cover image

Coure

element químic amb nombre atòmic 29 / From Wikipedia, the free encyclopedia

El coure és l'element químic de símbol Cu i nombre atòmic 29. Es tracta d'un metall tou, mal·leable i dúctil de molt alta conductivitat tèrmica i elèctrica. El coure pur acabat d'exposar és de color taronja rosat. Es fa servir com a conductor de la calor i l'electricitat, com a material de construcció i com a constituent de diversos aliatges, com ara l'argent de llei, usat en la joieria, el cuproníquel, emprat per fabricar equipament marí i encunyar monedes, i el constantà, utilitzat en les galgues extensomètriques i els parells termoelèctrics.

Per a altres significats, vegeu «Coure (desambiguació)».
Dades ràpides Aspecte, Propietats generals ...
Coure
29Cu
níquelcourezinc
-

Cu

Ag
Aspecte
Brillantor metàl·lica vermella-taronja

Coure natiu (d'uns 4 cm de mida)


Línies espectrals del coure
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Coure, Cu, 29
Categoria d'elements Metalls de transició
Grup, període, bloc 11, 4, d
Pes atòmic estàndard 63,546(3)
Configuració electrònica [Ar] 3d10 4s1
2, 8, 18, 1
Configuració electrònica de Coure
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
8,96 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
8,02 g·cm−3
Punt de fusió 1.357,77 K, 1.084,62 °C
Punt d'ebullició 2.835 K, 2.562 °C
Entalpia de fusió 13,26 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 300,4 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 24,440 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.509 1.661 1.850 2.089 2.404 2.834
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació +1, +2, +3, +4
(òxid bàsic feble)
Electronegativitat 1,90 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 745,5 kJ·mol−1
2a: 1.957,9 kJ·mol−1
3a: 3.555 kJ·mol−1
Radi atòmic 128 pm
Radi covalent 132±4 pm
Radi de Van der Waals 140 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara
Coure té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica Diamagnètic[1]
Resistivitat elèctrica (20 °C) 16,78 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 401 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 16,5 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (t. a.) (recuit)
3.810 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 110–128 GPa
Mòdul de cisallament 48 GPa
Mòdul de compressibilitat 140 GPa
Coeficient de Poisson 0,34
Duresa de Mohs 3,0
Duresa de Vickers 369 MPa
Duresa de Brinell 874 MPa
Nombre CAS 7440-50-8
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del coure
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
63Cu 69,15% 63Cu és estable amb 34 neutrons
65Cu 30,85% 65Cu és estable amb 36 neutrons
Tanca

És un dels pocs metalls que es troben en la seva forma metàl·lica en la naturalesa i es poden fer servir sense passar per un procés de fosa (metalls natius).

En l'època dels antics romans s'obtenia el coure principalment de Xipre (Cyprus en llatí), d'on prové el nom del metall, ja que cyprium que vol dir (metall) de Xipre, és el genitiu de Cyprus, més tard la paraula cyprium es va escurçar per quedar сuprum i d'aquí ha evolucionat al coure en català. Es tracta d'un metall de transició de coloració rogenca i de brillantor metàl·lica que, juntament amb l'argent i l'or, forma part de l'anomenat grup 11 de la taula periòdica, caracteritzat perquè són els millors conductors d'electricitat. Gràcies a la seva alta conductivitat elèctrica, ductilitat i mal·leabilitat, s'ha convertit en el material més utilitzat per a fabricar cables elèctrics i altres components elèctrics i electrònics.

El coure forma part d'una quantitat molt elevada d'aliatges que generalment presenten millors propietats mecàniques, tot i que tenen una conductivitat elèctrica menor. Les més importants són conegudes amb el nom de bronzes i llautons. D'altra banda, el coure és un metall durador perquè es pot reciclar un nombre gairebé il·limitat de vegades sense que perdi les seves propietats mecàniques.

