Koppar

Koppar
Nummer 29 Tecken Cu Grupp 11 Period 4 Block d
Cu ↓ Ag Nickel←Koppar→Zink [Ar] 3d104s1 29Cu Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	63,546u
Utseende	Rödaktig metallisk
Fysikaliska egenskaper
Densitet	8 926kg/m³(273 K)
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	1 357,6K(1 083,4°C)
Kokpunkt	2 840 K (2 567 °C)
Molvolym	7,11 × 10-6m³/mol
Smältvärme	13,05kJ/mol
Ångbildningsvärme	300,3kJ/mol
Atomära egenskaper
Atomradie	135 (145)pm
Kovalent radie	138pm
van der Waalsradie	140pm
Jonisationspotential	Första: 745,5 kJ/mol Andra: 1 957,9 kJ/mol Tredje: 3 555 kJ/mol Fjärde: 5 536 kJ/mol (Lista)
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d104s1
e−per skal	2, 8, 18, 1
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	2,1 (svagbas)
Elektronegativitet	1,9 (Paulingskalan)
Diverse
Kristallstruktur	kubisk (ccp)
Ljudhastighet	3 570m/s
Elektrisk konduktivitet	59,6 × 106A/(V×m)
Mohs hårdhet	3,0
Identifikation
Historia
Stabilaste isotoper
Nuklid NF t1/2 ST SE(MeV) SP 63Cu 69,17 % Stabil 64Cu {syn.} 12,7timmar ε β- 1,675MeV 0,579 64Ni 64Zn 65Cu 26,233 % Stabil
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad:Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: Brandfarlig Miljöfarlig
H-fraser	H228,H410
P-fraser	P210,P273,P501
EU-märkning av farliga ämnen EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: Pulver: Brandfarlig (F)
R-fraser	R11
S-fraser	S16
NFPA 704 4 2 1
MAK	Schweiz: 0,1 mg × m−3(mätt sominhalerat damm)
SI-enheterochSTPanvänds om inget annat anges.

Koppar(latinsktnamn,cuprum) är ett rödaktigt, halvädeltmetallisktgrundämne,tillhörandemyntmetallerna.Det latinska namnetcuprumbetyder egentligen "metallen från Cypern".Cypernhar nämligen alltid varit rikt på koppar.

Historia

Koppar kan likt ädelmetallerna, dit den ibland räknas, ibland förekomma metalliskt i naturen och är den första metallen som mänskligheten lärde sig att bearbeta. Koppar har länge varit eftertraktad och använd sombetalningsmedellikt silver och guld och man har funnit mekaniskt framställda smycken från 9500 f.Kr. Spår av tidig kopparhantering från 6000-talet f.Kr. har hittats påneolitiskaboplatser i bådeIranochTurkiet,och 1000 år senare importerades koppar till södraMesopotamien.Bruket av koppar ledde till en nyteknologiskutveckling,kopparåldernoch i Nordenbronsåldern.Från omkring 4000 f.Kr. finns fynd som visar attindianeriNordamerikaanvände koppar till pilspetsar och iSydamerikautvecklades kopparmetallurgiunder 1000–500 f.Kr. exempelvis iMochekulturen.Koppar har haft en stor betydelse för den svenska historien och inom svensk kultur. I mitten av 1600-talet varkoppargruvan i Falunden största i Europa och hela Sveriges ekonomi hölls uppe tack vare en lönsam årligmalmbrytningpå cirka 3 000 ton, ochFalu rödfärgvar en mycket viktig biprodukt. Koppar var landets viktigasteexportvara.Kopparplåt från Falun täckte taken på Europas slott ochkatedraleroch koppar från Falun användes imyntända nere iSpanienunder hela1600-talet,likväl som svenskaDaleroch man använde kopparmyntfot.

Framställning av koppar

Koppar finns ijordskorpan,bundet imalmerna.Det bryts därför vanligen idagbrottsom till exempelChuquicamataiChile,Bingham Canyon Minei Utah,USAochEl Chino MineiNew Mexico,USA. EnligtUnited States Geological Surveyvar 2011 Chile den största producenten av koppar med 5,4 miljoner ton, 33 % av världens totala produktion på 16,1 miljoner ton, följt avPeru,Kina,och USA. Chile har brytbara kopparfyndigheter på 190 miljoner ton. Vanligaste ärsulfidiska malmer,främstkopparkis.De kopparkishaltiga malmerna innehåller dock vanligen ganska mycketsvavelkis,vilket länge gjorde många malmfyndigeter oanvändbara då man hade svårigheter att avlägsna svavlet ut kopparmalmen.

