Cobre

El cobre, la plata y el oro pertenecen al grupo 11 de la tabla periódica; estos tres metales poseen un electrón en el orbital s sobre una capa electrónica d completa y se caracterizan por su alta ductilidad y conductividad eléctrica y térmica. Las capas d completas de estos elementos contribuyen poco a las interacciones interatómicas, que están dominadas por los electrones s a través de enlaces metálicos . A diferencia de los metales con capas d incompletas, los enlaces metálicos en el cobre carecen de carácter covalente y son relativamente débiles. Esta observación explica la baja dureza y la alta ductilidad de los monocristales de cobre. ^{[ 15 ]} A escala macroscópica, la introducción de defectos extendidos en la red cristalina , como los límites de grano, dificulta el flujo del material bajo tensión aplicada, aumentando así su dureza. Por esta razón, el cobre se suele suministrar en forma policristalina de grano fino , que presenta mayor resistencia que las formas monocristalinas. ^{[ 16 ]}

La blandura del cobre explica en parte su alta conductividad eléctrica (59,6 × 10⁶ S /m  ) y alta conductividad térmica, la segunda más alta (solo superada por la plata) entre los metales puros a temperatura ambiente. ^{[ 17 ] Esto} se debe a que la resistencia al transporte de electrones en los metales a temperatura ambiente se origina principalmente por la dispersión de electrones en vibraciones térmicas de la red, que son relativamente débiles en un metal blando. ^{[ 15 ]}

El cobre es uno de los pocos elementos metálicos con un color natural distinto del gris o el plateado. ^{[ 18 ]} El cobre puro es de color rojo anaranjado y adquiere un tono rojizo al exponerse al aire. Esto se debe a la baja frecuencia de plasma del metal, que se encuentra en la parte roja del espectro visible, lo que provoca que absorba los colores verde y azul de mayor frecuencia. ^{[ 19 ]}

Al igual que con otros metales, si el cobre se pone en contacto con otro metal en presencia de un electrolito , se producirá corrosión galvánica . ^{[ 20 ]}

El cobre no reacciona con el agua, pero sí reacciona lentamente con el oxígeno atmosférico para formar una capa de óxido de cobre de color marrón oscuro que, a diferencia del óxido que se forma en el hierro en presencia de humedad, protege el metal subyacente de una mayor corrosión ( pasivación ). A menudo se puede observar una capa verde de cardenillo (carbonato de cobre) en estructuras antiguas de cobre, como los tejados de muchos edificios antiguos ^{[ 21 ]} y la Estatua de la Libertad ^{[ 22 ]} . El cobre se empaña al exponerse a ciertos compuestos de azufre , con los que reacciona para formar diversos sulfuros de cobre ^{[ 23 ]} .

• 
  Cable de cobre sin oxidar (izquierda) y cable de cobre oxidado (derecha).
• 
  La Torre Este del Real Observatorio de Edimburgo ; el cobre original se instaló en 1894 y el cobre restaurado en 1994.

Existen 29 isótopos de cobre. ⁶³Cu y ⁶⁵Los Cu son estables, con ⁶³El Cu comprende aproximadamente el 69% del cobre que se encuentra en la naturaleza; ambos tienen un espín de 3/2 . [ ^{24 ] Los} otros isótopos son radiactivos , siendo el más estable ^{el 67.}Cu con una vida media de 61,83  horas. ^{[ 24 ]} Se han caracterizado diez isómeros metaestables ; ^68mEl Cu es el isótopo de mayor duración, con una vida media de 3,8 minutos. Los isótopos con un número másico superior a 64 se desintegran por β ⁻ , mientras que aquellos con un número másico inferior a 64 se desintegran por β ⁺ . ⁶⁴El Cu , que tiene una vida media de 12,7 horas, se desintegra en ambos sentidos. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

⁶²Cu y ⁶⁴El cobre tiene aplicaciones importantes. ⁶²El Cu se utiliza en ⁶²Cu -PTSM como trazador radiactivo para tomografía por emisión de positrones . ^{[ 27 ]}

El cobre se produce en estrellas masivas ^{[ 28 ]} y está presente en la corteza terrestre en una proporción de aproximadamente 50 partes por millón (ppm). ^{[ 29 ]} En la naturaleza, el cobre se presenta en una variedad de minerales, incluyendo cobre nativo , sulfuros de cobre como calcopirita , bornita , digenita , covelita y calcocita , sulfosales de cobre como tetrahedita-tenantita y enargita , carbonatos de cobre como azurita y malaquita , y como óxidos de cobre(I) o cobre(II) como cuprita y tenorita , respectivamente. ^{[ 17 ]} La ​​mayor masa de cobre elemental descubierta hasta ahora pesó 420 toneladas y fue encontrada en 1857 en la península de Keweenaw en Michigan, EE. UU. ^{[ 29 ]} El cobre nativo es un policristal , con el monocristal más grande jamás descrito midiendo 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . ^{[ 30 ]} El cobre es el vigésimo sexto elemento más abundante en la corteza terrestre , representando 50  ppm en comparación con 75  ppm para el zinc y 14  ppm para el plomo . ^{[ 31 ]}

Las concentraciones típicas de cobre en el fondo no superan1  ng/m³ ^en la atmósfera;150  mg/kg en el suelo;30  mg/kg en vegetación; 2  μg/L en agua dulce y0,5  μg/L en agua de mar. ^{[ 32 ]}

El cobre se ha utilizado durante al menos 10 000 años, pero más del 95 % de todo el cobre extraído y fundido se ha obtenido desde 1900. ^{[ 38 ]} Al igual que con muchos recursos naturales, la cantidad total de cobre en la Tierra es enorme, con alrededor de ^10¹⁴ toneladas en el kilómetro superior de la corteza terrestre, lo que  equivale a unos 5 millones de años al ritmo actual de extracción. Sin embargo, solo una pequeña fracción de estas reservas es económicamente viable con los precios y las tecnologías actuales. Las estimaciones de las reservas de cobre disponibles para la minería varían de 25 a 60 años, dependiendo de supuestos clave como la tasa de crecimiento. ^{[ 39 ]} El reciclaje es una fuente importante de cobre en el mundo moderno. ^{[ 38 ]}

El precio del cobre es volátil . ^{[ 40 ]} Tras alcanzar un máximo en 2022, el precio cayó inesperadamente. ^{[ 41 ]} Y en mayo de 2024, el precio en la Bolsa de Metales de Londres alcanzó un máximo histórico superior a los 11 000 dólares por tonelada. ^{[ 42 ]}

El mercado mundial del cobre es uno de los mercados de materias primas más mercantilizados y financiarizados , y lo ha sido durante décadas. ^{[ 43 ] : 213} Los principales exportadores de cobre en bruto fueron Zambia (6950 millones de dólares) y Chile (2160 millones de dólares), seguidos por la República Democrática del Congo (1410 millones de dólares). Los principales importadores de cobre en bruto fueron China (6130 millones de dólares), Suiza (3150 millones de dólares) e India (2050 millones de dólares). ^{[ 44 ]}

En 2024, la producción mundial de cobre se estimó en aproximadamente 22,8–22,9 millones de toneladas métricas. ^{[ 45 ] [ 46 ]} La demanda de cobre está aumentando debido a la transición energética en curso hacia la electricidad . ^{[ 47 ]} China representa más de la mitad de la demanda. ^{[ 48 ]}

_La gran mayoría de los minerales de cobre son sulfuros . Los minerales comunes son los sulfuros calcopirita (CuFeS₂ ₎ , bornita ( _Cu₅FeS₄ ) y, en menor medida, covelita (CuS) y calcocita (Cu₂S ₎ . ^{[ 49 ]} Estos minerales se presentan en niveles de <1% Cu. Se requiere la concentración del mineral, que comienza con la trituración seguida de la flotación por espuma . El concentrado restante se funde, lo que se puede describir con dos ecuaciones simplificadas: ^{[ 50 ]}

• El sulfuro cuproso se oxida a óxido cuproso:

2 Cu ₂ S + 3 O ₂ → 2 Cu ₂ O + 2 SO ₂

• El óxido cuproso reacciona con el sulfuro cuproso para convertirse en cobre ampollado al calentarse:

2 Cu ₂ O + Cu ₂ S → 6 Cu + 2 SO ₂

Esto produce cobre bruto, con una pureza aproximada del 98% en peso, que se purifica mediante electrólisis, obteniéndose cobre con una pureza de hasta el 99,99%. Durante la electrólisis, pequeñas cantidades de plata y oro pueden precipitarse en un lodo que puede reprocesarse para recuperar los metales preciosos. ^{[ 51 ] : 798}

Además de los sulfuros, otra familia de minerales son los óxidos. Aproximadamente el 15% del suministro mundial de cobre proviene de estos óxidos. El proceso de beneficio de los óxidos implica la extracción con soluciones de ácido sulfúrico seguida de electrólisis. Paralelamente al método anterior para minerales de sulfuro y óxido "concentrados", el cobre se recupera de los relaves y pilas de la mina. Se utilizan diversos métodos, incluyendo la lixiviación con ácido sulfúrico, amoníaco y cloruro férrico. También se emplean métodos biológicos. ^{[ 50 ] [ 52 ]}

Una fuente potencial de cobre son los nódulos polimetálicos, que tienen una concentración estimada del 1,3%. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

Diagrama de flujo del refinado de cobre (Planta de fundición de lingotes de Uralelektromed)

1. Cobre ampollado
2. Fundición
3. Horno de reverbero
4. Eliminación de escorias
5. Fundición de lingotes de cobre
6. Rueda de fundición
7. Máquina extractora de lingotes
8. Despegue de los lingotes
9. vagones de ferrocarril
10. Transporte hasta la casa del tanque

Según el informe «Reservas de metales en la sociedad» del Panel Internacional de Recursos , la reserva mundial per cápita de cobre en uso en la sociedad es de 35 a 55 kg. Gran parte de esta se encuentra en los países más desarrollados (140 a 300 kg per cápita) en lugar de en los países menos desarrollados (30 a 40 kg per cápita). En 2001, un automóvil típico contenía entre 20 y 30 kg de cobre. ^{[ 50 ]} Para 2014, el contenido de cobre y aleaciones de cobre en los vehículos con motor de combustión interna disminuyó a 16,8 kg, pero volvió a aumentar a 24,5 kg para 2023. ^{[ 55 ]} Al mismo tiempo, un vehículo eléctrico de batería ya contiene alrededor de 91 kg de cobre y aleaciones de cobre. ^{[ 56 ]}       

Al igual que el aluminio , el cobre es reciclable sin pérdida de calidad, tanto en su estado bruto como en los productos manufacturados. ^{[ 57 ]} Se estima que el 80% de todo el cobre extraído hasta la fecha sigue en uso hoy en día. ^{[ 58 ]} En volumen, el cobre es el tercer metal más reciclado después del hierro y el aluminio. ^{[ 59 ]} A partir de 2023El cobre reciclado abastece aproximadamente un tercio de la demanda mundial. ^{[ 60 ]}

El proceso de reciclaje de cobre es prácticamente el mismo que el de extracción, pero requiere menos pasos. El cobre de desecho de alta pureza se funde en un horno , se reduce y se moldea en lingotes y palanquillas . ^{[ 61 ]} El cobre de desecho de menor pureza se funde para formar cobre negro (70-90% de pureza, con impurezas como hierro, zinc, estaño y níquel), seguido de la oxidación de las impurezas en un convertidor para formar cobre blister (96-98% de pureza), que luego se refina como antes. ^{[ 62 ] : 202}

La minería del cobre es intensiva en energía. ^{[ 63 ] [ 64 ]} La extracción genera una importante corriente de residuos, incluyendo polvo potencialmente tóxico y contaminación por metales pesados ​​cerca de los sitios donde se refina. ^{[ 65 ]} Dado que la mayoría de los minerales de cobre son sulfuros, se requiere fundición. La fundición genera dióxido de azufre , un precursor del ácido sulfúrico atmosférico , a menos que se capture. ^{[ 50 ]} Alrededor del 15% del cobre proviene de cuerpos de mineral de baja ley (diluidos). El procesamiento se realiza mediante hidrometalurgia , que requiere extractantes ácidos, los cuales permanecen en las corrientes de residuos después de la deposición electrolítica del cobre. ^{[ 50 ]}

Al igual que con otros elementos, los compuestos más simples del cobre son los compuestos binarios, es decir, aquellos que contienen solo dos elementos; los principales ejemplos son los óxidos, sulfuros y haluros . Se conocen óxidos cuprosos y cúpricos . Se conocen numerosos sulfuros de cobre , ^{[ 77 ]} de interés principalmente como menas. Los ejemplos estequiométricamente más simples son el sulfuro de cobre(I) ( Cu₂S ) y _el monosulfuro de cobre ( CuS ) . ^{[ 78 ]}

Se conocen el cloruro , el bromuro y el yoduro cuprosos , pero el fluoruro de cobre(I) sigue siendo difícil de obtener. El fluoruro , el cloruro y el bromuro cúpricos también están bien caracterizados. Los intentos de preparar yoduro de cobre(II) solo producen yoduro de cobre(I) y yodo. ^{[ 75 ]}

2 Cu ²⁺ + 4 Yo ⁻ → 2 CuI + Yo ₂

El cobre forma complejos de coordinación con ligandos . En solución acuosa , el cobre(II) existe como [Cu(H₂ O)₆ ] ²⁺Este complejo presenta la velocidad de intercambio de agua más rápida (velocidad de unión y separación de los ligandos de agua) para cualquier complejo acuoso de metal de transición . La adición de hidróxido de sodio acuoso provoca la precipitación de hidróxido de cobre(II) sólido de color azul claro . ^{[ 79 ]} Una ecuación simplificada es:

Cu ²⁺ + 2 OH ⁻ → Cu(OH) ₂

El amoníaco acuoso produce el mismo precipitado. Al añadir un exceso de amoníaco, el precipitado se disuelve, formando tetraaminocobre(II) :

