El cobre es un elemento químico ; tiene símbolo Cu (del latín cuprum ) y número atómico 29. Es un metal blando, maleable y dúctil con muy alta conductividad térmica y eléctrica . Una superficie recién expuesta de cobre puro tiene un color naranja rosado . El cobre se utiliza como conductor de calor y electricidad, como material de construcción y como componente de diversas aleaciones metálicas , como la plata esterlina utilizada en joyería , el cuproníquel utilizado para fabricar monedas y artículos marinos , y el constanten utilizado en galgas extensométricas y termopares . para medición de temperatura.
El cobre es uno de los pocos metales que puede encontrarse en la naturaleza en una forma metálica directamente utilizable ( metales nativos ). Esto llevó a un uso humano muy temprano en varias regiones, desde c. 8000 a.C. Miles de años después, fue el primer metal fundido a partir de minerales de sulfuro, c. 5000 aC ; el primer metal que se moldea en un molde, c. 4000 aC ; y el primer metal que se alió intencionalmente con otro metal, el estaño , para crear bronce , c. 3500 a.C. [8]
En la época romana , el cobre se extraía principalmente en Chipre , origen del nombre del metal, de aes cyprium (metal de Chipre), posteriormente corrompido a cuprum (latín). Coper ( inglés antiguo ) y copper se derivaron de esto; la ortografía posterior se utilizó por primera vez alrededor de 1530. [9]
Los compuestos que se encuentran comúnmente son las sales de cobre (II), que a menudo imparten colores azules o verdes a minerales como la azurita , la malaquita y la turquesa , y se han utilizado amplia e históricamente como pigmentos.
El cobre utilizado en los edificios, normalmente para tejados, se oxida formando una pátina verde de compuestos llamados cardenillo . El cobre se utiliza en ocasiones en artes decorativas , tanto en su forma de metal elemental como en compuestos como pigmentos. Los compuestos de cobre se utilizan como agentes bacteriostáticos , fungicidas y conservantes de la madera .
El cobre es esencial para todos los organismos vivos como mineral traza en la dieta porque es un componente clave del complejo de enzimas respiratorias citocromo c oxidasa . En moluscos y crustáceos , el cobre es un componente del pigmento sanguíneo hemocianina , reemplazado por la hemoglobina complejada con hierro en peces y otros vertebrados . En los seres humanos, el cobre se encuentra principalmente en el hígado, los músculos y los huesos. [10] El cuerpo adulto contiene entre 1,4 y 2,1 mg de cobre por kilogramo de peso corporal. [11]
El cobre, la plata y el oro se encuentran en el grupo 11 de la tabla periódica; Estos tres metales tienen un electrón orbital s encima de una capa de electrones d llena y se caracterizan por una alta ductilidad y conductividad eléctrica y térmica. Las capas d llenas de estos elementos contribuyen poco a las interacciones interatómicas, que están dominadas por los electrones s a través de enlaces metálicos . A diferencia de los metales con capas D incompletas, los enlaces metálicos del cobre carecen de carácter covalente y son relativamente débiles. Esta observación explica la baja dureza y la alta ductilidad de los monocristales de cobre. [12] A escala macroscópica, la introducción de defectos extendidos en la red cristalina , como límites de grano, dificulta el flujo del material bajo tensión aplicada, aumentando así su dureza. Por este motivo, el cobre se suele suministrar en forma policristalina de grano fino , que tiene mayor resistencia que las formas monocristalinas. [13]
La suavidad del cobre explica en parte su alta conductividad eléctrica (59,6 × 10 6 S /m ) y alta conductividad térmica, la segunda más alta (solo superada por la plata) entre los metales puros a temperatura ambiente. [14] Esto se debe a que la resistividad al transporte de electrones en metales a temperatura ambiente se origina principalmente por la dispersión de electrones en las vibraciones térmicas de la red, que son relativamente débiles en un metal blando. [12] El máximo permitido [ posible? ] la densidad actual del cobre al aire libre es aproximadamente3,1 × 10 6 A/m 2 , por encima del cual comienza a calentarse excesivamente. [15]
El cobre es uno de los pocos elementos metálicos con un color natural distinto del gris o el plateado. [16] El cobre puro es de color rojo anaranjado y adquiere un deslustre rojizo cuando se expone al aire. Esto se debe a la baja frecuencia de plasma del metal, que se encuentra en la parte roja del espectro visible, lo que hace que absorba los colores verde y azul de mayor frecuencia. [17]
Como ocurre con otros metales, si el cobre se pone en contacto con otro metal en presencia de un electrolito , se producirá corrosión galvánica . [18]
El cobre no reacciona con el agua, pero sí reacciona lentamente con el oxígeno atmosférico para formar una capa de óxido de cobre de color marrón oscuro que, a diferencia del óxido que se forma en el hierro en el aire húmedo, protege el metal subyacente de una mayor corrosión ( pasivación ). A menudo se puede ver una capa verde de cardenillo (carbonato de cobre) en estructuras antiguas de cobre, como los techos de muchos edificios más antiguos [19] y la Estatua de la Libertad . [20] El cobre se empaña cuando se expone a algunos compuestos de azufre , con los que reacciona para formar diversos sulfuros de cobre . [21]
Hay 29 isótopos de cobre.63
Cu
ysesenta y cinco
Cu
son estables, con63
Cu
que comprende aproximadamente el 69% de cobre natural; ambos tienen un giro de 3 ⁄ 2 . [22] Los otros isótopos son radiactivos , siendo el más estable67
Cu
con una vida media de 61,83 horas. [22] Se han caracterizado siete isómeros metaestables ;68m
Cu
es el de mayor duración con una vida media de 3,8 minutos. Los isótopos con un número de masa superior a 64 se desintegran en β − , mientras que aquellos con un número de masa inferior a 64 se desintegran en β + .64Cu, que tiene una vida media de 12,7 horas, se desintegra en ambos sentidos. [23]
62
Cu
y64
Cu
tienen aplicaciones significativas.62
Cu
se utiliza en62
Cu
"Cu-PTSM como trazador radiactivo para tomografía por emisión de positrones ". [24]
El cobre se produce en estrellas masivas [25] y está presente en la corteza terrestre en una proporción de aproximadamente 50 partes por millón (ppm). [26] En la naturaleza, el cobre se encuentra en una variedad de minerales, incluido el cobre nativo , sulfuros de cobre como la calcopirita , bornita , digenita , covellita y calcocita , sulfosales de cobre como la tetrahedita-tennantita y enargita , carbonatos de cobre como la azurita y malaquita , y como óxidos de cobre(I) o cobre(II) como cuprita y tenorita , respectivamente. [14] La masa más grande de cobre elemental descubierta pesaba 420 toneladas y fue encontrada en 1857 en la península de Keweenaw en Michigan, EE. UU. [26] El cobre nativo es un policristal , y el cristal individual más grande jamás descrito mide 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . [27] El cobre es el vigésimo quinto elemento más abundante en la corteza terrestre , representando 50 ppm frente a 75 ppm del zinc y 14 ppm del plomo . [28]
