Koper

In antieke Griekeland het die metaal bekend gestaan as chalkos (χαλκός). In die Romeinse tydperk het dit bekend gestaan as aes Cyprium (aes was die generies Latynse term vir koperlegerings soos brons en ander metale en omdat so baie daarvan in Ciprus ontgin is). Hierdie term is vereenvoudig tot cuprum wat dan die oorsprong is van die woord koper.

Koper was bekend aan van die oudste beskawings en het 'n geskiedenis wat ten minste 10 000 jaar oud is. 'n Koperhangertjie is in noordelike Irak gevind wat terugdateer uit 8700 v.C. Teen 5000 v.C. was daar baie tekens van kopersmelterye, waar koper geraffineer is vanuit eenvoudige koperoksiede soos malagiet of azoeriet.

Daar is koper en brons artikels uit ou Soemeriaanse stede gevind wat terugdateer tot 3000 v.C. en Egiptiese artikels vervaardig uit koper en koper-tinlegerings wat bykans net so oud was.

Die Egiptenare het bevind dat die byvoeging van 'n klein hoeveelheid tin dit makliker gemaak het om die metaal te giet, dus is bronslegering artikels uit Egipte bykans net so oud soos die koper artikels. Die gebruik van koper in antieke Sjina dateer terug tot ten minste 2000 v.C. Teen 1200 v.C. is brons artikels van uitstekende gehalte reeds vervaardig. Oetzi die Ysman 'n goed gepreserveerde lyk van 'n man wat 3200 v.C. geleef het, het 'n koperbyl by hom gehad waarvan die metaal 99.7% suiwer was. Hoë vlakke arseen wat in sy hare gevind is, dui op die moontlikheid dat hy betrokke was by die smelt van koper.

Die gebruik van brons was so algemeen tydens 'n sekere tydperk van die menslike beskawing dat dit die Bronstydperk gedoop is. Die oorgangstydperk in sekere gebiede tussen die Laat steentydperk en die Bronstydperk word die Kopertydperk genoem toe hoë suiwerheid kopergereedskap begin verskyn het maar nog saam met steengereedskap in gebruik was.

Geelkoper, 'n legering van sink en koper was aan die antieke Grieke bekend maar is eers deur die Romeine op groot skaal gebruik.

Koper is met die godin Afrodite/Venus in mitologie en alchemie verbind, vanweë sy pragtige glans, die antieke gebruik daarvan in spieëls en die verbintenis daarvan met Ciprus, wat 'n heiligdom was van die godin. In alchemie was die simbool van koper dan ook die simbool vir die planeet Venus.

Biologiese rol

Koper is noodsaaklik in alle gevorderde plant- en dierlewe. Koper word hoofsaaklik in die bloedstroom op 'n plasmaproteïen genaamd ceruloplasmin vervoer.

Wanneer koper in die ingewande geabsorbeer word, word dit aan albumien verbind en na die lewer vervoer. Koper word in 'n verskeidenheid ensieme gevind, insluitend die koperkerne van sitochroom oksidase, die Cu-Zn bevattende ensiem superoksied dismutase en dit vorm ook die hoofmetaal in die suurstofdraende pigment hemosianien. Die bloed van 'n krapspesie, Limulus polyphemus gebruik koper in plaas van yster vir die vervoer van suurstof.

Daar word geglo dat sink en koper meeding vir absorpsie in die spysverteringskanaal, wat sou meebring dat 'n dieet wat oormatige hoeveelhede van een van hierdie twee minerale sou bevat 'n tekort in die ander kan veroorsaak. Die RDA vir koper in normale gesonde volwassenes is 0.9 mg/dag.

Toksisiteit

Alle koperverbindings, behalwe waar dit andersins bekend is, moet hanteer word as sou dit toksies wees. 30 g Kopersulfaat kan potensieel noodlottig wees in mense. Die aanbevole veilige vlakke van koper in drinkwater vir mense wissel afhangende van die bron daarvan, maar is gewoonlik tussen 1.5 tot 2 mg/l. Die DRI se toelaatbare vlak van inname vir volwassenes van dieetkundige koper vanuit enige bron is 10 mg/dag.

'n Oorerflike siektetoestand wat Wilson se siekte genoem word veroorsaak dat koper in die liggaam ophoop omdat dit nie deur die lewer na die gal uitgeskei word nie. Hierdie siektetoestand kan, indien dit onbehandeld gelaat word, lei tot brein- en lewerskade. Studies het verder ook getoon dat mense wat aan geestesafwykings soos skisofrenie lei, geneig is om hoër kopervlakke in hulle liggame te hê. Dit is egter nie duidelik of die verhoogde kopervlakke 'n oorsaak of 'n gevolg van die afwykings is nie.

Algemene gevare

Die metaal in poeiervorm is 'n brandgevaar. Klere wat in water met koperkonsentrasies hoër as 1mg/L gewas word, kan klere bruin vlek.

Fisiese eienskappe

Koper is 'n rooierige metaal met 'n hoë elektriese- en termiese geleidingsvermoë (onder die suiwer metale teen kamertemperatuur het slegs silwer 'n hoër elektriese geleidingsvermoë).

