EL COBRE

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EL COBRE

• Adrián Escudero
• Alejandro Cuevas

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Introducción

• El cobre (del latín CUPRUM, y éste del griego
  Kýpros), cuyo símbolo es Cu, es el elemento
  químico de número atómico 29. Se trata de un
  metal de transición de color rojizo y brillo
  metálico que, junto con la plata y el oro, forma
  parte de la llamada familia del cobre,
  caracterizada por ser los mejores conductores de
  electricidad. Gracias a su alta conductividad
  eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha
  convertido en el material más utilizado para
  fabricar cables eléctricos y otros componentes
  eléctricos y electrónicos.
• El cobre forma parte de una cantidad muy elevada
  de aleaciones que generalmente presentan mejores
  propiedades mecánicas, aunque tienen una
  conductividad eléctrica menor. Las más
  importantes son conocidas con el nombre de
  bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un
  metal duradero porque se puede reciclar un número
  casi ilimitado de veces sin que pierda sus
  propiedades mecánicas.
• El cobre es el tercer metal más utilizado en el
  mundo, por detrás del hierro y el aluminio.

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Mineral o minerales de los que se obtiene.

• El cobre es uno de los pocos metales que pueden
  encontrarse en la naturaleza en estado "nativo",
  es decir, sin combinar con otros elementos. Por
  ello fue uno de los primeros en ser utilizado por
  el ser humano.Los otros metales nativos son el
  oro, el platino, la plata y el hierro.
• El Cobre se halla principalmente en la zona de
  oxidación de los yacimientos de cobre en
  asociación con la Calcocita (Cu2S), la Cuprita
  (Cu2O), la Bornita (Cu5FeS4), la Limonita
  (FeO(OH)) la Malaquita (Cu2CO32(OH)2),la
  Cuprita (óxidos)la Calcopirita, la Calcosina
  (sulfuros) y la Calcita (CaCO3).

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Cobre nativo
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Sulfuros

• Calcopirita

• Calcosina

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Óxidos

• Malaquita

• Cuprita

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Características

• Propiedades físicas
• Sistema Cúbico. Dureza 2,5 a 3.
  Densidad 8,9. Es un metal de color rojo, blando,
  dúctil y maleable. Brillo metálico. Peso
  atómico 63,54. Número atómico 29. Estado de la
  materia Sólido (diamagnético).Punto de fusión
  1357,77 K (1084,62 C).Punto de ebullición 3200
  K (2927 C).Resistividad0.017(omega)mm2/m.

• El cobre posee varias propiedades físicas que
  propician su uso industrial en múltiples
  aplicaciones, siendo el tercer metal, después del
  hierro y del aluminio, más consumido en el mundo.
  Es de color rojizo y de brillo metálico y,
  después de la plata, es el elemento con mayor
  conductividad eléctrica y térmica. Es un material
  abundante en la naturaleza tiene un precio
  accesible y se recicla de forma indefinida forma
  aleaciones para mejorar las prestaciones
  mecánicas y es resistente a la corrosión y
  oxidación.
• Propiedades mecánicas
• Tanto el cobre como sus aleaciones tienen
  una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles
  de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad
  y maleabilidad lo que permite producir láminas e
  hilos muy delgados y finos

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Características

• Características químicas
• En la mayoría de sus compuestos, el cobre
  presenta estados de oxidación bajos, siendo el
  más común el 2, aunque también hay algunos con
  estado de oxidación 1.
• El cobre posee un importante papel biológico en
  el proceso de fotosíntesis de las plantas, aunque
  no forma parte de la composición de la clorofila.
  El cobre contribuye a la formación de glóbulos
  rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos,
  nervios, sistema inmunológico y huesos y por
  tanto es un oligoelemento esencial para la vida
  humana.

• El cobre se encuentra en una gran cantidad de
  alimentos habituales de la dieta tales como
  ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces
  entre otros, además del agua potable y por lo
  tanto es muy raro que se produzca una deficiencia
  de cobre en el organismo. El desequilibrio de
  cobre ocasiona en el organismo una enfermedad
  hepática conocida como enfermedad de Wilson.