Las concentraciones de fondo típicas de cobre no exceden1 ng/m 3 en la atmósfera;150 mg/kg en suelo;30 mg/kg en vegetación; 2 μg/L en agua dulce y0,5 μg/L en agua de mar. [29]
La mayor parte del cobre se extrae o se extrae como sulfuros de cobre de grandes minas a cielo abierto en depósitos de pórfido de cobre que contienen entre 0,4 y 1,0% de cobre. Los sitios incluyen Chuquicamata , en Chile, la mina Bingham Canyon , en Utah, Estados Unidos, y la mina El Chino , en Nuevo México, Estados Unidos. Según el Servicio Geológico Británico , en 2005 Chile era el principal productor de cobre con al menos un tercio de la cuota mundial, seguido de Estados Unidos, Indonesia y Perú. [14] El cobre también se puede recuperar mediante el proceso de lixiviación in situ . Varios sitios en el estado de Arizona se consideran candidatos principales para este método. [30] La cantidad de cobre en uso está aumentando y la cantidad disponible apenas es suficiente para permitir que todos los países alcancen los niveles de uso del mundo desarrollado. [31] Una fuente alternativa de cobre para la recolección que se está investigando actualmente son los nódulos polimetálicos , que se encuentran en las profundidades del Océano Pacífico, aproximadamente entre 3000 y 6500 metros bajo el nivel del mar. Estos nódulos contienen otros metales valiosos como cobalto y níquel . [32]
El cobre se ha utilizado durante al menos 10.000 años, pero más del 95% de todo el cobre jamás extraído y fundido se ha extraído desde 1900. [33] Como ocurre con muchos recursos naturales, la cantidad total de cobre en la Tierra es enorme, con alrededor de 10 14 toneladas en el kilómetro superior de la corteza terrestre, lo que equivale a unos 5 millones de años al ritmo actual de extracción. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de estas reservas es económicamente viable con los precios y tecnologías actuales. Las estimaciones de las reservas de cobre disponibles para la minería varían entre 25 y 60 años, dependiendo de supuestos básicos como la tasa de crecimiento. [34] El reciclaje es una fuente importante de cobre en el mundo moderno. [33]
El precio del cobre es volátil . [35] Después de un pico en 2022, el precio cayó inesperadamente. [36]
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La gran mayoría de los minerales de cobre son sulfuros. Los minerales comunes son los sulfuros de calcopirita (CuFeS 2 ), bornita (Cu 5 FeS 4 ) y, en menor medida, covelita (CuS) y calcocita (Cu 2 S). [37] Estos minerales se encuentran a un nivel de <1% Cu. Se requiere concentración del mineral, que comienza con la trituración seguida de la flotación por espuma . El concentrado restante es el fundido, que se puede describir con dos ecuaciones simplificadas: [38]
El óxido cuproso reacciona con el sulfuro cuproso para convertirse en cobre ampollado al calentarlo.
Esta tostación da cobre mate, aproximadamente un 50% de Cu en peso, que se purifica mediante electrólisis. Dependiendo del mineral, a veces se obtienen otros metales durante la electrólisis, incluidos platino y oro.
Además de los sulfuros, otra familia de minerales son los óxidos. Aproximadamente el 15% del suministro mundial de cobre deriva de estos óxidos. El proceso de beneficio de óxidos implica una extracción con soluciones de ácido sulfúrico seguida de electrólisis. Paralelamente al método anterior para minerales de sulfuros y óxidos "concentrados", se recupera cobre de los relaves y montones de minas. Se utilizan diversos métodos, incluida la lixiviación con ácido sulfúrico, amoníaco y cloruro férrico. También se utilizan métodos biológicos. [38] [39]
Una fuente importante de cobre proviene del reciclaje. El reciclaje se facilita porque el cobre suele utilizarse en su estado metálico. En 2001, un automóvil típico contenía entre 20 y 30 kg de cobre. El reciclaje suele comenzar con algún proceso de fusión mediante un alto horno. [38]
Una fuente potencial de cobre son los nódulos polimetálicos, que tienen una concentración estimada del 1,3%. [40] [41]
Al igual que el aluminio , el cobre es reciclable sin pérdida de calidad, tanto desde el estado bruto como desde los productos manufacturados. [42] En volumen, el cobre es el tercer metal más reciclado después del hierro y el aluminio. [43] Se estima que el 80% de todo el cobre jamás extraído todavía se utiliza en la actualidad. [44] Según el informe Existencias de metales en la sociedad del Panel Internacional de Recursos , las existencias globales per cápita de cobre en uso en la sociedad son de 35 a 55 kg. Gran parte de esto ocurre en países más desarrollados (140 a 300 kg per cápita) y no en países menos desarrollados (30 a 40 kg per cápita).
El proceso de reciclaje de cobre es aproximadamente el mismo que se utiliza para extraer cobre, pero requiere menos pasos. La chatarra de cobre de alta pureza se funde en un horno y luego se reduce y se vierte en palanquillas y lingotes ; La chatarra de menor pureza se refina mediante galvanoplastia en un baño de ácido sulfúrico . [45]
El costo ambiental de la minería del cobre se estimó en 3,7 kg CO2eq por kg de cobre en 2019. [46] Codelco, un importante productor de Chile, informó que en 2020 la empresa emitió 2,8 t CO2eq por tonelada (2,8 kg CO2eq por kg) de cobre fino. [47] Las emisiones de gases de efecto invernadero surgen principalmente de la electricidad consumida por la empresa, especialmente cuando proviene de combustibles fósiles, y de los motores necesarios para la extracción y refinamiento del cobre. Las empresas que explotan tierras a menudo gestionan mal los desechos, lo que deja la zona estéril para la vida. Además, los ríos y bosques cercanos también se ven afectados negativamente. Filipinas es un ejemplo de una región donde las empresas mineras sobreexplotan la tierra . [48]
Los residuos de la minería del cobre en Valea Şesei, Rumania, han alterado significativamente las propiedades del agua cercana. El agua de las zonas afectadas es muy ácida, con un rango de pH de 2,1 a 4,9 y muestra niveles elevados de conductividad eléctrica entre 280 y 1561 mS/cm. [49] Estos cambios en la química del agua hacen que el ambiente sea inhóspito para los peces, lo que esencialmente hace que el agua sea inhabitable para la vida acuática.
