El cobre es un elemento químico ; su símbolo es Cu (del latín cuprum ) y su número atómico es 29. Es un metal blando, maleable y dúctil con una conductividad térmica y eléctrica muy alta . 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 varias aleaciones metálicas , como la plata esterlina utilizada en joyería , el cuproníquel utilizado para fabricar hardware marino y monedas , y el constantán utilizado en galgas extensométricas y termopares para medir la temperatura.
El cobre es uno de los pocos metales que pueden presentarse en la naturaleza en una forma metálica directamente utilizable ( metales nativos ). Esto condujo a un uso humano muy temprano en varias regiones, desde c. 8000 a. C. Miles de años después, fue el primer metal en fundirse a partir de minerales de sulfuro, c. 5000 a. C .; el primer metal en moldearse en una forma, c. 4000 a. C .; y el primer metal en alear deliberadamente con otro metal, el estaño , para crear bronce , c. 3500 a. C. [ 8]
Los compuestos más comunes 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 ampliamente e históricamente como pigmentos.
El cobre que se utiliza en los edificios, generalmente para los techos, se oxida y forma una pátina verde de compuestos llamados cardenillo . El cobre se utiliza a veces en el arte decorativo , 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 un oligoelemento dietético porque es un componente clave del complejo enzimático respiratorio 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 humanos, el cobre se encuentra principalmente en el hígado, los músculos y los huesos. [9] El cuerpo adulto contiene entre 1,4 y 2,1 mg de cobre por kilogramo de peso corporal. [10]
En la época romana , el cobre se extraía principalmente en Chipre , de ahí el nombre del metal, de aes cyprium (metal de Chipre), que más tarde se corrompió a cuprum (latín). Coper ( inglés antiguo ) y copper se derivaron de este, la ortografía posterior se utilizó por primera vez alrededor de 1530. [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 en la parte superior de una capa de electrones d llena y se caracterizan por una alta ductilidad y conductividad eléctrica y térmica. Las capas d llenas en 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 en el cobre carecen de un 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 los límites de grano, dificulta el flujo del material bajo tensión aplicada, lo que aumenta su dureza. Por esta razón, el cobre generalmente se suministra en una 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 (superada solo por la plata) entre los metales puros a temperatura ambiente. [14] Esto se debe a que la resistividad al transporte de electrones en los metales a temperatura ambiente se origina principalmente a partir de la dispersión de electrones en las vibraciones térmicas de la red, que son relativamente débiles en un metal blando. [12] La máxima densidad de corriente posible del cobre al aire libre es de 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 tono rojizo cuando se expone al aire. Esto se debe a la baja frecuencia del 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]
Al igual que 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-negro que, a diferencia del óxido que se forma en el hierro en el aire húmedo, protege al metal subyacente de una mayor corrosión ( pasivación ). A menudo se puede ver una capa verde cardenillo (carbonato de cobre) en antiguas estructuras de cobre, como los techos de muchos edificios 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 varios sulfuros de cobre . [21]
Hay 29 isótopos de cobre.63
Cu
y65
Cu
son estables, con63
Cu
que comprende aproximadamente el 69% del cobre natural; ambos tienen un espín 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 ;68 millones
Cu
es el de mayor duración, con una vida media de 3,8 minutos. Los isótopos con un número másico superior a 64 se desintegran por β − , mientras que aquellos con un número másico inferior a 64 se desintegran por 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 presenta en una variedad de minerales, incluidos el cobre nativo , sulfuros de cobre como calcopirita , bornita , digenita , covelita y calcocita , sulfosales de cobre como tetrahedita-tennantita y enargita , carbonatos de cobre como 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 se encontró en 1857 en la península de Keweenaw en Michigan, EE. UU. [26] El cobre nativo es un policristal , y el monocristal más grande jamás descrito mide 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . [27] El cobre es el 26º elemento más abundante en la corteza terrestre , representando 50 ppm en comparación con 75 ppm para el zinc y 14 ppm para el plomo . [28]
Las concentraciones típicas de fondo de cobre no superan1 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 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, Bingham Canyon Mine , en Utah, Estados Unidos, y El Chino Mine , en Nuevo México, Estados Unidos. Según el British Geological Survey , en 2005, Chile fue el principal productor de cobre con al menos un tercio de la participación mundial, seguido de Estados Unidos, Indonesia y Perú. [14] El cobre también se puede recuperar a través del 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 es apenas 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 a 3000–6500 metros bajo el nivel del mar. Estos nódulos contienen otros metales valiosos como cobalto y níquel . [32]
El cobre se utiliza desde hace al menos 10.000 años, pero más del 95% de todo el cobre 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 las tecnologías actuales. Las estimaciones de las reservas de cobre disponibles para la minería varían de 25 a 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]
El mercado mundial del cobre es uno de los mercados de materias primas más mercantilizados y financiarizados , y lo ha sido durante décadas. [37] : 213
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La gran mayoría de los minerales de cobre son sulfuros. Los minerales más comunes son los sulfuros calcopirita (CuFeS 2 ), bornita (Cu 5 FeS 4 ) y, en menor medida, covelita (CuS) y calcocita (Cu 2 S). [38] Estos minerales se encuentran en niveles de <1% Cu. Se requiere la concentración del mineral, que comienza con la conminución seguida de la flotación por espuma . El concentrado restante es el fundido, que se puede describir con dos ecuaciones simplificadas: [39]
El óxido cuproso reacciona con el sulfuro cuproso para convertirse en cobre ampollado al calentarlo.
