Kobber -Copper

Kobber,  29 Cu
Innfødt kobber (~4 cm i størrelse)
Kobber
Utseende rød-oransje metallisk glans
Standard atomvekt A r °(Cu)
Kobber i det periodiske system
Hydrogen Helium
Litium Beryllium Bor Karbon Nitrogen Oksygen Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silisium Fosfor Svovel Klor Argon
Kalium Kalsium Scandium Titanium Vanadium Krom Mangan Jern Kobolt Nikkel Kobber Sink Gallium Germanium Arsenikk Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Teknetium Ruthenium Rhodium Palladium Sølv Kadmium Indium Tinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cesium Barium Lantan Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Gull Kvikksølv (element) Tallium Lede Vismut Polonium Astatin Radon
Francium Radium Aktinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium California Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson


Cu

Ag
nikkelkobbersink
Atomnummer ( Z ) 29
Gruppe gruppe 11
Periode periode 4
Blokkere   d-blokk
Elektronkonfigurasjon [ Ar ] 3d 10 4s 1
Elektroner per skall 2, 8, 18, 1
Fysiske egenskaper
Fase ved  STP fast
Smeltepunkt 1357,77  K ​(1084,62 °C, ​1984,32 °F)
Kokepunkt 2835 K ​(2562 °C, ​4643 °F)
Tetthet (nær  rt ) 8,96 g/cm 3
når flytende (ved  mp ) 8,02 g/cm 3
Fusjonsvarme 13,26  kJ/mol
Fordampningsvarme 300,4 kJ/mol
Molar varmekapasitet 24.440 J/(mol·K)
Damptrykk
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ved  T  (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Atomegenskaper
Oksidasjonstilstander −2, 0, +1 , +2 , +3, +4 (et svakt basisk oksid)
Elektronegativitet Pauling-skala: 1,90
Ioniseringsenergier
Atomradius empirisk: 128  pm
Kovalent radius 132±4 pm
Van der Waals radius 140 pm
Fargelinjer i et spektralområde
Spektrallinjer av kobber
Andre eiendommer
Naturlig forekomst primordial
Krystallstruktur ansiktssentrert kubikk (fcc)
Ansiktssentrert kubisk krystallstruktur for kobber
Lydhastighet tynn stang (glødet)
3810 m/s (ved  rt )
Termisk ekspansjon 16,5 µm/(m⋅K) (ved 25 °C)
Termisk ledningsevne 401 W/(m⋅K)
Elektrisk resistivitet 16,78 nΩ⋅m (ved 20 °C)
Magnetisk bestilling diamagnetisk
Molar magnetisk følsomhet −5,46 × 10 −6  cm 3 /mol
Youngs modul 110–128 GPa
Skjærmodul 48 GPa
Bulkmodul 140 GPa
Giftforhold 0,34
Mohs hardhet 3.0
Vickers hardhet 343–369 MPa
Brinell hardhet 235–878 MPa
CAS-nummer 7440-50-8
Historie
Navngivning etter Kypros , viktigste gruvested i romertiden ( Kyprium )
Oppdagelse Midtøsten ( 9000 f.Kr. )
Symbol "Cu": fra latin cuprum
Isotoper av kobber
Hovedisotoper _ Forfall
overflod halveringstid ( t 1/2 ) modus produkt
63 Cu 69,15 % stabil
64 Cu syn 12.70 t β + 64 Ni
β 64 Zn
65 Cu 30,85 % stabil
67 Cu syn 61,83 timer β 67 Zn
 Kategori: Kobber
| referanser

Kobber er et kjemisk grunnstoff med symbolet Cu (fra latin : cuprum ) og atomnummer 29. Det er et mykt, formbart og formbart metall med svært høy termisk og elektrisk ledningsevne . En ny eksponert overflate av rent kobber har en rosa-oransje farge . Kobber brukes som en leder av varme og elektrisitet, som et byggemateriale , og som en bestanddel av forskjellige metallegeringer , for eksempel sterling sølv brukt i smykker , cupronickel brukt til å lage marin maskinvare og mynter , og konstantan brukt i strekkmålere og termoelementer for temperaturmåling.

Kobber er et av få metaller som kan forekomme i naturen i en direkte brukbar metallisk form ( native metaller ). Dette førte til veldig tidlig bruk av mennesker i flere regioner, fra ca. 8000 f.Kr. Tusenvis av år senere var det det første metallet som ble smeltet fra sulfidmalm, ca. 5000 f.Kr. det første metallet som skal støpes til en form i en form, c. 4000 f.Kr.; og det første metallet som ble legert med et annet metall, tinn , for å lage bronse , ca. 3500 f.Kr.

I romertiden ble kobber utvunnet hovedsakelig på Kypros , opprinnelsen til navnet på metallet, fra aes cyprium (metall fra Kypros), senere ødelagt til cuprum (latin). Kobber ( gammelengelsk ) og kobber ble avledet fra dette, den senere skrivemåten ble først brukt rundt 1530.

Vanlige forbindelser er kobber(II)-salter, som ofte gir blå eller grønne farger til slike mineraler som azuritt , malakitt og turkis , og har blitt brukt mye og historisk som pigmenter.

Kobber brukt i bygninger, vanligvis til taktekking, oksiderer for å danne en grønn ir (eller patina ). Kobber brukes noen ganger i dekorativ kunst , både i sin elementære metallform og i forbindelser som pigmenter. Kobberforbindelser brukes som bakteriostatiske midler , soppdrepende midler og trebeskyttelsesmidler.

Kobber er essensielt for alle levende organismer som et spormineral i kosten fordi det er en nøkkelbestanddel av respiratorisk enzymkompleks cytokrom c oksidase . Hos bløtdyr og krepsdyr er kobber en bestanddel av blodpigmentet hemocyanin , erstattet av jern-kompleksbundet hemoglobin i fisk og andre virveldyr . Hos mennesker finnes kobber hovedsakelig i leveren, muskler og bein. Den voksne kroppen inneholder mellom 1,4 og 2,1 mg kobber per kilo kroppsvekt.

Kjennetegn

Fysisk

En kobberskive (99,95 % ren) laget ved kontinuerlig støping ; etset for å avsløre krystallitter
Kobber like over smeltepunktet beholder sin rosa glans når nok lys overstråler den oransje glødefargen

Kobber, sølv og gull er i gruppe 11 i det periodiske systemet; disse tre metallene har ett s-orbitalt elektron på toppen av et fylt d- elektronskall og er preget av høy duktilitet og elektrisk og termisk ledningsevne. De fylte d-skallene i disse elementene bidrar lite til interatomiske interaksjoner, som domineres av s-elektronene gjennom metalliske bindinger . I motsetning til metaller med ufullstendige d-skall, mangler metalliske bindinger i kobber en kovalent karakter og er relativt svake. Denne observasjonen forklarer den lave hardheten og høye duktiliteten til enkeltkrystaller av kobber. I den makroskopiske skalaen hindrer innføring av utvidede defekter til krystallgitteret , slik som korngrenser, flyt av materialet under påført stress, og øker derved dets hardhet. Av denne grunn leveres kobber vanligvis i en finkornet polykrystallinsk form, som har større styrke enn monokrystallinske former.

