What is Cobre?
Cobre (symbol Cu) is element 29 on the periodic table, a metal de transição in period 4, group 11. The first metal humans smelted, and still the nervous system of the electrified world. At room temperature it is a solid.
Estrutura
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 girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde cobre se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 128 pm — that is 0.128 nm, so about 3906 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Cobre is liquid over a 1477 K window, from 1358 K to 2835 K.
A história
Primeiro metal usado pelos seres humanos. Excelente condutor de eletricidade.
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 anteriores à agricultura. Ao contrário do ferro ou do alumínio, o cobre nativo ocorre naturalmente em forma metálica, permitindo que os primeiros seres humanos o trabalhassem sem tecnologia complexa de fundição.
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 produzia cobre metálico puro. Essa descoberta deu início à Idade do Calcolítico (Idade do Cobre), mudando fundamentalmente a tecnologia humana. O Homem do Gelo (Ötzi), descoberto nos Alpes e datado de 3300 a.C., carregava um machado de cobre que demonstrava uma metalurgia avançada.
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 comerciais internacionais à medida que as civilizações buscavam fontes de estanho.
Textos sumérios de 2500 a.C. descrevem técnicas sofisticadas de trabalho com cobre, incluindo a fundição por cera perdida e a composição de ligas. O Estandarte de Ur e inúmeros artefatos demonstram seu domínio da metalurgia do cobre e do bronze. Mercadores mesopotâmicos estabeleceram rotas comerciais que se estendiam do Afeganistão (estanho) ao Chipre (cobre).
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 funcionaram 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.
Metalurgistas egípcios alcançaram uma sofisticação notável, criando tubos de cobre para sistemas de drenagem de templos e elaborados artefatos de bronze. O Papiro Edwin Smith (1600 a.C.) descreve usos médicos de compostos de cobre no tratamento de infecções — antecipando em 3600 anos as aplicações antimicrobianas modernas.
A exploração europeia foi parcialmente impulsionada pela busca por cobre e outros metais. Conquistadores espanhóis encontraram uma metalurgia avançada do cobre nas Américas, onde povos indígenas haviam desenvolvido técnicas sofisticadas de forma independente. A Região do Cobre da Península Superior de Michigan forneceu cobre para as forças da União durante a Guerra Civil.
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) possibilitou a produção de aço em larga escala, criando demanda por cobre em motores a vapor e máquinas industriais.
Antoine Lavoisier incluiu o cobre em sua obra revolucionária "Elements of Chemistry" (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.
A era elétrica criou uma demanda sem precedentes por cobre. Westinghouse e General Electric competiram para desenvolver sistemas de energia em corrente alternada que exigiam enormes quantidades de fios de cobre. As duas Guerras Mundiais demonstraram a importância estratégica do cobre, levando governos a criar estoques e programas de reciclagem. O desenvolvimento da refrigeração, do ar-condicionado e da eletrônica ampliou ainda mais as aplicações do cobre.
Aplicações
A excepcional condutividade elétrica do cobre (superada apenas pela prata) o torna indispensável para os sistemas de energia globais. Linhas de transmissão de energia transportam eletricidade das usinas de geração para as cidades usando a condutividade do cobre, de 59.6 MS/m. Motores elétricos, desde os de refrigeradores até os de 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.
Tubos de cobre fornecem água limpa há mais de 4000 anos, matando naturalmente bactérias e vírus por meio do efeito oligodinâmico. As residências modernas usam instalações hidráulicas 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 cobre-prata purificam piscinas e suprimentos de água de espaçonaves.
A condutividade térmica do cobre (401 W/m·K) permite o uso de trocadores de calor eficientes em aparelhos de ar-condicionado, radiadores automotivos e processos industriais. Panelas de cobre proporcionam uma distribuição de calor incomparável em 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.
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.
A EPA reconhece o cobre como a única superfície sólida que mata continuamente bactérias, vírus e fungos. Maçanetas, corrimãos e armações de camas hospitalares usam ligas de cobre para reduzir em até 58% as infecções associadas aos cuidados de saúde. Pesquisas sobre a COVID-19 mostram que superfícies de cobre inativam o vírus em 4 horas, levando à adoção crescente em espaços públicos.