Esta tostación da como resultado cobre mate, con un 50% de Cu en peso aproximadamente, que se purifica mediante electrólisis. Dependiendo del mineral, a veces se obtienen otros metales durante la electrólisis, como platino y oro.
Además de los sulfuros, otra familia de minerales son los óxidos. Aproximadamente el 15% del suministro mundial de cobre se deriva de estos óxidos. El proceso de beneficio de los óxidos implica la extracción con soluciones de ácido sulfúrico seguida de electrólisis. En paralelo con el método anterior para los minerales de sulfuro y óxido "concentrados", el cobre se recupera de los relaves y pilas de minas. Se utilizan diversos métodos, incluida la lixiviación con ácido sulfúrico, amoníaco y cloruro férrico. También se utilizan métodos biológicos. [39] [40]
Una fuente importante de cobre proviene del reciclaje, que se facilita porque el cobre suele emplearse en su estado metálico. En 2001, un automóvil típico contenía entre 20 y 30 kg de cobre. El reciclaje suele comenzar con un proceso de fundición en un alto horno. [39]
Una fuente potencial de cobre son los nódulos polimetálicos, cuya concentración estimada es del 1,3%. [41] [42]
Al igual que el aluminio , el cobre es reciclable sin ninguna pérdida de calidad, tanto en estado bruto como en productos manufacturados. [43] En volumen, el cobre es el tercer metal más reciclado después del hierro y el aluminio. [44] Se estima que el 80% de todo el cobre extraído alguna vez todavía está en uso hoy en día. [45] Según el informe Metal Stocks in Society del Panel Internacional de Recursos , el stock mundial per cápita de cobre en uso en la sociedad es de 35 a 55 kg. Gran parte de esto se encuentra en los países más desarrollados (140 a 300 kg per cápita) en lugar de los países menos desarrollados (30 a 40 kg per cápita).
El proceso de reciclaje del cobre es aproximadamente el mismo que el que se utiliza para extraerlo, pero requiere menos pasos. El cobre de desecho de alta pureza se funde en un horno y luego se reduce y se moldea en lingotes y palanquillas ; el de desecho de menor pureza se refina mediante galvanoplastia en un baño de ácido sulfúrico . [46]
El costo ambiental de la minería de cobre se estimó en 3,7 kg de CO2eq por kg de cobre en 2019. [47] Codelco, un importante productor de Chile, informó que en 2020 la empresa emitió 2,8 t de CO2eq por tonelada (2,8 kg de CO2eq por kg) de cobre fino. [48] Las emisiones de gases de efecto invernadero surgen principalmente de la electricidad que consume la empresa, especialmente cuando proviene de combustibles fósiles, y de los motores necesarios para la extracción y el refinamiento del cobre. Las empresas que extraen tierras a menudo gestionan mal los residuos, lo que hace que la zona sea estéril de por 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. [49]
Los desechos de la minería de cobre en Valea Şesei, Rumania, han alterado significativamente las propiedades del agua cercana. El agua en las áreas afectadas es altamente 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. [50] Estos cambios en la química del agua hacen que el entorno 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. [53] Algunas soldaduras sin plomo consisten en estaño aleado con una pequeña proporción de cobre y otros metales. [54]
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 centavos (actualmente llamada nickel ) consta de un 75 % de cobre y un 25 % de níquel en composición homogénea. Antes de la introducción del cuproníquel, que fue ampliamente adoptado por los países en la segunda mitad del siglo XX, [55] también se utilizaban aleaciones de cobre y plata , y Estados Unidos utilizó una aleación de 90 % de plata y 10 % de cobre hasta 1965, cuando se eliminó la plata circulante de todas las monedas con la excepción del medio dólar, que se degradó a una aleación de 40 % de plata y 60 % de cobre entre 1965 y 1970. [56] La aleación de 90 % de cobre y 10 % de níquel, notable por su resistencia a la corrosión, se utiliza para varios objetos expuestos al agua de mar, aunque es vulnerable a los sulfuros que a veces se encuentran en puertos y estuarios contaminados. [57] 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, normalmente entre el 4 y el 10%, que puede patinarse hasta obtener un color azul oscuro o negro. [58]
El cobre forma una rica variedad de compuestos, generalmente con estados de oxidación +1 y +2, que a menudo se denominan cuproso y cúprico , respectivamente. [59] Los compuestos de cobre promueven o catalizan numerosos procesos químicos y biológicos. [60]
