Koppar

Koppar
Tecken Cu Atomnr. 29 Grupp 11 Period 4 Block d
Allmänt
Ämnesklass	övergångsmetaller
Densitet	8920 kg/m3 (273 K)
Hårdhet	3,0
Utseende	Rödaktig metallisk
Atomens egenskaper
Atommassa	63,546 u
Atomradie (beräknad)	135 (145) pm
Kovalent radie	138 pm
van der Waalsradie	140 pm
Elektronkonfiguration	[Ar]3d104s1
e– per skal	2, 8, 8, 8, 3
Oxidationstillstånd (O)	2, 1 (svag bas)
Kristallstruktur	kubisk (ccp)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd	fast
Smältpunkt	1357,6 K (1084,4 °C)
Kokpunkt	2840 K (2567 °C)
Molvolym	7,11 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme	300,3 kJ/mol
Smältvärme	13,05 kJ/mol
Ångtryck	0,0505 Pa vid 1358 K
Ljudhastighet	3570 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	1,9 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	380 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	59,6 106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	401 W/(m·K)
1a jonisationspotential	745,5 kJ/mol
2a jonisationspotential	1957,9 kJ/mol
3e jonisationspotential	3555 kJ/mol
4e jonisationspotential	5536 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod. 63Cu 69,17 % 63Cu, stabil isotop med 34 neutroner 64Cu syntetisk 12,7 timmar ε β- 1,675 MeV 0,579 64Ni 64Zn 65Cu 26,233 % 65Cu, stabil isotop med 36 neutroner
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Koppar.

Koppar (latinskt namn, Cuprum) är ett metalliskt grundämne. Det latinska namnet cuprum betyder egentligen "metallen från Cypern". Cypern har nämligen alltid varit rikt på koppar.

Koppar är den första metallen som mänskligheten lärde sig att bearbeta. Redan för 10 000 år sedan tillverkades små föremål av ren koppar, som hittades i marken, och Sumererna tillverkade detaljerade konstverk av metallen. Koppar har haft en stor betydelse för den svenska historien och inom svensk kultur. I mitten av 1600-talet var koppargruvan i Falun den största i Europa och hela Sveriges ekonomi hölls uppe tack vare en lönsam årlig malmbrytning på cirka 3 000 ton. Koppar var landets viktigaste exportvara. Kopparplåt från Falun täckte taken på Europas slott och katedraler och koppar från Falun användes i mynt ända nere i Spanien under hela 1600-talet.

Framställning av koppar

Koppar finns i jordskorpan, bundet i malmerna. Det bryts därför vanligen i dagbrott. Vanligaste är sulfidiska malmer, främst kopparkis. De kopparkishaltiga malmerna innehåller dock vanligen ganska mycket svavelkis, vilket länge gjorde många malmfyndigeter oanvändbara då man hade svårigheter att avlägsna svavlet ut kopparmalmen. Idag anrikas malmerna genom att krossas och mals till ett fint pulver, som sedan anrikas genom flotation till slig, med en halt av omkring 20-30 % koppar.

Därefter rostas malmen för att minska svavelhalten genom oxidation. Den smälts därefter i en ljusbågsugn tillsammans med en slaggbildare, exempelvis sand. Smältan består nu av slagg och skärsten, en blandning av kopparsulfid och järnsulfid med en halt på omkring 40 % koppar.

Genom kopparbessemermetoden, utvecklad under påverkan från Bessemermetoden inblåses nu syre i smältan, varvid syret oxiderar järnsulfiden till järnoxid. Efter den första blåsningen får man så kallad vitmetall (kopparsulfid) som går i retur till ugnen, varefter man får ut blisterkoppar eller råkoppar, som innehåller 98-99% ren koppar.

Den raffineras på elektrolytisk väg till rena kopparkatoder. Resultatet är koppar som nästan är 100% ren. Samtidigt utvinns biprodukterna som till exempel guld och silver. I Skandinavien importeras och smälts kopparkoncentrat, som består av ca 25 - 35% koppar genom flamsmältningteknologi. De största verken (i norden) är Rönnskärsverken i Sverige och Harjavalta i Finland. Den årliga produktionen av koppar har legat på 15–20 miljoner ton de senaste åren.

Koppar är 100% återvinningsbar, utan att den förlorar någon av sina egenskaper. Enligt nyligen framtagen data kommer 34% av de 22 miljoner ton koppar som årligen används i världen från återvunnet material. Se vidare kopparåtervinning.