Cu(H₂ O)₄ (OH)₂ + 4 NH₃→[Cu(H₂ O)₂ (NH₃ )₄ ] ²⁺+ 2 H ₂ O + 2 OH ⁻

Muchos otros oxianiones forman complejos; entre ellos se incluyen el acetato de cobre(II) , el nitrato de cobre(II) y el carbonato de cobre(II) . El sulfato de cobre(II) forma un pentahidrato cristalino azul , el compuesto de cobre más conocido en el laboratorio. Se utiliza en un fungicida llamado mezcla bordelesa . ^{[ 80 ]}

Los polioles , compuestos que contienen más de un grupo funcional alcohol , generalmente interactúan con sales cúpricas. Por ejemplo, las sales de cobre se utilizan para detectar azúcares reductores . Específicamente, utilizando el reactivo de Benedict y la solución de Fehling, la presencia del azúcar se señala mediante un cambio de color de Cu(II) azul a óxido de cobre(I) rojizo. ^{[ 81 ]} El reactivo de Schweizer y los complejos relacionados con etilendiamina y otras aminas disuelven la celulosa . ^{[ 82 ]} Los aminoácidos forman complejos quelatos muy estables con cobre(II). ^{[ 83 ]}

Los compuestos que contienen un enlace carbono-cobre se conocen como compuestos organocúpricos. Son muy reactivos frente al oxígeno para formar óxido de cobre(I) y tienen muchos usos en química . Se sintetizan tratando compuestos de cobre(I) con reactivos de Grignard , alquinos terminales o reactivos de organolitio ; ^{[ 84 ]} en particular, la última reacción descrita produce un reactivo de Gilman . Estos pueden sufrir sustitución con haluros de alquilo para formar productos de acoplamiento ; como tales, son importantes en el campo de la síntesis orgánica . El acetiluro de cobre(I) es altamente sensible al choque, pero es un intermedio en reacciones como el acoplamiento de Cadiot-Chodkiewicz ^{[ 85 ]} y el acoplamiento de Sonogashira . ^{[ 86 ]} La adición conjugada a enonas ^{[ 87 ]} y la carbocupración de alquinos ^{[ 88 ]} también se pueden lograr con compuestos organocúpricos. El cobre(I) forma una variedad de complejos débiles con alquenos y monóxido de carbono , especialmente en presencia de ligandos amina. ^{[ 89 ]}

El cobre(III) se encuentra con mayor frecuencia en óxidos. Un ejemplo sencillo es el cuprato de potasio , KCuO₂ _, un sólido azul-negro. _[ ^{90 ] Los} compuestos de cobre(III) más estudiados son los superconductores de cuprato . El óxido de itrio, bario y cobre ( YBa₂Cu₃O₇ _{) consta} de centros de Cu(II) y Cu(III). Al igual que el óxido, _el fluoruro es un anión altamente básico ^{[ 91 ]} _{y se sabe que estabiliza los} iones metálicos en estados de oxidación elevados. Se conocen fluoruros de cobre(III) e incluso de cobre(IV ) , ^K₃CuF₆ y Cs₂CuF₆ , _{respectivamente} . _[ ^{75 ]}

Algunas proteínas de cobre forman complejos oxo , que, en sistemas análogos sintéticos ampliamente estudiados, presentan cobre(III). ^{[ 92 ] [ 93 ]} Con tetrapéptidos , los complejos de cobre(III) de color púrpura se estabilizan mediante los ligandos amida desprotonados . ^{[ 94 ]}

Los complejos de cobre(III) también se encuentran como intermedios en reacciones de compuestos organocúpricos, por ejemplo en la reacción de Kharasch-Sosnovsky . ^{[ 95 ] [ 96 ] [ 97 ]}

El papel biológico del cobre comenzó con la aparición del oxígeno en la atmósfera terrestre. ^{[ 98 ]} Las proteínas de cobre tienen diversas funciones en el transporte biológico de electrones y el transporte de oxígeno, procesos que aprovechan la fácil interconversión de Cu(I) y Cu(II). ^{[ 99 ]} El cobre es esencial en la respiración aeróbica de todos los eucariotas . En las mitocondrias , se encuentra en la citocromo c oxidasa , que es la última proteína en la fosforilación oxidativa que almacena energía en ATP . Los átomos de cobre se reducen y oxidan alternativamente durante la transferencia de electrones al oxígeno. ^{[ 100 ] : 383} El cobre también se encuentra en muchas superóxido dismutasas , proteínas que catalizan la descomposición de superóxidos convirtiéndolo (por desproporción ) en oxígeno y peróxido de hidrógeno :