Va ser un dels primers metalls a ser utilitzat per l'ésser humà. El coure i el seu aliatge amb l'estany, el bronze, van adquirir tanta importància que els historiadors han anomenat edat del coure i edat del bronze a dos períodes de l'antiguitat. Encara que el seu ús va perdre relativa importància amb el desenvolupament de la siderúrgia, el coure i els seus aliatges van seguir sent emprats per fer objectes tan diversos com: monedes, campanes i canons. A partir del 1831, any en què Faraday inventà el generador elèctric, el coure es va convertir de nou en un metall estratègic en ser la primera matèria principal de cables i instal·lacions elèctriques.

El coure té un important paper biològic en el procés de fotosíntesi de les plantes, encara que no forma part de la composició de la clorofil·la. El coure contribueix a la formació de glòbuls vermells i al manteniment dels vasos sanguinis, nervis, sistema immunològic i ossos, i per tant és un oligoelement essencial per a la vida humana.[2]

El coure és el tercer metall més utilitzat al món, per darrere de l'acer i l'alumini. La producció mundial de coure refinat es va estimar en 15,8 Mt el 2006, amb un dèficit del 10,7% davant la demanda mundial projectada de 17,7 Mt.[3]

Exposat a l'aire, el color roig salmó inicial varia a roig violeta per la formació d'òxid cuprós (Cu₂O), per a ennegrir-se posteriorment durant la formació d'òxid cúpric (CuO). Exposat llargament a l'aire humit forma una capa adherent i impermeable de carbonat bàsic de color verd, característic de les seves sals, denominada «verdet» («pàtina» en el cas del bronze) que és verinós. Quan s'empraven cassoles de coure per a la cocció d'aliments, eren relativament freqüents les intoxicacions. El motiu és que, si els aliments es deixen refredar en la mateixa cassola, l'acció dels àcids presents en el menjar van oxidant les parets dels recipients de coure, i formen òxids que contaminen els aliments

Nombres i símbols

  • Etimologia: La paraula coure prové del llatí cuprum (amb el mateix significat) i aquest al seu torn de l'expressió aes cyprium que significa literalment 'de Xipre', a causa de la gran importància que van tenir les mines de coure de l'illa de Xipre al món grec-romà. El mineral de coure també es coneix com aram, i un cop refinat a la farga i manufacturat en forma de pastelles o lingots s'anomena mata.
  • Sigles i abreviacions: El símbol químic actual del coure és Cu. Segles enrere, els alquimistes ho van representar amb el símbol ♀, que també representava al planeta Venus, la deessa grega Afrodita i al gènere femení.[4] La raó d'aquesta relació pot ser que la deessa fenícia Astarte, equivalent en part a Afrodita, era molt venerada a Xipre, illa famosa per les seves mines de coure.[5] El símbol ♀ guarda al seu torn semblança amb el jeroglífic egipci anj, que representava la vida o potser també la unió sexual.[6] El nom que els romans donaven originàriament al coure era aes. Amb aquest nom es designava també les monedes i els deutes entre altres termes econòmics[7]
  • Adjectiu: Les qualitats particulars del coure, específicament al referent al seu color i llustre, han engendrat l'arrel del qualificatiu rogenc. La mateixa particularitat del material ha estat emprada en nomenar col·loquialment a algunes serps de l'Índia, Austràlia i els Estats Units com cap de coure.

Isòtops

Configuració electrònica de l'àtom de coure.

A la natura, es troben dos isòtops estables del coure, Cu-63 i Cu-65, essent el més lleuger el més abundant (69,17%). S'han caracteritzat a més, 25 isòtops radioactius del coure, dels quals els més estables són el Cu-67, Cu-64 i Cu-61 amb vides mitjanes de 61,83 hores, 12,7 hores i 3,333 hores respectivament. Els altres radioisòtops, amb masses atòmiques des de 54,966 uma (Cu-55) a 78,955 uma (Cu-79), tenen vides mitjanes inferiors a 23,7 minuts i la majoria no arriben els 30 segons. El coure té a més dos estats metaestables.

