O cobre é um elemento químico com símbolo Cu e número atômico 29. É um metal de transição macio, maleável e dúctil, com elevada condutividade térmica e elétrica. Sua coloração é laranja-avermelhada, sendo diferente dos outros metais que possuem coloração prateada. Aprenda sobre esse elemento, veja características e os principais usos dele em suas formas metálica e iônica.
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O que é o cobre
O cobre é um elemento com massa atômica de 63,55 u, número atômico 29. Faz parte dos metais de transição e é o primeiro elemento do grupo 11 da tabela periódica. Em sua forma metálica, apresenta uma coloração laranja-avermelhada. É maleável e dúctil, ou seja, pode ser deformado sem perder suas propriedades. Além disso, apresenta elevada condutividade térmica e elétrica, motivos que o fazem ser empregado em dispositivos eletrônicos. Possui, ainda, propriedades bactericidas.
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Supõe-se que esse foi o primeiro metal a ser dominado e utilizado pela sociedade há cerca de 5000 anos, principalmente por conta de sua maleabilidade. Sendo assim, o fim da Idade da Pedra é marcado por esse fato. Além disso, quando a sociedade descobriu a propriedade de formar bronze ao misturar estanho com o cobre, há outro ponto marcante, o início da Era do Bronze.
Na natureza, o cobre é encontrado tanto na forma elementar quanto como minérios. O principal deles é chamado de calcopirita e sua composição é de CuFeS2. É o minério que apresenta o maior teor de cobre.
A forma iônica do cobre tem números de oxidação +1 ou +2, portanto é representado como Cu+1 e Cu+2. Ambas as formas têm tendência de atrair elétrons. Além disso, o elemento é um dos constituintes do sangue de alguns animais invertebrados, fazendo com que esse sangue seja de cor azul.
Características do cobre
O cobre é um elemento que apresenta características importantes que o fazem único. Veja, a seguir, suas principais propriedades físico-químicas:
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- Tem ponto de fusão de 1084,62 ºC e ponto de ebulição de 2562 ºC;
- Sua densidade é de 8,94 g/cm3;
- É um metal macio e maleável, pode ser deformado sem perder suas propriedades;
- Ótimo condutor de energia térmica e elétrica;
- É naturalmente antimicrobiano, ou seja, microrganismos não sobrevivem em contato com o metal;
- Reage com o ar atmosférico em um processo chamado “passivação”, que cria uma camada de óxido protetora. Em determinadas condições, essa camada é verde, como ocorre na Estátua da Liberdade (Estados Unidos);
- É um metal reciclável, visto que pode ser derretido e reaproveitado.
Essas são as principais características do cobre. Assim como outros metais, ele pode ser fundido e misturado com outros elementos, como o estanho ou o lítio. Essa mistura dá origem a ligas metálicas que possuem características diferentes dos seus metais iniciais, como maior dureza ou resistência. Para saber mais sobre isso, veja algumas das principais aplicações do metal a seguir.
Usos do cobre
O cobre é o terceiro metal mais utilizado no mundo. É muito versátil, empregado em diversas aplicações. Elas vão desde escala industrial até equipamentos domésticos do cotidiano. Veja os principais usos desse metal:
- Equipamentos eletrônicos: é um metal que conduz eletricidade e temperatura muito bem, por isso a maioria dos circuitos eletrônicos atuais são constituídos de cobre. Além disso, os fios de rede elétrica também são desse metal por sua maleabilidade, resistência a corrosão e outras propriedades.
- Produção de ligas metálicas: quando combinado com outros metais, o cobre passa a ter propriedades que podem ser favoráveis, como maior dureza. Algumas ligas que existem são o latão (cobre com zinco), o bronze (com lítio) e o ouro 18 quilates (com ouro e prata).
- Telhados e encanamentos: por ser um metal que resiste bem à oxidação causada pela exposição ao ar e à água (diferente de ferro, por exemplo), o cobre é empregado como cobertura de alguns edifícios e em encanamentos, principalmente de indústrias de bebidas, como alternativa ao aço inoxidável.
- Como superfície antimicrobiana: por conta de suas propriedades antimicrobianas, o cobre é usado em hospitais como superfícies desinfectadas.
Além desses usos, o cobre é presente em utensílios de cozinha, porque não tem tendência de oxidar, assim como o aço inox. O diferencial é sua coloração, que pode decorar a cozinha de um modo diferente.
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4 benefícios do cobre
O cobre é um dos elementos traços essenciais para a saúde de plantas e animais. Em seres humanos, é um micronutriente necessário para o funcionamento de órgãos e processos metabólicos. Não é produzido pelo organismo, porém é encontrado em uma variedade de alimentos – principalmente em frutos do mar, feijões e lentilha, cacau, amendoim, brócolis, gema de ovo, entre outros. Veja os principais benefícios do cobre:
- Está relacionado com processos metabólicos de desenvolvimento, crescimento e manutenção de ossos, tecidos, cérebro, coração e outros órgãos do corpo humano;
- Age como estimulante do sistema imune na defesa do organismo contra infecções e na cicatrização de machucados;
- Ajuda na produção de células vermelhas do sangue, diminuindo os riscos de anemia;
- Enzimas provenientes do cobre possuem ação antioxidante, prevenindo doenças neurodegenerativas e ajudando na síntese de neurotransmissores.