Al igual que 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 , [61] ejemplos importantes incluyen el sulfuro de cobre (I) ( Cu 2 S ) y el monosulfuro de cobre ( CuS ). [62]
Se conocen haluros cuprosos con flúor , cloro , bromo y yodo , al igual que haluros cúpricos con flúor , cloro y bromo . Los intentos de preparar yoduro de cobre (II) producen únicamente yoduro de cobre (I) y yodo. [59]
El cobre forma complejos de coordinación con ligandos . En solución acuosa, el cobre (II) existe como [Cu(H
2O)
6]2+
Este complejo exhibe la tasa de intercambio de agua más rápida (velocidad de unión y desprendimiento de los ligandos de agua) para cualquier complejo acuoso 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 añadir un exceso de amoníaco, el precipitado se disuelve y forma tetraaminocobre (II) :
Muchos otros oxianiones forman complejos; entre ellos se encuentran el acetato de cobre (II) , el nitrato de cobre (II) y el carbonato de cobre (II) . El sulfato de cobre (II) forma un pentahidrato cristalino azul , el compuesto de cobre más conocido en el laboratorio. Se utiliza en un fungicida llamado caldo bordelés . [63]
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Los polioles , compuestos que contienen más de un grupo funcional alcohol , generalmente interactúan con sales cúpricas. Por ejemplo, las sales de cobre se utilizan para probar azúcares reductores . Específicamente, utilizando el reactivo de Benedict y la solución de Fehling, la presencia del azúcar se señala por un cambio de color de azul Cu(II) a óxido de cobre(I) rojizo. [64] El reactivo de Schweizer y complejos relacionados con etilendiamina y otras aminas disuelven la celulosa . [65] Los aminoácidos como la cistina forman complejos de quelato muy estables con cobre(II) [66] [67] [68] incluso en forma de biohíbridos metalorgánicos (MOB). Existen muchas pruebas químicas húmedas para iones de cobre, una que involucra ferricianuro de potasio , que da un precipitado marrón rojizo con sales de cobre(II). [69]
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 ; [70] en particular, la última reacción descrita produce un reactivo de Gilman . Estos 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 al choque, pero es un intermediario en reacciones como el acoplamiento de Cadiot-Chodkiewicz [71] y el acoplamiento de Sonogashira . [72] La adición conjugada a enonas [73] y la carbocupración de alquinos [74] también se pueden lograr con compuestos organocobre. El cobre (I) forma una variedad de complejos débiles con alquenos y monóxido de carbono , especialmente en presencia de ligandos de amina. [75]
El cobre (III) se encuentra con mayor frecuencia en óxidos. Un ejemplo simple es el cuprato de potasio , KCuO 2 , un sólido de color negro azulado. [76] 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 Cu(II) y Cu(III). Al igual que el óxido, el fluoruro es un anión altamente básico [77] y se sabe que estabiliza los iones metálicos en estados de oxidación altos. Se conocen fluoruros de cobre (III) e incluso de cobre (IV), K 3 CuF 6 y Cs 2 CuF 6 , respectivamente. [59]
Algunas proteínas de cobre forman complejos oxo , que, en sistemas análogos sintéticos ampliamente estudiados, presentan cobre (III). [78] [79] Con los tetrapéptidos , los complejos de cobre (III) de color púrpura se estabilizan mediante los ligandos amida desprotonados . [80]
Los complejos de cobre (III) también se encuentran como intermediarios en reacciones de compuestos organocobre, por ejemplo en la reacción de Kharasch-Sosnovsky . [81] [82] [83]
Una cronología del cobre ilustra cómo este metal ha hecho avanzar la civilización humana durante los últimos 11.000 años. [84]
El cobre se encuentra de forma natural como cobre metálico nativo y era conocido por algunas de las civilizaciones más antiguas registradas. La historia del uso del cobre se remonta al 9000 a. C. en Oriente Medio; [85] se encontró un colgante de cobre en el norte de Irak que data del 8700 a. C. [86] La evidencia sugiere que el oro y el hierro meteórico (pero no el hierro fundido) fueron los únicos metales utilizados por los humanos antes del cobre. [87] Se cree que la historia de la metalurgia del cobre sigue esta secuencia: primero, el trabajo en frío del cobre nativo, luego el recocido , la fundición y, finalmente, la 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. [ 88]
La fundición de cobre se inventó de forma independiente en diferentes lugares. 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 el 4500 y el 4000 a. C. en el sudeste asiático [85] La fundición probablemente se descubrió 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. [90] La datación por carbono ha establecido la minería en Alderley Edge en Cheshire , Reino Unido, entre el 2280 y el 1890 a. C. [91]