Els isòtops més lleugers que el Cu-63 estable es desintegren principalment per captura electrònica originant isòtops de níquel, mentre que els més pesants que l'isòtop Cu-65 estable es desintegren per emissió beta donant lloc a isòtops de zinc. L'isòtop Cu-64 es desintegra seguint els dos modes, per captura electrònica el 69% i desintegració beta el 31% restant.[8]

Història

Edat antiga

Estatueta de bronze trobada a Horoztepe (Turquia).

El coure és un dels pocs metalls que es poden trobar a la natura en estat natiu, és a dir, sense combinar amb altres elements. Per això va ser un dels primers a ser utilitzat per l'ésser humà.[9] Els altres metalls natius són: l'or, el platí, l'argent i el ferro provinent de meteorits.

S'han trobat utensilis de coure natiu pel mil·lenni VII aC a Çayönü Tepesí (en l'actual Turquia) i a l'Iraq. El coure de Çayönü Tepesí era recuita però el procés encara no estava perfeccionat.[9] En aquesta època, al Pròxim Orient també s'utilitzaven carbonats de coure (malaquita i atzurita) amb motius ornamentals. A la regió dels Grans Llacs d'Amèrica del Nord, on abundaven els jaciments de coure natiu, des del mil·lenni IV aC els indígenes acostumaven a copejar fins a donar-los forma de punta de sageta, encara que mai van arribar a descobrir la fusió.

Els primers gresols per produir coure metàl·lic a partir de carbonats mitjançant reduccions amb carbó daten del mil·lenni V aC.[9] És l'inici de l'anomenada Edat del Coure, van aparèixer gresols en tota la zona entre els Balcans i l'Iran, inclosa Egipte. S'han trobat proves de l'explotació de mines de carbonats de coure des d'èpoques molt antigues tant en Tràcia (Ai Bunar) com a la península del Sinaí.[10] D'una manera endògena, no connectat amb les civilitzacions del vell món, en l'Amèrica precolombina, entorn del segle iv aC la cultura moche va desenvolupar la metal·lúrgia del coure ja refinat a partir de la malaquita i altres carbonats cuprífers.

Cap al 3500 aC la producció de coure a Europa va entrar en declivi a causa de l'esgotament dels jaciments de carbonats. Per aquesta època es va produir la irrupció des de l'est d'uns pobles, genèricament denominats kurgans, que portaven una nova tecnologia: l'ús del coure arsenical. Aquesta tecnologia, potser desenvolupada al Pròxim Orient o al Caucas, permetia obtenir coure mitjançant l'oxidació de sulfur de coure. Per evitar que el coure s'oxidés, s'afegia arsènic al mineral. El coure arsenical (de vegades anomenat també "bronze arsenical") era més tallant que el coure natiu i a més es podia obtenir dels molt abundants jaciments de sulfur. Unit també a la nova tecnologia del motlle de dues peces, que permetia la producció en massa d'objectes, els kurgans es van equipar de destrals de guerra i es van estendre ràpidament.[9]

Estàtua de coure del faraó Pepi I. Segle XXIII aC.

Ötzi, el cadàver trobat als Alps i datat cap al 3300 aC, portava una destral de coure amb un 99,7% de coure i un 0,22% d'arsènic.[11][12] D'aquesta època data també el jaciment de Los Millares (Almeria, Espanya), centre metal·lúrgic proper a les mines de coure de la serra de Gàdor.

No se sap com ni on va sorgir la idea d'afegir estany al coure per produir el primer bronze. Es creu que va ser un descobriment imprevist, ja que l'estany és més tou que el coure i, no obstant això, afegir-lo al coure s'obté un material més dur capaç de mantenir la fulla afilada per més temps.[9] El descobriment d'aquesta nova tecnologia va desencadenar el començament de l'edat del bronze, datat al voltant del 3000 aC al Pròxim Orient, el 2500 aC per Troia i el Danubi i el 2000 aC per a la Xina. Al jaciment de Bang Chian, a Tailàndia, s'han datat objectes de bronze anteriors a l'any 2000 aC.[13] Durant molts segles el bronze va tenir un paper protagonista i van cobrar gran importància els jaciments d'estany, sovint allunyats dels grans centres urbans d'aquella època.

