigurarea funcționării sistemului imunitar .

Acest articol sau secțiune despre subiectele elementelor chimice și chimia alimentelor nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Cuprul se găsește în enzime , care sunt acele proteine ​​care cresc viteza de reacție a reacțiilor chimice din interiorul celulelor. Există aproximativ treizeci de enzime și coenzime care conțin cupru.

Cuprul, odată luat prin alimente și apă, este absorbit de stomac și de prima parte a intestinului ; de aici trece în sânge , legându-se de o proteină, ceruloplasmină și apoi transportată la ficat și de acolo distribuită diferitelor organe. Ficatul, „laboratorul chimic” al corpului uman, are una dintre cele mai mari concentrații de cupru din corpul uman; mai mult, ficatul îndeplinește funcția de reglare a conținutului de cupru din corpul uman printr-un proces numit homeostazie .

Cuprul se găsește aproape peste tot în corp. Cuprul este necesar pentru formarea și menținerea mielinei , stratul protector care acoperă neuronii ; Enzimele pe bază de cupru sunt implicate în sinteza neurotransmițătorilor, mesagerii chimici care permit comunicațiile prin celulele nervoase.

Cuprul, prin superoxid dismutază , combate oxidarea celulară, ajutând la neutralizarea radicalilor liberi care altfel ar provoca daune celulelor în sine.

Principalele manifestări ale deficitului sever de cupru la om sunt la nivelul sistemului hematopoietic cu apariția anemiei, asociat variabil cu leucopenie și trombocitopenie și la nivelul sistemului nervos, cu apariția unei modificări severe a măduvei spinării, prevalentă la nivelul nivelul cordoanelor posterioare și al fasciculelor piramidale și al nervilor periferici: mieloneuropatie ^[22] .

Cuprul este, de asemenea, important pentru piele și schelet . De fapt, prin enzima tirozinază catalizează formarea melaninei și prin lizil oxidaza joacă un rol important în formarea colagenului , o proteină aproape omniprezentă în corpul nostru: de aici modificări care afectează scheletul, pielea etc. Unele cercetări arată că fracturile, anomaliile scheletice și osteoporoza sunt mai frecvente dacă există un deficit de cupru.

Cuprul este implicat în funcția sistemului imunitar . La carenza di rame ha notevoli ripercussioni su certi tipi di cellule, come i macrofagi ei neutrofili . La funzionalità del sistema immunitario è stata studiata in bambini carenti di rame, prima e dopo la cura. È stato rilevato che l'attività dei fagociti (cellule che inglobano materiale estraneo) è aumentata dopo l'assimilazione di rame. Oltre che per il collagene, la lisil-ossidasi entra in gioco anche per l' elastina ed entrambe le proteine sono importanti per il cuore ei vasi sanguigni. Tra gli effetti collaterali dovuti alla carenza di rame si registrano anche l'ingrossamento cardiaco, le arterie con muscolatura liscia degenerata e aneurismi alle arterie ventricolari e coronariche.

Il rame influenza anche il metabolismo del colesterolo : adulti sottoposti a una dieta povera di rame hanno registrato un aumento dei livelli del colesterolo LDL (Low Density Lipoprotein, quello 'cattivo') e una diminuzione del colesterolo HDL (High density Lipoprotein, quello 'buono'). Basse assunzioni di rame influenzano negativamente il corretto metabolismo del glucosio e la pressione sanguigna .

Il rame è necessario anche durante la gravidanza . Il feto dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05 mg/giorno (soprattutto nell'ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15 mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel fegato . Queste riserve sono importanti nella primissima infanzia , quando l'assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel cervello .

Per i neonati, il rame si trova nel latte materno . La concentrazione media di rame nel latte materno è 0,32 mg/litro; sebbene questa concentrazione sia più bassa rispetto al latte artificiale, il rame del latte materno viene assorbito meglio essendo maggiormente biodisponibile. A dimostrazione dell'importanza del rame, il latte artificiale per i neonati prematuri arriva a contenere fino a 1–2 mg/litro: questo è necessario poiché hanno avuto meno tempo per accumulare rame durante la gestazione.

Non esistono malattie professionali legate al rame, invece esistono due malattie genetiche: la malattia di Wilson e la sindrome di Menkes . La prima è dovuta a un difetto nel gene della ATPasi che interviene nel trasporto e nell'escrezione biliare del rame attraverso l'incorporazione nella ceruloplasmina ; di conseguenza il metallo si accumula in organi quali il cervello, l'occhio, il rene e il fegato. Invece il morbo di Menkes rappresenta l'incapacità dell'intestino di assorbire il rame, provocando una forte carenza all'interno del corpo.