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.
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.
De onde vem
60 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 79% of elements
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 aumentam a abundância local em 100 vezes. O Chile contém 28% das reservas globais, principalmente no Deserto do Atacama, onde as condições áridas preservam minérios de sulfeto. Peru, China e a República Democrática do Congo abrigam outros grandes depósitos formados por diversos processos geológicos.
Depósitos de pórfiro fornecem 75% da produção global de cobre e são formados por enormes sistemas hidrotermais 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.
Placas oceânicas em subducção geram magmas ricos em cobre que penetram na crosta sobrejacente como intrusões pórfiras. Fluidos hidrotermais a 300-600°C transportam o 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.
O Cinturão do Cobre da Zâmbia e da República Democrática do Congo contém depósitos de cobre estratiformes 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 para civilizações africanas há milhares de anos.
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 seu nome ao cobre (latim "cuprum") devido à extensa mineração antiga desses depósitos. Análogos modernos incluem fontes hidrotermais do tipo chaminé negra, que concentram cobre, zinco e chumbo em sulfetos polimetálicos.
A Peninsula de Keweenaw, em Michigan, contém os maiores depósitos de cobre nativo do mundo, onde o cobre metálico ocorre naturalmente sem combinação química. Inundamentos basálticos pré-cambrianos criaram condições redutoras que depositaram cobre puro em amígdalas e fraturas. Povos indígenas americanos mineraram esse cobre durante 7000 anos, criando ferramentas e ornamentos comercializados por toda a América do Norte.
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 de sulfeto, indicando sua presença durante a formação do sistema solar, há 4,6 bilhões de anos.
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 acumulam cobre ao longo de milhões de anos, à medida que os metais precipitam da água do mar. Sistemas hidrotermais de dorsais meso-oceânicas fazem o cobre circular continuamente entre o manto e os oceanos, mantendo o equilíbrio geoquímico global.
O cobre atua como micronutriente essencial para todas as formas de vida, participando do funcionamento de enzimas como a citocromo 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.
O intemperismo de sulfetos de cobre cria minerais secundários espetaculares. A azurita [Cu₃(CO₃)₂(OH)₂] produz cristais de um azul intenso, 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
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 por fumos metálicos. ACGIH TLV: 0.2 mg/m³ para fumos de cobre, reconhecendo o aumento dos riscos de sensibilização respiratória decorrentes da soldagem e de operações em altas temperaturas.
A febre por 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 4-12 horas após a exposição e desaparecem em 24-48 horas. A febre da manhã de segunda-feira ocorre quando os trabalhadores perdem a tolerância durante os fins de semana. A prevenção exige ventilação adequada e proteção respiratória durante trabalhos a quente.
A ingestão de sulfato de cobre causa irritação gastrointestinal intensa, náuseas, vômitos e danos hepáticos potencialmente fatais em doses acima de 10-20 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.
Inalação: leve a pessoa imediatamente para um local com ar fresco, monitore o aparecimento tardio de sintomas respiratórios 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 imediato.
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 contendo cobre e o tratamento de águas residuais industriais.
Armazene materiais de cobre em condições secas para evitar oxidação e formação de poeira. As operações de esmerilhamento e corte exigem ventilação por exaustão local para controlar a poeira de cobre. Soldagem e brasagem precisam de 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.
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 (symbol Cu) is element 29 on the periodic table, a metal de transição in period 4, group 11. The first metal humans smelted, and still the nervous system of the electrified world. At room temperature it is a solid.
[Ar] 3d¹⁰ 4s¹, giving 4 occupied shells holding 2, 8, 18, 1 electrons respectively.Cobre melts at 1357.8 K (1084.6 °C) and boils at 2835 K (2561.9 °C).
The standard atomic weight of Cobre is 63.546 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Cobre has a density of 8.96 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of cobre is about 9× heavier.
Cobre has a Pauling electronegativity of 1.9. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Cobre has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from latin cuprum, from Cyprus.
Cobre makes up about 60 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.