Se han formulado numerosas aleaciones de cobre, muchas de ellas con usos importantes. El latón es una aleación de cobre y zinc . El bronce generalmente se refiere a aleaciones de cobre y estaño , pero puede referirse a cualquier aleación de cobre como el bronce de aluminio . El cobre es uno de los componentes más importantes de las soldaduras de plata y oro de quilates utilizadas en la industria de la joyería, modificando el color, la dureza y el punto de fusión de las aleaciones resultantes. [52] Algunas soldaduras sin plomo consisten en estaño aleado con una pequeña proporción de cobre y otros metales. [53]
La aleación de cobre y níquel , llamada cuproníquel , se utiliza en monedas de baja denominación, a menudo para el revestimiento exterior. La moneda estadounidense de cinco céntimos (actualmente llamada níquel ) se compone de un 75% de cobre y un 25% de níquel en una composición homogénea. Antes de la introducción del cuproníquel, que fue ampliamente adoptado por los países en la segunda mitad del siglo XX, [54] también se utilizaban aleaciones de cobre y plata ; en Estados Unidos se utilizaba una aleación de 90% de plata y 10% de cobre hasta 1965, cuando se eliminó la plata en circulación de todas las monedas con la excepción del medio dólar; estas se degradaron a una aleación de 40% plata y 60% cobre entre 1965 y 1970. [55] La aleación de 90% cobre y 10% níquel , notable por su resistencia a la corrosión, se utiliza para diversos objetos expuestos al agua de mar, aunque es vulnerable a los sulfuros que a veces se encuentran en puertos y estuarios contaminados. [56] Las aleaciones de cobre con aluminio (alrededor del 7%) tienen un color dorado y se utilizan en decoraciones. [26] Shakudō es una aleación decorativa japonesa de cobre que contiene un bajo porcentaje de oro, típicamente entre 4 y 10%, que puede patinarse hasta obtener un color azul oscuro o negro. [57]
El cobre forma una rica variedad de compuestos, generalmente con estados de oxidación +1 y +2, que suelen denominarse cuprosos y cúpricos , respectivamente. [58] Los compuestos de cobre promueven o catalizan numerosos procesos químicos y biológicos. [59]
Como ocurre con otros elementos, los compuestos más simples del cobre son compuestos binarios, es decir, aquellos que contienen sólo dos elementos, siendo los principales ejemplos los óxidos, sulfuros y haluros . Se conocen tanto óxidos cuprosos como cúpricos. Entre los numerosos sulfuros de cobre , [60] ejemplos importantes incluyen el sulfuro de cobre (I) ( Cu 2 S ) y el monosulfuro de cobre ( CuS ). [61]
Se conocen los haluros cuprosos con flúor , cloro , bromo y yodo , así como los haluros cúpricos con flúor , cloro y bromo . Los intentos de preparar yoduro de cobre (II) producen sólo yoduro de cobre (I) y yodo. [58]
El cobre forma complejos de coordinación con ligandos . En solución acuosa, el cobre (II) existe como [Cu(H
2Oh)
6]2+
. Este complejo exhibe la tasa de intercambio de agua más rápida (velocidad de unión y desconexión de los ligandos de agua) para cualquier acuocomplejo de metal de transición . La adición de hidróxido de sodio acuoso provoca la precipitación de hidróxido de cobre (II) sólido de color azul claro . Una ecuación simplificada es:
El amoníaco acuoso produce el mismo precipitado. Al agregar un exceso de amoníaco, el precipitado se disuelve formando tetraaminocobre (II) :
Muchos otros oxianiones forman complejos; estos incluyen acetato de cobre (II) , nitrato de cobre (II) y carbonato de cobre (II) . El sulfato de cobre (II) forma un pentahidrato cristalino azul , el compuesto de cobre más familiar en el laboratorio. Se utiliza en un fungicida llamado caldo bordelés . [62]
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Los polioles , compuestos que contienen más de un grupo funcional alcohol , generalmente interactúan con las sales cúpricas. Por ejemplo, las sales de cobre se utilizan para realizar pruebas de azúcares reductores . Específicamente, utilizando el reactivo de Benedict y la solución de Fehling, la presencia del azúcar se indica mediante un cambio de color del azul Cu(II) al óxido de cobre(I) rojizo. [63] El reactivo de Schweizer y complejos relacionados con etilendiamina y otras aminas disuelven la celulosa . [64] Los aminoácidos como la cistina forman complejos quelatos muy estables con cobre (II) [65] [66] [67] , incluso en forma de biohíbridos organometálicos (MOB). Existen muchas pruebas químicas húmedas para iones de cobre, una de las cuales involucra ferricianuro de potasio , que da un precipitado azul brillante con sales de cobre (II). [68]
Los compuestos que contienen un enlace carbono-cobre se conocen como compuestos organocobre. Son muy reactivos con el oxígeno para formar óxido de cobre (I) y tienen muchos usos en química . Se sintetizan tratando compuestos de cobre(I) con reactivos de Grignard , alquinos terminales o reactivos de organolitio ; [69] en particular, la última reacción descrita produce un reactivo de Gilman . Éstos pueden sufrir sustitución con haluros de alquilo para formar productos de acoplamiento ; como tales, son importantes en el campo de la síntesis orgánica . El acetiluro de cobre (I) es muy sensible a los golpes, pero es un intermediario en reacciones como el acoplamiento Cadiot-Chodkiewicz [70] y el acoplamiento Sonogashira . [71] La adición de conjugados a enonas [72] y la carbocupración de alquinos [73] también se pueden lograr con compuestos organocobres. El cobre (I) forma una variedad de complejos débiles con alquenos y monóxido de carbono , especialmente en presencia de ligandos de amina. [74]
El cobre (III) se encuentra con mayor frecuencia en forma de óxidos. Un ejemplo sencillo es el cuprato de potasio , KCuO 2 , un sólido negro azulado. [75] Los compuestos de cobre (III) más estudiados son los superconductores de cuprato . El óxido de itrio, bario y cobre (YBa 2 Cu 3 O 7 ) consta de centros de Cu (II) y Cu (III). Al igual que el óxido, el fluoruro es un anión muy básico [76] y se sabe que estabiliza los iones metálicos en estados de oxidación elevados. Se conocen fluoruros de cobre (III) e incluso de cobre (IV), K 3 CuF 6 y Cs 2 CuF 6 , respectivamente. [58]
Algunas proteínas de cobre forman oxocomplejos que, en sistemas análogos sintéticos ampliamente estudiados, contienen cobre (III). [77] [78] Con los tetrapéptidos , los complejos de cobre (III) de color púrpura se estabilizan mediante ligandos de amida desprotonados . [79]
Los complejos de cobre (III) también se encuentran como intermedios en reacciones de compuestos orgánicos de cobre, por ejemplo en la reacción de Kharasch-Sosnovsky . [80] [81] [82]
Una cronología del cobre ilustra cómo este metal ha hecho avanzar la civilización humana durante los últimos 11.000 años. [83]