Mykheten til kobber forklarer delvis dens høye elektriske ledningsevne (59,6 × 10 6  S /m ) og høy varmeledningsevne, nest høyest (nest etter sølv) blant rene metaller ved romtemperatur. Dette er fordi motstanden mot elektrontransport i metaller ved romtemperatur stammer først og fremst fra spredning av elektroner på termiske vibrasjoner i gitteret, som er relativt svake i et mykt metall. Maksimal tillatt strømtetthet av kobber i friluft er ca3,1 × 10 6  A/m2 tverrsnittsareal, over hvilket det begynner å varme opp for mye.

Kobber er et av få metalliske elementer med en annen naturlig farge enn grå eller sølv. Rent kobber er oransjerødt og får en rødlig anløpning når det utsettes for luft. Dette skyldes den lave plasmafrekvensen til metallet, som ligger i den røde delen av det synlige spekteret, noe som får det til å absorbere de høyfrekvente grønne og blå fargene.

Som med andre metaller, hvis kobber kommer i kontakt med et annet metall, vil galvanisk korrosjon oppstå.

Kjemisk

Uoksidert kobbertråd (venstre) og oksidert kobbertråd (høyre)
East Tower of the Royal Observatory, Edinburgh , som viser kontrasten mellom det renoverte kobberet installert i 2010 og den grønne fargen på det originale kobberet fra 1894.

Kobber reagerer ikke med vann, men det reagerer sakte med atmosfærisk oksygen for å danne et lag med brun-svart kobberoksid som, i motsetning til rusten som dannes på jern i fuktig luft, beskytter det underliggende metallet mot ytterligere korrosjon ( passivering ). Et grønt lag med irrer (kobberkarbonat) kan ofte sees på gamle kobberkonstruksjoner, som taktekking av mange eldre bygninger og Frihetsgudinnen . Kobber anløper når det utsettes for noen svovelforbindelser , som det reagerer med og danner forskjellige kobbersulfider .

Isotoper

Det er 29 isotoper av kobber.63
Cu
og65
Cu
er stabile, med63
Cu
omfattende omtrent 69 % av naturlig forekommende kobber; begge har et spinn32 . De andre isotopene er radioaktive , med de mest stabile67
Cu
med en halveringstid på 61,83 timer. Syv metstabile isotoper er blitt karakterisert;68m
Cu
er den lengstlevende med en halveringstid på 3,8 minutter. Isotoper med et massetall over 64 forfaller med β , mens de med et massetall under 64 forfaller med β + .64
Cu
, som har en halveringstid på 12,7 timer, forfaller begge veier.

62
Cu
og64
Cu
har betydelige søknader.62
Cu
brukes i62
Cu
Cu-PTSM som et radioaktivt sporstoff for positronemisjonstomografi .

Hendelse

Innfødt kobber fra Keweenaw-halvøya, Michigan, omtrent 6,4 cm lang

Kobber produseres i massive stjerner og er tilstede i jordskorpen i en andel på rundt 50 deler per million (ppm). I naturen forekommer kobber i en rekke mineraler, inkludert naturlig kobber , kobbersulfider som kopiritt , bornitt , digenitt , covellite og chalcocite , kobbersulfosalter som tetraheditt -tennantite og enargite , kobberkarbonater som azuritt og malakitt . som kobber(I)- eller kobber(II)oksider som henholdsvis cupritt og tenoritt . Den største massen av elementært kobber som ble oppdaget veide 420 tonn og ble funnet i 1857 på Keweenaw-halvøya i Michigan, USA. Native kobber er en polykrystall , med den største enkeltkrystall som noen gang er beskrevet måler 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . Kobber er det 25. mest tallrike grunnstoffet i jordskorpen , og representerer 50 ppm sammenlignet med 75 ppm for sink og 14 ppm for bly .

Typiske bakgrunnskonsentrasjoner av kobber overskrider ikke1 ng/m 3 i atmosfæren;150 mg/kg i jord;30 mg/kg i vegetasjon; 2 μg/L i ferskvann og0,5 μg/L i sjøvann.

Produksjon

Chuquicamata , i Chile, er en av verdens største kobbergruver i dagbrudd
Verdens produksjonstrend

Mesteparten av kobber utvinnes eller utvinnes som kobbersulfider fra store dagbruddsgruver i porfyrkobberforekomster som inneholder 0,4 til 1,0 % kobber. Nettsteder inkluderer Chuquicamata , i Chile, Bingham Canyon-gruven , i Utah, USA, og El Chino-gruven , i New Mexico, USA. I følge British Geological Survey var Chile i 2005 toppprodusenten av kobber med minst en tredjedel av verdensandelen etterfulgt av USA, Indonesia og Peru. Kobber kan også gjenvinnes gjennom in-situ utlutingsprosessen . Flere nettsteder i delstaten Arizona anses som hovedkandidater for denne metoden. Mengden kobber i bruk øker og mengden som er tilgjengelig er knapt nok til å la alle land nå bruksnivåer i den utviklede verden. En alternativ kilde til kobber for innsamling som for tiden forskes på, er polymetalliske knuter , som befinner seg på dypet av Stillehavet omtrent 3000–6500 meter under havoverflaten. Disse knutene inneholder andre verdifulle metaller som kobolt og nikkel .

Reserver og priser

Pris på kobber 1959-2022

Kobber har vært i bruk i minst 10 000 år, men mer enn 95 % av alt kobber som noen gang er utvunnet og smeltet har blitt utvunnet siden 1900. Som med mange naturressurser er den totale mengden kobber på jorden enorm, med rundt 10 14 tonn i den øverste kilometeren av jordskorpen, som er verdt omtrent 5 millioner år med dagens utvinningshastighet. Imidlertid er bare en liten brøkdel av disse reservene økonomisk levedyktige med dagens priser og teknologier. Estimater av kobberreserver tilgjengelig for gruvedrift varierer fra 25 til 60 år, avhengig av kjerneantakelser som vekstraten. Resirkulering er en viktig kilde til kobber i den moderne verden. På grunn av disse og andre faktorer er fremtiden for kobberproduksjon og -forsyning gjenstand for mye debatt, inkludert konseptet toppkobber , analogt med toppolje .

Prisen på kobber har historisk vært ustabil, og prisen økte fra 60-års laveste nivå på 0,60 USD/lb (1,32 USD/kg) i juni 1999 til 3,75 USD per pund (8,27 USD/kg) i mai 2006. Den falt til 2,40 USD /lb ($5,29/kg) i februar 2007, og deretter tilbake til $3,50/lb ($7,71/kg) i april 2007. I februar 2009, svekket global etterspørsel og et bratt fall i råvareprisene siden forrige års topper, førte kobberprisen til $1,51 /lb ($3,32/kg). Mellom september 2010 og februar 2011 steg prisen på kobber fra 5000 pund per tonn til 6250 pund per tonn.