• Cu ²⁺ -SOD + O ₂ ⁻ → Cu ⁺ -SOD + O ₂ (reducción del cobre; oxidación del superóxido)
• Cu ⁺ -SOD + O ₂ ⁻ + 2H ⁺ → Cu ²⁺ -SOD + H ₂ O ₂ (oxidación del cobre; reducción del superóxido)

La proteína hemocianina es la transportadora de oxígeno en la mayoría de los moluscos y algunos artrópodos como el cangrejo herradura ( Limulus polyphemus ). ^{[ 101 ]} Debido a que la hemocianina es azul, estos organismos tienen sangre azul en lugar de la sangre roja de la hemoglobina basada en hierro . Estructuralmente relacionadas con la hemocianina se encuentran las lacasas y las tirosinasas . En lugar de unirse reversiblemente al oxígeno, estas proteínas hidroxilan sustratos, como lo ilustra su papel en la formación de lacas . ^{[ 102 ]}

Varias proteínas de cobre, como las "proteínas de cobre azul", no interactúan directamente con los sustratos; por lo tanto, no son enzimas. Estas proteínas transfieren electrones mediante un proceso llamado transferencia de electrones . ^{[ 102 ]} Se ha encontrado un centro de cobre tetranuclear único en la óxido nitroso reductasa . ^{[ 103 ]}

Los niveles de cobre están estrictamente regulados tanto en las células procariotas como en las eucariotas para equilibrar las necesidades fisiológicas críticas, pero evitando la toxicidad.

El cobre es un oligoelemento esencial en plantas y animales, pero no en todos los microorganismos. El cuerpo humano contiene cobre en una concentración de aproximadamente 1,4 a 2,1  mg por kg de masa corporal. ^{[ 104 ]}

La toxicidad crónica por cobre no suele ocurrir en humanos debido a los sistemas de transporte que regulan la absorción y la excreción. No se espera retención de cobre a la  dosis de 5 mg/día. ^{[ 121 ]}

Las investigaciones han demostrado una relación entre la regulación de los niveles de cobre en el organismo y diversas enfermedades neurológicas, especialmente la enfermedad de Alzheimer . Los estudios sugieren que el problema radica en una alteración del mecanismo de regulación interna relacionada con la edad, más que en una toxicidad por exposición. ^{[ 122 ]}

Se han ingerido cantidades en gramos de diversas sales de cobre en intentos de suicidio, lo que ha provocado toxicidad aguda por cobre en humanos y, como consecuencia, insuficiencia hepática irreversible. ^{[ 123 ]} Las mutaciones autosómicas recesivas en las proteínas transportadoras de cobre también causan fallos en la regulación, lo que da lugar a la enfermedad de Wilson, caracterizada por acumulación de cobre, cirrosis hepática y síntomas psiquiátricos. ^{[ 123 ]}

Se han utilizado bacterias para extraer cobre en sistemas de biolixiviación a escala industrial . Las soluciones microbianas se filtran a través del mineral triturado, convirtiendo los sulfuros de cobre insolubles en sulfatos de cobre solubles; la electroobtención extrae cobre de alta pureza de la solución resultante. ^{[ 124 ] : 628}

En EE. UU., la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha designado un límite de exposición permisible (PEL) para el polvo de cobre en el lugar de trabajo como un promedio ponderado en el tiempo (TWA) de 1  mg/m³ ^y 0,1 mg/m³ ^para los humos de cobre ^{[ 125 ]} El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 1  mg/m³ ^, promedio ponderado en el tiempo. El valor IDLH (inmediatamente peligroso para la vida y la salud) es de 100  mg/m³ ^. [ ^{126 ] El} cobre es un componente del humo del tabaco . ^{[ 127 ] [ 128 ]}

En Grecia, el cobre era conocido como chalkos ( χαλκός ). Era un recurso importante para los romanos, griegos y otros pueblos antiguos. En la época romana, se le conocía como aes Cyprium , siendo aes el término latino genérico para las aleaciones de cobre y Cyprium por Chipre , donde se extraía mucho cobre. La frase se simplificó a cuprum , de ahí el término inglés copper (cobre ). Afrodita ( Venus en Roma) representaba el cobre en la mitología y la alquimia debido a su brillante belleza y su antiguo uso en la producción de espejos; Chipre, la fuente del cobre, era sagrada para la diosa. Los siete cuerpos celestes conocidos por los antiguos se asociaban con los siete metales conocidos en la antigüedad, y a Venus se le asignaba el cobre, tanto por su conexión con la diosa como porque Venus era el cuerpo celeste más brillante después del Sol y la Luna, y por lo tanto correspondía al metal más brillante y deseable después del oro y la plata. ^{[ 154 ]}