Ötzi el Hombre de Hielo , un hombre que data del 3300 al 3200 a. C., fue encontrado con un hacha con una 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. [92] La experiencia con el cobre ha ayudado al desarrollo de otros metales; en particular, la fundición de cobre probablemente condujo al descubrimiento de la fundición de hierro . [92]
La producción en el Antiguo Complejo de Cobre en Michigan y Wisconsin está fechada entre 6500 y 3000 a. C. [93] [94] [95] Una punta de lanza de cobre encontrada en Wisconsin ha sido datada en 6500 a. C. [93] 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 ha sido datado radiométricamente hasta 7500 a. C. [93] [96] [97] Los pueblos indígenas de América del Norte alrededor de los Grandes Lagos también pueden haber 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. [98] Hay evidencia de la contaminación prehistórica con plomo de los lagos en Michigan de que la gente de la región comenzó a extraer cobre alrededor del 6000 a . C. [98] [93] 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 ornamentales de cobre. [99]
El bronce natural, un tipo de cobre hecho de minerales ricos en silicio, arsénico y (raramente) estaño, se empezó a utilizar de forma generalizada en los Balcanes alrededor del 5500 a. C. [100] La aleación de cobre con estaño para fabricar bronce se practicó por primera vez unos 4000 años después del descubrimiento de la fundición del cobre, y unos 2000 años después de que el "bronce natural" se hubiera generalizado. [101] Los artefactos de bronce de la cultura Vinča datan del 4500 a. C. [102] Los artefactos sumerios y egipcios de aleaciones de cobre y bronce datan del 3000 a. C. [103] El azul egipcio , o cuprorivaíta (silicato de cobre y calcio), es un pigmento sintético que contiene cobre y empezó a utilizarse en el antiguo Egipto alrededor del 3250 a. C. [104] 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 sureste de Europa alrededor del 3700-3300 a. C., en el noroeste de Europa alrededor del 2500 a. C. y finalizó con el comienzo de la Edad del Hierro, entre el 2000 y el 1000 a. C. en Oriente Próximo, y el 600 a. C. en el norte de Europa. La transición entre el Neolítico y la Edad del Bronce se denominaba antiguamente Calcolítico (cobre-piedra), cuando se utilizaban herramientas de cobre junto 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 cinc, es de origen mucho más reciente. Lo conocían los griegos, pero se convirtió en un complemento importante del bronce durante el Imperio romano. [103]
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En Grecia, el cobre era conocido con el nombre de chalkos (χαλκός). Era un recurso importante para los romanos, los 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 cobre en inglés . Afrodita ( Venus en Roma) representaba al cobre en la mitología y la alquimia debido a su brillante belleza y su antiguo uso en la producción de espejos; Chipre, la fuente del cobre, era sagrada para la diosa. Los siete cuerpos celestes conocidos por los antiguos estaban asociados con los siete metales conocidos en la antigüedad, y Venus fue asignada al cobre, tanto por la conexión con la diosa como porque Venus era el cuerpo celeste más brillante después del Sol y la Luna y, por lo tanto, correspondía al metal más brillante y deseable después del oro y la plata. [105]
El cobre se empezó a extraer en la antigua Gran Bretaña en el año 2100 a. C. La extracción en la mayor de estas minas, la Gran Orme , continuó hasta finales de la Edad del Bronce. Parece que la extracción se limitó en gran medida a los minerales supérgenos , que eran más fáciles de fundir. Los ricos depósitos de cobre de Cornualles parecen haber permanecido prácticamente intactos, a pesar de la extensa extracción de estaño en la región, por razones probablemente sociales y políticas más que tecnológicas. [106]
En América del Norte, se sabe que el cobre nativo se extrajo de sitios en Isle Royale con herramientas de piedra primitivas entre 800 y 1600 d. C. [107] El recocido de cobre se realizaba en la ciudad norteamericana de Cahokia alrededor de 1000-1300 d. C. [108] Hay varias placas de cobre exquisitas, conocidas como las placas de cobre de Mississippian , que se han encontrado en América del Norte en el área alrededor de Cahokia que datan de este período de tiempo (1000-1300 d. C.). [108] Se cree que las placas de cobre se fabricaron en Cahokia antes de terminar en otras partes del Medio Oeste y el sureste de los Estados Unidos, como el escondite de Wulfing y las placas de Etowah .