Metoder

Opplegg for flash-smelteprosess

Konsentrasjonen av kobber i malmer er i gjennomsnitt bare 0,6 %, og de fleste kommersielle malmer er sulfider, spesielt kopiritt (CuFeS 2 ), bornitt (Cu 5 FeS 4 ) og, i mindre grad, kovellitt (CuS) og kalkositt (Cu 2 S) . Motsatt er den gjennomsnittlige konsentrasjonen av kobber i polymetalliske knuter estimert til 1,3 %. Metodene for å ekstrahere kobber så vel som andre metaller som finnes i disse knutene inkluderer svovelutluting, smelting og anvendelse av Cuprion-prosessen. For mineraler som finnes i landmalm, er de konsentrert fra knuste malmer til nivået 10–15 % kobber ved skumflotasjon eller bioutlekking . Oppvarming av dette materialet med silika ved hurtigsmelting fjerner mye av jernet som slagg . Prosessen utnytter den større enkeltheten det er å omdanne jernsulfider til oksider, som igjen reagerer med silikaen og danner silikatslaggen som flyter på toppen av den oppvarmede massen. Den resulterende kobbermatten, bestående av Cu 2 S, brennes for å omdanne sulfidene til oksider:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2

Kobber(II)oksidet reagerer med kobber(II)sulfid for å omdannes til blisterkobber ved oppvarming:

2 Cu 2 O + Cu 2 S → 6 Cu + 2 SO 2

Sudbury- matteprosessen konverterte bare halvparten av sulfidet til oksid og brukte deretter dette oksidet til å fjerne resten av svovelet som oksid. Den ble deretter elektrolytisk raffinert og anodeslammet utnyttet for platina og gull den inneholdt. Dette trinnet utnytter den relativt enkle reduksjonen av kobberoksider til kobbermetall. Naturgass blåses over blæren for å fjerne det meste av det gjenværende oksygenet og elektroraffinering utføres på det resulterende materialet for å produsere rent kobber:

Cu 2+ + 2 e → Cu
Flytskjema for kobberraffinering (anodestøpeanlegg til Uralelektromed)
  1. Blister kobber
  2. Smelting
  3. Etterklangsovn
  4. Slaggfjerning _
  5. Kobberstøping av anoder
  6. Støpehjul
  7. Maskin for fjerning av anoder
  8. Anoder tar av
  9. Jernbanevogner
  10. Transport til tankhuset
Flytskjema over kobberforedling (Anodestøpeanlegg til Uralelektromed) # Blisterkobber # Smelting # Etterklangsovn # Slaggfjerning # Kobberstøping av anoder # Støpehjul # Maskin for fjerning av anoder # Anoder start # Jernbanevogner # Transport til tankhuset

Resirkulering

I likhet med aluminium er kobber resirkulerbart uten tap av kvalitet, både fra rå tilstand og fra produserte produkter. I volum er kobber det tredje mest resirkulerte metallet etter jern og aluminium. Anslagsvis 80 % av alt kobber som noen gang er utvunnet er fortsatt i bruk i dag. I følge International Resource Panels Metal Stocks in Society-rapport er den globale per capita-beholdningen av kobber i bruk i samfunnet 35–55 kg. Mye av dette er i mer utviklede land (140–300 kg per innbygger) i stedet for mindre utviklede land (30–40 kg per innbygger).

Prosessen med resirkulering av kobber er omtrent den samme som brukes til å utvinne kobber, men krever færre trinn. Kobber av høy renhet smeltes i en ovn og reduseres deretter og støpes til blokker og blokker ; skrap av lavere renhet raffineres ved galvanisering i et bad med svovelsyre .

Legeringer

Kobberlegeringer er mye brukt i produksjon av mynter; sett her er to eksempler - amerikanske dimes etter 1964 , som er sammensatt av legeringen cupronickel og en pre-1968 kanadisk dime , som er sammensatt av en legering av 80 prosent sølv og 20 prosent kobber.

Tallrike kobberlegeringer har blitt formulert, mange med viktige bruksområder. Messing er en legering av kobber og sink . Bronse refererer vanligvis til kobber- tinnlegeringer , men kan referere til hvilken som helst legering av kobber som aluminiumbronse . Kobber er en av de viktigste bestanddelene av loddemetall i sølv og karat gull som brukes i smykkeindustrien, og endrer fargen, hardheten og smeltepunktet til de resulterende legeringene. Noen blyfrie loddemetaller består av tinn legert med en liten andel kobber og andre metaller.

Legeringen av kobber og nikkel , kalt cupronickel , brukes i mynter med lav valør, ofte for ytre kledning. Den amerikanske femcentsmynten (for tiden kalt nikkel ) består av 75 % kobber og 25 % nikkel i homogen sammensetning. Før introduksjonen av cupronickel, som ble bredt adoptert av land i siste halvdel av 1900-tallet, ble legeringer av kobber og sølv også brukt, med USA som brukte en legering av 90% sølv og 10% kobber frem til 1965, da sirkulerende sølv ble fjernet fra alle mynter med unntak av den halve dollar - disse ble debasert til en legering av 40% sølv og 60% kobber mellom 1965 og 1970. Legeringen av 90% kobber og 10% nikkel, bemerkelsesverdig for sin motstand mot korrosjon, brukes til forskjellige gjenstander utsatt for sjøvann, selv om det er sårbart for sulfidene som noen ganger finnes i forurensede havner og elvemunninger. Legeringer av kobber med aluminium (ca. 7%) har en gylden farge og brukes i dekorasjoner. Shakudō er en japansk dekorativ legering av kobber som inneholder en lav prosentandel gull, typisk 4–10 %, som kan patineres til en mørkeblå eller svart farge.

Forbindelser

En prøve av kobber(I)oksid .

Kobber danner et rikt utvalg av forbindelser, vanligvis med oksidasjonstilstander +1 og +2, som ofte kalles henholdsvis kobber og kobber . Kobberforbindelser, enten organiske komplekser eller organometalliske forbindelser , fremmer eller katalyserer en rekke kjemiske og biologiske prosesser.

Binære forbindelser

Som med andre grunnstoffer er de enkleste kobberforbindelsene binære forbindelser, dvs. de som inneholder bare to elementer, de viktigste eksemplene er oksider, sulfider og halogenider . Både kobber(I ) og kobber(II)oksider er kjent. Blant de mange kobbersulfidene inkluderer viktige eksempler kobber(I)sulfid og kobber(II)sulfid .

Kobberhalogenider med fluor , klor , brom og jod er kjent, det samme er kobberhalogenider med fluor , klor og brom . Forsøk på å fremstille kobber(II)jodid gir kun kobber(I)jodid og jod.

2 Cu 2+ + 4 I → 2 CuI + I 2

Koordinasjonskjemi

Kobber(II) gir en dyp blå farge i nærvær av ammoniakkligander. Den som brukes her er tetraamminkobber(II)sulfat .