El declivi del bronze va començar cap al 1000 aC, quan va sorgir al Pròxim Orient una nova tecnologia que va possibilitar la producció de ferro metàl·lic a partir de minerals ferris. Les armes de bronze van ser reemplaçada per les de ferro en tot l'espai entre Europa i Orient Mitjà. En zones com la Xina l'edat del bronze es va perllongar diversos segles més. Hi va haver també regions del món on mai no va arribar a utilitzar el bronze. Per exemple, l'Àfrica subsahariana va passar directament de la pedra al ferro.

No obstant això, l'ús del coure i el bronze no va desaparèixer durant l'edat del ferro. Reemplaçats en l'armament, aquests metalls van passar a ser utilitzats essencialment en la construcció i en objectes decoratius com estàtues. El llautó, un aliatge de coure i zinc va ser inventat cap al 600 aC. També cap a aquesta època es van fabricar les primeres monedes al Regne de Lídia, en l'actual Turquia. Mentre que les monedes més valuoses es van encunyar en or i argent, les d'ús més quotidià es van fer de coure i bronze.[14]

La recerca de coure i metalls preciosos pel Mediterrani va conduir als cartaginesos a explotar el gran jaciment de riu Tinto, en l'actual província de Huelva. Després de les Guerres Púniques els romans es van apoderar d'aquestes mines i les van seguir explotant fins a esgotar tot l'òxid de coure. Sota ell va quedar una gran veta de sulfur de coure, que els romans no sabien aprofitar eficaçment. A la caiguda de l'Imperi Romà la mina havia estat abandonada i només va ser reoberta quan els andalusins van inventar un procés més eficaç per extreure el coure del sulfur.[14]

Edat mitjana i edat moderna

La resistència a la corrosió del coure, el bronze i el llautó han permès que aquests metalls hagin estat utilitzats no només com a decoratius sinó també com a funcionals des de l'edat mitjana fins als nostres dies. Entre els segles x i xii es van trobar a l'Europa Central grans jaciments d'argent i coure, principalment Rammelsberg i Joachimsthal. D'ells va sorgir una gran part de la primera matèria per a realitzar les grans campanes, portes i estàtues de les catedrals gòtiques europees.[14] A més a més de l'ús bèl·lic del coure per a la fabricació d'objectes, com destrals, espases, cascos o cuirasses, també es va utilitzar el coure en lluminàries com llànties o canelobres, en brasers i en objectes d'emmagatzematge, com arques o estoigs.[15]

Els primers canons europeus de ferro forjat daten del segle xiv, però cap al segle xvi el bronze es va imposar com el gairebé únic material per a tota l'artilleria i va mantenir aquest domini fins ben entrat el segle xix.[16] En el Barroc, durant els segles xvii i xviii, el coure i els seus aliatges van adquirir gran importància en la construcció d'obres monumentals, la producció de maquinària de rellotgeria i una àmplia varietat d'objectes decoratius i funcionals.[17] Les monarquies autoritàries de l'antic règim van utilitzar el coure en aliatge amb l'argent (anomenat billó) per realitzar repetides devaluacions monetàries, arribant a l'emissió de monedes purament de coure, característiques de les dificultats de la hisenda de la monarquia hispànica del segle xvii (que en va utilitzar en tanta quantitat que va haver de recórrer a importar de Suècia).[18]

Edat contemporània

Disc de Faraday.