Ecco in sintesi la funzione di alcuni enzimi in cui è presente il rame:

• Diammina-ossidasi : inattiva l'istidina rilasciata durante le reazioni allergiche e le poliammine coinvolte nella proliferazione cellulare.
• Monoamina-ossidasi : è importante per la degradazione della serotonina e per catecolammine come la epinefrina, la norepinefrina e la dopamina.
• Lisil-ossidasi : usa la lisina e l'idrossilisina che si trovano nel collagene e nell'elastina per produrre le reticolazioni necessarie per lo sviluppo dei tessuti connettivi delle ossa, denti, pelle, polmoni e sistema vascolare.
• Ferrossidasi : sono gli enzimi che si trovano nel plasma, con la funzione di ossidare gli ioni ferrosi e facilitare il legame del ferro alla transferrina (la molecola che lega e trasporta il ferro). Tra questi ricordiamo:
• Ceruloplasmina : è il principale enzima a base rame che si trova nel sangue; possiede anche funzioni antiossidanti, prevenendo il danneggiamento dei tessuti associato alla ossidazione degli ioni ferrosi. Si stima che la frazione di ceruloplasmina nel sangue vari dal 60 al 90%. La ceruloplasmina aiuta a regolare l'efflusso dei ferro immagazzinato dai tessuti ai siti di produzione dell'emoglobina.
• Ferrossidasi II : anch'essa catalizza l'ossidazione del ferro(2+).
• Citocromo-C-ossidasi : presente nei mitocondri, catalizza la riduzione dell'ossigeno ad acqua, permettendo la sintesi dell'adenosin trifosfato (ATP). L'attività della citocromo-C-ossidasi è massima nel cuore ed è alta nel cervello e nel fegato.
• Dopamina-beta-idrossilasi : catalizza la conversione della dopamina a norepinefrina nel cervello. La carenza di rame può portare a bassi livelli di norepinefrina in uomini e animali.
• Rame/zinco Superossido-dismutasi ( Cu/Zn SOD ) : presente nella maggior parte delle cellule del corpo umano, protegge i composti intracellulari dai danni ossidativi. Concentrazioni alte nel cervello, nella tiroide e nel fegato.
• Tirosinasi : catalizza la conversione della tirosina in dopamina e l'ossidazione della dopamina a dopachinone, intermedi nella sintesi della melanina.
• PAM ( Peptidoglicina Alpha-amilante Monoossigenasi ) : necessaria per la bioattivazione dei peptidi.
• Fattori di coagulazione V ( proaccelerina ) e VIII ( Fattore antiemofilico A ) : sono componenti non enzimatici del processo di coagulazione del sangue.

In alcuni animali come granchi e lumache, la molecola trasportatrice di ossigeno è una emocianina , una proteina contenente rame. Le emocianine rappresentano il terzo sistema in natura (insieme alle emoglobine e alle emeritrine ) in grado di trasportare ossigeno dai punti in cui viene prelevato a quello, nei tessuti, dove viene ceduto. Analogamente all'emoglobina, le emocianine contengono subunità nella molecola completa; i siti attivi sono costituiti da due atomi di rame che legano congiuntamente una molecola di O ₂ .

Effetti sull'uomo e sull'ambiente

Nel quadro normativo dell' Unione europea e del regolamento REACH , nel 2000 l'Industria del rame ha dato il via a una valutazione volontaria dei rischi ( VRA, Voluntary Risk Assessment ) ^[23] connessi al rame ea quattro suoi composti: l' ossido rameico , l' ossido rameoso , il solfato di rame(II) pentaidrato e l' ossicloruro di rame . L' Istituto Superiore di Sanità dell'Italia (in qualità di review Country ) ha rivisto il processo ei rapporti per conto della Commissione europea . Sono stati analizzati i livelli di esposizione al rame nell'uomo e nell'ambiente, a seguito dei processi produttivi, del riciclo e dello smaltimento nonché all'uso dei semilavorati e dei prodotti finiti.