En América del Sur, una máscara de cobre que data del año 1000 a. C. y que se encontró en los Andes argentinos es el artefacto de cobre más antiguo que se conoce descubierto en los Andes. [109] Perú ha sido considerado el origen de la metalurgia temprana del cobre 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 de cobre en América del Sur. [109] La metalurgia del cobre florecía en América del Sur, particularmente en Perú alrededor del año 1000 d. C. Se han descubierto adornos funerarios de cobre del siglo XV, pero la producción comercial del metal no comenzó hasta principios del siglo XX. [ cita requerida ]
El cobre ha desempeñado un papel importante en la cultura, sobre todo en el ámbito monetario. Los romanos, entre los siglos VI y III a. C., utilizaban trozos de cobre como moneda. Al principio, se valoraba el cobre en sí, pero poco a poco la forma y el aspecto del cobre cobraron mayor importancia. Julio César hizo fabricar sus propias monedas de latón, mientras que las de Octavio César Augusto se fabricaban con aleaciones de Cu-Pb-Sn. Con una producción anual estimada de unas 15.000 t, las actividades de extracción y fundición de cobre en Roma alcanzaron una escala insuperable hasta la época de la Revolución Industrial ; las provincias en las que se extrajo más intensamente fueron las de Hispania , Chipre y Europa Central. [110] [111]
Las puertas del Templo de Jerusalén usaban bronce corintio tratado con dorado por depleción . [ aclaración necesaria ] [ cita requerida ] El proceso era más frecuente en Alejandría , donde se cree que comenzó la alquimia. [ 112 ] En la antigua India , el cobre se usaba 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 requerida ]
La Gran Montaña de Cobre fue una mina en Falun, Suecia, que funcionó 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. [113] Se la conocía como el tesoro de la nación; Suecia tenía una moneda respaldada por cobre . [114]
El cobre se utiliza en los tejados, [19] en la moneda y en la tecnología fotográfica conocida como daguerrotipo . El cobre se utilizó en la escultura renacentista y se utilizó para construir la Estatua de la Libertad ; el cobre sigue utilizándose en construcciones de varios tipos. El enchapado y revestimiento de cobre se utilizaron ampliamente para proteger los cascos submarinos de los barcos, una técnica iniciada por el Almirantazgo británico en el siglo XVIII. [115] La Norddeutsche Affinerie en Hamburgo fue la primera planta de galvanoplastia moderna, comenzando su producción en 1876. [116] 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) del cobre afectarían a los tonos de las campanas. [ cita requerida ]
Durante el aumento de la demanda de cobre durante 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. [117] Los distritos principales incluyeron el distrito de Keweenaw en el 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 los depósitos de pórfido del suroeste de los Estados Unidos, especialmente en Bingham Canyon, Utah , y Morenci, Arizona . La introducción de la minería a cielo abierto con pala de vapor 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 ocupó el primer lugar, seguido de Montana , luego Utah y Michigan . [118]
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. [119]
El Consejo Intergubernamental de Países Exportadores de Cobre , formado en 1967 por Chile, Perú, Zaire y Zambia, operó en el mercado del cobre como lo hace la OPEP en el del petróleo, aunque nunca alcanzó la misma influencia, en particular porque el segundo mayor productor, Estados Unidos, nunca fue miembro; se disolvió en 1988. [120]
En 2008, China se convirtió en el mayor importador mundial de cobre y ha seguido siéndolo al menos hasta 2023. [121] : 187
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 utiliza en aleaciones como latón y 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. [122] Una pequeña parte del suministro de cobre se utiliza para suplementos nutricionales y fungicidas en la agricultura. [63] [123] El cobre se puede mecanizar , aunque se prefieren las aleaciones por su buena maquinabilidad para crear piezas intrincadas.