El cobre se produce naturalmente como cobre metálico nativo y era conocido por algunas de las civilizaciones más antiguas registradas. La historia del uso del cobre se remonta al año 9000 a. C. en Oriente Medio; [84] Se encontró un colgante de cobre en el norte de Irak que data del 8700 a.C. [85] La evidencia sugiere que el oro y el hierro meteórico (pero no el hierro fundido) fueron los únicos metales utilizados por los humanos antes que el cobre. [86] Se cree que la historia de la metalurgia del cobre sigue esta secuencia: primero, trabajo en frío del cobre nativo, luego recocido , fundición y, finalmente, fundición a la cera perdida . En el sureste de Anatolia , estas cuatro técnicas aparecen más o menos simultáneamente a principios del Neolítico c. 7500 a.C. [87]
La fundición de cobre se inventó de forma independiente en diferentes lugares. Probablemente fue descubierto en China antes del 2800 a. C., en América Central alrededor del 600 d. C. y en África occidental alrededor del siglo IX o X d.C. [88] La evidencia más antigua de fundición de cobre a la cera perdida proviene de un amuleto encontrado en Mehrgarh , Pakistán, y data del 4000 a.C. [89] La fundición a la cera perdida se inventó entre 4500 y 4000 a. C. en el sudeste asiático [84] y la datación por carbono ha establecido la minería en Alderley Edge en Cheshire , Reino Unido, entre 2280 y 1890 a. [90]
Ötzi el Hombre de Hielo , un varón datado entre el 3300 y el 3200 a.C., fue encontrado con un hacha con cabeza de cobre con una pureza del 99,7%; Los altos niveles de arsénico en su cabello sugieren una participación en la fundición de cobre. [91] La experiencia con el cobre ha ayudado al desarrollo de otros metales; en particular, la fundición de cobre condujo al descubrimiento de la fundición de hierro . [91]
La producción en el Old Copper Complex en Michigan y Wisconsin se fecha entre el 6500 y el 3000 a.C. [92] [93] [94] Una punta de lanza de cobre encontrada en Wisconsin data del 6500 a.C. [92] El uso de cobre por parte de los pueblos indígenas del Antiguo Complejo de Cobre de la región de los Grandes Lagos de América del Norte se ha fechado radiométricamente en 7500 a.C. [92] [95] [96] Es posible que los pueblos indígenas de América del Norte alrededor de los Grandes Lagos también hayan estado extrayendo cobre durante este tiempo, lo que lo convierte en uno de los ejemplos más antiguos conocidos de extracción de cobre en el mundo. [97] Hay evidencia de la contaminación prehistórica por plomo de los lagos de Michigan de que la gente de la región comenzó a extraer cobre c. 6000 a.C. [97] [92] La evidencia sugiere que los objetos utilitarios de cobre cayeron cada vez más en desuso en el Antiguo Complejo de Cobre de América del Norte durante la Edad del Bronce y se produjo un cambio hacia una mayor producción de objetos de cobre ornamentales. [98]
El bronce natural, un tipo de cobre elaborado a partir de minerales ricos en silicio, arsénico y (raramente) estaño, se generalizó en los Balcanes alrededor del 5500 a.C. [99] La aleación de cobre con estaño para hacer bronce se practicó por primera vez unos 4.000 años después del descubrimiento de la fundición de cobre, y unos 2.000 años después de que el "bronce natural" se hubiera generalizado. [100] Los artefactos de bronce de la cultura Vinča datan del 4500 a.C. [101] Los artefactos sumerios y egipcios de aleaciones de cobre y bronce datan del 3000 a.C. [102] El azul egipcio , o cuprorivaita (silicato de cobre y calcio), es un pigmento sintético que contiene cobre y comenzó a usarse en el antiguo Egipto alrededor del 3250 a.C. [103] Los romanos conocían el proceso de fabricación del azul egipcio, pero en el siglo IV d. C. el pigmento dejó de utilizarse y se perdió el secreto de su proceso de fabricación. Los romanos decían que el pigmento azul estaba hecho de cobre, sílice, cal y natrón y lo conocían como caeruleum .
La Edad del Bronce comenzó en el sudeste de Europa alrededor del 3700-3300 a. C., en el noroeste de Europa alrededor del 2500 a. Terminó con el comienzo de la Edad del Hierro, entre 2000 y 1000 a. C. en el Cercano Oriente y 600 a. C. en el norte de Europa. La transición entre el Neolítico y la Edad del Bronce se denominaba antiguamente período Calcolítico (cobre-piedra), cuando se utilizaban herramientas de cobre con herramientas de piedra. El término ha ido perdiendo popularidad gradualmente porque en algunas partes del mundo, el Calcolítico y el Neolítico son colindantes en ambos extremos. El latón, una aleación de cobre y zinc, es de origen mucho más reciente. Era conocido por los griegos, pero se convirtió en un complemento importante del bronce durante el Imperio Romano. [102]
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En Grecia, el cobre se conocía con el nombre de chalkos (χαλκός). Fue un recurso importante para los romanos, griegos y otros pueblos antiguos. En la época romana, se conocía como aes Cyprium , siendo aes el término latino genérico para las aleaciones de cobre y Cyprium de Chipre , donde se extraía mucho cobre. La frase se simplificó a cuprum , de ahí el nombre inglés copper . Afrodita ( Venus en Roma) representó el cobre en la mitología y la alquimia por su lustrosa belleza y su antiguo uso en la producción de espejos; Chipre, la fuente del cobre, estaba consagrada a la diosa. Los siete cuerpos celestes conocidos por los antiguos estaban asociados con los siete metales conocidos en la antigüedad, y Venus fue asignado al cobre, tanto por su conexión con la diosa como porque Venus era el cuerpo celeste más brillante después del Sol y la Luna y, por lo tanto, correspondía a el metal más brillante y deseable después del oro y la plata. [104]
El cobre se extrajo por primera vez en la antigua Gran Bretaña ya en el año 2100 a.C. La minería en la mayor de estas minas, la Gran Orme , continuó hasta finales de la Edad del Bronce. La minería parece haberse restringido en gran medida a los minerales supergénicos , que eran más fáciles de fundir. Los ricos depósitos de cobre de Cornualles parecen haber permanecido en gran parte intactos, a pesar de la extensa minería de estaño en la región, por razones probablemente sociales y políticas más que tecnológicas. [105]
En América del Norte, se sabe que el cobre nativo se extrajo de sitios en Isle Royale con herramientas de piedra primitivas entre el 800 y el 1600 d.C. [106] El recocido del cobre se realizaba en la ciudad norteamericana de Cahokia alrededor del 1000-1300 d.C. [107] Hay varias placas de cobre exquisitas, conocidas como placas de cobre del Mississippi , que se han encontrado en América del Norte en el área alrededor de Cahokia y que datan de este período (1000-1300 d.C.). [107] Se pensaba que las placas de cobre se habían fabricado en Cahokia antes de terminar en otras partes del Medio Oeste y el sureste de los Estados Unidos, como las placas Wulfing cache y Etowah .
