Cuprul

Introducere

Tot ce ne inconjoară şi acţionează într-un fel sau altul asupra simţurilor noastre, relevîndu-ni-se prin senzaţii,se numeşte materie.

Ştiinţele care studiază transformările formelor concrete ale materiei şi caută a descoperi legile acestor transformări se numesc ştiinţele naturii.

Una dintre cele trei mari ştiinţe ale naturii este ştinţa despre substanţe si anume chimia.

Chimia studiază compoziţia substanţelor, adică natura particulelor ce le compun; structura substanţelor, adică modul în care sunt legate între ele aceste particule; proprietăţile fizice, adică însuşirile constante şi caracteristice,măsurabile,ale substanţelor (cum sunt punctul de topire, punctul de fierbere, densitatea etc.) şi proprietăţile chimice, adică acele proprietăţi legate de participarea în reacţiile chimice.

Totalitatea atomilor de aceeaşi specie formează un element chimic.În stare liberă, elementele nu se pot găsi decât sub formă de substanţe simple,formate din molecule rezultate din unirea atomilor de acelaşi fel.

Atomii fiecărui element se caracterizează prin numărul atomic Z,care reprezintă poziţia elementului în sistemul periodic,numărul sarcinilor pozitive din nucleu şi implicit numărul total al electronilor şi prin numărul de masă A,care reprezintă numărul total al nucleonilor.

Descoperirea izotopilor a făcut posibilă definirea mai exactă a noţiunii de element chimic, prin care trebuie să se înţeleagă totalitatea speciilor de atomi ale căror nuclee au acelaşi Z, acelaşi număr de sarcini pozitive, numărul de masă A putînd fi acelaşi( elemente unitare) sau diferit (elemente mixte).

Caracterizare generală a grupei Ib

În această grupă intră metalele tranziţionale cuprul (Cu), argintul (Ag) şi aurul (Au), metale cu potenţiale de oxidare negative (Cu -0,34; Ag -0,80 şi Au -1,42). Din această cauză, ele sunt rezistente la acţiunea acizilor,daca aceştia nu sunt oxidanţi.În schimb aceste elemente (chiar aurul,care are cel mai pronunţat caracter de metal nobil) trec relativ uşor in soluţie prin complexare, în special sub acţiunea cianurilor alkaline,cu care formează ioni complecşi deosebit de stabili.

Toate elementele grupei Ib formează combinaţii în mai multe stări de oxidare ( Cu +1, +2, +3; Ag +1, +2, +3; Au +1,+3).Spre deosebire de metalele alkaline,ai căror ioni sunt numai monovalenţi pozitivi,atomii elementelor Cu, Ag, Au pot ceda,în afară de electronul de pe ultimul strat şi electronii de pe ultimul strat.Astfel pe lângă starea de oxidare +1,ele mai manifestă în combinaţiile lor : cuprul starea de oxidare +2 şi mai rară +3.

Razele atomice ale elementelor din grupa Ib sunt mult mai mici decît ale elementelor corespunzătoare din grupa Ia. Acestea fac ca şi potenţialele de formare ale ionilor ai metalelor din grupa Ib sa fie mai mari decît potenţialele de formare ale cationilor alcalini.

Toate trei elemente din grupa Ib reacţionează cu halogenii, în prezenţa umidităţii, la temperatură joasă. În ceea ce priveşte compuşii ionici, este de menţionat că în soluţie apoasă sunt stabili numai ionii Cu2+ si Ag+.În stare anhidră toţi compuşii elementelor din grupa Ib, cu excepţia CuF2 , sunt în apreciabilă măsură covalenţi.

Punctul de topire al acestor elemente este în jur de 1000 C; aceste metale sunt maleabile, ductile şi tenace; duritatea lor este 2,5 în scara Mohs; au o conductibilitate termică şi electrică bună; reţeaua cristalină a metalelor din grupa cuprului este cubică cu feţe centrate.

Elementele grupei Ib, ai căror electroni de valenţă sunt puternic legaţi de atomi, sunt aşezate la sfârşitul seriei tensiunilor electrochimice, deşi sunt foarte puţin active ( au caracter de metale preţioase).

Reactivitatea lor chimică scade de la cupru la aur..Astfel,cuprul se oxidează la temperatură ridicată, iar aurul nu se oxidează. Oxizii metalelor sunt foarte puţin solubili în apă şi au caracter slab bazic.

Compuşii mai importanţi ai elementelor din din grupa Ib sunt: CuSO4 x 5H2O, CuO, [Cu(NH3)4](OH)2, AgNO3, AgCl, [Ag(NH3)2]Cl, AuO(OH), H[AuCl4].

Istoric

Cuprul a jucat un rol însemnat în istoria civilizaţiei omeneşti, fiind primul metal fabricat pe scară mai mare si utilizat pentru scopuri practice.

Cuprul era cunoscut şi el din cea mai veche Antichitate şi aproape sigur imediat după aur şi argint. Dar în vreme ce primele două aveau la început utilizări în confecţionarea podoabelor şi ca mijloc de schimb, apariţia cuprului, mult mai dur şi mai ieftin, şi-a putut extinde utilizările şi la fabricarea armelor şi a diferitelor ustensile (în special pluguri),făcându-se astfel un salt important în istorie.

Trecerea de la epoca de piatră la epoca bronzului, aşa cum şi de la aceasta avea să se treacă mai târziu la epoca fierului. Judecând după obiectele vechi de cupru descoperite, se poate afirma că acest metal a apărut în Egipt, cu 5.000 de ani î.e.n. şi apoi, cam cu un mileniu mai târziu,în regiunea dintre Tigru şi Eufrat, unde se dezvoltase civilizaţia sumeriană. În Egipt, pe vremea faraonului Turmes cuprul se exploata în Peninsula Sinai (azi bogată în petrol) şi şi era cunoscută sub numele de komt.

Tot în Antichitate mai apare denumirea chalcos. Cu două mii de ani înaintea erei noastre, cuprul era folosit numai la fabricarea bronzului şi, mai târziu, la confecţionarea unor podoabe, iar combinaţii ale cuprului la colorarea sticlei în albastru (folosită ca piatră scumpă, la inele, broşe etc.).

Este sigur că grecii şi apoi romanii extrăgeau cupru din insula Cipru (începând cu anul 1.500 î.e.n.). Tot pe insula Cipru se făcea prelucrarea cuprului în bronz.

Denumirea latină ,,aes Cyprium” înseamnă metal din Cipru ; numele aes reprezintă atât cuprul, cât şi bronzul (aliajul cupru-cositor) şi apoi chiar alama (aliajul cupru-zinc). O lămurire este însă necesară. În mica introducere, de la metelele cunoscute în lumea antică, sunt menţionate 7 metale, între care nu este cuprins zincul. Şi totuşi au fost găsite obiectele, care la analiza chimică arată neândoios prezenţa zincului. Dar zincul nu era cunoscut ca metal izolat, independent, iar faptul că el apare totuşi în unele obiecte antice de alamă se explică într-un singur fel. La prelucrarea minereurilor de cupru pentru extragerea metalului se amestecă şi minereuri de zinc şi astfel rezultă direct aliajul cupru-zinc, adică alama. Se făcea prin alinierea cuprului cu cositorul, care, de altfel, nici nu se găsea în regiunea Mediteranei şi era adus la încaput din Extremul Orient, iar mai târziu, de către fenicieni, din Insulele Britanice.

Cuprul aliat cu zincul se numea aes lutum, de unde derivă şi numele francez laiton. Cuprul curat se numea airan roşu sau airan de Cipru.