Kobber danner koordinasjonskomplekser med ligander . I vandig løsning eksisterer kobber(II) som [Cu(H
2
O)
6
]2+
. Dette komplekset viser den raskeste vannutvekslingshastigheten (hastigheten for vannligander som fester seg og løsner) for ethvert overgangsmetall- akvokompleks . Tilsetning av vandig natriumhydroksid forårsaker utfelling av lyseblått fast kobber(II)hydroksid . En forenklet ligning er:

Pourbaix-diagram for kobber i ukomplekserte medier (anioner enn OH- ikke vurdert). Ionekonsentrasjon 0,001 m (mol/kg vann). Temperatur 25 °C.
Cu 2+ + 2 OH → Cu(OH) 2

Vandig ammoniakk resulterer i det samme bunnfallet. Ved tilsetning av overflødig ammoniakk løses bunnfallet opp og danner tetraamminkobber(II) :

Cu(H
2
O)
4
(ÅH)
2
+ 4 NH3 [ Cu(H
2
O)
2
(NH
3
)
4
]2+
+ 2 H20 + 2 OH -

Mange andre oksyanioner danner komplekser; disse inkluderer kobber(II)acetat , kobber(II)nitrat og kobber(II)karbonat . Kobber(II)sulfat danner et blått krystallinsk pentahydrat , den mest kjente kobberforbindelsen i laboratoriet. Det brukes i et soppdreper kalt Bordeaux-blandingen .

Ball-and-stick modell av komplekset [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ , som illustrerer den oktaedriske koordinasjonsgeometrien som er vanlig for kobber(II).

Polyoler , forbindelser som inneholder mer enn én funksjonell alkoholgruppe , samhandler vanligvis med kobber(II)salter. For eksempel brukes kobbersalter til å teste for å redusere sukker . Spesifikt, ved å bruke Benedicts reagens og Fehlings løsning, signaliseres tilstedeværelsen av sukkeret ved en fargeendring fra blå Cu(II) til rødlig kobber(I)oksid. Schweizers reagens og relaterte komplekser med etylendiamin og andre aminer løser opp cellulose . Aminosyrer som cystin danner meget stabile chelatkomplekser med kobber(II) inkludert i form av metallorganiske biohybrider (MOB). Det finnes mange våtkjemiske tester for kobberioner, en som involverer kaliumferrocyanid , som gir et brunt bunnfall med kobber(II)-salter.

Organisk kobberkjemi

Forbindelser som inneholder en karbon-kobber-binding er kjent som organiske kobberforbindelser. De er veldig reaktive mot oksygen for å danne kobber(I)oksid og har mange bruksområder i kjemi . De syntetiseres ved å behandle kobber(I)-forbindelser med Grignard-reagenser , terminale alkyner eller organolitiumreagenser ; spesielt produserer den siste reaksjonen beskrevet et Gilman-reagens . Disse kan gjennomgå substitusjon med alkylhalogenider for å danne koblingsprodukter ; som sådan er de viktige innen organisk syntese . Kobber(I)-acetylid er svært sjokkfølsomt, men er et mellomprodukt i reaksjoner som Cadiot-Chodkiewicz-koblingen og Sonogashira-koblingen . Konjugattilsetning til enoner og karbokupering av alkyner kan også oppnås med organiske kobberforbindelser. Kobber(I) danner en rekke svake komplekser med alkener og karbonmonoksid , spesielt i nærvær av aminligander.

Kobber(III) og kobber(IV)

Kobber(III) finnes oftest i oksider. Et enkelt eksempel er kaliumkuprat , KCuO 2 , et blåsvart fast stoff. De mest omfattende studerte kobber(III)-forbindelsene er cuprat-superlederne . Yttriumbariumkobberoksid (YBa 2 Cu 3 O 7 ) består av både Cu(II)- og Cu(III)-sentre. I likhet med oksid er fluor et svært basisk anion og er kjent for å stabilisere metallioner i høye oksidasjonstilstander. Både kobber(III) og til og med kobber(IV)fluorider er kjent, henholdsvis K 3 CuF 6 og Cs 2 CuF 6 .

Noen kobberproteiner danner oksokomplekser , som også inneholder kobber(III). Med tetrapeptider stabiliseres lillafargede kobber(III)-komplekser av de deprotonerte amidligandene .

Komplekser av kobber(III) finnes også som mellomprodukter i reaksjoner av organiske kobberforbindelser. For eksempel i Kharasch-Sosnovsky-reaksjonen .

Historie

En tidslinje av kobber illustrerer hvordan dette metallet har fremmet menneskelig sivilisasjon de siste 11 000 årene.

Forhistorisk

Kobberalder

En korrodert kobberbarre fra Zakros , Kreta , formet i form av et dyreskinn ( okseskinn ) typisk i den tiden.
Mange verktøy under den kalkolitiske epoken inkluderte kobber, for eksempel bladet til denne kopien av Ötzis øks
Kobbermalm ( chrysocolla ) i kambrisk sandstein fra kalkolitiske gruver i Timnadalen , sør i Israel .

Kobber forekommer naturlig som naturlig metallisk kobber og var kjent for noen av de eldste sivilisasjonene som er registrert. Historien om kobberbruk dateres til 9000 f.Kr. i Midtøsten; et kobberanheng ble funnet i Nord-Irak som dateres til 8700 f.Kr. Bevis tyder på at gull og meteorisk jern (men ikke smeltet jern) var de eneste metallene som ble brukt av mennesker før kobber. Historien om kobbermetallurgi antas å følge denne sekvensen: Først kaldbearbeiding av naturlig kobber, deretter gløding , smelting og til slutt støping av tapt voks . I det sørøstlige Anatolia opptrer alle disse fire teknikkene mer eller mindre samtidig i begynnelsen av yngre steinalder ca. 7500 f.Kr.

Kobbersmelting ble uavhengig oppfunnet på forskjellige steder. Den ble sannsynligvis oppdaget i Kina før 2800 f.Kr., i Mellom-Amerika rundt 600 e.Kr., og i Vest-Afrika ca. 9. eller 10. århundre e.Kr. Investeringsstøping ble oppfunnet i 4500–4000 f.Kr. i Sørøst-Asia, og karbondatering har etablert gruvedrift ved Alderley Edge i Cheshire , Storbritannia, fra 2280 til 1890 f.Kr. Ismannen Ötzi , en hann datert fra 3300 til 3200 f.Kr., ble funnet med en øks med et kobberhode 99,7% rent; høye nivåer av arsen i håret tyder på en involvering i kobbersmelting. Erfaring med kobber har hjulpet utviklingen av andre metaller; spesielt kobbersmelting førte til oppdagelsen av jernsmelting . Produksjonen i Old Copper Complex i Michigan og Wisconsin er datert mellom 6000 og 3000 f.Kr. Naturlig bronse, en type kobber laget av malmer rik på silisium, arsen og (sjelden) tinn, kom i generell bruk på Balkan rundt 5500 f.Kr.

