In de wereld van vandaag is Koper (element) een onderwerp dat op verschillende gebieden interesse en discussie genereert. Of het nu gaat om politiek, cultuur, wetenschap of welk ander veld dan ook, Koper (element) heeft de aandacht getrokken van experts en het grote publiek. Door de geschiedenis heen heeft Koper (element) een cruciale rol gespeeld in de samenleving en belangrijke mijlpalen en veranderingen gemarkeerd. In dit artikel zullen we verschillende perspectieven en benaderingen van Koper (element) verkennen, waarbij we de relevantie en impact ervan in de wereld van vandaag analyseren.
Koper is een scheikundig element met symbool Cu en atoomnummer 29. Het is een rood/geel overgangsmetaal dat in ongelegeerde vorm ook als roodkoper bekendstaat.
Opgravingen in het noorden van wat tegenwoordig bekend is als Irak, hebben aangetoond dat koper al werd gebruikt rond 8700 v.Chr. Andere opgravingen wijzen uit dat men in 5000 v.Chr. koper al smolt en isoleerde uit koperhoudende mineralen zoals malachiet en azuriet.
Van de Sumeriërs en Egyptenaren is bekend dat zij rond 3000 v.Chr. koper smolten en gebruikten om brons te maken. Ook in China was het gebruik van koper bekend en zijn er zeer hoogwaardige bronzen voorwerpen uit 1200 v.Chr. gevonden. De in 1991 in de Oostenrijks/Italiaanse Alpen gevonden mummie Ötzi, die vermoedelijk omstreeks 3300 v.Chr. is gestorven, droeg gereedschap dat uit 99,7% zuiver koper bestond.
In de mythologie en alchemie werd koper vaak geassocieerd met de godheid Aphrodite vanwege de mooie glans. Om die reden werd koper vroeger onder andere gebruikt voor spiegels. De naam koper komt van het Latijnse woord cuprum. Dit woord is afgeleid van aes cyprium, wat erts van Cyprus betekent. In de oudheid werd namelijk op Cyprus koper gewonnen.
Omdat koper buigzaam is, eenvoudig te vervormen is en een zeer groot geleidingsvermogen heeft voor elektriciteit en warmte, wordt het op grote schaal in de industrie gebruikt. Ook legeringen met koper, zoals messing en brons, worden veelvuldig gebruikt.
Zeer zuiver koper wordt verkregen als elektrolytisch koper, dat als kathode ontstaat in een elektrolytisch proces, waarin een anode van ruw koper in oplossing gaat en neerslaat als zeer zuiver koper op de kathode.
Enkele belangrijke toepassingen zijn:
Er bestaan vele koperlegeringen, zoals:
Koper neemt in ionaire vorm vrijwel altijd een oxidatietoestand van 2+ aan (Cu2+), koperionen nemen in een waterige oplossing een karakteristieke blauwe kleur aan.
Onder invloed van de atmosfeer krijgt koper een groenige oxidelaag. Het element komt als zodanig in de natuur voor, hoewel het meer in gebonden toestand als sulfide of als oxide aangetroffen wordt. Koperhoudende mineralen zijn o.a. covelliet en malachiet. Op het veel duurdere zilver na, is koper de beste geleider van elektriciteit. Om die reden wordt het veel gebruikt in elektronische componenten.
In de meeste gevallen vormt koper een Cu2+ ion maar soms een Cu+ ion, koper vormt moeilijk ionen, er is daarom een sterke oxidator nodig om elementair koper in op te lossen, meestal wordt salpeterzuur of zwavelzuur gebruikt, soms ook zwakkere zuren als azijnzuuroplossing, maar deze reactie zal zeer traag verlopen, wel kan een zwakke oxidator als waterstofperoxide worden toegevoegd aan het zuur om de reactie wat te versnellen. Ook kan er gebruik worden gemaakt van zwavel of jood als oxidator, om deze te laten reageren zijn echter wel temperaturen rond de ontbrandingstemperatuur nodig.
De elektronenconfiguratie van het element is 3d104s1. De oude manier om in de naamgeving onderscheid te maken tussen Cu+ en Cu2+ verliep via de cupro- en cupri- aanduiding, tegenwoordig schrijft men koper(I) of koper(II). Bijvoorbeeld:
Onder de koperoxiden (cupraten) vindt men de recordhouders wat betreft hoge kritische temperaturen voor supergeleiding. Voor sommige van deze verbindingen ligt deze temperatuur in het 100-150K bereik. Deze klasse van verbindingen werd in de jaren 1980 ontdekt; het eerste voorbeeld was yttrium-barium-koperoxide (YBCO).
