29 Cu Cobre 63,546
Metal de transição bloco-d Período 4 Grupo 11

Cobre

Cu · Elemento 29 · Metal de transição

O primeiro metal que os humanos fundiram e ainda hoje o sistema nervoso do mundo eletrificado.

Estado a 20°C Sólido
Massa atómica 63,546 u
Configuração eletrónica[Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Estrutura

O átomo de cobre

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde cobre se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 8,96 g/cm³ 58%
Ponto de fusão 1357,8 K 62%
Ponto de ebulição 2835 K 55%
Calor específico 0,385 J/g·K
Condutividade térmica 401 W/m·K 99%

Atômica

Raio atómico 128 pm 20%
Raio covalente 132 pm
Raio de Van der Waals 140 pm

Eletrônica

Eletronegatividade 1,9 61%
Energia de ionização 745,8 kJ/mol 61%
Afinidade eletrónica 119,6 kJ/mol 77%

Ocorrência

Abundância na crosta 60 mg/kg 79%

Identidade

SímboloCu
Número atómico29
Massa atómica63,546 u
CategoriaMetal de transição
Blocod
Estrutura cristalinacúbica de face centrada
Estados de oxidação+1, +2, +3, +4
Descoberto emAncient
Descoberto porConhecido desde a Antiguidade

Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de cobre?

Raio de 128 pm — isso corresponde a 0,128 nm, portanto cerca de 3,91 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Cobre permanece líquido em uma faixa de 1477 K, de 1358 K a 2835 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Cobre está no período 4, grupo 11. Tudo no grupo 11 compartilha a mesma quantidade de eletrões na camada externa, por isso se comporta de maneira tão semelhante.

Outro Metais de transição

Todos os metais de transição

A história

O que cobre é e como o encontramos

Primeiro metal usado pelos seres humanos. Excelente condutor de eletricidade.

A descoberta de cobre

🏺 Origens pré-históricas: o primeiro metal usado intencionalmente pela humanidade

O Cobre representa o primeiro uso intencional de um metal pela humanidade, iniciado por volta de 9000 a.C. no Crescente Fértil. Evidências arqueológicas de Çayönü Tepesi, na Turquia, mostram contas e ferramentas de cobre que antecedem a agricultura. Ao contrário do Ferro ou do alumínio, o cobre nativo ocorre naturalmente na forma metálica, permitindo que os primeiros seres humanos o trabalhassem sem tecnologia complexa de fundição.

🔥 A revolução da fundição (5000 a.C.)

Por volta de 5000 a.C., civilizações dos Bálcãs e do Oriente Médio descobriram que aquecer certas rochas verdes e azuis (carbonatos de cobre) com carvão vegetal produzia metal de Cobre puro. Esse avanço deu início à Idade do Calcolítico (Idade do Cobre), mudando fundamentalmente a tecnologia humana. O Homem de Gelo (Ötzi), descoberto nos Alpes e datado de 3300 a.C., carregava um machado de cobre que demonstrava uma metalurgia avançada.

⚗️ Inovação em ligas na Antiguidade: a Idade do Bronze

Bronze - uma liga de Cobre e Estanho - surgiu por volta de 3500 a.C. no Oriente Próximo, dando início à Idade do Bronze, que durou até 1200 a.C. Essa descoberta provavelmente ocorreu por acaso, quando minérios de cobre contendo estanho foram fundidos juntos. O bronze mostrou-se superior ao cobre puro para armas, ferramentas e arte, impulsionando redes de comércio internacional à medida que as civilizações buscavam fontes de estanho.

Domínio mesopotâmico

Textos sumérios de 2500 a.C. descrevem técnicas sofisticadas de trabalho com cobre, incluindo fundição por cera perdida e composição de ligas. O Estandarte de Ur e incontáveis artefatos demonstram seu domínio da metalurgia do cobre e do bronze. Mercadores mesopotâmicos estabeleceram rotas comerciais que iam do Afeganistão (estanho) ao Chipre (cobre).