Idaganrikasmalmerna genom att krossas och malas till ett fint pulver, som sedan anrikas genomflotationtillslig,med en halt av omkring 20–30 % koppar.

Därefter rostas malmen för att minskasvavelhaltengenom oxidation. Den smälts därefter i enljusbågsugntillsammans med en slaggbildare, exempelvis sand. Smältan består nu avslaggoch skärsten, en blandning avkopparsulfidochjärnsulfidmed en halt på omkring 40 % koppar.

Genom kopparbessemermetoden, utvecklad under påverkan frånBessemermetodeninblåses nu syre i smältan, varvid syret oxiderar järnsulfiden till järnoxid.Efter den första blåsningen får man så kallad vitmetall (kopparsulfid) som går i retur till ugnen, varefter man får ut blisterkoppar eller råkoppar, som innehåller 98–99 % ren koppar.

Den raffineras påelektrolytiskväg till rena kopparkatoder.Resultatet är koppar som nästan är 100 % ren. Samtidigt utvinns biprodukterna som till exempelguldochsilver.I Skandinavien importeras och smälts kopparkoncentrat, som består av ca 25–35 % koppar genom flamsmältningteknologi. De största verken (i Norden) ärRönnskärsverkeni Sverige ochHarjavaltai Finland.

Koppar är 100 %återvinningsbar,utan att den förlorar någon av sina egenskaper. Enligt nyligen framtagen data kommer 34 % av de 22 miljoner ton koppar som årligen används i världen från återvunnet material. Se vidarekopparåtervinning.Handeln med kopparskrot har bidragit till att kopparstölder blivit ett samhällsproblem.

Handel

Handeln med koppar är global och görs upp på en mängdmarknader.Det har funnits försök att skapamonopol,men det har inte lyckats. Exempel på detta varWorld Copper Agreement1935 och Intergovernmental Council of Countries Exporters of Copper (CIPEC) 1967. Större handelsplatser ärLondon Metal Exchange(LME), Shanghai Metal Exchange (SHME) ochNYMEXCOMEX. Av dem är LME ledande.

Handeln sker vanligen med A grad Koppar i enlighet med BS EN 1978:1998 (Cu-CATH-1).

Egenskaper

Koppar är rödaktig, har klar lyster, ärsmidbar,tänjbar,pressbar,en bravärmeledareoch kan lämpa sig förgjutningsom dock besväras av blåsor i olegerat tillstånd. Koppar är den näst bästaledarenförelektrisk strömeftersilveroch är det absolut vanligaste materialet förelektriska kablaroch elektroniskamönsterkort.Koppar är intemagnetisktmen används tillelektromagneterochtransformatorer.Koppar har godlödbarhetmedtenn- ellersilverbaseratlod, menflussmedelbehövs.

Metallen leder även värme mycket effektivt (401wattper meter ochkelvin), en egenskap som gör den användbar inom elektronik där den leder bort värme från kretsarnastransistoreroch andra effekthalvledare. Livslängden för olika kopparprodukter varierar stort – från hundra år eller mer i byggnader, till bara några få år i elektronisk utrustning. En ständig debatt förs kring huruvida kopparkapslar är lämpliga förslutförvaring av radioaktivt avfall.Förespråkarna menar att kopparkapslar med 5 cm tjocka väggar kommer att hålla i minst en miljon år under normala förhållanden.

Koppar är en halvädel metall och motstår de flestaoxiderandesyror,även rensaltsyra,men löses isalpetersyraochsvavelsyra. I fuktig luft, särskilt i närvaro av luftföroreningar, bildas ett brunt oxidskikt, som sedan kan omvandlas till en grönpatina,kalladärg.Vanliga oxider ärkoppar(I)oxidochkoppar(II)oxidoch vanligaste salt ärkopparsulfat.

Koppar förekommer i olika former och koncentrationer. Den finns i sjövatten, floder, växter, jorden och även i ren metallisk form.

Biologiska funktioner

Mat rik på koppar

Koppar är ett livsnödvändigtspårämneför människor, djur och växter. Kopparinnehållet hos en vuxen individ utgör normalt 80 milligram, det dagliga upptaget genom födan av omkring 2–3 milligram.

Vissa djur såsom mångablötdjurhar kopparbaseradehemocyaninmolekylerför syretransporten i blodet och koppar behövs förfotosynteseni växtriket. Hos människan bidrar koppar till bildandet avröda blodkroppar.