De belangrijkste bronnen van koper zijn de mineralen chalcopyriet, chalcociet, covelliet, azuriet, malachiet en borniet. Deze worden in ruime mate in de aardkorst aangetroffen. Belangrijke vindplaatsen van kopererts waren in 2014 Chili, Volksrepubliek China, Peru en de Verenigde Staten. In Chili wordt ongeveer een-derde van alle kopererts gedolven. De belangrijkste gebruikers van koper zijn China, Duitsland en de Verenigde Staten.
Wereldwijd lag in 2009 de consumptie van koper op 18,4 miljoen ton. De mijnproductie bedroeg 15,8 miljoen ton en door recycling lag het totale aanbod op 18,6 miljoen ton. De vraag neemt sneller toe dan het aanbod waardoor de voorraden dalen. Op 4 februari 2011 bereikte de prijs van koper een recordniveau van US$10.000 per ton.
Topproducenten van koper 2019 | |
---|---|
Land | Productie (×miljoenen ton) |
Chili | 5,79 |
Peru | 2,46 |
China | 1,68 |
Congo-Kinshasa | 1,29 |
Verenigde Staten | 1,26 |
Australië | 0,93 |
Rusland | 0,80 |
Zambia | 0,79 |
Mexico | 0,71 |
Canada | 0,57 |
Kazachstan | 0,56 |
Polen | 0,39 |
Brazilië | 0,36 |
Koper wordt op diverse internationale beurzen verhandeld, zoals in Londen, New York en Shanghai. In Londen gebeurt dit op de London Metal Exchange. Dagelijks komen vraag en aanbod bij elkaar en komt een prijs tot stand. De prijs wordt veelal uitgedrukt in Amerikaanse dollar per pound of per ton. In de onderstaande tabel de prijsontwikkeling van koper vanaf 2010.
2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
7539 | 8871 | 8015 | 7322 | 6862 | 5494 | 4863 | 6166 | 6523 | 6000 | 6621 | 9322 | 8797 |
Bij een relatief hoge prijs van koper wordt er veel koper gestolen.
Stabielste isotopen | |||||
---|---|---|---|---|---|
Iso | RA (%) | Halveringstijd | VV | VE (MeV) | VP |
63Cu | 69,17 | stabiel met 34 neutronen | |||
64Cu | syn | 12,7 h | β+ β− |
1,675 0,597 |
64Ni 64Zn |
65Cu | 30,83 | stabiel met 36 neutronen | |||
67Cu | syn | 61,83 h | β− | 3,558 | 67Zn |
Naast de twee stabiele isotopen 63Cu en 65Cu is er een groot aantal radioactieve isotopen bekend. De langstlevende daarvan is 67Cu met een halveringstijd van ruim 61 uur. De overige isotopen hebben halveringstijden in de orden van enkele minuten of minder.
Het metaal is brandbaar in poedervorm. Vrijwel alle koperverbindingen moeten als giftig worden beschouwd. Toch is koper van levensbelang voor dieren en hogere planten.
Koper dient als cofactor van veel enzymen waaronder superoxide dismutase, cytochroom C oxidase, katalase, lysyl oxidase, tyrosinase, vitamine C oxidase, en dopamine beta hydroxylase. Een teveel aan koper in het lichaam komt voor bij de ziekte van Wilson. Transport van de koperionen in bloed vindt plaats door binding aan ceruloplasmine.
Voedingsmiddelen die rijk zijn aan koper zijn o.a. oesters, sojalecithine, noten en lever.
In het (blauwe) bloed van veel ongewervelde dieren komt het koperhoudende hemocyanine voor.
Koper beschikt over antibacteriële eigenschappen. Het gebruik van koper in sanitaire installaties en leidingen remt de bacteriegroei, waardoor onder meer legionella minder makkelijk voorkomt.
Koper wordt ook wel gezien als het eerste zware metaal in het periodiek systeem.
In de taal wordt koper ook gebruikt als aanduiding voor "waardevol" en/of "duurzaam", zoals:
Bronnen, noten en/of referenties
|