Durant 1831 i 1832, Michael Faraday va descobrir que un conductor elèctric movent-se perpendicularment a un camp magnètic generava una diferència de potencial. Aprofitant això, va construir el primer generador elèctric, el disc de Faraday, emprant un disc de coure que girava entre els extrems d'un imant amb forma de ferradura, que produeix un corrent elèctric.[19] El posterior desenvolupament de generadors elèctrics i la seva ocupació en la història de l'electricitat ha donat lloc al fet que el coure hagi obtingut una importància destacada en la humanitat, que ha augmentat la seva demanda notablement.

Durant gran part del segle xix, Gran Bretanya va ser el major productor mundial de coure, però la importància que va anar adquirint el coure va motivar l'explotació minera en altres països, especialment als Estats Units i Xile, a més de l'obertura de mines a l'Àfrica. Així, el 1911 la producció mundial de coure va superar el milió de tones.

L'aparició dels processos que permetien la producció massiva d'acer a mitjans del segle xix, com el convertidor Thomas-Bessemer o el forn Martin-Siemens va donar lloc al fet que se substituís l'ús del coure i dels seus aliatges en algunes aplicacions determinades on es requeria un material més tenaç i resistent. No obstant això, el desenvolupament tecnològic que va seguir la Revolució industrial en totes les branques de l'activitat humana i els avenços assolits en la metal·lúrgia del coure han permès produir una àmplia varietat d'aliatges. Això ha donat lloc al fet que s'incrementin els camps d'aplicació del coure, la qual cosa, afegit al desenvolupament econòmic de diversos països, ha comportat un notable augment de la demanda mundial.

Estats Units

Producció de mineral de coure entre 1900 i 2004, en el món (vermell), EUA (blau) i Xile (verd).

Des de principis del segle xix va existir una producció de coure als Estats Units, primer a Michigan i més tard a Arizona. Es tractava de petites mines que explotaven mineral d'alta llei.[20]

El desenvolupament del procés de flotació, més eficaç, cap a finals del segle xix va permetre posar en explotació grans jaciments de baixa llei, principalment a Arizona, Montana i Utah. En pocs anys Estats Units es va convertir en la primera productora mundial de coure.[20]

El 1916 les mines nord-americanes van produir per primera vegada més d'un milió de tones de coure, representant al voltant de les tres quartes parts de la producció mundial. La producció minera va baixar fortament a partir de la crisi de 1929, no només per la reducció del consum sinó perquè es va disparar el reciclatge de metall. La demanda es va recuperar a finals dels anys 30, tornant a superar el milió de tones el 1940. No obstant això, aquesta xifra ja representava "només" la meitat de la producció mundial i no arribava a cobrir la demanda interna, i per això en 1941 el país es va convertir per primera vegada en importador net de coure.[21]

Des de la dècada de 1950 fins a l'actualitat la producció dels Estats Units ha oscil·lat entre un i dos milions de tones anuals, la qual cosa representa una fracció cada vegada menor del total mundial (27% el 1970, 17% el 1980, 8% el 2006). Mentrestant, el consum ha seguit creixent contínuament i això ha obligat a importar quantitats cada vegada majors de metall, superant el milió de tones importades per primera vegada el 2001.[21]

Xile

La producció xilena de cobre es va multiplicar per quatre en les dues últimes dècades.

En 1810, any de la seva primera junta nacional, Xile produïa unes 19.000 tones de coure a l'any. Al llarg del segle, la xifra va anar creixent fins a convertir el país en el primer productor i exportador mundial. No obstant això, a finals del segle xix, va començar un període de decadència, a causa d'una banda per l'esgotament dels jaciments d'alta llei i per una altra pel fet que l'explotació del nitrat de Xile acaparava les inversions mineres. El 1897, la producció havia caigut a 21.000 tones, gairebé el mateix que en 1810.[22]

La situació va canviar a començament del segle xx, quan grans grups miners dotats d'aquest país van obtenir avenços tecnològics que van permetre la recuperació de coure en jaciments de baixa concentració, iniciant l'explotació dels jaciments xilens.[22]