Bronsealderen

Legering av kobber med tinn for å lage bronse ble først praktisert ca 4000 år etter oppdagelsen av kobbersmelting, og ca 2000 år etter at "naturlig bronse" var kommet i generell bruk. Bronsegjenstander fra Vinča-kulturen dateres til 4500 f.Kr. Sumeriske og egyptiske gjenstander av kobber og bronselegeringer dateres til 3000 f.Kr. Bronsealderen begynte i Sørøst-Europa rundt 3700–3300 f.Kr., i Nordvest - Europa rundt 2500 f.Kr. Det endte med begynnelsen av jernalderen, 2000–1000 f.Kr. i det nære østen, og 600 f.Kr. i Nord-Europa. Overgangen mellom yngre steinalder og bronsealder ble tidligere kalt den kalkolitiske perioden (kobberstein), da kobberverktøy ble brukt sammen med steinredskaper. Begrepet har gradvis falt i unåde fordi i noen deler av verden er det kalkolitiske og neolitiske i begge ender. Messing, en legering av kobber og sink, er av mye nyere opprinnelse. Det var kjent for grekerne, men ble et betydelig supplement til bronse under Romerriket.

Gammelt og postklassisk

I alkymien var symbolet for kobber også symbolet for gudinnen og planeten Venus .
Kalkolittisk kobbergruve i Timna-dalen , Negev-ørkenen , Israel.

I Hellas var kobber kjent under navnet chalkos (χαλκός). Det var en viktig ressurs for romerne, grekerne og andre gamle folk. I romertiden var det kjent som aes Cyprium , aes var den generiske latinske betegnelsen for kobberlegeringer og Cyprium fra Kypros , hvor mye kobber ble utvunnet. Uttrykket ble forenklet til cuprum , derav det engelske kobber . Afrodite ( Venus i Roma) representerte kobber i mytologi og alkymi på grunn av dets skinnende skjønnhet og dets eldgamle bruk til å produsere speil; Kypros, kilden til kobber, var hellig for gudinnen. De syv himmellegemene kjent for de gamle var assosiert med de syv metaller kjent i antikken, og Venus ble tildelt kobber, både på grunn av forbindelsen til gudinnen og fordi Venus var det lyseste himmellegemet etter sola og månen og dermed tilsvarte det mest skinnende og ettertraktede metallet etter gull og sølv.

Kobber ble først utvunnet i det gamle Storbritannia så tidlig som 2100 f.Kr. Gruvedriften ved den største av disse gruvene, Great Orme , fortsatte inn i sen bronsealder. Gruvedrift ser ut til å ha vært i stor grad begrenset til supergene malmer, som var lettere å smelte. De rike kobberforekomstene i Cornwall ser ut til å ha vært stort sett urørt, til tross for omfattende tinngruvedrift i regionen, av grunner sannsynligvis sosiale og politiske snarere enn teknologiske.

I Nord-Amerika begynte kobbergruvedrift med marginale arbeider av indianere. Innfødt kobber er kjent for å ha blitt utvunnet fra steder på Isle Royale med primitive steinverktøy mellom 800 og 1600. Kobbermetallurgi blomstret i Sør-Amerika, spesielt i Peru rundt 1000 e.Kr. Kobbergravprydplanter fra 1400-tallet er avdekket, men metallets kommersielle produksjon startet ikke før tidlig på 1900-tallet.

Den kulturelle rollen til kobber har vært viktig, spesielt i valuta. Romerne i det 6. til 3. århundre f.Kr. brukte kobberklumper som penger. Først ble selve kobberet verdsatt, men etter hvert ble kobberets form og utseende viktigere. Julius Caesar hadde egne mynter laget av messing, mens Octavianus Augustus Caesars mynter ble laget av Cu-Pb-Sn-legeringer. Med en estimert årlig produksjon på rundt 15 000 tonn, nådde romersk kobbergruvedrift og smeltevirksomhet en skala som var uovertruffen frem til tiden for den industrielle revolusjonen ; provinsene som ble mest intenst utvunnet var Hispania , Kypros og Sentral-Europa.

Portene til Jerusalem-tempelet brukte korintisk bronse behandlet med uttømmingsforgylling . Prosessen var mest utbredt i Alexandria , hvor alkymi antas å ha begynt. I det gamle India ble kobber brukt i den holistiske medisinske vitenskapen Ayurveda for kirurgiske instrumenter og annet medisinsk utstyr. Gamle egyptere ( ~2400 f.Kr. ) brukte kobber til sterilisering av sår og drikkevann, og senere til å behandle hodepine, brannsår og kløe.

Kobber ornamenter

Moderne

Drenering av sur gruve som påvirker bekken som renner fra de nedlagte kobbergruvene i Parys Mountain
Kobberkjele fra 1700-tallet fra Norge laget av svensk kobber

Det store kobberfjellet var en gruve i Falun, Sverige, som opererte fra 900-tallet til 1992. Det dekket to tredjedeler av Europas kobberforbruk på 1600-tallet og bidro til å finansiere mange av Sveriges kriger i løpet av den tiden. Det ble omtalt som nasjonens skattkammer; Sverige hadde en kobberstøttet valuta .

Kalkografi av byen Vyborg på begynnelsen av 1600- og 1700-tallet. Året 1709 skåret på trykkplaten.

Kobber brukes i taktekking, valuta og til fotografisk teknologi kjent som daguerreotypi . Kobber ble brukt i renessanseskulptur , og ble brukt til å konstruere Frihetsgudinnen ; kobber fortsetter å bli brukt i konstruksjon av ulike typer. Kobberbelegg og kobberkappe ble mye brukt for å beskytte undervannsskrogene til skip, en teknikk som ble utviklet av det britiske admiralitetet på 1700-tallet. Norddeutsche Affinerie i Hamburg var det første moderne elektropletteringsanlegget , som startet produksjonen i 1876. Den tyske forskeren Gottfried Osann oppfant pulvermetallurgi i 1830 mens han bestemte metallets atommasse; rundt da ble det oppdaget at mengden og typen av legeringselement (f.eks. tinn) til kobber ville påvirke klokketonene.

Under økningen i etterspørselen etter kobber for elektrisitetsalderen, fra 1880-tallet til den store depresjonen på 1930-tallet, produserte USA en tredjedel til halvparten av verdens nyutvunnede kobber. Store distrikter inkluderte Keweenaw-distriktet i Nord-Michigan, først og fremst innfødte kobberforekomster, som ble formørket av de enorme sulfidforekomstene i Butte, Montana på slutten av 1880-tallet, som i seg selv ble formørket av porfyrforekomster i Sørvest-USA, spesielt ved Bingham Canyon, Utah og Morenci, Arizona . Innføring av gruvedrift med dampspade i dagbrudd og innovasjoner innen smelting, raffinering, flotasjonskonsentrasjon og andre prosesstrinn førte til masseproduksjon. Tidlig på det tjuende århundre rangerte Arizona først, etterfulgt av Montana , deretter Utah og Michigan .

Flash-smelting ble utviklet av Outokumpu i Finland og ble først brukt ved Harjavalta i 1949; den energieffektive prosessen står for 50 % av verdens primære kobberproduksjon.

