Cobre


Símbolo: Cu
Clasificación: Metales de transición Grupo 11


Número Atómico: 29
Masa Atómica: 63,546
Número de protones/electrones: 29
Número de neutrones (Isótopo 64-Cu): 35
Estructura electrónica: [Ar] 3d10 4s1
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 1
Números de oxidación: +1, +2


Electronegatividad: 1,90
Energía de ionización (kJ.mol-1): 785
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 118
Radio atómico (pm): 128
Radio iónico (pm) (carga del ion): 96(+1), 72(+2)


Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 13,0
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 304,6


Punto de Fusión (ºC): 1084,62
Punto de Ebullición (ºC): 2562
Densidad (kg/m3): 8960; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 7,09
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Rojo anaranjado.


Isótopos: Dos isótopos naturales: 63-Cu (69,17%) y 65-Cu (30,83%). Veintisiete inestables cuyos períodos de semidesintegración oscilan entre 188 milisegundos (79-Cu) y 61,83 horas (67-Cu).

Descubierto en: Antigüedad (+ de 5000 años a.C.).
Descubierto por:
Fuentes: Nativo. Minerales: calcopirita (FeCuS2), cuprita (Cu2O), malaquita (Cu2(CO3)(OH)2), azurita (Cu3(OH)2(CO3)2), bornita (FeCu2S4), cubanita (Fe2CuS3), covelina (CuS), calcosina (Cu2S).
Usos: Conducción eléctrica y de calor (alambres, cables, tubos), monedas, joyería, arte. Fontanería.


Curiosidades sobre el elemento: Se cree que se ha obtenido desde hace más de 5000 años.
Se encuentra en la corteza terrestre en un 6x10-3% en peso. Algunas veces se presenta nativo. Se encuentra en muchos minerales: cuprita, malaquita, azurita, calcopirita, bornita, atacamita [CuCl2.3Cu(OH)2], brochantita [Cu4(SO4)(OH)6], calcantita [CuSO4.5H2O], enargita [Cu3AsS4], tetraedrita [(Cu2Ag2Fe,Zn,Hg)3(Sb,As,Bi)2S6], ..... Las menas más importantes son los sulfuros, óxidos y carbonatos. En muchas ocasiones un mineral es rentable por los elementos que acompañan al cobre: hierro, níquel, plomo, plata, oro.
De estos minerales (son rentables con un contenido superior al 0,4% de cobre) se obtiene el cobre en bruto (94-97% de cobre) por concentración, tostación y fusión en hornos eléctricos o de reverbero. Este cobre es purificado al 99% (cobre cocido) por afino mediante fusión en horno de reverbero con aditivos que forman escorias con el hierro y el níquel, y el Cu2O existente se reduce con carbón. Posteriormente se realiza el afino electrolítico utilizando las placas de cobre cocido como ánodo sumergidas en una disolución sulfúrica de sulfato de cobre; como cátodo se usa cobre puro. El cobre del ánodo pasa a la disolución y en el cátodo se deposita cobre puro (pureza del 99,99%). Las impurezas pasan a la disolución y se recogen como barros anódicos, de gran importancia en la obtención de muchos elementos.
Otro método distinto a la extracción pirometalúrgica, es la extracción hidrometalúrgica (empleada también con otros metales), que consume la tercera parte del hidrógeno producido. Consiste en la reducción por H2 del Cu2+ de sus minerales en disolución acuosa. El material de partida contiene CuO o CuS que se disuelve con ácido sulfúrico y se hace burbujear hidrógeno en la disolución obtenida.
El cobre es un metal pesado, rojo con brillo metálico. Es blando, maleable, dúctil, y un buen conductor del calor y de la electricidad (es el segundo mejor conductor, después de la plata). Las impurezas aumentan considerablemente su resistividad.
Al contacto con el aire su superficie se oxida lentamente a Cu2O, rojo, lo que evita la oxidación posterior. En zonas húmedas se forma una capa protectora de color verde de carbonato básico de cobre (Cu(OH)2CO3) en las ciudades, de sulfato básico de cobre (CuSO4.Cu(OH)2) en los centros industriales y de cloruro básico (CuCl2.3Cu(OH)2) en las zonas costeras.
Fundido disuelve el H2 y el O2, pero no al N2, CO y CO2.
Se le considera semiprecioso, pues sólo es atacado directamente por los ácidos oxidantes. En presencia de O2 es atacado por otros ácidos. Las sustancias que contienen azufre lo corroen.
Más del 50% del cobre (puro o aleado) se destina a aplicaciones eléctricas o a la electrónica. Su elevado precio hace que sea sustituido por materiales más baratos siempre que es posible (aluminio).
Base de las aleaciones de nominadas bronces (cobre y estaño) y latones (cobre y cinc) de gran importancia económica. Casi todas las monedas y proyectiles contienen aleaciones de cobre. Entre sus compuestos destacan:

  • Sulfato de cobre (II) es la sal más importante. Utilizado como veneno agrícola (fungicida) y como algicida en la purificación de aguas. Es producto de partida de numerosos colorantes. La solución o licor de Fehling (sulfato de cobre (II) en medio básico con tartrato sódico-potásico) se utiliza en análisis para la determinación de azúcares.

  • El Cu2O (amarillo a rojo) se emplea como pigmento de pinturas anticorrosión, en desinsectación, como catalizador y para la obtención de vidrios y esmaltes rojos.
    El CuO (marrón negruzco a negro) se emplea para obtener vidrios y esmaltes negros, verdes y azules, como catalizador, en vidrios ópticos y como abono.

  • Una mezcla en cantidades estequimétricas de CuCO3 con Y2O3 y BaCO3, calentada a unos 1000ºC, produce una cerámica superconductora de composición YBa2Cu3O6,5-7,0. Es un oligoelemento importante para los seres vivos: diariamente el hombre necesita unos 2 mg (el contenido total es de unos 150 mg). No es tóxico, aunque en grandes cantidades produce vómitos (por ejemplo, una disolución del 5% de sulfato de cobre). Para las bacterias, algas y hongos, sin embargo, el ion Cu2+ es un veneno.