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 . [124] [125] El cable de cobre se utiliza en la generación de energía , transmisión de energía , distribución de energía , telecomunicaciones , circuitos electrónicos e innumerables tipos de equipos eléctricos . [126] El cableado eléctrico es el mercado más importante para la industria del cobre. [127] Esto incluye cableado eléctrico estructural, cable de distribución de energía, cable para electrodomésticos, cable de comunicaciones, cable y alambre automotriz y alambre magnético. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para conductores de cables y alambres eléctricos. [128] 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 años 1970, en muchos proyectos de construcción de viviendas en Estados Unidos se sustituyó el cableado de cobre por cableado de aluminio . El nuevo cableado estuvo implicado en varios incendios de viviendas y la industria volvió al cobre. [129]
Los circuitos integrados y las placas de circuitos impresos 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. [130]
La conductividad superior del cobre mejora la eficiencia de los motores eléctricos . [131] Esto es importante porque los motores y los sistemas accionados por motor 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. [132] 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 motor donde el ahorro de energía es un objetivo de diseño primordial, [133] [134] están permitiendo que los motores de inducción de uso general cumplan y superen los estándares de eficiencia premium de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) . [135]
Las fuentes de energía renovables , como la solar , la eólica , la maremotriz , la hidroeléctrica , la biomasa y la geotérmica, se han convertido en sectores importantes del mercado energético. [136] [137] 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 desempeña un papel importante en estos sistemas de energía renovable, [138] [139] [140] [141] [142] principalmente para cables y tuberías. El uso de cobre en los sistemas de energía renovable es hasta cinco veces mayor en promedio que en la generación de energía tradicional, como las centrales nucleares y de combustibles fósiles. [143] Dado que el cobre es un excelente conductor térmico y eléctrico entre los metales de ingeniería (solo superado por la plata), [144] los sistemas eléctricos que utilizan cobre generan y transmiten energía con alta eficiencia y con un impacto ambiental mínimo.
Al elegir conductores eléctricos, los ingenieros y planificadores de instalaciones tienen en cuenta los costos de inversión de capital de los materiales frente a los ahorros operativos debidos a su eficiencia energética a lo largo de su vida útil, además de los costos de mantenimiento. El cobre suele tener un buen desempeño en estos cálculos. Un factor llamado "intensidad de uso del 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 intentan evitar la escasez de suministro de materiales seleccionados. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos , las reservas de cobre bajo tierra han aumentado más del 700% desde 1950, de casi 100 millones de toneladas a 720 millones de toneladas en 2017, a pesar del hecho de que el uso mundial de cobre refinado se ha más que triplicado en los últimos 50 años. [145] Se estima que los recursos de cobre superan los 5.000 millones de toneladas. [146] [147]
El suministro de cobre extraído se ve reforzado por el hecho de que más del 30 por ciento del cobre instalado entre 2007 y 2017 provino de fuentes recicladas. [148] Su tasa de reciclaje es más alta que la de cualquier otro metal. [149]
El cobre se ha utilizado desde la antigüedad como un material arquitectónico duradero, resistente a la corrosión y resistente a la intemperie. [150] [151] [152] [153] Techos , tapajuntas , canaletas pluviales , bajantes , cúpulas , pináculos , bóvedas y puertas se han fabricado con 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 interiores antimicrobianos y decorativos como atractivos pasamanos, accesorios de baño y encimeras. Algunos de 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 que es altamente resistente a la corrosión atmosférica, protegiendo así el metal subyacente contra una mayor erosión. [154] [155] [156] 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. [157] [158] [159] [160] El cobre arquitectónico y sus aleaciones también pueden ser "acabados" para adoptar un aspecto, tacto o color particular. Los acabados incluyen tratamientos mecánicos de superficie, coloración química y recubrimientos. [161]
El cobre tiene excelentes propiedades de soldadura fuerte y blanda y se puede soldar ; los mejores resultados se obtienen con soldadura por arco metálico con gas . [162]
El cobre es bioestático , lo que significa que las bacterias y muchas otras formas de vida no crecerán en él. Por esta razón, se ha utilizado durante mucho tiempo para revestir partes de los barcos para protegerlos contra percebes y mejillones . Originalmente se usaba puro, pero desde entonces ha sido reemplazado por el metal Muntz y la pintura a base de cobre. De manera similar, como se analiza en las aleaciones de cobre en la acuicultura , las aleaciones de cobre se han convertido en materiales de red importantes en la industria de la acuicultura porque son antimicrobianas y previenen la bioincrustación , incluso en condiciones extremas [163] y tienen fuertes propiedades estructurales y resistentes a la corrosión [164] en entornos marinos.