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Obtención

• El cobre se obtiene fundamentalmente de un
  mineral llamado CALCOPIRITA el que contiene
  grandes cantidades de cobre, azufre y fierro.
• El cobre ocupa el lugar 25 en abundancia entre
  los elementos de la corteza terrestre.
  Frecuentemente se encuentra agregado con otros
  metales como el oro, plata, bismuto y plomo,
  apareciendo en pequeñas partículas en rocas,
  aunque se han hallado masas compactas de hasta
  420 toneladas. El cobre se encuentra por todo el
  mundo en la lava basáltica, localizándose el
  mayor depósito conocido en la cordillera de los
  Andes en Chile, bajo la forma de pórfido. Este
  país posee aproximadamente el 25 de las reservas
  mundiales conocidas de cobre y a comienzos de
  1980 se convirtió en el primer país productor de
  este metal. Los principales yacimientos se
  localizan en Chuquicamata, Andina, El Salvador y
  El Teniente.

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Producción
Los yacimientos de cobre contienen generalmente
concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la
causa de que muchas de las distintas fases de
producción tengan por objeto la eliminación de
impurezas. La mena de cobre se tritura y muele
antes de ser introducida en una cámara de
flotación, en la que el cobre se concentra en la
superficie, mientras los fragmentos sobrantes se
hunden.
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Producción
Después, el concentrado, que se denomina carga,
se introduce en un horno de reverbero que separa
más impurezas. Durante el proceso de fundición,
se extraen los gases de desecho, y el material
forma en el fondo del horno un charco de hierro y
cobre fundidos, llamado mata.
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Producción
La capa anaranjada de metal impuro en la
superficie de la mata es escoria, que se drena y
extrae mientras la mata de cobre sigue su proceso
en un convertidor. El cobre fundido del
convertidor es moldeado, y debe ser refinado una
vez más por electrólisis antes de utilizarse para
la fabricación de productos como cables
eléctricos y herramientas.
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Aplicaciones

• El cobre tiene una gran variedad de aplicaciones
  a causa de sus ventajosas propiedades, como son
  su elevada conductividad del calor y
  electricidad, la resistencia a la corrosión, así
  como su maleabilidad y ductilidad, además de su
  belleza. Debido a su extraordinaria
  conductividad, sólo superada por la plata, el uso
  más extendido del cobre se da en la industria
  eléctrica. Puede usarse tanto en cables y líneas
  de alta tensión exteriores como en el cableado
  eléctrico en interiores, cables de lámparas y
  maquinaria eléctrica en general generadores,
  motores, reguladores, equipos de señalización,
  aparatos electromagnéticos y sistemas de
  comunicaciones.

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Aplicaciones

• A lo largo de la historia, el cobre se ha
  utilizado para acuñar monedas y confeccionar
  útiles de cocina, tinajas y objetos ornamentales.
  En un tiempo era frecuente reforzar con cobre la
  quilla de los barcos de madera para proteger el
  casco ante posibles colisiones.
• El cobre ha sido desde siempre el metal elegido
  para radiadores de coches y camiones, aunque el
  aluminio ha asumido una significativa cuota de
  mercado en el equipamiento original de radiadores
  en los últimos 20 años. En los años 70 la
  industria del automóvil comenzó un cambio del
  cobre/latón al aluminio para los radiadores de
  coches y camiones porque era más ligero y la
  percepción de un mercado estable le dio a este
  metal una ventaja comparativa.

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Aleaciones

• Desde el punto de vista físico, el cobre puro
  posee muy bajo límite elástico (33 MPa) y una
  dureza escasa (3 en la escala de Mohs ó 50 en la
  escala de Vickers).En cambio, unido en aleación
  con otros elementos adquiere características
  mecánicas muy superiores, aunque disminuye su
  conductividad. Existe una amplia variedad de
  aleaciones de cobre, de cuyas composiciones
  dependen las características técnicas que se
  obtienen, por lo que se utilizan en multitud de
  objetos con aplicaciones técnicas muy diversas.
  El cobre se alea principalmente con los
  siguientes elementos Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd,
  Cr y otros en menor cuantía.
• Latón (Cu-Zn)
• El latón, también conocido como cuzin, es una
  aleación de cobre, cinc (Zn) y, en menor
  proporción, otros metales. Se obtiene mediante la
  fusión de sus componentes en un crisol o mediante
  la fusión y reducción de menas sulfurosas en un
  horno de reverbero o de cubilote. En los latones
  industriales, el porcentaje de Zn se mantiene
  siempre inferior a 50. Su composición influye en
  las características mecánicas, la fusibilidad y
  la capacidad de conformación por fundición, forja
  y mecanizado. En frío, los lingotes obtenidos se
  deforman plásticamente produciendo láminas,
  varillas o se cortan en tiras susceptibles de
  estirarse para fabricar alambres. Su densidad
  depende de su composición y generalmente ronda
  entre 8,4 g/cm3 y 8,7 g/cm3.