🏛️ Civilizações clássicas e Chipre

A ilha de Chipre tornou-se sinônimo de cobre no mundo antigo, dando ao metal seu nome latino "cuprum" (de "aes cyprium" - metal de Chipre). Minas romanas no Chipre operaram por mais de 1500 anos, produzindo cobre que ajudou a construir um império. A engenharia romana usava cobre em moedas, encanamentos, coberturas e obras artísticas que sobrevivem até hoje.

🏛️ A sofisticação egípcia

Metalurgistas egípcios alcançaram uma sofisticação extraordinária, criando tubos de cobre para sistemas de drenagem de templos e elaborados artefatos de bronze. O Papiro Edwin Smith (1600 a.C.) descreve usos medicinais de compostos de cobre para tratar infecções - antecipando em 3600 anos as aplicações antimicrobianas modernas.

🚢 Era das explorações e do comércio global

A exploração europeia foi parcialmente impulsionada pela busca por cobre e outros metais. Conquistadores espanhóis encontraram uma metalurgia avançada do cobre nas Américas, onde os povos indígenas haviam desenvolvido técnicas sofisticadas de forma independente. A Região do Cobre da Península Superior de Michigan forneceu cobre às forças da União durante a Guerra Civil.

⚡ Transformação pela Revolução Industrial

A descoberta da eletricidade transformou o cobre de metal útil em material essencial. Os experimentos de indução eletromagnética de Michael Faraday (1831) demonstraram o potencial da eletricidade, enquanto os sistemas de distribuição de energia de Thomas Edison tornaram indispensável a fiação de cobre. O processo Bessemer (1856) permitiu a produção de aço em larga escala, criando demanda por cobre em máquinas a vapor e equipamentos industriais.

🔬 Compreensão científica moderna

Antoine Lavoisier incluiu o cobre em sua obra inovadora "Elementos de Química" (1789), estabelecendo-o como um elemento fundamental. A teoria atômica de John Dalton (1803) forneceu a estrutura teórica para compreender as propriedades do cobre. A cristalografia de raios X revelou a estrutura cúbica de face centrada do cobre, explicando sua excepcional condutividade elétrica e condutividade térmica.

🏭 Aplicações industriais no século XX

A era da eletricidade criou uma demanda sem precedentes por cobre. Westinghouse e General Electric competiram para desenvolver sistemas de energia em corrente alternada que exigiam grandes quantidades de fios de cobre. As duas Guerras Mundiais demonstraram a importância estratégica do cobre, levando à formação de estoques governamentais e a programas de reciclagem. O desenvolvimento da refrigeração, do ar-condicionado e da eletrônica ampliou ainda mais as aplicações do cobre.

Aplicações

Para que cobre é usado

⚡ Infraestrutura de Energia Elétrica

A excepcional condutividade elétrica do cobre (superada apenas pela prata) o torna indispensável para os sistemas globais de energia. Linhas de transmissão de energia transportam eletricidade das estações de geração para as cidades usando a condutividade do cobre, de 59.6 MS/m. Motores elétricos em tudo, de refrigeradores a bombas industriais, dependem de enrolamentos de cobre que convertem energia elétrica em movimento mecânico com eficiência superior a 95%. A indústria elétrica consome 65% da produção global de cobre.

🏠 Sistemas de Encanamento e Abastecimento de Água

Tubos de cobre fornecem água limpa há mais de 4000 anos, eliminando naturalmente bactérias e vírus por meio do efeito oligodinâmico. As residências modernas usam encanamentos de cobre por sua confiabilidade, resistência à corrosão e propriedades antimicrobianas. Os sistemas de água de hospitais especificam cada vez mais o cobre para prevenir a Legionella e outros patógenos transmitidos pela água. Sistemas de ionização de cobre e prata purificam piscinas e suprimentos de água de espaçonaves.