En América del Sur, una máscara de cobre que data del año 1000 a. C. encontrada en los Andes argentinos es el artefacto de cobre más antiguo conocido descubierto en los Andes. [108] Perú ha sido considerado el origen de la metalurgia del cobre temprana en la América precolombina , pero la máscara de cobre de Argentina sugiere que el Cajón del Maipo de los Andes del sur fue otro centro importante para las primeras explotaciones del cobre en América del Sur. [108] La metalurgia del cobre estaba floreciendo en América del Sur, particularmente en Perú alrededor del año 1000 d.C. Se han descubierto ornamentales funerarios de cobre del siglo XV, pero la producción comercial del metal no comenzó hasta principios del siglo XX. [ cita necesaria ]
El papel cultural del cobre ha sido importante, particularmente en la moneda. Los romanos de los siglos VI al III a. C. utilizaron trozos de cobre como dinero. Al principio, se valoraba el cobre en sí, pero poco a poco la forma y el aspecto del cobre se volvieron más importantes. Julio César tenía sus propias monedas hechas de latón, mientras que las monedas de Octaviano Augusto César estaban hechas de aleaciones de Cu-Pb-Sn. Con una producción anual estimada de alrededor de 15.000 t, las actividades romanas de minería y fundición de cobre alcanzaron una escala insuperable hasta la época de la Revolución Industrial ; las provincias más intensamente minadas fueron las de Hispania , Chipre y Europa Central. [109] [110]
Las puertas del Templo de Jerusalén utilizaban bronce corintio tratado con dorado empobrecido . [ aclaración necesaria ] [ cita necesaria ] El proceso fue más frecuente en Alejandría , donde se cree que comenzó la alquimia. [111] En la antigua India , el cobre se utilizaba en la ciencia médica holística Ayurveda para instrumentos quirúrgicos y otros equipos médicos. Los antiguos egipcios ( ~2400 a. C. ) usaban cobre para esterilizar heridas y beber agua, y más tarde para tratar dolores de cabeza, quemaduras y picazón. [ cita necesaria ]
La Gran Montaña del Cobre era una mina en Falun, Suecia, que operó desde el siglo X hasta 1992. Satisfizo dos tercios del consumo de cobre de Europa en el siglo XVII y ayudó a financiar muchas de las guerras de Suecia durante ese tiempo. [112] Se lo conocía como el tesoro de la nación; Suecia tenía una moneda respaldada por cobre . [113]
El cobre se utiliza en tejados, [19] moneda y en la tecnología fotográfica conocida como daguerrotipo . El cobre se utilizó en la escultura renacentista y para construir la Estatua de la Libertad ; El cobre sigue utilizándose en la construcción de diversos tipos. El revestimiento y el revestimiento de cobre se utilizaron ampliamente para proteger los cascos submarinos de los barcos, una técnica de la que fue pionera el Almirantazgo británico en el siglo XVIII. [114] La Norddeutsche Affinerie en Hamburgo fue la primera planta moderna de galvanoplastia y comenzó su producción en 1876. [115] El científico alemán Gottfried Osann inventó la pulvimetalurgia en 1830 mientras determinaba la masa atómica del metal; Por entonces se descubrió que la cantidad y el tipo de elemento de aleación (por ejemplo, estaño) con el cobre afectaría los tonos de las campanas. [ cita necesaria ]
Durante el aumento de la demanda de cobre para la Era de la Electricidad, desde la década de 1880 hasta la Gran Depresión de la década de 1930, Estados Unidos produjo entre un tercio y la mitad del cobre recién extraído del mundo. [116] Los distritos principales incluían el distrito de Keweenaw del norte de Michigan, principalmente depósitos de cobre nativo, que fue eclipsado por los vastos depósitos de sulfuro de Butte, Montana , a fines de la década de 1880, que a su vez fue eclipsado por depósitos de pórfido del suroeste de los Estados Unidos, especialmente en Bingham Canyon, Utah , y Morenci, Arizona . La introducción de la minería con pala de vapor a cielo abierto y las innovaciones en fundición, refinación, concentración por flotación y otros pasos de procesamiento llevaron a la producción en masa. A principios del siglo XX, Arizona ocupaba el primer lugar, seguida de Montana , luego Utah y Michigan . [117]
La fundición instantánea fue desarrollada por Outokumpu en Finlandia y se aplicó por primera vez en Harjavalta en 1949; El proceso energéticamente eficiente representa el 50% de la producción primaria de cobre del mundo. [118]
El Consejo Intergubernamental de Países Exportadores de Cobre , formado en 1967 por Chile, Perú, Zaire y Zambia, actuó en el mercado del cobre como lo hace la OPEP en el del petróleo, aunque nunca alcanzó la misma influencia, sobre todo porque el segundo productor, Estados Unidos , nunca fue miembro; se disolvió en 1988. [119]
Las principales aplicaciones del cobre son cables eléctricos (60%), techos y plomería (20%) y maquinaria industrial (15%). El cobre se utiliza principalmente como metal puro, pero cuando se requiere mayor dureza, se incorpora a aleaciones como el latón y el bronce (5% del uso total). [26] Durante más de dos siglos, la pintura de cobre se ha utilizado en los cascos de los barcos para controlar el crecimiento de plantas y mariscos. [120] Una pequeña parte del suministro de cobre se utiliza para suplementos nutricionales y fungicidas en la agricultura. [62] [121] El mecanizado de cobre es posible, aunque se prefieren las aleaciones para una buena maquinabilidad en la creación de piezas complejas.