É importante ressaltar que o excesso desse micronutriente no corpo pode causar náuseas, desconforto estomacal e diarreia. Em contrapartida, a deficiência dele causa uma diminuição dos glóbulos brancos no sangue, além de desencadear a osteoporose e doenças neurodegenerativas como mal de Alzheimer ou Parkinson.
Vídeos para saber mais sobre o cobre
Agora que o conteúdo foi apresentado, veja estes vídeos selecionados para ajudar a assimilar o tema do estudo:
Propriedades e aplicações do elemento 29
O cobre é um metal vermelho-alaranjado de transição da tabela periódica, com número atômico 29. É muito importante para a história da humanidade, visto que o domínio da extração e do processamento do cobre marcou o início da Idade dos Metais e, consequentemente, o fim da Idade da Pedra. Saiba mais sobre esse elemento metálico, além de suas propriedades e inúmeras aplicações.
Principais características do cobre
O cobre está presente em muitos lugares, tanto na sua forma metálica quanto na sua forma iônica, como em alimentos e minerais. Possui muitas aplicações, e a principal delas é como condutor elétrico em fios e equipamentos eletrônicos. Além disso, quando combinado com outros metais, como estanho ou zinco, ocorre a formação de ligas metálicas mais resistentes. Confira mais sobre as características desse elemento no vídeo.
Experiencia de cobreação do ferro
O ferro é um metal que pode ser coberto por uma fina camada de cobre em condições específicas. Isso acontece ao imergir o ferro em uma solução concentrada de sulfato de cobre (CuSO4). Em solução, esse sal libera íons Cu2+, que têm a tendência de remover elétrons da barra de ferro, transformando-o em Fe2+, enquanto se deposita na superfície como Cu0. Veja essa transformação acontecendo em poucos segundos.
Em síntese, o cobre é um elemento do grupo dos metais de transição da tabela periódica, com número atômico 29 e massa de 63,55 u. Sua forma mais comum na natureza é como um metal macio e maleável, de elevada condutividade elétrica, motivo pelo qual é empregado em equipamentos eletrônicos. Não pare de estudar por aqui: aprenda sobre outro elemento químico, o bismuto.
Referências
Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones
Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge
The Elements – A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe (2009) – Theodore Gray
Assessment of human exposure to copper: A case study using the NHEXAS database. Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology (2006) – Panos G. Georgopoulos, Sheng Wei Wang, Ioannis G. Georgopoulos, Mary Jean Yonone-Lioy e Paul J. Lioy
Por Lucas Makoto Tanaka dos Santos
Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (UEM), mestrando em Química Analítica, com ênfase em desenvolvimento de métodos analíticos, metabolômica e espectrometria de massas no Laboratório de Biomoléculas e Espectrometria de Massas (LaBioMass), na mesma universidade.
Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Cobre. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/cobre. Acesso em: 26 de April de 2024.
1.
A distribuição eletrônica do cobre (Z=29) é:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8
A quantidade de elétrons em cada uma das alternativas é de:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 = 27 elétrons
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 = 29 elétrons
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 = 29 elétrons
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9 = 47 elétrons
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 = 28 elétrons
Como o número atômico do cobre é 29, ele possui 29 elétrons. As alternativas b e c têm distribuição com 29 elétrons. Ao fazer a distribuição seguindo o diagrama de Linus Pauling, o orbital 3d fica com 9 elétrons, enquanto o 4s com dois elétrons. Porém, o cobre é um caso especial. Em elementos de transição, quando o orbital d está completamente preenchido, ele é mais estável. Por isso, um dos elétrons do orbital 4s é transferido para o orbital d, completando-o com 10 elétrons.
Sendo assim, a alternativa correta é: b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 = 29 elétrons.
2. [ENEM]
O cobre, muito utilizado em fios da rede elétrica e com considerável valor de mercado, pode ser encontrado na natureza na forma de calcocita, Cu2S(s), de massa molar 159 g/mol. Por meio da reação Cu2S(s) + O2(g) → 2 Cu(s) + SO2(g), é possível obtê-lo na forma metálica.
A quantidade de matéria de cobre metálico produzida a partir de uma tonelada de calcocita com 7,95% (m/m) de pureza é:
a) 1,0 × 103 mol.
b) 5,0 × 102 mol.
c) 1,0 × 100 mol.
d) 5,0 × 10−1 mol.
e) 4,0 × 10−3 mol.
De acordo com a reação,
Cu2S(s) + O2(g) → 2 Cu(s) + SO2(g)
1 mol de Cu2S(s) é capaz de formar 2 mol de Cu(s), ou seja, como a massa molar da calcocita é 159 g/mol, isso significa que 159 g de calcocita forma 2 mol de cobre.
Uma tonelada (1000 kg) de calcita tem pureza de 7,95% (m/m), ou seja, a quantidade de cobre presente na calcocita corresponde a 7,95%:
1000 kg x 7,95 % =
1000 x 1000 g x 7,95 % =
1 x 106 x 7,95 %=
79500 g de cobre na calcocita.
Para descobrir o nCobre que corresponde a essa quantidade:
159 g de calcocita = 2 mol de cobre
79500 g de cobre presente = nCobre
nCobre = 79500 x 2 / 159
nCobre = 1000 = 1,0 × 103.
Portanto a alternativa correta é: a) 1,0 × 103 mol.