Elementul captivant Cupru

Elementul Cupru

Introducere în elementul Cupru

Theelement cuprueste un element metalic care aparține grupei 11 din tabelul periodic. Este cunoscut pentru maleabilitatea sa, conductivitatea căldurii și a electricității și ductilitate ridicată. Aceste proprietăți îl fac un element frecvent utilizat în produsele industriale. Cuprul se găsește în natură și a fost folosit de mii de ani. Este numit după numele său latin, cuprum.

Cuprul în tabelul periodic

Elementul cupru are simbolul Cu și numărul atomic 29. Cuprul este un metal de tranziție aflat în vârful grupului 11 din tabelul periodic, împreună cu argintul și aurul. Cu toate acestea, toate elementele din grupa 11 au proprietăți chimice destul de distincte. La fel ca argintul și aurul, cuprul are o chimie apoasă foarte bogată.

Cuprul este situat în blocul d și configurația sa electronică este [Ar]4s¹3d¹⁰. Se află la dreapta nichelului și la stânga zincului pe tabelul periodic.

Fapte amuzante despre cupru

Cuprul are proprietăți antimicrobiene. Suprafețele de cupru protejează împotriva transferurilor virusului SARS-CoV-2.

Există mai mult de 570 de aliaje de cupru; cele mai cunoscute 2 familii de aliaje de cupru sunt alama și bronzul.

Cuvântul „cupr” provine din descrierea sa originală caCyprium aes, adică „metal din Cipru”.

Banii au fost fabricați inițial din cupru pur; cu toate acestea, acum sunt aproximativ 97,5% zinc cu doar o acoperire subțire de cupru.

Statuia Libertății capătă culoarea verde de la oxidarea stratului de cupru.

Elementul de cupru are o conductanță extrem de ridicată atât a căldurii, cât și a electricității.

Cuprul este esențial pentru toate organismele vii, deoarece este o componentă cheie a unui complex de enzime respiratorii

Cuprul pur are o culoare roșiatică-portocalie, unul dintre singurele metale care nu este argintiu sau gri

Pulberea de cupru poate fi făcută cu ușurință adăugând folie de aluminiu și un strop de sare la o soluție de sulfat de cupru

Acetatul de cupru poate fi făcut cu ușurință acasă, adăugând cupru la un amestec de oțet și peroxid de hidrogen 3%.

Banii din SUA au trecut de la a fi în mare parte din cupru, la a fi mai ales zinc în 1982.

Proprietățile antimicrobiene ale cuprului

În 2008, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) a numit cuprul primul metal antimicrobian. În plus, organizația a enumerat 300 de suprafețe de cupru ca antimicrobiene. Termenul „ucidere prin contact” a fost inventat pentru procesul de inactivare a microbilor pe suprafețele de cupru. Potrivit profesorului Cassandra D. Salgado, acest lucru se întâmplă deoarece elementul „interferează cu sarcina electrică a membranelor celulare ale organismelor”. Cercetătorii au observat că eficiența uciderii prin contact crește odată cu creșterea conținutului de cupru (în aliaje), creșterea temperaturii și creșterea umidității relative.

Aplicațiile cuprului în lumea de azi

La ce se folosește cuprul?

Cuprul are diverse aplicații industriale datorită proprietăților sale metalice. Unele dintre aceste produse includ tije și bare, fire, țevi și tuburi. Aliajele de cupru au multe proprietăți, cum ar fi rezistența la coroziune și rezistența la biofouling; acestea fac cuprul potrivit și eficient pentru multe utilizări, cum ar fi în mediile marine.

Cuprul este, de asemenea, esențial pentru corpul uman. Avem nevoie de aproximativ un miligram de cupru în fiecare zi. Cuprul este folosit în monede în majoritatea țărilor

Istoria elementului Cupru

Să vorbim despre cine a descoperit cuprul. Cuprul a fost unul dintre primele elemente folosite de om, cu artefacte din cupru datând din anul 9000 î.Hr. În epocile timpurii, oamenii foloseau cuprul în unelte și în scopuri decorative datorită maleabilității și durabilității sale. Deci, sincer să fiu, nimeni nu știe cine a „descoperit” cuprul.

Romanii timpurii au numit cupruaes Cyprium, adică „metal din Cipru”, pentru că au putut extrage cupru în cantități mari în Cipru. Numele a fost în cele din urmă scurtat lacupriuîn latină, care a devenit „copper” în engleză.

Chimia cuprului – Reacții și compuși

Coroziune – Oxidarea cuprului

Cupru metalul reacționează cu aerul și apa (umiditatea din aer) pentru a forma carbonat de cupru.