A pesar de la competencia de otros materiales, el cobre sigue siendo el conductor eléctrico preferido en casi todas las categorías de cableado eléctrico, excepto en la transmisión aérea de energía eléctrica , donde a menudo se prefiere el aluminio . [122] [123] El alambre de cobre se utiliza en la generación de energía , transmisión de energía , distribución de energía , telecomunicaciones , circuitos electrónicos e innumerables tipos de equipos eléctricos . [124] El cableado eléctrico es el mercado más importante para la industria del cobre. [125] Esto incluye cableado estructural de energía, cables de distribución de energía, alambres para electrodomésticos, cables de comunicaciones, alambres y cables para automóviles y alambres magnéticos. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para conductores de cables y alambres eléctricos. [126] Muchos dispositivos eléctricos dependen del cableado de cobre debido a su multitud de propiedades beneficiosas inherentes, como su alta conductividad eléctrica , resistencia a la tracción , ductilidad , resistencia a la fluencia (deformación) , resistencia a la corrosión , baja expansión térmica , alta conductividad térmica , facilidad de Soldadura , maleabilidad y facilidad de instalación.
Durante un breve período, desde finales de los años 1960 hasta finales de los 1970, el cableado de cobre fue reemplazado por cableado de aluminio en muchos proyectos de construcción de viviendas en Estados Unidos. El nuevo cableado estuvo implicado en varios incendios domésticos y la industria volvió al cobre. [127]
Los circuitos integrados y las placas de circuito impreso utilizan cada vez más cobre en lugar de aluminio debido a su conductividad eléctrica superior; Los disipadores de calor y los intercambiadores de calor utilizan cobre debido a sus propiedades superiores de disipación de calor. Los electroimanes , los tubos de vacío , los tubos de rayos catódicos y los magnetrones de los hornos microondas utilizan cobre, al igual que las guías de ondas para la radiación de microondas. [128]
La conductividad superior del cobre mejora la eficiencia de los motores eléctricos . [129] Esto es importante porque los motores y los sistemas impulsados por motores representan entre el 43% y el 46% de todo el consumo mundial de electricidad y el 69% de toda la electricidad utilizada por la industria. [130] Aumentar la masa y la sección transversal del cobre en una bobina aumenta la eficiencia del motor. Los rotores de motor de cobre , una nueva tecnología diseñada para aplicaciones de motores donde el ahorro de energía es el principal objetivo de diseño, [131] [132] permiten que los motores de inducción de uso general cumplan y superen los estándares de eficiencia premium de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) . [133]
Las fuentes de energía renovables como la solar , la eólica , la mareomotriz , la hidroeléctrica , la biomasa y la geotérmica se han convertido en sectores importantes del mercado energético. [134] [135] El rápido crecimiento de estas fuentes en el siglo XXI ha sido impulsado por el aumento de los costos de los combustibles fósiles , así como por sus problemas de impacto ambiental que redujeron significativamente su uso.
El cobre juega un papel importante en estos sistemas de energía renovable. [136] [137] [138] [139] [140] El uso de cobre promedia hasta cinco veces más en los sistemas de energía renovable que en la generación de energía tradicional, como las plantas de energía nuclear y de combustibles fósiles . [141] Dado que el cobre es un excelente conductor térmico y eléctrico entre los metales de ingeniería (solo superado por la plata), [142] los sistemas eléctricos que utilizan cobre generan y transmiten energía con alta eficiencia y con mínimos impactos ambientales.
Al elegir conductores eléctricos, los ingenieros y planificadores de instalaciones tienen en cuenta los costos de inversión de capital de los materiales y los ahorros operativos debido a su eficiencia de energía eléctrica durante su vida útil, además de los costos de mantenimiento. El cobre suele obtener buenos resultados en estos cálculos. Un factor llamado "intensidad de uso de cobre" es una medida de la cantidad de cobre necesaria para instalar un megavatio de nueva capacidad de generación de energía.
Al planificar una nueva instalación de energía renovable, los ingenieros y los especificadores de productos buscan evitar la escasez de suministro de materiales seleccionados. Según el Servicio Geológico de Estados Unidos , las reservas subterráneas de cobre han aumentado más de un 700 % desde 1950, de casi 100 millones de toneladas a 720 millones de toneladas en 2017, a pesar de que el uso mundial de cobre refinado se ha más que triplicado en los últimos 50 años. . [143] Se estima que los recursos de cobre superan los 5.000 millones de toneladas. [144] [145]
Para reforzar el suministro procedente de la extracción de cobre , más del 30 por ciento del cobre instalado entre 2007 y 2017 provino de fuentes recicladas. [146] Su tasa de reciclaje es más alta que la de cualquier otro metal. [147]
El cobre se ha utilizado desde la antigüedad como material arquitectónico duradero, resistente a la corrosión y a la intemperie. [148] [149] [150] [151] Los techos , los tapajuntas , los canalones de lluvia , los bajantes , las cúpulas , las agujas , las bóvedas y las puertas se han fabricado de cobre durante cientos o miles de años. El uso arquitectónico del cobre se ha ampliado en los tiempos modernos para incluir revestimiento de paredes interiores y exteriores , juntas de expansión de edificios , blindaje de radiofrecuencia y productos antimicrobianos y decorativos para interiores, como atractivos pasamanos, accesorios de baño y encimeras. Algunos de los otros beneficios importantes del cobre como material arquitectónico incluyen bajo movimiento térmico , peso ligero, protección contra rayos y reciclabilidad.
La distintiva pátina verde natural del metal ha sido codiciada durante mucho tiempo por arquitectos y diseñadores. La pátina final es una capa particularmente duradera y altamente resistente a la corrosión atmosférica, protegiendo así el metal subyacente contra la intemperie. [152] [153] [154] Puede ser una mezcla de compuestos de carbonato y sulfato en diversas cantidades, dependiendo de las condiciones ambientales, como la lluvia ácida que contiene azufre. [155] [156] [157] [158] El cobre arquitectónico y sus aleaciones también se pueden "acabar" para adquirir una apariencia, sensación o color particular. Los acabados incluyen tratamientos superficiales mecánicos, coloraciones químicas y revestimientos. [159]
El cobre tiene excelentes propiedades de soldadura fuerte y se puede soldar ; Los mejores resultados se obtienen con la soldadura por arco metálico con gas . [160]
El cobre es biostático , lo que significa que las bacterias y muchas otras formas de vida no crecerán en él. Por este motivo se utiliza desde hace mucho tiempo para revestir partes de los barcos para protegerlos de percebes y mejillones . Originalmente se usaba puro, pero desde entonces ha sido reemplazado por pintura a base de metal y cobre Muntz . De manera similar, como se analizó en el caso de las aleaciones de cobre en la acuicultura , las aleaciones de cobre se han convertido en importantes materiales de malla en la industria de la acuicultura porque son antimicrobianas y previenen la bioincrustación , incluso en condiciones extremas [161] y tienen fuertes propiedades estructurales y resistentes a la corrosión [162] en aplicaciones marinas. ambientes.