L'estat xilè va rebre pocs beneficis de la mineria del coure durant tota la primera meitat del segle xx. La situació va començar a canviar el 1951 amb la signatura del Conveni de Washington, que li va permetre disposar del 20% de la producció. El 1966, el Congrés Nacional de Xile va imposar la creació de Societats Mineres Mixtes amb les empreses estrangeres en les quals l'estat tindria el 51% de la propietat dels jaciments. El procés de xilenizació del coure[23][24] va culminar al juliol de 1971, sota el mandat de Salvador Allende, quan el Congrés va aprovar per unanimitat la nacionalització de la Gran Mineria del Coure.[22][25]

« Per exigir l'interès nacional i en exercici del dret sobirà i inalienable de l'estat de disposar lliurement de les seves riqueses i recursos naturals, es nacionalitzen i declaren per tant incorporades al ple i exclusiu domini de la nació les empreses estrangeres que constitueixen la gran mineria del coure. »
— Disposició transitòria agregada el 1971 a l'article 10è de la Constitució de Xile.

El 1976, ja sota el règim militar de Pinochet, l'estat va fundar la Corporació Nacional del Coure de Xile (Codelco) per gestionar les grans mines de coure.[22]

La mina de Chuquicamata, en la qual s'han trobat evidències de l'extracció de coure per cultures precolombines,[26] va iniciar la seva construcció per a l'explotació industrial el 1910;[27] la seva explotació es va iniciar el 18 de maig de 1915.[28] Chuquicamata és la mina a cel obert més gran del món[29] i va ser durant diversos anys la mina de coure de major producció del món.[30] El 2002, es van fusionar les divisions de Chuquicamata i Radomiro Tomic, es va crear el complex miner Codelco Nord, que consta de dues mines a cel obert, Chuquicamata i Mina Sud. Tot i que el jaciment de Radomiro Tomic va ser descobert en la dècada de 1950, les seves operacions van començar el 1995, un cop actualitzats els estudis de factibilitat i econòmica.[27]

El 1995, es va iniciar la construcció de la mina de Minera Amagada, a la II Regió d'Antofagasta, i el 1998 es van iniciar les operacions d'extracció. És la mina de major producció del món. La vaga de la Minera Amagada de 2006 va paralitzar la producció durant 25 dies i va alterar els preus mundials de coure.[31][32] La producció de Minera Amagada va aconseguir en 2007 una producció d'1.483.934 T.[33] Aquesta producció representa el 9,5% de la producció mundial i el 26% de la producció xilena de coure, segons estimacions per 2007.[34]

En les últimes dècades, Xile s'ha consolidat com el major productor mundial de coure,[35] va passar del 14% de la producció mundial el 1960 al 36% el 2006.[36]

Propietats i característiques

Propietats físiques

Un disc de coure (99,95% de puresa) fabricat industrialment.
El coure just per sobre del seu punt de fusió manté el seu color rosa.

El coure, l'argent i l'or es troben en el grup 11 dels elements de la taula periòdica, i comparteixen certs atributs i estan caracteritzats per la seva alta conductivitat i alta ductilitat. Contràriament als metalls amb una capa d'electrons d incompleta, els enllaços metàl·lics en el coure no tenen enllaç covalent i són relativament febles. Això explica la baixa duresa i alta ductilitat dels cristalls simples de coure.[37] A escala macroscòpica introduir defectes en la xarxa cristal·lina incrementa la seva duresa. Per aquesta raó, el coure normalment se subministra en una forma policristal·lina de gra fi que té més resistència que la forma monocristal·lina.[38]

Entre les seves propietats mecàniques destaca la seva excepcional capacitat de deformació i ductilitat. En general, les seves propietats milloren amb les baixes temperatures, fet pel qual s'utilitza en aplicacions criogèniques. El coure és un metall de transició de color rogenc, que presenta una conductivitat elèctrica i tèrmica molt alta, només superada per la de l'argent.