Intergovernmental Council of Copper Exporting Countries , dannet i 1967 av Chile, Peru, Zaire og Zambia, opererte i kobbermarkedet som OPEC gjør i olje, selv om det aldri oppnådde samme innflytelse, spesielt fordi den nest største produsenten, USA , var aldri medlem; den ble oppløst i 1988.

applikasjoner

Kobberbeslag for loddede VVS-skjøter

De viktigste bruksområdene for kobber er elektrisk ledning (60 %), taktekking og rørleggerarbeid (20 %) og industrimaskiner (15 %). Kobber brukes mest som et rent metall, men når det kreves større hardhet, legges det inn i legeringer som messing og bronse (5 % av total bruk). I mer enn to århundrer har kobbermaling blitt brukt på båtskrog for å kontrollere veksten av planter og skalldyr. En liten del av kobbertilførselen brukes til kosttilskudd og soppdrepende midler i landbruket. Maskinering av kobber er mulig, selv om legeringer foretrekkes for god bearbeidbarhet for å lage intrikate deler.

Ledning og kabel

Til tross for konkurranse fra andre materialer, forblir kobber den foretrukne elektriske lederen i nesten alle kategorier av elektriske ledninger bortsett fra overhead elektrisk kraftoverføring der aluminium ofte foretrekkes. Kobbertråd brukes i kraftproduksjon , kraftoverføring , kraftdistribusjon , telekommunikasjon , elektroniske kretser og utallige typer elektrisk utstyr . Elektriske ledninger er det viktigste markedet for kobberindustrien. Dette inkluderer strukturelle strømledninger, strømfordelingskabel, apparatledning, kommunikasjonskabel, billedning og -kabel og magnetledning. Omtrent halvparten av alt kobber som utvinnes brukes til elektriske ledninger og kabelledere. Mange elektriske enheter er avhengige av kobberledninger på grunn av dens mange iboende fordelaktige egenskaper, slik som høy elektrisk ledningsevne , strekkstyrke , duktilitet , krypemotstand (deformasjon) , korrosjonsmotstand , lav termisk ekspansjon , høy termisk ledningsevne , lette lodding , formbarhet , og enkel installasjon.

I en kort periode fra slutten av 1960-tallet til slutten av 1970-tallet ble kobberledninger erstattet av aluminiumsledninger i mange boligbyggeprosjekter i Amerika. De nye ledningene var involvert i en rekke husbranner og industrien gikk tilbake til kobber.

Elektronikk og relaterte enheter

Elektriske samleskinner av kobber som distribuerer strøm til en stor bygning

Integrerte kretser og trykte kretskort har i økende grad kobber i stedet for aluminium på grunn av dets overlegne elektriske ledningsevne; varmeavledere og varmevekslere bruker kobber på grunn av dets overlegne varmeavledningsegenskaper. Elektromagneter , vakuumrør , katodestrålerør og magnetroner i mikrobølgeovner bruker kobber, det samme gjør bølgeledere for mikrobølgestråling.

Elektriske motorer

Kobbers overlegne ledningsevne forbedrer effektiviteten til elektriske motorer . Dette er viktig fordi motorer og motordrevne systemer står for 43 %–46 % av alt globalt elektrisitetsforbruk og 69 % av all elektrisitet som brukes av industrien. Å øke massen og tverrsnittet av kobber i en spole øker effektiviteten til motoren. Kobbermotorrotorer , en ny teknologi designet for motorapplikasjoner der energisparing er hoveddesignmål, gjør det mulig for induksjonsmotorer for generelle formål å møte og overgå National Electrical Manufacturers Association (NEMA) premium effektivitetsstandarder .

Fornybar energiproduksjon

Fornybare energikilder som solenergi , vind , tidevann , vannkraft , biomasse og geotermisk energi har blitt betydelige sektorer av energimarkedet. Den raske veksten av disse kildene i det 21. århundre har blitt forårsaket av økende kostnader for fossilt brensel samt deres miljøpåvirkningsproblemer som reduserte bruken betydelig.

Kobber spiller en viktig rolle i disse fornybare energisystemene. Kobberbruken er i gjennomsnitt opptil fem ganger mer i fornybare energisystemer enn i tradisjonell kraftproduksjon, som fossilt brensel og atomkraftverk . Siden kobber er en utmerket termisk og elektrisk leder blant ingeniørmetaller (nest etter sølv), genererer og overfører elektriske systemer som bruker kobber energi med høy effektivitet og med minimal miljøpåvirkning.

Når de velger elektriske ledere, tar anleggsplanleggere og ingeniører inn kapitalinvesteringskostnader for materialer mot driftsbesparelser på grunn av deres elektriske energieffektivitet over levetiden, pluss vedlikeholdskostnader. Kobber klarer seg ofte bra i disse beregningene. En faktor kalt "kobberbruksintensitet," er et mål på mengden kobber som er nødvendig for å installere en megawatt ny kraftgenererende kapasitet.

Kobbertråder for gjenvinning

Ved planlegging av et nytt fornybar kraftanlegg, søker ingeniører og produktspesifisatorer å unngå forsyningsmangel på utvalgte materialer. I følge United States Geological Survey har kobberreservene i bakken økt med mer enn 700 % siden 1950, fra nesten 100 millioner tonn til 720 millioner tonn i 2017, til tross for at verdens raffinerte bruk har mer enn tredoblet seg de siste 50 årene . Kobberressurser anslås å overstige 5000 millioner tonn.

Forsterkning av forsyningen fra kobberutvinning er det faktum at mer enn 30 prosent av kobber installert i løpet av det siste tiåret kom fra resirkulerte kilder. Gjenvinningsgraden er høyere enn noe annet metall.

Denne artikkelen diskuterer rollen til kobber i ulike fornybare energisystemer.

Arkitektur

Kobbertak på Minneapolis rådhus , belagt med patina
Gamle kobberredskaper i en restaurant i Jerusalem
Stor kobberskål. Dhankar Gompa .

Kobber har blitt brukt siden antikken som et slitesterkt, korrosjonsbestandig og værbestandig arkitektonisk materiale. Tak , beslag , regnrenner , nedløp , kupler , spir , hvelv og dører har blitt laget av kobber i hundrevis eller tusenvis av år. Kobbers arkitektoniske bruk har blitt utvidet i moderne tid til å omfatte innvendig og utvendig veggkledning , byggeskjøter , radiofrekvensskjerming og antimikrobielle og dekorative innendørsprodukter som attraktive rekkverk, baderomsinnredninger og benkeplater. Noen av kobbers andre viktige fordeler som arkitektonisk materiale inkluderer lav termisk bevegelse , lav vekt, lynbeskyttelse og resirkulerbarhet

Metallets karakteristiske naturlige grønne patina har lenge vært ettertraktet av arkitekter og designere. Den endelige patinaen er et spesielt slitesterkt lag som er svært motstandsdyktig mot atmosfærisk korrosjon, og beskytter derved det underliggende metallet mot ytterligere forvitring. Det kan være en blanding av karbonat- og sulfatforbindelser i forskjellige mengder, avhengig av miljøforhold som svovelholdig sur nedbør. Arkitektonisk kobber og dets legeringer kan også "ferdiges" for å få et bestemt utseende, preg eller farge. Finishen inkluderer mekanisk overflatebehandling, kjemisk farging og belegg.

Kobber har utmerkede lodde- og loddeegenskaper og kan sveises ; de beste resultatene oppnås med gassmetallbuesveising .

