Sección Secundaria
Cobre
Su origen del Cobre
Propiedades físicas
El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso
industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal,
después del hierro y del aluminio, mas consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metalico y, después de
la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y
térmica. Es un material abundante en la
naturaleza; tiene un precio accesible y se recicla de forma indefinida; forma
aleaciones para mejorar las prestaciones mecanicas y es resistente a la
corrosión y oxidación.
La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la
Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia
estandar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed
Copper Standard (Estandar Internacional del Cobre Recocido) o IACS.
Según esta definición, la conductividad del
cobre recocido medida a 20 °C es igual a 58 S/m.[43]
A este valor de conductividad se le asigna un índice 100% IACS y la
conductividad del
resto de los materiales se expresaen porcentaje de IACS. La mayoría de
los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen
excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad
designados C-103 y C-110 44]
Características químicas
En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de
oxidación bajos, siendo el mas común el +2, aunque
también hay algunos con estado de oxidación +1.
Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta
por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse
posteriormente por la formación de óxido cúprico
(CuO).[45] La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del
ion [Cu (OH2)6]+2.[46]
Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable
de carbonato basico (carbonato cúprico) de color verde y
venenoso.[47] También pueden formarse patinas de cardenillo, una
mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma
cuando los óxidos de cobre reaccionan con acido
acético,[48] que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en
procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre
para la cocción de alimentos, deben tomarse
precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal
sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido.
Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia
de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor
sólo le ataca atemperaturas superiores a 500 °C.[45] El cloruro
cuproso y el cloruro cúprico, combinados con el oxígeno y en
presencia de humedad producen acido clorhídrico, ocasionando unas
manchas de atacamita o paratacamita, de color verde palido a azul
verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la superficie y producen
mas cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la
erosión.[49]
Los vidrios son ejemplo de un material amorfo. Los
materiales amorfos ofrecen con frecuencia una mezcla única de
propiedades porque sus atomos no estan acomodados en sus arreglos
regulares y periódicos. Existen materiales calificados como amorfos que
pueden contener una fracción cristalina.
Por otra parte, la cristalización de los vidrios puede controlarse, se han desarrolladoformas de nuclear en forma deliberada
cristales ultra finos en vidrios amorfos. Los materiales
obtenidos se llaman vitroceramicos, pueden hacerse hasta 99.9% cristalinos y
son bastante resistentes. La mayor ventaja de estos es que pueden
moldearse con las técnicas de conformación del vidrio pero se fracturan como el vidrio.
3.3 Redes, celdas unitarias, bases y estructuras cristalinas.
Una red es una colección de puntos, llamados puntos de red, ordenados en
un patrón periódico de tal modo que los
alrededores de cada punto de la red son idénticos. Un
gripo de uno o mas atomos ubicados en forma determinada entre si
y asociados con cada punto de red, se llama motivo o base. Se
obtiene una estructura cristalina sumando la red y la base.
La celda unitaria es la subdivisión de una red que sigue conservando las
características generales de toda la red. Al apilar
celdas unitarias idénticas se puede construir toda la red. Hay siete arreglos únicos, llamados sistemas cristalinos,
que llenan el espacio tridimensional. Son el sistema
cúbico, tetragonal, ortorrómbico, romboédrico, hexagonal,
monoclínico y triclínico. Pero existen 14 arreglos
distintos de puntos de red son arreglos únicos llamados redes de bravías.
Cubica simple, cubica centrada en caras, cubica centrada en cuerpo, tetragonal
simple, tetragonal centrada en cuerpo, hexagonal, romboédrica,
monoclínica simple,monoclínica centrada
en base, triclínica.
Parametros de red: Los parametros de red, que describen el
tamaño y la forma de la celda unitaria, incluyen dimensiones de las
aristas de la celda unitaria y los angulos entre estas. Esta longitud es el parametro de red a, esta longitud se
expresa en nanómetros o en unidades angstrom. Se
requieren varios parametros de red para definir el tamaño y la
forma de celdas unitarias complicadas.
Cantidad de atomos por celda unitaria: Cada una de las celdas unitaria
se define con una cantidad específica de puntos de red. Cuando se cuenta la cantidad de puntos de red que pertenece a cada
celda, se debe tener en cuenta que esos puntos de red pueden estar compartidos
por mas de una celda unitaria. Un punto
de red en un vértice de una celda unitaria esta compartido con siete
celdas unitaria adyacentes, y en consecuencia compartido por un total de ocho
celdas.
La cantidad de atomos por celda unitaria es igual al producto de la
cantidad de atomos por punto de red por la cantidad de puntos de red por
celda unitaria.
Radio atómico versus parametros de red: En la celda unitaria, las
direcciones a lo largo de las cuales los atomos
estan en contactos continuo son direcciones de empaquetamiento compacto.
Numero de coordinación: Es la cantidad de atomos que tocan a
determinados atomos, o sea la cantidad de vecinos mas cercanos a ese atomo en particular.Es una medida de que tan
compacto y eficiente es el empaquetamiento de los atomos.
Factor de empaquetamiento: Es la fracción de espacio ocupada por
atomos, suponiendo que son esferas duras que tocan a su vecino
mas cercano.
Densidad: La densidad teórica de un material se
puede calcular con las propiedades de su estructura cristalina.
3.4 Transformaciones alotrópicas o polimorfas
Los materiales que pueden tener mas de una estructura cristalina se
llaman alotrópicos, polimorfos. El término alotropía suele
reservarse para este comportamiento en los elementos
puros, mientras que polimorfismo se u
Los acidos oxacidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan
estos acidos como decapantes (acido sulfúrico) y
abrillantadores (acido nítrico). El acido sulfúrico
reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS
(covelina) o Cu2S (calcocita) de color negro y agua. También pueden
formarse sales de sulfato cúprico (antlerita) con colores de verde a
azul verdoso 49] Estas sales son muy comunes en los
anodos de los acumuladores de plomo que se emplean en los
automóviles.
El acido cítrico disuelve el óxido de cobre, por lo que se
aplica para limpiar superficies de cobre, lustrando el metal y formando citrato
de cobre. Si después de limpiar el cobre con acido
cítrico, se vuelve a utilizar el mismo paño para limpiar
superficies de plomo, el plomo se bañara de una capa externa de
citrato de cobre y citrato de plomo con un color rojizo y negro.
Propiedades físicas
Estado ordinario
Sólido (diamagnético)
Densidad
8960[2] kg/m3
Punto de fusión
1357,77 K (1084,62 °C)[3]
Punto de ebullición
3200 K (2927 °C)[3]
Entalpía de vaporización
300[4] kJ/mol
Entalpía de fusión
13,1[4] kJ/mol
