Kobber

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

29 Nikkel ← Kobber → Zink – ↑ Cu ↓ Ag Det periodiske system

Udseende Rødligt, skinnende metal Generelt Navn(e): Kobber Kemisk symbol: Cu Atomnummer: 29 Atommasse: 63.546(3) g/mol Grundstofserie: Overgangsmetal Gruppe: 11 Periode: 4 Blok: d Elektronkonfiguration: [Ar] 3d10 4s1 Elektroner i hver skal: 2, 8, 18, 1 Kovalent radius: 138 pm Van der Waals radius: 140 pm Kemiske egenskaber Oxidationstrin: 2, 1 (svagt basisk oxid) Elektronegativitet: 1,90 (Paulings skala) Fysiske egenskaber Tilstandsform: Fast Krystalstruktur: Kubisk fladecentreret Massefylde: 8,96 g/cm3 Massefylde på væskeform: 8,02 g/cm3 Smeltepunkt: 1084,62 °C Kogepunkt: 2562 °C Smeltevarme: 13,26 kJ/mol Fordampningsvarme: 300,4 kJ/mol Varmeledningsevne: (300 K) 401 W·m–1K–1 Varmeudvidelseskoeff.: (25°C) 16,5 μm/m·K Elektrisk resistivitet: (20°C) 16,28 nΩ·m Magnetiske egenskaber: Diamagnetisk Mekaniske egenskaber Youngs modul: 130 GPa Forskydningsmodul: 48 GPa Kompressibilitetsmodul: 140 GPa Poissons forhold: 0,34 Hårdhed (Mohs' skala): 3,0 Hårdhed (Vickers): 369 MPa Hårdhed (Brinell): 874 MPa

Kobber (opkaldt efter Cypern) er det 29. grundstof i det periodiske system, og har det kemiske symbol Cu: I sin rene form optræder dette overgangsmetal som et skinnende metal med en karakteristisk rødlig farve, men når det iltes ("ruster"), omdannes overfladen langsomt til et oxid kaldet ir, hvis irgrønne farve kendes fra blandt andet kobbertage på visse kirketårne.

Indholdsfortegnelse 1 Egenskaber 1.1 Kemiske egenskaber 1.2 Fysiske egenskaber 2 Tekniske anvendelser 3 Kobber i biologien 4 Historie 5 Forekomst 6 Isotoper af kobber 7 Henvisning

[redigér] Egenskaber

Kobber har en række fællestræk med sølv og guld, der ligesom kobber står i gruppe 11; for eksempel er alle disse metaller nemme at forarbejde.

[redigér] Kemiske egenskaber

I kemiske forbindelser optræder kobber normalt i to oxidationstrin; som den mindre stabile kobber(I)-ion Cu⁺, og den mere stabile kobber(II)-ion Cu⁺⁺; sidstnævnte danner blågrønne salte og opløsninger. Knap så ofte ser man kobber i oxidationstrin +3, og i ganske sjældne tilfælde med oxidationstrin +4.

[redigér] Fysiske egenskaber

Kobber er en fremragende elektrisk leder og varmeleder; blandt de rene metaller er overgås det kun af sølv på disse punkter, og det endda kun med godt 5 procent.

Kobberets lyse, rødlige farve skyldes de energibånd som elektronerne i et stykke kobber kan "færdes" i: For kobbers vedkommende er disse bånd arrangeret sådan, at elektronerne har lettere ved at optage og afgive den energimængde der er i fotonerne i rødt lys, end energien i fotonerne i grønt og blåt lys: Mere af det røde lys tilbagekastes, mens andre farver i højere grad absorberes. Selv når det er smeltet, ved temperaturer lige over smeltepunktet, bevarer kobber sin karakteristiske farve; det kan ses hvis der falder tilstrækkelig lys på det smeltede metal fra omgivelserne.

[redigér] Tekniske anvendelser

Kobber bruges til mange formål indenfor elektronikken, først og fremmest i elektriske ledninger, kabler og andre ting der skal lede elektrisk strøm. Ved fremstillingen af integrerede kredsløb ("chips") har man længe brugt aluminium til at danne de mønstre der etablerer de elektriske forbindelser mellem kredsløbets komponenter, men nu anvender man i stigende grad kobber til dette formål, fordi det leder strømmen bedre. Også i de kølefinner der bruges til at køle visse komponenter i computere, forstærkere m.v. er kobber ved at overtage aluminiums "traditionelle" rolle på området.

Kobber bruges også til statuer, som beklædning på hustage, til rør og samlemuffer i visse VVS-installationer. Mange legeringer, som for eksempel messing, indeholder kobber, og disse legeringer bruges i mønter, en lang række blæserinstrumenter, spisebestik og køkkenudstyr; for eksempel er Sterlingsølv nødt til at indeholde nogle få procent kobber hvis det skal bruges til spisebestik.