🔥 Excelência na Transferência de Calor

A condutividade térmica do cobre (401 W/m·K) possibilita trocadores de calor eficientes em aparelhos de ar-condicionado, radiadores automotivos e processos industriais. Panelas de cobre proporcionam uma distribuição de calor incomparável para cozinhas profissionais. Condensadores de usinas de energia usam ligas de cobre-níquel para transferir o calor residual das turbinas a vapor para a água de resfriamento, maximizando a eficiência da geração elétrica.

⚙️ Engenharia Avançada de Ligas

Bronze (cobre-estanho) deu início à Idade do Bronze da civilização há 5000 anos e continua essencial para rolamentos, hélices de navios e elementos arquitetônicos. Latão (cobre-zinco) cria instrumentos musicais com acústica perfeita e equipamentos navais resistentes à corrosão pela água salgada. Cobre-berílio forma ferramentas resistentes a faíscas para ambientes explosivos e molas que mantêm a tensão por décadas.

🛡️ Superfícies Antimicrobianas

A EPA reconhece o cobre como a única superfície sólida que elimina continuamente bactérias, vírus e fungos. Maçanetas, corrimãos e estruturas de camas hospitalares usam ligas de cobre para reduzir infecções associadas à assistência à saúde em até 58%. Pesquisas sobre a COVID-19 mostram que superfícies de cobre inativam o vírus em 4 horas, levando a uma adoção crescente em espaços públicos.

🎨 Beleza Arquitetônica

A pátina natural do cobre cria a distinta cor verde da Statue of Liberty, de inúmeras cúpulas de igrejas e de elementos arquitetônicos modernos. Coberturas de cobre com junta vertical duram mais de 100 anos enquanto desenvolvem uma bela oxidação azul-esverdeada. Frank Lloyd Wright e outros arquitetos especificaram o cobre por sua durabilidade, maleabilidade e apelo estético em evolução.

🔬 Aplicações Químicas e Catalíticas

Catalisadores de cobre possibilitam a síntese de metanol, a produção farmacêutica e o processamento petroquímico. A reação de Ullmann usa cobre para formar ligações carbono-carbono na fabricação de medicamentos. O sulfato de cobre controla algas no tratamento de água e fornece micronutrientes essenciais para o crescimento das plantas na agricultura.

⚡ Aplicações elétricas

  • Fiação residencial - Cabos Romex, caixas de tomadas, painéis elétricos
  • Motores elétricos - Máquinas de lavar, aspiradores de pó, ferramentas elétricas
  • Transformadores - Postes de serviços públicos, subestações, equipamentos industriais
  • Eletrônicos - Placas de circuito impresso, componentes de computador
  • Linhas de transmissão - Transmissão aérea, cabos subterrâneos
  • Para-raios - Sistemas de proteção de edifícios

🏠 Encanamento e construção

  • Tubos de água - Sistemas residenciais, comerciais e municipais
  • Conexões - Válvulas, juntas, acoplamentos, adaptadores
  • Coberturas - Telhados de junta vertical, calhas, condutores de água
  • Sistemas HVAC - Serpentinas de ar-condicionado, bombas de calor
  • Aquecimento radiante - Sistemas de aquecimento no piso

🚗 Transporte

  • Fiação automotiva - Chicotes do motor, cabos de bateria
  • Radiadores - Resfriamento do motor, resfriadores da transmissão
  • Linhas de freio - Sistemas hidráulicos, componentes de ABS
  • Veículos elétricos - Tesla Model 3 (180 lbs de cobre), Chevy Bolt
  • Fiação de aeronaves - Sistemas elétricos do Boeing 787 e do Airbus A350
  • Hélices de navios - Ligas de bronze para aplicações marítimas

🍳 Produtos de consumo

  • Utensílios de cozinha - Panelas e frigideiras de cobre All-Clad e Mauviel
  • Moedas - Moedas de um centavo dos EUA (núcleo de zinco, revestimento de cobre)
  • Joias - Ouro rosé, pulseiras de cobre, peças artesanais
  • Instrumentos musicais - Trompetes, trombones, trompas francesas
  • Itens decorativos - Esculturas, arte para jardins, cata-ventos

🏥 Medicina e saúde

  • Superfícies hospitalares - Maçanetas, grades de camas, suportes para soro
  • Dispositivos médicos - DIUs (T de cobre), revestimentos antimicrobianos
  • Purificação da água - Sistemas de ionização de cobre e prata
  • Suplementos nutricionais - Elemento-traço essencial

🏭 Aplicações industriais

  • Permutadores de calor - Usinas de energia, processamento químico
  • Equipamentos elétricos - Geradores, motores, aparelhagem de manobra
  • Telecomunicações - Cabos coaxiais, linhas telefônicas
  • Equipamentos marítimos - Hélices, conexões, revestimento de cascos
  • Processamento químico - Catalisadores, vasos de reação

🎨 Arte e arquitetura

  • Esculturas - Statue of Liberty, monumentos públicos
  • Fachadas de edifícios - Arquitetura moderna, igrejas
  • Vitrais - Vidro rubi, elementos arquitetônicos
  • Artesanato tradicional - Trabalho de cobre, metalurgia

De onde vem

Ocorrência natural

60 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 79% dos elementos

🌍 Abundância na Crosta e Distribuição Global

O cobre é o 25.º elemento mais abundante na crosta terrestre, com 60 partes por milhão, mas as concentrações economicamente viáveis exigem processos geológicos que aumentem a abundância local em 100 vezes. O Chile contém 28% das reservas globais, principalmente no Deserto do Atacama, onde as condições áridas preservam minérios sulfetados. O Peru, a China e a República Democrática do Congo abrigam outros grandes depósitos formados por processos geológicos diversos.

🌋 Formação do Cobre Pórfiro

Depósitos pórfiros fornecem 75% da produção global de cobre, formados por sistemas hidrotermais maciços associados ao vulcanismo de zonas de subducção. A mina de Chuquicamata, no Chile — a maior mina de cobre a céu aberto do mundo — exemplifica esses sistemas gigantescos, nos quais fluidos magmáticos transportaram cobre ao longo de milhões de anos. Molibdénio, ouro e prata frequentemente acompanham o cobre nesses depósitos, formando corpos de minério polimetálicos.

Processo de Formação

Placas oceânicas em subducção geram magmas ricos em cobre que penetram na crosta sobrejacente como stocks pórfiros. Fluidos hidrotermais a 300-600°C transportam cobre como complexos de cloreto, depositando calcopirita (CuFeS₂) e bornita (Cu₅FeS₄) em redes de fraturas. Esse processo exige condições precisas de temperatura, pressão e composição química, que ocorrem principalmente em limites convergentes de placas.

⛰️ Outros Tipos de Depósitos

Cobre Hospedado em Sedimentos

O Cinturão do Cobre da Zâmbia e da República Democrática do Congo contém depósitos estratiformes de cobre formados em antigas bacias de rifte. Fluidos portadores de cobre migraram através de rochas sedimentares, precipitando calcosita (Cu₂S) e malaquita [Cu₂CO₃(OH)₂] em ambientes redutores. Esses depósitos forneceram cobre às civilizações africanas há milhares de anos.

Sulfetos Maciços Vulcanogênicos

Depósitos do tipo Chipre formam-se em dorsais meso-oceânicas, onde fontes hidrotermais precipitam sulfetos de cobre no fundo do mar. A ilha de Chipre deu nome ao cobre (latim "cuprum") devido à exploração mineira extensiva desses depósitos na Antiguidade. Os análogos modernos incluem fontes hidrotermais conhecidas como "fumadores negros", que concentram cobre, zinco e chumbo em sulfetos polimetálicos.