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• Aplicaciones del latón Joyería, bisutería,
  galvanizado de elementos decorativos. armamento,
  calderería, soldadura, condensadores y terminales
  eléctricos. construcciones de barcos y en equipos
  pesqueros y marinos.
• Bronce (Cu-Sn)
• Las aleaciones en cuya composición predominan el
  cobre y el estaño (Sn) se conocen con el nombre
  de bronce y son conocidas desde la antigüedad.
  Hay muchos tipos de bronces que contienen además
  otros elementos como aluminio, berilio, cromo o
  silicio. El porcentaje de estaño en estas
  aleaciones está comprendido entre el 2 y el 22.
  Son de color amarillento y las piezas fundidas de
  bronce son de mejor calidad que las de latón,
  pero son más difíciles de mecanizar y más caras.

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• Aplicaciones del bronce aleaciones conductoras
  del calor, en baterías eléctricas y en la
  fabricación de válvulas, tuberías y uniones de
  fontanería.
• Alpaca (Cu-Ni-Zn)
• Las alpacas o platas alemanas son aleaciones de
  cobre, níquel (Ni) y cinc (Zn). en una proporción
  de 50-70 de cobre, 13-25 de níquel, y del
  13-25 de cinc. Sus propiedades varían de forma
  continua en función de la proporción de estos
  elementos en su composición, pasando de máximos
  de dureza a mínimos de conductividad
• Aplicaciones de la alpaca telecomunicaciones,
  instrumentos y accesorios de fontanería y
  electricidad, como grifos, abrazaderas, muelles,
  conectores.

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• Otras aleaciones
• Cobre-cadmio (Cu-Cd) son aleaciones de cobre con
  un pequeño porcentaje de cadmio y tienen con
  mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan
  en líneas eléctricas aéreas sometidas a fuertes
  solicitaciones mecánicas como catenarias y cables
  de contacto para tranvías.

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• Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio
  (Cu-Cr-Zr) tienen una alta conductividad
  eléctrica y térmica. Se utilizan en electrodos de
  soldadura por resistencia, barras de colectores,
  contactores de potencia, equipos siderúrgicos y
  resortes conductores.
• Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P). Para la
  fabricación de elementos que requieran una buena
  conductividad eléctrica y buenas propiedades
  térmicas y mecánicas se añaden al cobre
  partículas de hierro y fósforo. Estas aleaciones
  se utilizan en circuitos integrados porque tienen
  una buena conductividad eléctrica, buenas
  propiedades mecánicas y tienen una alta
  resistencia a la temperatura.

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• Cobre-aluminio (Cu-Al) también conocidas como
  bronces al aluminio y duraluminio, contienen al
  menos un 10 de aluminio. Estas aleaciones son
  muy parecidas al oro y muy apreciadas para
  trabajos artísticos. Tienen buenas propiedades
  mecánicas y una elevada resistencia a la
  corrosión. Se utilizan también para los trenes de
  aterrizaje de los aviones , en ciertas
  construcciones mecánicas.
• Cobre-berilio (Cu-Be) es una aleación
  constituida esencialmente por cobre. Esta
  aleación tiene importantes propiedades mecánicas
  y gran resistencia a la corrosión. Se utiliza
  para fabricar muelles, moldes para plásticos,
  electrodos para soldar por resistencia y
  herramientas antideflagrantes.

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Video

• Cobre-plata (Cu-Ag)
• Constantán (Cu55Ni45)
• Manganina (Cu86Mn12Ni2)

• http//www.procobre.org/procobre/video/index.html

FIN