Handel

Handeln med koppar är global och görs upp på en mängd marknader. Det har funnits försök att skapa monopol, men det har inte lyckats. Exempel på detta var World Copper Agreement 1935 och Intergovernmental Council of Countries Exporters of Copper (CIPEC) 1967. Större handelsplatser är London metal exchange (LME), Shanghai Metal Exchange (SHME) och NYMEX COMEX. Av dem är LME ledande.

Handeln sker vanligen med A grad Koppar i enlighet med BS EN 1978:1998 (Cu-CATH-1).

Egenskaper

Koppar är rödaktig, har klar lyster, är smidbar, tänjbar och en bra värmeledare. Koppar är den näst bästa ledaren för elektrisk ström efter silver.

Metallen leder även värme mycket effektivt (401 watt per meter och Kelvin), en egenskap som gör den användbar inom elektronik där den leder bort värme från kretsarnas transistorer. Livslängden för olika kopparprodukter varierar stort – från hundra år eller mer i byggnader, till bara några få år i elektronisk utrustning. En ständig debatt förs kring huruvida kopparkärl är lämpliga för slutförvaring av radioaktivt avfall. Förespråkarna menar att kopparkärl med 10 cm tjocka väggar bör kunna hålla i en miljon år.

I fuktig luft, särskilt i närvaro av luftföroreningar, bildas ett brunt oxidskikt, som sedan kan omvandlas till en grön patina (ärg).

Koppar förekommer i olika former och koncentrationer. Den finns i sjövatten, floder, växter, jorden och även i ren metallisk form.

Biologiska funktioner

Mat rik på koppar

Koppar är ett livsnödvändigt spårämne för människor, djur och växter. Kopparinnehållet hos en vuxen individ utgör normalt 80 milligram, det dagliga upptaget genom födan av omkring 2–3 milligram.

Samtidigt kan förhöjningar av kopparhalten ge upphov till skadliga effekter på mark- och vattenorganismer. Sådana effekter kan uppträda vid de halter som uppmäts i förorenade miljöer till exempel i storstäder.

Kopparförgiftning är dock ovanlig, då koppartaget i tarmen är litet. Akut kopparförgiftning leder till kräkningar och diarré. Koppar lagras normalt inte i kroppen, varför symtomen är övergående om exponeringen upphör.

Koppar påverkar immunförsvaret, och kopparbrist kan bl.a. leda till agranulocytos, ett livshotande tillstånd av brist på vita blodkroppar. Det ingår som beståndsdel i ceruloplasmin, samt några aminoxidaser som oxiderar monoaminer (till exempel dopamin), histamin och diaminer.

Metallen har visat sig effektiv mot bland annat E. coli, MRSA, polio, influensavirus och stafylokocker.

Historisk byggnadsmaterial

Koppar och kopparlegeringar har använts i vår del av världen under tre och ett halvt årtusende i ett otal applikationer; från bronsålderns rakknivar, via 1600-talets koppartak och bronskanoner, till industrisamhällets lagermetaller, VVS-detaljer och elektriska och elektroniska komponenter.

I dag används materialet som taktäckningsmaterial, i hängrännor och stuprör, samt för vatten- och värmedistribution tack vare sina goda korrosionsegenskaper, och som elektrisk ledare och inom telekommunikation på grund av den goda ledningsförmågan.

Kopparlegeringar som mässing och bronser används till exempel i rörkopplingar och ventiler, och som beslag och dekorationer.

Kopparlegeringar

Koppar används dels olegerad dels som basmetall i ett stort antal legeringar, i vilka man önskar uppnå vissa speciella egenskaper. Några vanliga kopparlegeringar är mässing, brons och nysilver.

Termen används om en rad olika legeringar med koppar som basmetall och kan med fördel användas när legeringselementen och deras inbördes mängdförhållanden inte är kända, något som ofta är fallet till exempel när det gäller förhistoriska fynd som av slentrian ofta felaktigt bara kallas "brons".

Referenser

Tryckta källor

• Sherwood, Martin (1990). Kemin, Grundämnen & föreningar. Bonniers. Sid. 128. ISBN 91-34-50893-7 
• Nationalencyklopedin. Bra Böcker. 1989. Sid. 4306. ISBN 91-7024-621-1 

Externa länkar

• Materialguiden
• Materialflödesanalys för koppar i Stockholm
• Scandinavian Copper Development Association
• Copper Development Association

Se även

• Periodiska systemet
• Falu koppargruva
• Aitik koppargruva
• Brons
• Mässing
• Kopparbrist