Bakterier trives ikke på en kobberoverflade: Af den grund har visse hospitaler dørhåndtag af kobber, og ved at lave luftkanalerne til airconditioning af kobber kan man begrænse spredningen af legionærsyge ad disse kanaler. Kobber(II)sulfat bruges som et middel mod alger og svampe, herunder meldug.

Kobber indgår i et antal keramiske glasurer, og bruges som farvestof til glas.

[redigér] Kobber i biologien

Kobber er et livsvigtigt sporstof for alle højere dyre- og plantearter; raske voksne mennesker har brug for omkring 0,9 milligram om dagen. Visse dyrearter, herunder de fleste bløddyr, bruger det kobberholdige hæmocyanin i stedet for det jernholdige hæmoglubin til at transportere ilt i deres blod.

For store mængder af kobber er til gengæld giftigt, hvilket primært skyldes kobberets evne til at optage og afgive elektroner enkeltvis ved at skifte oxidationstrin: Det virker som en katalysator for dannelsen af stærkt reaktionsvillige kemiske radikaler.
Den arvelige Wilsons sygdom bevirker at patienten ikke som normalt udskiller kobber via leveren, men ophober det. Der er undersøgelser der tyder på en sammenhæng mellem skizofreni og forhøjede mængder af kobber i kroppen.

[redigér] Historie

Kobber er et af de få metaller der optræder som rent metal i naturen, frem for i kemisk forbindelse med andre stoffer: Af den grund har nogle af de tidligste civilisationer haft adgang til dette metal, og mennesker har brugt kobber i mindst 10.000 år. Sumererne og ægypterne fremstillede redskaber af kobber; ægypterne fandt hurtigt ud af at kobberet bliver lettere at støbe hvis man tilsætter en smule tin, så bronze blev "opdaget" ganske kort efter kobber. I Kina brugte man kobber omkring år 2000 f.kr. og fremstillede bronze i høj kvalitet omkring 1200 f.kr.

Kobber var en vigtig ressource for både for oldtidens Grækenland og for romerriget; romerne kaldte det for aes Cyprium (aes er et generelt latinsk ord for kobberholdige legeringer), efter Cypern, da meget kobber på den tid blev udvundet dér. Heraf blev det nyere latinske ord for kobber udledt; cuprum. Kobber blev knyttet sammen med Afrodite/Venus, og alkymisterne brugte samme symbol for kobber som for planeten Venus.

[redigér] Forekomst

Kobber udgør 68 ppm af Jordens skorpe målt på masse, og findes i naturen dels som rent metal, dels i kemiske forbindelser med andre stoffer. Det er primært sulfider som chalcopyrit (CuFeS₂), bornit (Cu₅FeS₄), covellit (CuS), chalcocit (Cu₂S) der udvindes kommercielt, men der ud over kan kobber også udvindes af karbonater som azurit (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) og malachit (Cu₂CO₃(OH)₂), og oxidet cuprit (Cu₂O). Størstedelen af verdensproduktionen af kobberholdige malme kommer fra Chile, USA, Indonesien, Australien, Peru, Rusland, Canada, Kina, Polen, Kazakhstan og Mexico.

Chile er verdens største producent af kobber og eksporterer til Asien (43%), Europe (29%), Sydamerika (16%) og Nordamerika (12%)^[1]. Verdens største kobbermine, Chuquicamata, ligger således i Chile i Atacama-ørkenen knap 3000 meter over havets overflade. Verdens største underjordiske kobbermine, El Teniente, ligger syd for den chilenske hovedstad Santiago.

Det såkaldte Intergovernmental Council of Copper Exporting Countries, en sammenslutning af kobber-eksporterende lande der eksisterede fra 1967 til 1992, forsøgte at opnå samme indflydelse på verdensmarkedet for kobber, som OPEC har på markedet for olie, men uden held, primært fordi verdens næststørste producent USA, ikke var medlem.

I juni 1999 nåede prisen på kobber det laveste niveau i 60 år, med 0,60 amerikanske dollars per pund, men siden da er prisen mere end femdoblet, til $3,75 per pund i maj 2006.

[redigér] Isotoper af kobber

Naturligt forekommende kobber består af to stabile isotoper, kobber-63 og kobber-65, og dertil kendes dusinvis af radioaktive isotoper, hvoraf kobber-64 har den længste halveringstid med 12,7 timer. De øvrige kobberisotoper har halveringstider på få minutter eller mindre.

[redigér] Henvisning