El cobre fue el metal más utilizado entre los nativos de Norteamérica, con evidencia de su uso que se remonta a 7000 años. ^{[ 155 ]} Se sabe que se extrajo cobre nativo de yacimientos en Isle Royale con herramientas de piedra primitivas entre los años 800 y 1600  d. C. ^{[ 156 ]} El cobre, probablemente de pepitas puras encontradas en la zona de los Grandes Lagos , se trabajaba mediante repetidos martillados y recocidos en la ciudad norteamericana de Cahokia (cerca del actual Misuri) alrededor de los años 1000-1300  d. C. ^{[ 157 ]} Se han encontrado varias exquisitas placas de cobre, conocidas como placas de cobre misisipianas , en Norteamérica, en la zona de Cahokia, que datan de este período (1000-1300  d. C.). ^{[ 157 ]}

En Sudamérica, una máscara de cobre datada en el 1000  a. C. encontrada en los Andes argentinos es el artefacto de cobre más antiguo conocido descubierto en los Andes. ^{[ 158 ]} Perú ha sido considerado el origen de la metalurgia del cobre temprana en la América precolombina , pero la máscara de cobre de Argentina sugiere que el Cajón del Maipo de los Andes del sur fue otro centro importante para la metalurgia del cobre temprana en Sudamérica. ^{[ 158 ]} La metalurgia del cobre en Perú data de alrededor del 500  a. C., con una producción a mayor escala que comenzó alrededor del 900  d. C. como parte del auge de la cultura Sican en el norte de Perú. La producción continuó a través de una serie de conquistas por las culturas Chimor e Inca , terminando con la conquista española en 1532. ^{[ 159 ]}

En el África subsahariana, desde las primeras minas alrededor del año 2000 a. C. en Agades hasta principios del siglo XIX, el cobre se consideraba más precioso y prestigioso que el oro o la plata. El cobre se comercializaba ampliamente en África y cumplía diversas funciones religiosas, políticas y sociales. Por el contrario, los yacimientos locales de oro fueron ignorados hasta el contacto con comerciantes portugueses y árabes. ^{[ 160 ] [ 161 ] [ 162 ]}

El papel cultural del cobre ha sido importante, especialmente en la moneda. Los romanos, entre los siglos VI y III a. C., utilizaban lingotes de cobre como moneda. Al principio, se valoraba el cobre en sí, pero gradualmente su forma y apariencia cobraron mayor importancia. Julio César mandó fabricar sus propias monedas de latón, mientras que las de Octaviano Augusto se hicieron con aleaciones de Cu-Pb-Sn. Con una producción anual estimada de alrededor de 15 000  t, la minería y la fundición de cobre romanas alcanzaron una escala sin precedentes hasta la Revolución Industrial ; las provincias con mayor actividad minera fueron Hispania , Chipre y Europa Central. ^{[ 163 ] [ 164 ]}

Las puertas del Templo de Jerusalén se elaboraron con bronce corintio , una aleación de cobre, plata y oro tratada con dorado por agotamiento , que consiste en eliminar sucesivamente el cobre oxidado para crear una capa superficial de oro. Este proceso fue más común en Alejandría , donde se cree que se originó la alquimia, inspirada por el tratamiento químico que le confería la apariencia de oro. ^{[ 165 ]}

La Gran Montaña de Cobre fue una mina en Falun , Suecia, que operó desde el siglo X hasta 1992. Satisfizo dos tercios del consumo de cobre de Europa en el siglo XVII y ayudó a financiar muchas de las guerras de Suecia durante ese período. ^{[ 166 ]} Se la conocía como el tesoro nacional; Suecia tenía una moneda respaldada por cobre . ^{[ 167 ]}

El cobre se utiliza en techos, ^{[ 21 ]} monedas y para la tecnología fotográfica conocida como daguerrotipo . El cobre se utilizó en la escultura renacentista y se utilizó para construir la Estatua de la Libertad ; el cobre continúa utilizándose en la construcción de diversos tipos. El revestimiento y el recubrimiento de cobre se utilizaron ampliamente para proteger los cascos sumergidos de los barcos, una técnica pionera del Almirantazgo británico en el siglo XVIII. ^{[ 168 ]} La Norddeutsche Affinerie en Hamburgo fue la primera planta moderna de galvanoplastia , que comenzó su producción en 1876. ^{[ 169 ]}

Durante el aumento de la demanda de cobre para la Era de la Electricidad, desde la década de 1880 hasta la Gran Depresión de la década de 1930, Estados Unidos produjo entre un tercio y la mitad del cobre recién extraído en el mundo. ^{[ 170 ]} Los distritos principales incluían el distrito de Keweenaw en el norte de Michigan, principalmente depósitos de cobre nativo, que fue eclipsado por los vastos depósitos de sulfuro de Butte, Montana , a finales de la década de 1880, los cuales a su vez fueron eclipsados ​​por los depósitos de pórfido del suroeste de Estados Unidos, especialmente en Bingham Canyon, Utah , y Morenci, Arizona . La introducción de la minería a cielo abierto con palas de vapor y las innovaciones en la fundición, el refinado, la concentración por flotación y otros pasos de procesamiento llevaron a la producción en masa. A principios del siglo XX, Arizona ocupaba el primer lugar, seguida de Montana , luego Utah y Michigan . ^{[ 171 ]}