Daar bestaan twee stabiele isotope van koper, ⁶³Cu en ⁶⁵Cu asook 'n aantal radio-isotope. Die meerderheid van die radio-isotope het halfleeftye van etlike minute of minder. Die isotoop met die langste leeftyd het 'n halfleeftyd van 12.7 ure, met twee vervalmodusse, wat tot twee verskillende produkte lei.

Daar bestaan baie legerings van koper – brons is 'n koper/tin legering en geelkoper is 'n koper/sink legering. Monel is 'n koper/nikkel legering.

Struktuur

Koper is kristallyn en het 'n struktuur met kubiese digpakking. Dit is die argetipe van die A1-struktuur in die strukturbericht-klassifikasie van kristalstrukture wat ook by talle ander metale aangetref word.

Verbindings

Algemene oksidasietoestande van koper sluit die koper(I) toestand in, Cu¹⁺; en die koper(II) toestand, Cu²⁺ in, wat mooi blou- of blougroensoute vorm. Onder ongewone toestande kan die +3 toestand ook verkry word. Met sterker oksidasiemiddels soos suurstof is die 2+ die meer stabiele ene, maar met swakkeres soos in die geval van swael kom net die 1+ toestand voor.

In vaste verbindinge van Cu¹⁺ kan die ioon 'n groter mobiliteit verkry. Dit kan tot sogenaamde superioniese geleiding lei.

Die groen kleur van Koper(II)karbonaat is die oorsaak van die voorkoms van die koperbedekte dakke of -koepels van sommige geboue. Koper(II)sulfaat (Blou vitrioel) vorm 'n blou kristallyne pentahidraat en is waarskynlik die bekendste koperverbinding in laboratoriums. Dit word as swamweerder gebruik.

Daar bestaan twee stabiele oksiede van koper, Koper(II)oksied (CuO) en Koper(I)oksied (Cu₂O). Koperoksiede word gebruik yttrium bariumkoperoksied (YBa₂Cu₃O_7-δ) oftewel YBKO wat die basis vorm van baie onkonvensionele supergeleiers.

Ander verbindings sluit in: Koper(I)chloried, koper(II)chloried), koper(II)sulfied.

Verspreiding

Koper word in die suiwer vorm asook in minerale vorm in die natuur aangetref. Minerale soos die karbonate azuriet (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) en malagiet (Cu₂CO₃(OH)₂) is bronne van koper asook die sulfiede soos kalkopiriet (CuFeS₂), borniet (Cu₅FeS₄), koweliet (CuS) en oksiede soos kupriet (Cu₂O).

Die meeste kopererts word ontgin vanuit groot oopgroefmyne in koper porfirietneerslae wat tussen 0.4 tot 1.0 persent koper kan bevat. Voorbeelde sluit in: Chuquicamata in Chili en die El Chinomyn in Nieu-Meksiko.

Die Internasionale Raad van Koperuitvoerende Lande (CIPEC) wat sedert 1992 ophou bestaan het, het eens probeer om 'n soortgelyke rol as wat OPUL in ru-olie speel, te vervul maar kon egter nie dieselfde mate van invloed uitoefen nie, veral vanweë die feit dat die tweede grootste produsent, die Verenigde State, nooit 'n lid was nie. Die organisasie is in 1967 gestig en die hooflede daarvan was Chili, Peru, Zaïre en Zambië.

Gebruike

Koper is 'n pletbare en buigsame metaal en word algemeen gebruik in 'n verskeidenheid produkte soos:

Koperdraad
Koperpyp vir Loodgieterwerk
Deurknoppe en ander huishoudelike toerusting.
Standbeelde: Die Statue of Liberty bevat byvoorbeeld 81.3 ton koper.
Elektromagnete
Elektriese motors.
Elektriese oordraers (en: relay), -geleistange en skakelaars.
Vakuumbuise, katodestraalbuise en die magnetron in mikrogolfoonde.
Golfpype vir die beheer van mikrogolfstraling.
Koper word ook toenemend in geïntegreerde stroombane gebruik waar dit as plaasvervanger vir aluminium ingespan word omdat die geleidingsvermoë daarvan hoër is.
Legerings van koper met nikkel, bv. kupronikkel en Monel word gebruik as korrosiebestande materiale in die skeepsboubedryf.
As 'n komponent van muntstukke, dikwels 'n kupronikkel legering.
In kookware soos braaipanne asook ander eetgery.
Sterling silwer wat in eetgery gebruik word, bevat 'n paar persent koper.
Word gebruik as komponent in glasuursel en ook om glas te kleur.
Musiekinstrumente, veral koperblaasinstrumente.
Word gebruik as 'n biostatiese oppervlak in hospitale en om dele van skepe uit te voer om die skip teen eendemossels, mossels en ander skulpdiere te beskerm. Bakterieë sal nie op 'n koperoppervlak groei nie omdat dit biostaties is.
Baie koperverbindings soos Fehling se oplossing vind toepassings in chemie.
Koper(II)sulfaat word gebruik as 'n gif en watersuiweraar. Dit word ook in verskeie tuinboumiddels gebruik om skimmel (witroes) te bestry.