La baixa duresa del coure explica parcialment la seva alta conductivitat elèctrica (59.6×10⁶ S/m) i la seva també alta conductivitat tèrmica, que és la segona més alta entre els metalls purs a temperatura d'una habitació.[39] Això és perquè la resisitivitat al transport d'electrons en els metalls a temperatura d'una habitacó s'origina a partir de la dispersió d'electrons en les vibracions tèrmiques de la xarxa cristal·lina, les quals són relativament febles en un metall tou.[37] La màxima densitat de corrent del coure en aire obert és aproximadament de 3,1×10⁶ A/m² de la superfície en secció transversal, per sobre comença a escalfar-se excessivament.[40] Com en altres metalls, si el coure es col·loca contra un altre metall, hi haurà corrosió galvànica.[41]

Junt amb l'osmi (blavós) i l'or (groc), el coure és un dels només tres elements metàl·lics amb un color diferent del gris o platejat.[42] El coure pur és vermell-taronja i adquireix un tel vermellós quan s'exposa a l'aire. El color característic del coure és el resultat de les transicions d'electrons en les seves capes d'electrons i el mateix mecanisme ocorre per al color groc de l'or.[37]

La conductivitat elèctrica del coure mereix especial menció, per ser l'adoptada per la Comissió Electrotècnica Internacional en 1913 com a base de la norma IACS.

Propietats mecàniques

Tant el coure com els seus aliatges tenen una bona maquinabilitat, és a dir, són fàcils de mecanitzar. El coure posseeix molt bona ductilitat i mal·leabilitat, gràcies a això es pot produir làmines i fils molt prims i fins. És un metall tou, amb un índex de duresa 3 en l'escala de Mohs (50 en l'escala de Vickers) i la seva resistència a la tracció és de 210 MPa, amb un límit elàstic de 33,3 MPa.[43] Admet processos de fabricació de deformació com laminació o forja, i processos de soldadura i els seus aliatges adquireixen propietats diferents amb tractaments tèrmics com tremp i recuita. En general, les seves propietats milloren amb baixes temperatures el que permet utilitzar-lo en aplicacions criogèniques.

Propietats químiques

Els halògens ataquen amb facilitat el coure, especialment en presència d'humitat; en sec, el clor i el brom no reaccionen amb el coure, mentre que el fluor només l'ataca a temperatures superiors a 500 °C. Els oxiàcids ataquen el coure; per això s'hi empren com a decapants (àcid sulfúric) i abrillantadors (àcid nítric). Amb el sofre forma un sulfur (CuS) de color blanc.

Cable de coure sense oxidar (esquerra) i cable de coure oxidat (dreta).

El coure forma una gran varietat de compostos amb l'estat d'oxidació+1 i +2, els quals sovint s'anomenen cuprós i cúpric, respectivament. En la majoria dels seus compostos presenta estats d'oxidació baixos; el més comú és el +2, encara que també n'hi ha alguns amb estat d'oxidació +1.

No reacciona amb l'aigua, però lentament reacciona amb l'oxigen atmosfèric formant una capa d'òxid de coure negre marronosa. Com a contrast amb l'oxidació del ferro en l'aire humit, aquesta capa oxidada atura la posterior corrosió massiva. Una capa verda de verdet (carbonat de coure) es pot veure en construccions antigues, com en l'Estàtua de la Llibertat, que és l'estàtua de coure més grossa del món.[44] L'Àcid sulfhídric i els sulfurs reaccionen amb el coure formant diversos sulfurs de coure sobre la superfície. En el darrer cas, el coure es corroeix, com es pot veure quan el coure s'exposa a l'aire que conté compostos de sulfur.[45] L'oxigen que conté solucions d'amoni dona complexos solubles en l'aigua amb coure, com fa l'oxigen i l'àcid clorhídric per formar clorurs de coure i el peròxid d'hidrogen acidificat per formar sal de coure (II). El clorur de coure (II) i el coure comproporcionatper formar clorur de coure (I).[46]