Antibiogroing

Kobber er biostatisk , noe som betyr at bakterier og mange andre former for liv ikke vil vokse på det. Av denne grunn har det lenge vært brukt til å fore deler av skip for å beskytte mot havskjell og blåskjell . Den ble opprinnelig brukt ren, men har siden blitt erstattet av Muntz metall og kobberbasert maling. Tilsvarende, som diskutert i kobberlegeringer i akvakultur , har kobberlegeringer blitt viktige nettingmaterialer i akvakulturindustrien fordi de er antimikrobielle og forhindrer biobegroing , selv under ekstreme forhold og har sterke strukturelle og korrosjonsbestandige egenskaper i marine miljøer.

Antimikrobiell

Kobberlegerte berøringsoverflater har naturlige egenskaper som ødelegger et bredt spekter av mikroorganismer (f.eks. E. coli O157:H7, meticillin -resistente Staphylococcus aureus ( MRSA ), Staphylococcus , Clostridium difficile , influensa A-virus , adenovirus , SARS-Cov-2 og sopp ). Indere har brukt kobberkar siden antikken for å lagre vann, selv før moderne vitenskap innså dets antimikrobielle egenskaper. Noen kobberlegeringer ble bevist å drepe mer enn 99,9 % av sykdomsfremkallende bakterier i løpet av bare to timer når de rengjøres regelmessig. United States Environmental Protection Agency (EPA) har godkjent registreringene av disse kobberlegeringene som " antimikrobielle materialer med fordeler for folkehelsen"; denne godkjenningen tillater produsenter å fremsette juridiske påstander om folkehelsefordelene til produkter laget av registrerte legeringer. I tillegg har EPA godkjent en lang liste med antimikrobielle kobberprodukter laget av disse legeringene, for eksempel sengelister, rekkverk , bord over sengen, vasker , kraner , dørhåndtak , toalettutstyr , datatastaturer , helseklubbutstyr og handlekurv håndtak (for en omfattende liste, se: Antimikrobielle berøringsflater i kobberlegering#Godkjente produkter ). Kobber dørhåndtak brukes av sykehus for å redusere overføring av sykdom, og legionærsykdom undertrykkes av kobberrør i rørsystemer. Antimikrobielle kobberlegeringsprodukter blir nå installert i helseinstitusjoner i Storbritannia, Irland, Japan, Korea, Frankrike, Danmark og Brasil, i tillegg til å bli etterspurt i USA, og i T-banetransportsystemet i Santiago, Chile, hvor rekkverk av kobber-sinklegering ble installert på rundt 30 stasjoner mellom 2011 og 2014. Tekstilfibre kan blandes med kobber for å lage antimikrobielle beskyttende stoffer.

Spekulativ investering

Kobber kan brukes som en spekulativ investering på grunn av den forventede økningen i bruk fra verdensomspennende infrastrukturvekst, og den viktige rollen det har i produksjon av vindturbiner , solcellepaneler og andre fornybare energikilder. En annen årsak til spådd etterspørselsøkning er det faktum at elbiler i gjennomsnitt inneholder 3,6 ganger så mye kobber som konvensjonelle biler, selv om effekten av elbiler på kobberetterspørselen er omdiskutert. Noen mennesker investerer i kobber gjennom kobbergruveaksjer, ETFer og futures . Andre lagrer fysisk kobber i form av kobberstenger eller runder, selv om disse har en tendens til å ha en høyere premie sammenlignet med edle metaller. De som ønsker å unngå premiene til kobberbuljonger, lagrer alternativt gammel kobbertråd , kobberrør eller amerikanske pennies laget før 1982 .

Folkemedisin

Kobber er ofte brukt i smykker, og ifølge noen folklore lindrer kobberarmbånd leddgiktsymptomer . I en studie for slitasjegikt og en studie for revmatoid artritt ble det ikke funnet forskjeller mellom kobberarmbånd og kontrollarmbånd (ikke-kobber). Ingen bevis viser at kobber kan absorberes gjennom huden. Hvis det var det, kan det føre til kobberforgiftning .

Kompresjonsklær

Nylig har noen kompresjonsklær med sammenvevd kobber blitt markedsført med helsepåstander som ligner på folkemedisinske påstander. Fordi kompresjonsklær er en gyldig behandling for noen plager, kan klærne ha den fordelen, men tilsatt kobber kan ikke ha noen fordel utover en placeboeffekt .

Degradering

Chromobacterium violaceum og Pseudomonas fluorescens kan begge mobilisere fast kobber som en cyanidforbindelse. De ericoide mykorrhizasoppene assosiert med Calluna , Erica og Vaccinium kan vokse i metallholdig jord som inneholder kobber. Ektomykorrhizasoppen Suillus luteus beskytter unge furutrær mot kobbertoksisitet. En prøve av soppen Aspergillus niger ble funnet vokse fra gullgruveløsning og ble funnet å inneholde cyanokomplekser av slike metaller som gull, sølv, kobber, jern og sink. Soppen spiller også en rolle i solubiliseringen av tungmetallsulfider.

Biologisk rolle

Rike kilder til kobber inkluderer østers, biff- og lammelever, paranøtter, blackstrap melasse, kakao og sort pepper. Gode ​​kilder inkluderer hummer, nøtter og solsikkefrø, grønne oliven, avokado og hvetekli.

Biokjemi

Kobberproteiner har forskjellige roller i biologisk elektrontransport og oksygentransport, prosesser som utnytter den enkle omdannelsen av Cu(I) og Cu(II). Kobber er essensielt i den aerobe respirasjonen til alle eukaryoter . I mitokondrier finnes det i cytokrom c-oksidase , som er det siste proteinet i oksidativ fosforylering . Cytokrom c-oksidase er proteinet som binder O 2 mellom et kobber og et jern; proteinet overfører 8 elektroner til O 2 molekylet for å redusere det til to molekyler vann. Kobber finnes også i mange superoksiddismutaser , proteiner som katalyserer nedbrytningen av superoksider ved å omdanne det (ved disproporsjonering ) til oksygen og hydrogenperoksid :

  • Cu 2+ -SOD + O 2 → Cu + -SOD + O 2 (reduksjon av kobber; oksidasjon av superoksid)
  • Cu + -SOD + O 2 + 2H + → Cu 2+ -SOD + H 2 O 2 (oksidasjon av kobber; reduksjon av superoksid)

Proteinet hemocyanin er oksygenbæreren i de fleste bløtdyr og noen leddyr som hesteskokrabben ( Limulus polyphemus ). Fordi hemocyanin er blått, har disse organismene blått blod i stedet for det røde blodet av jernbasert hemoglobin . Strukturelt relatert til hemocyanin er laccasene og tyrosinasene . I stedet for reversibelt å binde oksygen, hydroksylerer disse proteinene substrater, illustrert ved deres rolle i dannelsen av lakker . Den biologiske rollen for kobber begynte med utseendet av oksygen i jordens atmosfære. Flere kobberproteiner, som "blå kobberproteiner", interagerer ikke direkte med substrater; derfor er de ikke enzymer. Disse proteinene videresender elektroner ved prosessen som kalles elektronoverføring .