La fundición instantánea fue desarrollada por Outokumpu en Finlandia y aplicada por primera vez en Harjavalta en 1949; este proceso de alta eficiencia energética representa el 50% de la producción mundial de cobre primario. ^{[ 172 ]}

El Consejo Intergubernamental de Países Exportadores de Cobre , formado en 1967 por Chile, Perú, Zaire y Zambia, operaba en el mercado del cobre como la OPEP en el del petróleo, aunque nunca alcanzó la misma influencia, sobre todo porque el segundo mayor productor, Estados Unidos, nunca fue miembro; se disolvió en 1988. ^{[ 173 ]} En 2008, China se convirtió en el mayor importador mundial de cobre. ^{[ 43 ] : 187}

A pesar de la competencia de otros materiales, el cobre sigue siendo el conductor eléctrico preferido en casi todas las categorías de cableado eléctrico, excepto en la transmisión aérea de energía eléctrica , donde a menudo se prefiere el aluminio . ^{[ 178 ] [ 179 ]} El cable de cobre se utiliza en la generación de energía , transmisión de energía , distribución de energía eléctrica , telecomunicaciones , circuitos electrónicos e innumerables tipos de equipos eléctricos . ^{[ 180 ]} El cableado eléctrico es el mercado más importante para la industria del cobre. ^{[ 181 ]} Esto incluye cableado estructural de potencia, cable de distribución de energía, cable para electrodomésticos, cable de comunicaciones, cable y alambre para automóviles y alambre magnético. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para conductores de cables y alambres eléctricos. ^{[ 182 ]} Muchos dispositivos eléctricos dependen del cableado de cobre debido a su multitud de propiedades beneficiosas, como su alta conductividad eléctrica , resistencia a la tracción , ductilidad , resistencia a la fluencia (deformación) , resistencia a la corrosión , baja expansión térmica , alta conductividad térmica , facilidad de soldadura y facilidad de instalación. ^{[ 183 ] : 5.3}

Durante un breve período, desde finales de la década de 1960 hasta finales de la de 1970, el cableado de cobre fue reemplazado por cableado de aluminio en muchos proyectos de construcción de viviendas en Estados Unidos, pero un diseño inadecuado provocó riesgos de incendio. ^{[ 184 ] [ 185 ]} Los problemas de seguridad se han resuelto desde entonces mediante el uso de calibres mayores de cable de aluminio (#8AWG y superiores), y el cableado de aluminio diseñado correctamente se sigue instalando en lugar del cobre. Por ejemplo, el Airbus A380 utiliza cable de aluminio en lugar de cable de cobre para la transmisión de energía eléctrica. ^{[ 186 ]}

Los circuitos integrados y las placas de circuitos impresos incorporan cada vez más cobre en lugar de aluminio debido a su conductividad eléctrica superior; los disipadores de calor y los intercambiadores de calor utilizan cobre debido a sus excelentes propiedades de disipación de calor. Los electroimanes , los tubos de vacío , los tubos de rayos catódicos y los magnetrones de los hornos microondas utilizan cobre, al igual que las guías de onda para la radiación de microondas. ^{[ 187 ]}

La conductividad superior del cobre mejora la eficiencia de los motores eléctricos . ^{[ 188 ]} Esto es importante porque los motores y los sistemas accionados por motores representan entre el 43 y el 46 % del consumo total de electricidad a nivel mundial y el 69 % de la electricidad utilizada por la industria. ^{[ 189 ]} Aumentar la masa y la sección transversal del cobre en una bobina incrementa la eficiencia del motor. Los rotores de motor de cobre , una nueva tecnología diseñada para aplicaciones de motores donde el ahorro de energía es un objetivo primordial de diseño, ^{[ 190 ] [ 191 ]} permiten que los motores de inducción de uso general cumplan y superen los estándares de eficiencia premium de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) . ^{[ 192 ]}

El cobre se ha utilizado desde la antigüedad como un material arquitectónico duradero, resistente a la corrosión y a la intemperie. Techos , remates , canalones , bajantes , cúpulas , chapiteles , bóvedas y puertas se han fabricado con cobre durante cientos o miles de años. En la actualidad, el uso arquitectónico del cobre se ha ampliado para incluir revestimientos de paredes interiores y exteriores , juntas de dilatación de edificios , blindaje contra radiofrecuencias y productos interiores antimicrobianos y decorativos, como pasamanos, accesorios de baño y encimeras. Otros beneficios importantes del cobre como material arquitectónico incluyen su baja dilatación térmica , su ligereza, su protección contra rayos y su reciclabilidad. ^{[ 193 ] [ 194 ] [ 195 ] [ 196 ]}