Le principali conclusioni raggiunte dalla Commissione europea e dagli esperti degli Stati Membri, contenute in un dossier di 1800 pagine, sono le seguenti ^[24] :

• L'utilizzo dei prodotti di rame risulta, in generale, sicuro per l'ambiente e per la salute dei cittadini dell'Europa.
• Per l'acqua potabile, il valore soglia perché si verifichino effetti acuti è di 4,0 mg/l, mentre il livello cui il grande pubblico è in generale esposto risulta di 0,7 mg/l. Ciò è coerente con il livello guida del rame di 2,0 mg/l, stabilito dall' Organizzazione Mondiale della Sanità .
• Per gli adulti, l'assunzione minima giornaliera di rame attraverso la dieta è di 1 mg, con una soglia massima di 11 mg. L'assunzione media reale si colloca tra 0,6 e 2 mg, suggerendo così che un aspetto problematico possa essere quello di una carenza.
• Il rame non è un materiale CMR (cancerogeno, mutageno, dannoso per la riproduzione) o PBT (persistente, bio-accumulante, tossico).

Note

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi , Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall' url originale il 22 ottobre 2010) .
• Gianni Arduino, Renata Moggi, Educazione tecnica , 1ª ed., Lattes, 1990.

Voci correlate

• Rame nativo
• Ottone (lega)
• Bronzo
• Cupronichel
• Cuprallumini
• Funzioni biologiche del rame
• Superfici di contatto antibatteriche in lega di rame
• Cupremia
• Malattia di Wilson
• London Metal Exchange – mercato dei metalli non ferrosi
• Nitrato rameico
• Oligoelementi

Altri progetti

• Wikiquote contiene citazioni di o su rame
• Wikizionario contiene il lemma di dizionario « rame »
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su rame

Collegamenti esterni

• Rame , su Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana .
• ( EN ) Rame , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN , FR ) Rame , su Enciclopedia canadese .
• European Copper Institute , su copperalliance.eu .
• International Copper Association , su copperalliance.org .
• Istituto Italiano del Rame , su copperalliance.eu . URL consultato il 21 novembre 2013 (archiviato dall' url originale il 23 novembre 2013) .
• International Copper Study Groups , su icsg.org .
• ( EN ) Rame , su WebElements.com .
• ( EN ) Rame , su EnvironmentalChemistry.com .
• ( EN ) Rame , su periodic.lanl.gov , Los Alamos National Laboratory .
• It's Elemental: copper , su education.jlab.org .
• Rame e leghe di rame , su ing.unitn.it . URL consultato il 31 luglio 2010 (archiviato dall' url originale il 15 luglio 2010) .

V · D · M Alchimia
Concetti e strumenti	Alambicco · Alkaest · Ampolla · Anima Mundi · Antimonio · Atanor · Avir · Azoth · Cinabro · Copula mundi · Elisir · Homunculus · Macrocosmo e microcosmo · Materia prima · Pianeti classici · Pietra filosofale · Pozione · Quintessenza · Rebis · Rosacroce · Sol niger · Vitriol
Fasi della Grande Opera	Nigredo · Albedo · Citrinitas · Rubedo
Principi	Mercurio ( ) · Zolfo ( ) · Sale ( )
Elementi	Fuoco ( ) · Terra ( ) · Aria ( ) · Acqua ( )
Metalli	Oro ( ) · Argento ( ) · Mercurio ( ) · Rame ( ) · Ferro ( ) · Stagno ( ) · Piombo ( )
Branche	Iatrochimica · Spagirica · Waidan e Neidan
Alchimisti celebri	Agnello · Agrippa · Alberto Magno · Arnaldo da Villanova · Bacone · Bernardo da Treviso · Bono · Borri · Boyle · Cagliostro · Casanova · Isabella Cortese · Croll · John e Arthur Dee · Della Porta · Dorn · Elia da Cortona · Ermete Trismegisto · Flamel · Filalete · Fludd · Fulcanelli · Giovanni da Correggio · Giovanni di Rupescissa · Glauber · Gualdi · Jabir ibn Hayyan ( Pseudo-Geber ) · Ge Hong · Khalid ibn Yazid · Lullo · Maria la Giudea · Maier · Matadanus · Mylius · Newton · Ostane · Palombara · Paolo di Taranto · Paracelso · Raimondo di Sangro · Rhazes · Ripley · Santinelli · Sendivogius · Tommaso d'Aquino · Valentinus · Vaughan · Zosimo di Panopoli
Trattati	Atalanta fugiens · Aurora consurgens · Clavis Artis · Corpus Hermeticum · Le nozze chimiche di Christian Rosenkreutz · Tavola di smeraldo · Liber Ignium · Liber Lucis · Musaeum Hermeticum · Mutus liber · Psicologia e alchimia · Rosarium philosophorum · Splendor Solis · Trattato sulla pietra filosofale · Theatrum chemicum · Turba philosophorum
Luoghi magici dell'alchimia · Cultura e intrattenimento

www.bertasoluigi.it

Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia