Det fängslande elementet koppar

Elementet koppar

Introduktion till elementet koppar

Deelement kopparär ett metallelement som tillhör grupp 11 i det periodiska systemet. Det är känt för sin formbarhet, ledningsförmåga av värme och elektricitet och höga duktilitet. Dessa egenskaper gör det till ett vanligt inslag i industriprodukter. Koppar finns i naturen och har använts i tusentals år. Den är uppkallad efter dess latinska namn, cuprum.

Koppar i det periodiska systemet

Grundämnet koppar har symbolen Cu och atomnummer 29. Koppar är en övergångsmetall högst upp i grupp 11 på det periodiska systemet, tillsammans med silver och guld. Emellertid har alla grundämnen i grupp 11 ganska distinkta kemiska egenskaper. Liksom silver och guld har koppar en mycket rik vattenkemi.

Koppar finns i d-blocket och dess elektronkonfiguration är [Ar]4s¹3d¹⁰. Det ligger till höger om nickel och till vänster om zink på det periodiska systemet.

Roliga fakta om koppar

Koppar har antimikrobiella egenskaper. Kopparkytor skyddar mot överföringar av SARS-CoV-2-viruset.

Det finns mer än 570 kopparlegeringar; de 2 mest kända kopparlegeringsfamiljerna är mässing och brons.

Ordet "koppar" kommer från dess ursprungliga beskrivning somCyprium aes, vilket betyder "metall från Cypern".

Pennies gjordes ursprungligen av ren koppar; dock består de nu av cirka 97,5 % zink med endast en tunn kopparbeläggning.

Frihetsgudinnan får sin gröna färg genom att kopparbeläggningen oxiderar.

Elementet koppar har extremt hög konduktans av både värme och el.

Koppar är viktigt för alla levande organismer eftersom det är en nyckelkomponent i ett respiratoriskt enzymkomplex

Ren koppar har en röd-orange färg, en av de enda metallerna som inte är silverfärgade eller grå

Kopparpulver kan enkelt tillverkas genom att tillsätta aluminiumfolie och en skvätt salt till en kopparsulfatlösning

Kopparacetat kan enkelt tillverkas hemma genom att tillsätta koppar till en blandning av vinäger och 3% väteperoxid

Pennies i USA gick från att mestadels vara koppar till att vara mestadels zink 1982.

Koppars antimikrobiella egenskaper

År 2008 utnämnde Environmental Protection Agency (EPA) koppar till den första antimikrobiella metallen. Dessutom listade organisationen 300 kopparytor som antimikrobiella. Termen "kontaktdödning" myntades för processen med att mikrober inaktiveras på kopparytor. Enligt professor Cassandra D. Salgado sker detta eftersom elementet "stör den elektriska laddningen av organismernas cellmembran." Forskare har observerat att effektiviteten av kontaktdödande ökar med ökat kopparinnehåll (i legeringar), ökad temperatur och ökad relativ luftfuktighet.

Koppars applikationer i dagens värld

Vad används koppar till?

Koppar har olika industriella tillämpningar på grund av dess metalliska egenskaper. Några av dessa produkter inkluderar stavar och stänger, trådar, rör och rör. Kopparlegeringar har många egenskaper såsom korrosionsbeständighet och beständighet mot biofouling; dessa gör koppar lämplig och effektiv för många användningsområden, till exempel i marina miljöer.

Koppar är också viktigt för människokroppen. Vi behöver ungefär ett milligram koppar varje dag. Koppar används i mynt i de flesta länder

Historia om elementet koppar

Låt oss prata om vem som upptäckte koppar. Koppar var ett av de första elementen som användes av människan, med kopparartefakter som går tillbaka till 9000 f.Kr. I de tidiga åldrarna använde människor koppar i verktyg och för dekorativa ändamål på grund av dess formbarhet och hållbarhet. Så för att vara ärlig så vet ingen vem som "upptäckte" koppar.

De tidiga romarna hette kopparaes Cyprium, vilket betyder "metall från Cypern", eftersom de kunde bryta koppar i stora mängder på Cypern. Namnet förkortades så småningom tillkopparpå latin, som blev "koppar" på engelska.

Kopparkemi – reaktioner och föreningar

Korrosion – Kopparoxidation

Kopparmetall reagerar med luften och vattnet (fukt i luften) för att bilda kopparkarbonat.

2Cu + O₂+ CO₂ + H₂O → CuCO₃+ Cu(OH)₂

Så vad händer här? Med tiden kommer kopparmetall att oxidera i luften och förlora sin lyster. Koppar bildar koppar(I)oxid och sedan koppar(II)oxid, som sedan övergår i kopparbasiskt karbonat. Detta grönaktiga lager kallas apatina, och ses bäst på frihetsgudinnan. Det finns en bra förklaring här. Om det finns föroreningar i luften (t.ex. svaveldioxid) kommer även kopparsulfid och basiskt kopparsulfat att bildas som en del av patinan.

Koppar + syre

Uppvärmd kopparmetall vid höga temperaturer kan reagera med syre och bilda koppar(II)oxid (CuO). Sedan kan koppar(II)oxiden reagera med vätgas vid höga temperaturer för att bilda kopparmetall och vatten.

2Cu + O₂→ 2 CuO

CuO + H₂→ Cu + H₂O

Koppar(II)oxid, ett svart pulver, kan också bildas genom sönderdelning av koppar(II)nitrat, karbonat eller hydroxid. När den är nytillverkad reagerar den lätt med syror och bildar motsvarande koppar(II)salt.

kopparoxid

Koppar(I)oxidCu₂O är gul eller röd, beroende på partikelstorleken. Det finns i naturen som mineralet cuprit. Den kan bildas genom långsam oxidation av koppar, eller genom reduktion av en koppar(II)lösning med ett milt reduktionsmedel. Koppar(I)oxid är produkten av Fehlings test och Benedicts test som testar för att reducera sockerarter. Reducerande sockerarter reducerar en basisk lösning av ett koppar(II)salt, vilket ger en klarröd fällning av Cu₂O.

Koppar + Vatten & Syror

Grundämnet koppar reagerar inte med vatten; detta gör den lämplig för användning i industriprodukter såsom rör. Koppar reagerar inte synligt med saltsyra, svavelsyra eller ättiksyra. Men tillsats av väteperoxid kommer att få kopparn att reagera, vilket ofta bildar en blandning av koppar(I)- och koppar(II)salter.

Koppar reagerar kraftigt med koncentrerad salpetersyra och skapar den giftiga kvävedioxidgasen. Med utspädd salpetersyra bildas desto mindre giftig NO.

Kopparhalogenider

Fluor: Cu + F₂→ CuF₂

Klor: Cu + Cl₂→ CuCl₂

Brom: Cu + Br₂→ CuBr₂

Koppar(II)jodid är inte stabil, och istället produceras vanligtvis en kombination av elementär koppar och vit koppar(I)jodid. De andra kopparhalogeniderna är mer stabila.

Kopparföreningar

Koppar bildar vanligtvis föreningar som kallas koppar(II)-salter, som är blågröna i lösning. Dessa salter är också vattenlösliga och kan vara giftiga i stora mängder. Många levande organismer har spårmängder av föreningarna som väsentliga näringsämnen. Den blå färgen på koppar i vattenlösning beror på bildningen av hexaaquacopper(II)jonen, Cu(H)₂O)₆²⁺.

Kopparsulfat

Koppar(II)sulfat är en oorganisk förening med formeln CuSO₄. I sin pentahydratform är föreningen ett ljusblått salt som löser sig i vatten i en exoterm reaktion och sönderdelas till den vattenfria formen innan den smälter.

Vattenfritt koppar(II)sulfat är ett vitt fast ämne som bildas vid uttorkning av koppar(II)sulfatpentahydrat. Många tester använder även koppar(II)sulfat som analytiskt reagens.

Isolering av koppar

Att lägga till en mer reaktiv metall till en kopparföreningslösning kan enkelt isolera koppar. Till exempel kan du göra kopparpulver av aluminiumfolie, eller kopparkristaller av en bit zink. I videon nedan gör vi kopparpulver

Dessutom har kopparnanopartiklar syntetiserats med hjälp av kemisk reduktionsmetod. I experimentet kombineras koppar(II)sulfatpentahydratlösning, stärkelse, askorbinsyra och natriumhydroxidlösning och värms upp. När det svalnar filtrerar forskare bort fällningarna från den slutliga lösningen.