Las superficies táctiles de aleación de cobre tienen propiedades naturales que destruyen una amplia gama de microorganismos (p. ej., E. coli O157:H7, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina ( MRSA ), Staphylococcus , Clostridium difficile , virus de la influenza A , adenovirus , SARS-CoV-2. y hongos ). [163] [164] Los indios han estado usando vasijas de cobre desde la antigüedad para almacenar agua, incluso antes de que la ciencia moderna se diera cuenta de sus propiedades antimicrobianas. [165] Se demostró que algunas aleaciones de cobre matan más del 99,9% de las bacterias que causan enfermedades en solo dos horas cuando se limpian regularmente. [166] La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha aprobado los registros de estas aleaciones de cobre como " materiales antimicrobianos con beneficios para la salud pública"; [166] esa aprobación permite a los fabricantes hacer reclamaciones legales sobre los beneficios para la salud pública de los productos fabricados con aleaciones registradas. Además, la EPA ha aprobado una larga lista de productos de cobre antimicrobianos fabricados con estas aleaciones, como barandillas para camas, pasamanos , mesas para colocar sobre las camas, fregaderos , grifos , perillas de puertas , accesorios para inodoros, teclados de computadoras , equipos para gimnasios y carritos de compras. manejas. Los hospitales utilizan pomos de cobre para reducir la transferencia de enfermedades, y la enfermedad del legionario se suprime con tuberías de cobre en los sistemas de plomería. [167] Actualmente se están instalando productos de aleación de cobre antimicrobianos en centros de atención médica en el Reino Unido, Irlanda, Japón, Corea, Francia, Dinamarca y Brasil, además de ser solicitados en los EE. UU. [168] y en el sistema de tránsito subterráneo. en Santiago, Chile, donde se instalaron pasamanos de aleación de cobre y zinc en unas 30 estaciones entre 2011 y 2014. [169] [170] [171] Las fibras textiles se pueden mezclar con cobre para crear tejidos protectores antimicrobianos. [172] [ ¿ fuente poco confiable? ]
Se espera que la producción mundial total en 2023 sea de casi 23 millones de toneladas métricas . [173] La demanda de cobre está aumentando debido a la transición energética en curso a la electricidad . [174] China representa más de la mitad de la demanda. [175]
Para algunos propósitos, se pueden sustituir por otros metales; en muchas aplicaciones se sustituyó el alambre de aluminio , pero el diseño inadecuado generó riesgos de incendio. [176] Desde entonces, los problemas de seguridad se han resuelto mediante el uso de cables de aluminio de mayor tamaño (#8AWG y superiores), y todavía se sigue instalando cableado de aluminio diseñado adecuadamente en lugar de cobre. Por ejemplo, el Airbus A380 utiliza alambre de aluminio en lugar de alambre de cobre para la transmisión de energía eléctrica. [177]
El cobre puede utilizarse como inversión especulativa debido al aumento previsto en su uso debido al crecimiento de la infraestructura mundial y al importante papel que desempeña en la producción de turbinas eólicas , paneles solares y otras fuentes de energía renovables . [178] [179] Otra razón por la que se pronostica un aumento de la demanda es el hecho de que los automóviles eléctricos contienen un promedio de 3,6 veces más cobre que los automóviles convencionales, aunque se debate el efecto de los automóviles eléctricos sobre la demanda de cobre. [180] [181] Algunas personas invierten en cobre a través de acciones de minería de cobre, ETF y futuros . Otros almacenan cobre físico en forma de barras o rondas de cobre, aunque tienden a tener una prima más alta en comparación con los metales preciosos. [182] Aquellos que quieran evitar las primas de los lingotes de cobre , alternativamente, almacenan alambre de cobre viejo , tubos de cobre o monedas de un centavo estadounidenses fabricados antes de 1982 . [183]
El cobre se usa comúnmente en joyería y, según algunas leyendas, las pulseras de cobre alivian los síntomas de la artritis . [184] En un ensayo para la osteoartritis y un ensayo para la artritis reumatoide, no se encontraron diferencias entre la pulsera de cobre y la pulsera de control (sin cobre). [185] [186] No hay evidencia que demuestre que el cobre pueda absorberse a través de la piel. Si así fuera, podría provocar intoxicación por cobre . [187]
Chromobacterium violaceum y Pseudomonas fluorescens pueden movilizar cobre sólido como compuesto de cianuro. [188] Los hongos micorrízicos ericoides asociados con Calluna , Erica y Vaccinium pueden crecer en suelos metalíferos que contienen cobre. [188] El hongo ectomicorrízico Suillus luteus protege a los pinos jóvenes de la toxicidad del cobre. Se encontró que una muestra del hongo Aspergillus niger crecía a partir de una solución de extracción de oro y contenía complejos de ciano de metales como oro, plata, cobre, hierro y zinc. El hongo también desempeña un papel en la solubilización de sulfuros de metales pesados. [189]
Las proteínas de cobre desempeñan diversas funciones en el transporte biológico de electrones y de oxígeno, procesos que aprovechan la fácil interconversión de Cu(I) y Cu(II). [190] El cobre es esencial en la respiración aeróbica de todos los eucariotas . En las mitocondrias , se encuentra en la citocromo c oxidasa , que es la última proteína en la fosforilación oxidativa . La citocromo c oxidasa es la proteína que une el O 2 entre el cobre y el hierro; la proteína transfiere 8 electrones a la molécula de O 2 para reducirla a dos moléculas de agua. El cobre también se encuentra en muchas superóxido dismutasas , proteínas que catalizan la descomposición de los superóxidos convirtiéndolos (por desproporción ) en oxígeno y peróxido de hidrógeno :
La proteína hemocianina es el transportador de oxígeno en la mayoría de los moluscos y en algunos artrópodos como el cangrejo herradura ( Limulus polyphemus ). [191] Debido a que la hemocianina es azul, estos organismos tienen sangre azul en lugar de la sangre roja de la hemoglobina a base de hierro . Estructuralmente relacionadas con la hemocianina están las lacasas y las tirosinasas . En lugar de unir oxígeno de manera reversible, estas proteínas hidroxilan sustratos, lo que se ilustra por su papel en la formación de lacas . [192] El papel biológico del cobre comenzó con la aparición de oxígeno en la atmósfera terrestre. [193] Varias proteínas de cobre, como las "proteínas de cobre azules", no interactúan directamente con los sustratos; por tanto, no son enzimas. Estas proteínas transmiten electrones mediante el proceso llamado transferencia de electrones . [192]
Se ha encontrado un centro de cobre tetranuclear único en la óxido nitroso reductasa . [194]