Las superficies táctiles de aleación de cobre tienen propiedades naturales que destruyen una amplia gama de microorganismos (por ejemplo, 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 ). [165] [166] Los indios han estado usando recipientes de cobre desde la antigüedad para almacenar agua, incluso antes de que la ciencia moderna se diera cuenta de sus propiedades antimicrobianas. [167] Se ha demostrado que algunas aleaciones de cobre matan más del 99,9% de las bacterias causantes de enfermedades en solo dos horas cuando se limpian con regularidad. [168] 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"; [168] esa aprobación permite a los fabricantes hacer afirmaciones 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 antimicrobianos de cobre fabricados con estas aleaciones, como barandillas de cama, pasamanos , mesas de noche, lavabos , grifos , pomos de puertas , herrajes para inodoros , teclados de computadora , equipos de clubes de salud y manijas de carritos de compras . Los hospitales utilizan pomos de puertas de cobre para reducir la transmisión de enfermedades, y la enfermedad del legionario se suprime con tuberías de cobre en los sistemas de plomería. [169] Los productos de aleación de cobre antimicrobianos se están instalando ahora en centros de atención médica en el Reino Unido, Irlanda, Japón, Corea, Francia, Dinamarca y Brasil, además de ser solicitados en los EE. UU. [170] y en el sistema de tránsito del metro en Santiago, Chile, donde se instalaron pasamanos de aleación de cobre y zinc en unas 30 estaciones entre 2011 y 2014. [171] [172] [173] Las fibras textiles se pueden mezclar con cobre para crear telas protectoras antimicrobianas. [174] [ ¿ fuente poco confiable? ]
Se espera que la producción mundial total en 2023 sea de casi 23 millones de toneladas métricas . [175] La demanda de cobre está aumentando debido a la transición energética en curso hacia la electricidad . [176] China representa más de la mitad de la demanda. [177]
Para algunos propósitos, otros metales pueden sustituir al cobre; en muchas aplicaciones se sustituyó el alambre de aluminio , pero un diseño inadecuado generó riesgos de incendio. [178] Desde entonces, los problemas de seguridad se han resuelto mediante el uso de tamaños más grandes de alambre de aluminio (#8AWG y superiores), y todavía se instalan cables de aluminio diseñados 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. [179]
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 renovable . [180] [181] Otra razón por la que se prevé que aumente la demanda es el hecho de que los coches eléctricos contienen una media de 3,6 veces más cobre que los coches convencionales, aunque se debate el efecto de los coches eléctricos en la demanda de cobre. [182] [183] 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 estas tienden a tener una prima más alta en comparación con los metales preciosos. [184] Aquellos que quieren evitar las primas de los lingotes de cobre almacenan alternativamente cables de cobre viejos , tubos de cobre o centavos estadounidenses fabricados antes de 1982. [ 185]
El cobre se utiliza habitualmente en joyería y, según algunas leyendas populares, las pulseras de cobre alivian los síntomas de la artritis . [186] En un ensayo sobre osteoartritis y en otro sobre artritis reumatoide, no se encontraron diferencias entre las pulseras de cobre y las pulseras de control (sin cobre). [187] [188] No hay pruebas de que el cobre pueda absorberse a través de la piel. Si así fuera, podría provocar intoxicación por cobre . [189]
Tanto Chromobacterium violaceum como Pseudomonas fluorescens pueden movilizar cobre sólido como compuesto de cianuro. [190] Los hongos micorrízicos ericoides asociados con Calluna , Erica y Vaccinium pueden crecer en suelos metalíferos que contienen cobre. [190] El hongo ectomicorrízico Suillus luteus protege a los pinos jóvenes de la toxicidad del cobre. Se encontró una muestra del hongo Aspergillus niger creciendo a partir de una solución de minería de oro y se encontró que contenía complejos ciano de metales como oro, plata, cobre, hierro y zinc. El hongo también juega un papel en la solubilización de sulfuros de metales pesados. [191]
Las proteínas de cobre tienen diversas funciones en el transporte biológico de electrones y de oxígeno, procesos que explotan la fácil interconversión de Cu(I) y Cu(II). [192] 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 un cobre y un 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 algunos artrópodos como el cangrejo herradura ( Limulus polyphemus ). [193] Debido a que la hemocianina es azul, estos organismos tienen sangre azul en lugar de la sangre roja de la hemoglobina basada en hierro . Estructuralmente relacionadas con la hemocianina están las lacasas y las tirosinasas . En lugar de unirse reversiblemente al oxígeno, estas proteínas hidroxilan sustratos, ilustrado por su papel en la formación de lacas . [194] El papel biológico del cobre comenzó con la aparición del oxígeno en la atmósfera de la Tierra. [195] Varias proteínas de cobre, como las "proteínas azules de cobre", no interactúan directamente con los sustratos; por lo tanto, no son enzimas. Estas proteínas transmiten electrones mediante el proceso llamado transferencia de electrones . [194]
Se ha encontrado un centro tetranuclear de cobre único en la óxido nitroso reductasa . [196]
Se han investigado compuestos químicos desarrollados para el tratamiento de la enfermedad de Wilson para su uso en la terapia del cáncer. [197]