Propietats biològiques

En les plantes, el coure posseeix un important paper en el procés de la fotosíntesi i forma part de la composició de la plastocianina. Al voltant del 70% del coure d'una planta està present en la clorofil·la, principalment en els cloroplasts. Els primers símptomes en les plantes per deficiència de coure apareixen en forma de fulles estretes i retorçades, a més de puntes blanquinoses. Les panícules i les beines poden aparèixer buides per una deficiència severa de coure, ocasionant greus pèrdues econòmiques en l'activitat agrícola.[47]

El coure contribueix a la formació de glòbuls vermells i al manteniment dels vasos sanguinis, nervis, sistema immunitari i ossos i per tant és essencial per a la vida humana. El coure es troba en alguns enzims com: el citocrom c oxidasa, la lisil oxidasa i la superòxid dismutasa.

El desequilibri de coure en l'organisme quan es produeix en forma excessiva ocasiona una malaltia hepàtica coneguda com a malaltia de Wilson, l'origen d'aquesta malaltia és hereditari, i a part del trastorn hepàtic que ocasiona també danya el sistema nerviós. Es tracta d'una malaltia poc comuna.

Pot produir deficiència de coure en nens amb una dieta pobra en calci, especialment si presenten diarrees o desnutrició. També hi ha malalties que disminueixen l'absorció de coure, com la celiaquia, la fibrosi quística o en portar dietes restrictives.[48]

El coure es troba en una gran quantitat d'aliments habituals de la dieta com ara: ostres, marisc, llegums, vísceres i nous entre altres, a més de l'aigua potable i per tant és molt rar que es produeixi una deficiència de coure en l'organisme.

Precaucions sanitàries

Tot i que el coure és un oligoelement necessari per a la vida, uns nivells alts d'aquest element en l'organisme poden ser nocius per a la salut. La inhalació de nivells alts de coure pot produir irritació de les vies respiratòries. La ingestió de nivells alts de coure pot produir nàusees, vòmits i diarrea. Un excés de coure a la sang pot danyar el fetge i els ronyons, i fins i tot causar la mort.[49] Ingerir per via oral una quantitat de 30 g de sulfat de coure és potencialment letal en els humans.

Per a les activitats laborals en què s'elaboren i manipulen productes de coure, és necessari utilitzar mesures de protecció col·lectiva que protegeixin als treballadors. El valor límit tolerat és de 0,2 mg/m³ per al fum i 1 mg/m³ per a la pols i la boira. El coure reacciona amb oxidants forts tals com clorats, bromats i iodurs, origina un perill d'explosió. A més pot ser necessari l'ús d'equips de protecció individual com guants, ulleres i màscares. A més, pot ser recomanable que els treballadors es dutxin i es canviïn de roba abans de tornar a casa cada dia.[49]

L'Organització Mundial de la Salut (OMS) en la seva Guia de la qualitat de l'aigua potable recomana un nivell màxim de 2 mg/l.[50] El mateix valor ha estat adoptat a la Unió Europea com a valor límit de coure en l'aigua potable, mentre que als Estats Units l'Agència de Protecció Ambiental ha establert un màxim d'1,3 mg/l.[51] L'aigua amb concentracions de coure superiors a 1 mg/l pot embrutar la roba a rentar i presentar un sabor metàl·lic desagradable.[51][52] L'agència per a Substàncies Tòxiques i el Registre de Malalties dels Estats Units recomana que, per disminuir els nivells de coure a l'aigua potable que es condueix per canonades de coure, es deixi córrer l'aigua almenys 15 segons abans de beure o usar per primera vegada al matí.[49]

Les activitats mineres poden provocar la contaminació de rius i aigües subterrànies amb coure i altres metalls durant la seva explotació, així com una vegada abandonada la mineria a la zona. El color turquesa de l'aigua i les roques es deu a l'acció del coure i altres metalls desenvolupen durant la seva explotació minera.[53] [54]