Fotosyntese fungerer ved hjelp av en forseggjort elektrontransportkjede i thylakoidmembranen . Et sentralt ledd i denne kjeden er plastocyanin , et blått kobberprotein.

Et unikt tetranukleært kobbersenter er funnet i lystgassreduktase .

Kjemiske forbindelser som ble utviklet for behandling av Wilsons sykdom har blitt undersøkt for bruk i kreftterapi.

Ernæring

Kobber er et essensielt sporstoff i planter og dyr, men ikke alle mikroorganismer. Menneskekroppen inneholder kobber i et nivå på ca. 1,4 til 2,1 mg per kg kroppsmasse.

Absorpsjon

Kobber absorberes i tarmen, og transporteres deretter til leveren bundet til albumin . Etter prosessering i leveren distribueres kobber til andre vev i en andre fase, som involverer proteinet ceruloplasmin , som bærer mesteparten av kobber i blodet. Ceruloplasmin bærer også med seg kobberet som skilles ut i melk, og er spesielt godt absorbert som kobberkilde. Kobber i kroppen gjennomgår normalt enterohepatisk sirkulasjon (ca. 5 mg per dag, vs. ca. 1 mg per dag absorbert i kosten og utskilt fra kroppen), og kroppen er i stand til å skille ut noe overflødig kobber, om nødvendig, via galle , som fører noe kobber ut av leveren som da ikke blir reabsorbert av tarmen.

Kostholdsanbefalinger

US Institute of Medicine (IOM) oppdaterte de estimerte gjennomsnittlige kravene (EARs) og anbefalte diettkvoter (RDAs) for kobber i 2001. Hvis det ikke er tilstrekkelig informasjon til å etablere EARs og RDAs, brukes et estimat betegnet Adequate Intake (AI ) . i stedet. AI-ene for kobber er: 200 μg kobber for 0–6 måneder gamle hanner og kvinner, og 220 μg kobber for 7–12 måneder gamle hanner og hunner. For begge kjønn er RDA for kobber: 340 μg kobber for 1–3 år, 440 μg kobber for 4–8 år, 700 μg kobber for 9–13 år, 890 μg kobber for 14– 18 år og 900 μg kobber for alderen 19 år og eldre. For graviditet, 1000 μg. Til amming, 1300 μg. Når det gjelder sikkerhet, setter IOM også tolerable øvre inntaksnivåer (UL) for vitaminer og mineraler når bevis er tilstrekkelig. For kobber er UL satt til 10 mg/dag. Samlet blir EAR, RDA, AI og UL referert til som Dietary Reference Intakes .

European Food Safety Authority (EFSA) refererer til det samlede settet med informasjon som Dietary Reference Values, med Population Reference Intake (PRI) i stedet for RDA, og Average Requirement i stedet for EAR. AI og UL definerte det samme som i USA. For kvinner og menn i alderen 18 år og eldre er AI-ene satt til henholdsvis 1,3 og 1,6 mg/dag. AIs for graviditet og amming er 1,5 mg/dag. For barn i alderen 1–17 år øker AI med alderen fra 0,7 til 1,3 mg/dag. Disse AI-ene er høyere enn de amerikanske RDAene. European Food Safety Authority gjennomgikk det samme sikkerhetsspørsmålet og satte UL til 5 mg/dag, som er halvparten av den amerikanske verdien.

For amerikansk mat- og kosttilskuddmerking er mengden i en porsjon uttrykt som en prosent av daglig verdi (%DV). For kobbermerking var 100 % av den daglige verdien 2,0 mg, men fra 27. mai 2016 ble den revidert til 0,9 mg for å bringe den i samsvar med RDA. En tabell over de gamle og nye daglige verdiene for voksne er gitt på Referanse daglig inntak .

Mangel

På grunn av sin rolle i å forenkle jernopptaket, kan kobbermangel gi anemi -lignende symptomer, nøytropeni , skjelettforstyrrelser, hypopigmentering, nedsatt vekst, økt forekomst av infeksjoner, osteoporose, hypertyreose og abnormiteter i glukose- og kolesterolmetabolismen. Omvendt forårsaker Wilsons sykdom en opphopning av kobber i kroppsvev.

Alvorlig mangel kan bli funnet ved å teste for lave plasma- eller serumkobbernivåer, lave ceruloplasmin- og lave superoksiddismutasenivåer i røde blodlegemer; disse er ikke følsomme for marginal kobberstatus. "Cytokrom c-oksidaseaktiviteten til leukocytter og blodplater" har blitt oppgitt som en annen faktor i mangel, men resultatene er ikke bekreftet ved replikasjon.

Giftighet

Gram-mengder av forskjellige kobbersalter har blitt tatt i selvmordsforsøk og produsert akutt kobbertoksisitet hos mennesker, muligens på grunn av redoks-syklus og generering av reaktive oksygenarter som skader DNA . Tilsvarende mengder kobbersalter (30 mg/kg) er giftige hos dyr. En minimum diettverdi for sunn vekst hos kaniner er rapportert å være minst 3 ppm i dietten. Imidlertid kan høyere konsentrasjoner av kobber (100 ppm, 200 ppm eller 500 ppm) i dietten til kaniner ha en positiv innvirkning på fôrkonverteringseffektiviteten , veksthastigheter og slaktedressingsprosentene.

Kronisk kobbertoksisitet forekommer normalt ikke hos mennesker på grunn av transportsystemer som regulerer absorpsjon og utskillelse. Autosomale recessive mutasjoner i kobbertransportproteiner kan deaktivere disse systemene, noe som fører til Wilsons sykdom med kobberakkumulering og levercirrhose hos personer som har arvet to defekte gener.

Forhøyede kobbernivåer har også vært knyttet til forverrede symptomer på Alzheimers sykdom .

Menneskelig eksponering

I USA har Occupational Safety and Health Administration (OSHA) utpekt en tillatt eksponeringsgrense (PEL) for kobberstøv og røyk på arbeidsplassen som et tidsvektet gjennomsnitt (TWA) på 1 mg/m 3 . Nasjonalt institutt for arbeidssikkerhet og helse (NIOSH) har satt en anbefalt eksponeringsgrense (REL) på 1 mg/m 3 , tidsvektet gjennomsnitt. IDLH - verdien (umiddelbart farlig for liv og helse) er 100 mg/m 3 .

Kobber er en bestanddel av tobakksrøyk . Tobakksplanten absorberer lett og akkumulerer tungmetaller , som kobber fra den omkringliggende jorda inn i bladene. Disse absorberes lett inn i brukerens kropp etter innånding av røyk. De helsemessige konsekvensene er ikke klare.

Se også

Referanser

Notater

Pourbaix-diagrammer for kobber
Kobber i vann pourbiax diagram.png
Kobber i sulfid media pourbiax diagram.png
Kobber i 10M ammoniakk pourbiax diagram.png
Kobber i kloridmedier mer kobber pourbiax.png
i rent vann, eller sure eller alkaliske forhold. Kobber i nøytralt vann er mer edelt enn hydrogen. i vann som inneholder sulfid i 10 M ammoniakkløsning i en kloridløsning

Videre lesning

Eksterne linker