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. [198]
El cobre se absorbe en el intestino y luego se transporta al hígado unido a la albúmina . [199] Después de procesarse en el hígado, el cobre se distribuye a otros tejidos en una segunda fase, que involucra a 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. [200] El cobre en el cuerpo normalmente experimenta circulación enterohepática (alrededor de 5 mg al día, frente a aproximadamente 1 mg al día absorbido en la dieta y excretado del cuerpo), y el cuerpo puede excretar algún 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. [201] [202]
El Instituto de Medicina de los Estados Unidos (IOM) actualizó los requerimientos promedio estimados (EAR) y las cantidades diarias recomendadas (RDA) de cobre en 2001. Si no hay suficiente información para establecer EAR y RDA, se utiliza en su lugar una estimación denominada Ingesta Adecuada (IA). Las IA de cobre son: 200 μg de cobre para niños de 0 a 6 meses, varones y mujeres, y 220 μg de cobre para niños de 7 a 12 meses, varones y mujeres. Para ambos sexos, las RDA de cobre son: 340 μg de cobre para niños de 1 a 3 años, 440 μg de cobre para niños de 4 a 8 años, 700 μg de cobre para niños de 9 a 13 años, 890 μg de cobre para niños de 14 a 18 años y 900 μg de cobre para niños de 19 años o más. Durante el embarazo, 1.000 μg. Durante la lactancia, 1.300 μg. [203] En cuanto a la seguridad, el IOM también establece niveles máximos de ingesta tolerables (UL) para vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del cobre, el UL se establece en 10 mg/día. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan Ingestas Dietéticas de Referencia . [204]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) 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. La IA y el UL se definen de la misma manera que en los Estados Unidos. Para mujeres y hombres de 18 años o más, las IA se establecen en 1,3 y 1,6 mg/día, respectivamente. Las IA para el embarazo y la lactancia son de 1,5 mg/día. Para niños de 1 a 17 años, las IA aumentan con la edad de 0,7 a 1,3 mg/día. Estas IA son más altas que las RDA de EE. UU. [205] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria revisó la misma cuestión de seguridad y estableció su UL en 5 mg/día, que es la mitad del valor de EE. UU. [206]
Para los fines del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% VD). Para los fines del etiquetado de cobre, el 100 % del valor diario era 2,0 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 [update], se revisó a 0,9 mg para que coincida con la dosis diaria recomendada. [207] [208] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
Debido a su papel en la facilitación de la absorción de hierro, la deficiencia de cobre puede producir síntomas similares a la anemia , neutropenia , anomalías óseas, hipopigmentación, retraso del crecimiento, aumento de la 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 corporales.
La deficiencia grave se puede detectar 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 de la citocromo c oxidasa de los leucocitos y las plaquetas" se ha señalado como otro factor de deficiencia, pero los resultados no se han confirmado mediante replicación. [209]
Se han tomado cantidades en gramos de varias sales de cobre en intentos de suicidio y han producido toxicidad aguda por cobre en humanos, posiblemente debido al ciclo redox y la generación de especies reactivas de oxígeno que dañan el ADN . [210] [211] Las cantidades correspondientes de sales de cobre (30 mg/kg) son tóxicas en animales. [212] Se ha informado que un valor dietético mínimo para un crecimiento saludable en conejos es de al menos 3 ppm en la dieta. [213] 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 carcasa. [214]
La toxicidad crónica del cobre no suele producirse en los seres humanos debido a los sistemas de transporte que regulan la absorción y la excreción. Las mutaciones autosómicas recesivas en las proteínas de transporte de cobre pueden inhabilitar estos sistemas, lo que conduce a la enfermedad de Wilson con acumulación de cobre y cirrosis hepática en personas que han heredado dos genes defectuosos. [198]
Los niveles elevados de cobre también se han relacionado con el empeoramiento de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer . [215] [216]
En los EE. UU., la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha designado un límite de exposición permisible (PEL) para el polvo y los humos de cobre en el lugar de trabajo como un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 1 mg/m 3 . [217] El Instituto Nacional para la 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 . [218]
El cobre es un componente del humo del tabaco . [219] [220] La planta del tabaco absorbe y acumula fácilmente metales pesados , como el cobre, del suelo circundante en sus hojas. Estos son absorbidos fácilmente por el cuerpo del usuario después de la inhalación de humo. [221] Las implicaciones para la salud no están claras. [222]
A national survey conducted by Franklin Research Institute for CPSC showed that homes built before 1972, and wired with aluminum, are 55 times more likely to have one or more wire connections at outlets reach "Fire Hazard Conditions" than homes wired with copper.
While it's never been proven that copper can be absorbed through the skin by wearing a bracelet, research has shown that excessive copper can result in poisoning, causing vomiting and, in severe cases, liver damage.
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