2Cu + O₂+ CO₂ + H₂O → CuCO₃+ Cu(OH)₂

Deci ce se întâmplă aici? În timp, metalul de cupru se va oxida în aer și își va pierde strălucirea. Cuprul formează oxid de cupru (I) și apoi oxid de cupru (II), care apoi se transformă în carbonat bazic de cupru. Acest strat verzui se numește apatină, și este cel mai bine văzut pe statuia libertății. Există o explicație frumoasă aici. Dacă există poluare în aer (de exemplu, dioxid de sulf), atunci se vor forma și sulfura de cupru și sulfatul de cupru bazic ca parte a patinei.

Cupru + Oxigen

Cupru metal încălzit la temperaturi ridicate poate reacționa cu oxigenul pentru a forma oxid de cupru (II) (CuO). Apoi, oxidul de cupru (II) poate reacționa cu hidrogenul gazos la temperaturi ridicate pentru a forma cupru metal și apă.

2Cu + O₂→ 2CuO

CuO + H₂→ Cu + H₂O

Oxid de cupru (II)., o pulbere neagră, se poate forma și prin descompunerea azotatului, carbonatului sau hidroxidului de cupru (II). Când este proaspăt produs, reacționează ușor cu acizii pentru a forma sarea corespunzătoare de cupru (II).

Oxid cupros

Oxid de cupru (I)., Cu₂O este galben sau roșu, în funcție de dimensiunea particulelor. Se găsește în natură sub formă de cuprită minerală. Poate fi format prin oxidarea lentă a cuprului sau prin reducerea unei soluții de cupru (II) cu un agent reducător ușor. Oxidul de cupru (I) este produsul testului Fehling și testului Benedict care testează zaharurile reducătoare. Reducerea zaharurilor va reduce o soluție bazică de sare de cupru (II), producând un precipitat roșu aprins de Cu₂O.

Cupru + apă și acizi

Elementul cupru nu reacționează cu apa; acest lucru îl face potrivit pentru utilizarea în produse industriale, cum ar fi țevi. Cuprul nu reacționează vizibil cu acidul clorhidric, sulfuric sau acetic. Cu toate acestea, adăugarea de peroxid de hidrogen va determina reacția cuprului, formând adesea un amestec de săruri de cupru (I) și cupru (II).

Cuprul reacționează energic cu acidul azotic concentrat, creând dioxidul de azot otrăvitor. Cu acid azotic diluat, se produce NO mai puțin toxic.

Halogenuri de cupru

Fluor: Cu + F₂→ CuF₂

Clor: Cu + Cl₂→ CuCl₂

Brom: Cu + Br₂→ CuBr₂

Iodura de cupru (II) nu este stabilă și, în schimb, se produce o combinație de cupru elementar și iodură de cupru alb (I). Celelalte halogenuri de cupru sunt mai stabile.

Compuși de cupru

Cuprul formează de obicei compuși cunoscuți sub numele de săruri de cupru (II), care sunt de culoare albastru-verde în soluție. Aceste săruri sunt, de asemenea, solubile în apă și pot fi otrăvitoare în cantități mari. Multe organisme vii au urme de compuși ca nutrienți esențiali. Culoarea albastră a cuprului în soluție apoasă se datorează formării ionului hexaacvacupru(II), Cu(H).₂O)₆²⁺.

Sulfat de cupru

Sulfatul de cupru (II) este un compus anorganic cu formula CuSO₄. În forma sa pentahidrat, compusul este o sare albastru strălucitor care se dizolvă în apă într-o reacție exotermă și se descompune în formă anhidră înainte de topire.

Sulfatul de cupru (II) anhidru este un solid alb care se formează din deshidratarea sulfatului de cupru (II) pentahidrat. Multe teste folosesc, de asemenea, sulfat de cupru (II) ca reactiv analitic.

Izolarea cuprului

Adăugarea unui metal mai reactiv la o soluție de compus de cupru poate izola cu ușurință cuprul. De exemplu, puteți face pulbere de cupru din folie de aluminiu sau cristale de cupru dintr-o bucată de zinc. În videoclipul de mai jos, facem pulbere de cupru

În plus, nanoparticulele de cupru au fost sintetizate folosind abordarea reducerii chimice. În experiment, soluția de pentahidrat de sulfat de cupru (II), amidonul, acidul ascorbic și soluția de hidroxid de sodiu sunt combinate și încălzite. Odată ce se răcește, cercetătorii filtrează precipitatele din soluția finală.