Se han investigado compuestos químicos que se desarrollaron para el tratamiento de la enfermedad de Wilson para su uso en la terapia del cáncer. [195]
El cobre es un oligoelemento esencial en plantas y animales, pero no en todos los microorganismos. El cuerpo humano contiene cobre en un nivel de aproximadamente 1,4 a 2,1 mg por kg de masa corporal. [196]
El cobre se absorbe en el intestino y luego se transporta al hígado unido a la albúmina . [197] Después del procesamiento en el hígado, el cobre se distribuye a otros tejidos en una segunda fase, en la que participa la proteína ceruloplasmina , que transporta la mayor parte del cobre en la sangre. La ceruloplasmina también transporta el cobre que se excreta en la leche y se absorbe particularmente bien como fuente de cobre. [198] El cobre en el cuerpo normalmente pasa por circulación enterohepática (aproximadamente 5 mg por día, frente a aproximadamente 1 mg por día absorbido en la dieta y excretado del cuerpo), y el cuerpo es capaz de excretar algo de exceso de cobre, si es necesario. a través de la bilis , que transporta algo de cobre fuera del hígado que luego no es reabsorbido por el intestino. [199] [200]
El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó las necesidades promedio estimadas (EAR) y las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de cobre en 2001. Si no hay información suficiente para establecer las EAR y las RDA, se utiliza una estimación denominada ingesta adecuada (AI). en cambio. Los IA para el cobre son: 200 μg de cobre para machos y hembras de 0 a 6 meses, y 220 μg de cobre para machos y hembras de 7 a 12 meses. Para ambos sexos, las dosis diarias recomendadas de cobre son: 340 μg de cobre entre 1 y 3 años, 440 μg de cobre entre 4 y 8 años, 700 μg de cobre entre 9 y 13 años, 890 μg de cobre entre 14 y 13 años. 18 años y 900 μg de cobre para mayores de 19 años. Para el embarazo, 1.000 μg. Para lactancia, 1.300 μg. [201] En cuanto a la seguridad, el IOM también establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) de vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del cobre, el UL se fija en 10 mg/día. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia . [202]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como Valores Dietéticos de Referencia, con Ingesta de Referencia Poblacional (PRI) en lugar de RDA, y Requerimiento Promedio en lugar de EAR. AI y UL se definieron igual que en Estados Unidos. Para mujeres y hombres de 18 años o más, los IA se establecen en 1,3 y 1,6 mg/día, respectivamente. La IA para el embarazo y la lactancia es de 1,5 mg/día. Para niños de 1 a 17 años, los IA aumentan con la edad de 0,7 a 1,3 mg/día. Estas IA son más altas que las RDA de EE. UU. [203] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria revisó la misma pregunta de seguridad y fijó su UL en 5 mg/día, que es la mitad del valor estadounidense. [204]
Para fines de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como porcentaje del valor diario (%DV). Para fines de etiquetado de cobre, el 100% del valor diario era 2,0 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 [actualizar], se revisó a 0,9 mg para que coincidiera con la RDA. [205] [206] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
Debido a su papel en facilitar la absorción de hierro, la deficiencia de cobre puede producir síntomas similares a la anemia , neutropenia , anomalías óseas, hipopigmentación, problemas de crecimiento, mayor incidencia de infecciones, osteoporosis, hipertiroidismo y anomalías en el metabolismo de la glucosa y el colesterol. Por el contrario, la enfermedad de Wilson provoca una acumulación de cobre en los tejidos del cuerpo.
Se puede encontrar una deficiencia grave mediante pruebas de niveles bajos de cobre en plasma o suero, niveles bajos de ceruloplasmina y niveles bajos de superóxido dismutasa en los glóbulos rojos; estos no son sensibles al estado marginal del cobre. La "actividad citocromo c oxidasa de leucocitos y plaquetas" se ha señalado como otro factor de deficiencia, pero los resultados no han sido confirmados por replicación. [207]
Se han tomado cantidades de gramos de varias sales de cobre en intentos de suicidio y se ha producido una toxicidad aguda por cobre en humanos, posiblemente debido al ciclo redox y la generación de especies reactivas de oxígeno que dañan el ADN . [208] [209] Cantidades correspondientes de sales de cobre (30 mg/kg) son tóxicas en los animales. [210] Se ha informado que un valor dietético mínimo para un crecimiento saludable en conejos es al menos 3 ppm en la dieta. [211] Sin embargo, concentraciones más altas de cobre (100 ppm, 200 ppm o 500 ppm) en la dieta de los conejos pueden influir favorablemente en la eficiencia de conversión alimenticia , las tasas de crecimiento y los porcentajes de preparación de la canal. [212]
La toxicidad crónica del cobre normalmente no ocurre en humanos debido a los sistemas de transporte que regulan la absorción y excreción. Las mutaciones autosómicas recesivas en las proteínas transportadoras de cobre pueden desactivar estos sistemas, lo que lleva a la enfermedad de Wilson con acumulación de cobre y cirrosis hepática en personas que han heredado dos genes defectuosos. [196]
Los niveles elevados de cobre también se han relacionado con el empeoramiento de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer . [213] [214]
En los EE. UU., la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha designado un límite de exposición permisible (PEL) para el polvo y los vapores de cobre en el lugar de trabajo como un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 1 mg/m 3 . [215] El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 1 mg/m 3 , promedio ponderado en el tiempo. El valor IDLH (inmediatamente peligroso para la vida y la salud) es de 100 mg/m 3 . [216]
El cobre es un componente del humo del tabaco . [217] [218] La planta de tabaco absorbe y acumula fácilmente metales pesados , como el cobre, del suelo circundante en sus hojas. Estos se absorben fácilmente en el cuerpo del usuario tras la inhalación de humo. [219] Las implicaciones para la salud no están claras. [220]
Una encuesta nacional realizada por el Instituto de Investigación Franklin para la CPSC mostró que las casas construidas antes de 1972 y cableadas con aluminio tienen 55 veces más probabilidades de que una o más conexiones de cables en los tomacorrientes alcancen "condiciones de riesgo de incendio" que las casas cableadas con cobre.
Si bien nunca se ha demostrado que el cobre pueda absorberse a través de la piel al usar una pulsera, las investigaciones han demostrado que el exceso de cobre puede provocar intoxicación, vómitos y, en casos graves, Daño hepático.