Samtidigt kan förhöjningar av kopparhalten ge upphov till skadliga effekter på mark- och vattenorganismer. Sådana effekter kan uppträda vid de halter som uppmäts i förorenade miljöer till exempel i storstäder.

Kopparförgiftningär dock ovanlig, då kopparupptaget i tarmen är litet. Akut kopparförgiftning leder till kräkningar och diarré. Koppar lagras normalt inte i kroppen, varför symtomen är övergående om exponeringen upphör.

Koppar påverkarimmunförsvaret,ochkopparbristkan bl.a. leda tillagranulocytos,ett livshotande tillstånd av brist påvita blodkroppar.Det ingår som beståndsdel iceruloplasmin,samt någraaminoxidasersom oxiderarmonoaminer(till exempeldopamin),histaminochdiaminer.

Antimikrobiellthar koppar visat sig effektiv mot bland annatE. coli,MRSA,polio,influensavirusochstafylokocker.^{[källa behövs]}

Används även ikopparspiralsompreventivmedel.

Ärgat koppartak

Historisk och aktuell användning

Koppar och kopparlegeringar har använts i vår del av världen under tre och ett halvt årtusende i ett otal applikationer – från bronsålderns rakknivar och bronsyxor, via 1600-talets koppartak och bronskanoner,till industrisamhälletslagermetaller,VVS-detaljer och elektriska och elektroniska komponenter. Kopparkärl medförtentinsida var förr vanliga i köket och används ännu för dekoration och till moderna exklusiva kokkärl där god värmeledning önskas.

I dag används materialet som taktäckningsmaterial, i hängrännor och stuprör, samt för vatten- och värmedistribution tack vare sina godakorrosionsegenskaper.I kylskåp och bilar har koppar använts tillradiatoreroch rör, exempelvisbromsrör.

Elkabel med kopparledare

Koppar används somelektrisk ledare,på elektroniskamönsterkortoch tillelektronikkomponenterför exempelvistelekommunikationpå grund av den godaledningsförmåganochlödbarheten.Eltillämpningar konsumerar 60 % av all framställd koppar.

Blåsinstrument av mässing

Kopparlegeringar sommässingochbronseranvänds till exempel i rörkopplingar ochventiler,och som beslag och dekorationer. Koppar och kopparlegeringar används i marina tillämpningar, såsombåtpropellrarochfiskedragoch är vanliga imusiksammanhang,såsompiano- ochgitarrsträngarochbleckblåsinstrument.

Kopparens användbarhet och beständighet har eftertraktats och den används tillmynti många länder, med eller utannickel,i Sverige exempelvis i 50-öringen som användes 1992–2009. Koppar är en vanlig tillsats vidguldsmedsarbetendåguld- ochsilverlegeringarska göras merahållfasta.

Kopparföreningar utgör de färgande beståndsdelarna i en rad blå och grönapigment,sommalakit,azuritochschweinfurtergrönt.

Kopparlegeringar

Koppar används dels olegerad dels som basmetall i ett stort antallegeringar,i vilka man önskar uppnå vissa speciella egenskaper. Vanliga legeringsmetaller ärzink,tenn,aluminium,nickel,beryllium,kisel,kadmiumochkrom.

Några kända kopparlegeringar ärmässing,brons,malm,tombakochnysilver.Ävennordiskt guldochCoopers guldär kopparbaserade.Konstantanochmanganinär legeringar för speciella tekniska tillämningar.

De vanligaste av dessa legeringar är mässing, (koppar och zink) och brons, (koppar och tenn). Dessa namn används dock om en rad olikalegeringarmed koppar som basmetall och en eller flera legerande metaller, även när de ingående metallerna inte är helt kända.

Se även

• Periodiska systemet
• Falu koppargruva
• Aitikgruvan
• Brons
• Mässing
• Kopparbrist
• Kopparnickel
• Legering

Referenser

Tryckta källor

• Sherwood, Martin (1990).Kemin, Grundämnen & föreningar.Bonniers. sid. 128.ISBN 91-34-50893-7
• Nationalencyklopedin.Bra Böcker. 1989. sid. 4306.ISBN 91-7024-621-1

Externa länkar

• ”Materialguiden”(PDF(CC-BY-2.5)). Riksantikvarieämbetet. 2013.http://kulturarvsdata.se/raa/dokumentation/d58730a0-6e11-40ec-874e-d5711b593e36.
• Materialflödesanalys för koppar i Stockholm
• Copper Development Association