La distintiva pátina verde natural del metal ha sido codiciada durante mucho tiempo por arquitectos y diseñadores. La pátina final es una capa particularmente duradera que es altamente resistente a la corrosión atmosférica, protegiendo así el metal subyacente contra una mayor intemperie. ^{[ 197 ] [ 198 ] [ 199 ]} Puede ser una mezcla de compuestos de carbonato y sulfato en diversas proporciones, dependiendo de las condiciones ambientales como la lluvia ácida que contiene azufre. ^{[ 200 ] [ 201 ] [ 202 ] [ 203 ]} El cobre arquitectónico y sus aleaciones también pueden ser "acabados" para adquirir una apariencia, textura o color particular. Los acabados incluyen tratamientos superficiales mecánicos, coloración química y recubrimientos. ^{[ 204 ]}

El cobre tiene excelentes propiedades de soldadura fuerte y blanda , y puede soldarse ; los mejores resultados se obtienen con la soldadura por arco metálico con gas . ^{[ 205 ]}

El cobre es bioestático , lo que significa que las bacterias y muchas otras formas de vida no crecen en él. Por esta razón, se ha utilizado durante mucho tiempo para revestir partes de los barcos y protegerlos contra percebes y mejillones . Originalmente se usaba puro, pero desde entonces ha sido reemplazado por el metal Muntz y la pintura a base de cobre. De manera similar, como se analiza en el apartado de aleaciones de cobre en acuicultura , las aleaciones de cobre se han convertido en materiales importantes para las redes en la industria acuícola porque son antimicrobianas y previenen la bioincrustación , incluso en condiciones extremas, ^{[ 206 ]} y tienen fuertes propiedades estructurales y de resistencia a la corrosión en ambientes marinos. ^{[ 207 ]}

Las superficies táctiles de aleación de cobre tienen propiedades naturales que destruyen una amplia gama de microorganismos (por ejemplo, E. coli O157:H7, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina ( MRSA ), Staphylococcus , Clostridium difficile , virus de la influenza A , adenovirus , SARS-CoV-2 y hongos ). ^{[ 208 ] [ 209 ]} Se ha demostrado que algunas aleaciones de cobre eliminan más del 99,9 % de las bacterias causantes de enfermedades en tan solo dos horas cuando se limpian regularmente. ^{[ 210 ]} La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha aprobado los registros de estas aleaciones de cobre como " materiales antimicrobianos con beneficios para la salud pública"; ^{[ 210 ]} dicha aprobación permite a los fabricantes hacer afirmaciones legales sobre los beneficios para la salud pública de los productos hechos de aleaciones registradas. Además, la EPA ha aprobado una larga lista de productos de cobre antimicrobianos hechos de estas aleaciones, como barandillas de cama, pasamanos , mesas auxiliares para cama, lavabos , grifos , pomos de puerta , accesorios de inodoro , teclados de computadora , equipos de gimnasio y asas de carritos de compra . Los hospitales utilizan pomos de puerta de cobre para minimizar la transmisión de enfermedades, y la legionelosis se suprime mediante tuberías de cobre en sistemas de plomería. ^{[ 211 ]} Los productos de aleación de cobre antimicrobianos se están instalando en centros de atención médica en el Reino Unido, Irlanda, Japón, Corea, Francia, Dinamarca y Brasil, y en el sistema de transporte del metro de Santiago, Chile, donde se instalaron pasamanos de aleación de cobre-zinc en unas 30 estaciones entre 2011 y 2014. ^{[ 212 ] [ 213 ] [ 214 ]} También se ha defendido el uso de superficies de cobre en el sector sanitario en los EE. UU. ^{[ 215 ]} Las fibras textiles se pueden mezclar con cobre para crear tejidos protectores antimicrobianos. ^{[ 216 ]}

El cobre se utiliza ampliamente como conservante de madera principalmente porque es un fungicida eficaz contra los hongos de pudrición blanda, evitando al mismo tiempo el impacto ambiental significativo de los conservantes a base de cromo y arsénico . ^{[ 217 ]}

El cobre se usa comúnmente en joyería y, según algunas creencias populares, las pulseras de cobre alivian los síntomas de la artritis . ^{[ 218 ]} En un ensayo para la osteoartritis y otro para la artritis reumatoide, no se encontraron diferencias entre la pulsera de cobre y la pulsera de control (sin cobre). ^{[ 219 ] [ 220 ]} No hay evidencia de que el cobre pueda ser absorbido a través de la piel. ^{[ 221 ]}