EL COBRE.

EL COBRE

1- Descripción del material:

El cobre cuyo símbolo es Cu, es elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas.

El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos,nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.

El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. La producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006, con un déficit de 10,7% frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt. Los pórfidos cupríferos constituyen la principal fuente de extracción de cobre en el mundo.

2- Como se consigue en la naturaleza:

El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcosina (Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de un 0.5% en minas a cielo abierto y hasta un 2% en minas subterráneas.

En la naturaleza, los minerales de cobre aparecen mezclados con diversos tipos de materiales rocosos desprovistos de valor, que constituyen la denominada ganga, de la que deben ser separados para su explotación. Por ello es ne¬cesario realizar un primer proceso de triturado y pulverizado, a partir del cual se concentra por di¬versos procedimientos, según sea el mineral de co¬bre que se esté tratando.

El cobre también se presenta en forma de minerales con oxígeno como carbonatos, óxidos, silicatos y sulfatos, pero en menor concentración.

Según sea la mena, el proceso de extracción del cobre será diferente, así tenemos:

• Extracción de cobre a partir de menas sulfuradas (pirometalurgia)

• Extracción de cobre a partir de menas de óxido (hidrometalurgia

Extracción de cobre a partir de menas sulfuradas

Alrededor del 90% del cobre que se produce en el mundo proviene de los minerales de sulfuro. La extracción tiene cuatro etapas:

• Concentración por flotación

• Tostación

• Fusión de mata

• Afino

En el caso más común, que es el de los sulfu¬ros, suele aplicarse el tratamiento llamado de flota¬ción. Consiste el proceso en verter la molienda sobre agua con resina de creosota y un agente quí¬mico orgánico. Ya concentrado el azufre se elimina¬, por tostación, en un horno, en el que desapa¬rece parcialmente en forma de gas. Posteriormen¬te se añade mineral de hierro para formar escorias con las impurezas, y también se favorece la fusión aportación de una cantidad suficiente de cal. Con ello se forma la llamada nata de cobre, que en estado líquido se pasa a un convertidor en el que el hierro y el azufre que lo acompañase oxidan, dando lugar al cobre blister, de co¬lor negruzco, y con una cantidad aproximada de impurezas del 2 %. A continuación se afina para eliminar estas impurezas.

3-Características químicas del material:

Información atómica

• Nombre: cobre

• Símbolo: Cu

• Número atómico: 29

• Grupo del sistema periódico: grupo 11

• Valencias: 1+, 2+

• Estados de oxidación: +1, +2

• Electronegatividad: 1,9

• Radio atómico: 1,28 Å

• Radio covalente: 1,38 Å

• Radio iónico: 0,69 Å

• Estructura cristalina: cúbica centrada en las caras (CCC)

• Configuración electrónica: 1s22s22p63s23p63d104s1, o bien, [Ar]3d104s1

• • Primer potencial de ionización: 7,77 eV

• • Masa atómica: 63,54 g/mol

• • Dureza Mohs: 3,0

Otras propiedades (densidad,punto de fusión..)

• Densidad a 20 ºC: 8,96 g/cm3 (0,31 lb/in3 a 68 ºF)

• Punto de fusión: 1083 ºC (1981 ºF, 1356 K)

• Punto de ebullición: 2595 ºC (4703 ºF, 2868 K)

• Calor específico: 0,385 J/g•K (0,092 cal/ g ºC)

• Calor latente de fusión: 214•103 J/kg

• Calor latente de ebullición: 5410•103 J/kg

• Conductividad eléctrica a 20 ºC: 58,108•106 S/m (siemens por metro)

• Resistencia eléctrica: 0,017 Ohmio/mm2

• Conductividad térmica: 400 W/m•K

• Coeficiente de dilatación lineal: 1,7•10-5 ºC-1, de 20 ºC a 100 ºC

4-Propiedades mecánicas del material:

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa. Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas

...