🔴 Ocorrências de Cobre Nativo

A península de Keweenaw, no Michigan, contém os maiores depósitos de cobre nativo do mundo, onde o cobre metálico ocorre naturalmente sem combinação química. Derrames basálticos pré-cambrianos criaram condições redutoras que depositaram cobre puro em amígdalas e fraturas. Os povos indígenas americanos mineraram esse cobre durante 7000 anos, criando ferramentas e ornamentos comercializados por toda a América do Norte.

⭐ Origens Estelares e Distribuição Cósmica

O cobre forma-se por meio da captura lenta de neutrões (processo s) em estrelas do ramo assintótico das gigantes e por meio da nucleossíntese explosiva em supernovas do tipo II. A razão isotópica Cu-63/Cu-65 fornece pistas sobre a evolução química galáctica e o processamento estelar. Meteoritos contêm cobre em estados sulfetados, indicando sua presença durante a formação do sistema solar, há 4,6 bilhões de anos.

🌊 Ciclo Marinho do Cobre

A água do mar contém 0.25 partes por bilhão de cobre, essencial para organismos marinhos, mas tóxico em concentrações mais elevadas. Nódulos polimetálicos no fundo dos oceanos profundos acumulam cobre ao longo de milhões de anos, à medida que os metais precipitam da água do mar. Sistemas hidrotermais de dorsais meso-oceânicas reciclam continuamente o cobre entre o manto e os oceanos, mantendo o equilíbrio geoquímico global.

🌿 Ciclo Biogeoquímico

O cobre atua como micronutriente essencial para todas as formas de vida, desempenhando funções em enzimas como a citocromo c oxidase e a superóxido dismutase. As plantas necessitam de cobre para a fotossíntese e o metabolismo do ferro, enquanto os animais precisam dele para a formação de tecido conjuntivo e o transporte de ferro. A disponibilidade de cobre no solo influencia a produtividade agrícola e a saúde dos ecossistemas.

🏺 Formação de Minerais Secundários

O intemperismo dos sulfetos de cobre cria minerais secundários espetaculares. A azurita [Cu₃(CO₃)₂(OH)₂] produz cristais azuis brilhantes, enquanto a malaquita [Cu₂CO₃(OH)₂] cria padrões vibrantes em faixas verdes. A crisocola forma massas de silicato azul-esverdeadas, e a cuprita (Cu₂O) apresenta cristais octaédricos vermelho-escuros. Esses minerais coloridos atraem os seres humanos há milénios.

Manuseio

Segurança

⚠️ Limites de exposição e padrões de saúde

OSHA PEL: 1 mg/m³ para fumos de cobre, 1 mg/m³ para poeiras e névoas de cobre (TWA de 8 horas). NIOSH REL: 1 mg/m³ para compostos de cobre, 0,1 mg/m³ para fumos de cobre, para prevenir a febre dos fumos metálicos. ACGIH TLV: 0,2 mg/m³ para fumos de cobre, reconhecendo o aumento dos riscos de sensibilização respiratória decorrentes de soldagem e operações em alta temperatura.

🔥 Risco de febre dos fumos metálicos

A febre dos fumos de cobre afeta soldadores e trabalhadores metalúrgicos expostos a fumos de óxido de cobre, causando sintomas semelhantes aos da gripe, incluindo febre, calafrios, dores musculares e gosto metálico. Os sintomas geralmente começam 4 a 12 horas após a exposição e desaparecem em 24 a 48 horas. A febre de segunda-feira de manhã ocorre quando os trabalhadores perdem a tolerância durante os fins de semana. A prevenção exige ventilação adequada e proteção respiratória durante trabalhos a quente.

🛡️ Equipamentos de proteção individual

  • Proteção respiratória: filtros de partículas P95 para poeira, ar fornecido para espaços confinados
  • Proteção para soldagem: sistemas de extração de fumos, proteção respiratória com filtros P100
  • Proteção ocular: óculos de segurança com proteção lateral, capacetes de soldagem para trabalhos a quente
  • Proteção da pele: luvas resistentes a cortes para manuseio, luvas resistentes a produtos químicos para soluções
  • Vestuário: materiais de algodão ou resistentes a chamas; evite tecidos sintéticos próximos a fontes de calor

💊 Toxicidade aguda e doença de Wilson

A ingestão de sulfato de cobre causa irritação gastrointestinal grave, náuseas, vômitos e danos hepáticos potencialmente fatais em doses superiores a 10 a 20 gramas. A doença de Wilson — uma doença genética que afeta 1 em cada 30.000 pessoas — impede a excreção normal de cobre, levando ao acúmulo perigoso no fígado e no cérebro. Os sintomas incluem doença hepática, problemas neurológicos e anéis de Kayser-Fleischer característicos nos olhos.

🚨 Primeiros socorros e procedimentos de emergência

Inalação: leve imediatamente para um local com ar fresco, monitore sintomas respiratórios tardios e procure atendimento médico em caso de tosse persistente ou dificuldade para respirar. Contacto com a pele: lave com água e sabão e remova as roupas contaminadas. Contacto com os olhos: lave com água limpa por 15 minutos e procure atendimento médico em caso de irritação persistente. Ingestão: não provoque vômito, ofereça água ou leite e procure atendimento médico imediatamente.

💧 Segurança ambiental e da água

Padrão da EPA para água potável: nível de ação de 1,3 mg/L para cobre em sistemas públicos de abastecimento de água. Concentrações mais altas causam desconforto gastrointestinal e podem indicar corrosão da tubulação. Toxicidade aquática: o cobre é altamente tóxico para peixes e invertebrados aquáticos, exigindo o descarte cuidadoso de soluções que contenham cobre e o tratamento de águas residuais industriais.

🔄 Manuseio e armazenamento seguros

Armazene os materiais de cobre em condições secas para evitar oxidação e formação de poeira. As operações de esmerilhamento e corte exigem ventilação com exaustão local para controlar a poeira de cobre. A soldagem e brasagem exigem sistemas especializados de extração de fumos. A limpeza regular evita o acúmulo de poeira de cobre, que poderia criar riscos respiratórios ou condições de poeira combustível.

🩺 Monitoramento médico

Trabalhadores com exposição significativa ao cobre precisam realizar testes de função hepática iniciais e periódicos, hemogramas completos e avaliações respiratórias. Os níveis séricos de cobre e ceruloplasmina ajudam a identificar absorção excessiva. A detecção precoce da doença de Wilson em trabalhadores permite o tratamento médico adequado e previne complicações graves.

Respostas rápidas

Cobre: perguntas comuns

O que é Cobre?

Cobre (símbolo Cu) é o elemento 29 da tabela periódica, um Metal de transição do período 4, grupo 11. O primeiro metal que os humanos fundiram e ainda hoje o sistema nervoso do mundo eletrificado. À temperatura ambiente, é um sólido.

Qual é a configuração eletrónica de Cobre?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Cobre é [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, resultando em 4 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 1.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Cobre?

Cobre derrete a 1357.8 K (1084.6 °C) e entra em ebulição a 2835 K (2561.9 °C).

Qual é a massa atómica de Cobre?

A massa atómica padrão de Cobre é 63.546 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Cobre?

Cobre tem densidade de 8.96 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Cobre é aproximadamente 9× mais pesado.

Qual é a eletronegatividade de Cobre?

Cobre tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.9. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.

Quem descobriu Cobre e quando?

Cobre é conhecido desde a Antiguidade — ocorre em uma forma utilizável sem fundição, portanto nenhuma pessoa pode ser creditada por sua descoberta. O nome vem de latim cuprum, de Chipre.

Quão comum é Cobre na Terra?

Cobre constitui sobre 60 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.