Kupro

Kupro () estas kemia elemento de la perioda tabelo kun la simbolo Cu kaj atomnumero 29. Malsimile al plejmulto da aliaj metaloj, kupro, kiam freŝe eksponita surfaco, havas sian propran karakteran oranĝkolorruĝan koloron. Ĝi estas tre duktila, fleksebla kaj ankaŭ iomete mola kun tre alta konduktivo kaj termika kaj elektra. Kupro estas plejparte uzata en elektrotekniko por dratoj, ĉar ĝi havas malgrandan elektran rezistancon, sed ankaŭ kiel konstrumaterialo kaj kiel konsistaĵo de kelkaj variaj alojoj.

Kupro troviĝas kiel pura metalo in naturo, kaj tio estis la fonto de la unua metalo kiu estis uzata de homoj, ĉirkaŭ 8,000 a.K.; ĝi estis la unua metalo kiu estis fandita el sia erco, ĉirkaŭ 5,000 a.K.; ĝi estis la unua metalo kiu esti muldita en formo en muldilo, ĉirkaŭ 4,000 a.K.; kaj estis la unua metalo kiu estis intence alojita kun alia metalo, nome stano, por krei bronzon, ĉirkaŭ 3,500.

En la Romia epoko, kupro estis ĉefe elminejita en Kipro, kaj tiele la origino de la nomo de la metalo venas el aes cyprium (metalo de Kipro), poste koruptita al cuprum, el kiuj devenas ekzemple la vortoj copper (angla), cuivre (franca), Koper (nederlanda) kaj Kupfer (germana). Ties kombinaĵoj estas ofte trovitaj kiel kupro(II) saloj, kiuj ofte havigas bluajn aŭ verdajn kolorojn al mineraloj kiaj azurito, malakito kaj turkiso kaj estis amplekse uzitaj historie kiel pigmentoj. Arkitekturaj strukturoj konstruitaj el kupro korodas por havi verdan verdigron (aŭ patino). Ornamartoj elstare montras kupron, kaj pro si mem kaj laŭ la formo de pigmentoj.

Kupro estas esenca al ĉiuj vivantaj organismoj kiel indika oligoelemento ĉar ĝi estas ŝlosila konstituanto de la spira enzimokomplekso citokromo c oksidazo. Ĉe moluskoj kaj krustuloj kupro estas konstituanto de la sangopigmento hemocianino, kiu estas anstataŭata de la fer-kompleksa hemoglobino ĉe fiŝoj kaj aliaj vertebruloj. La ĉefaj areoj kie kupro troviĝas en homoj estas hepato, muskoloj kaj ostoj. Kuprokombinaĵoj estas uzataj kiel bakteribremsiloj, fungicidoj, kaj lignokonserviloj.

Ecoj 
Kupro konduktas tre bone elektron (elektra konduktivo ĉirkaŭ 60 MS/m), pli bone ol preskaŭ ĉiuj aliaj metaloj. Ĝi ankaŭ konduktas tre bone varmon.

Kupro estas inter la malmultaj metaloj (kiel oro) kiuj estas nek grizaj nek arĝentkoloraj.

Kupro estas tre duktila. Ĝi estas ankaŭ iomete mola, kvankam estas pluraj metaloj pli molaj ol kupro.

Kupro reakcias kun aero malrapide, kreante tavoleton de kupra oksido (bruna) aŭ kupra karbonato (verda). Malsame al rusto, tiu tavoleto ŝirmas la suban metalon.

Kemie, kupro povas krei po unu aŭ du kemiajn ligojn el unu atomo.

La izotopoj 63 kaj 65 estas stabilaj; la izotopo 63Cu estas nature pli abunda (ĉirkaŭ 69%). Ĉiuj aliaj izotopoj havas mallongan vivon (la plej rezista estas 67Cu, kies duonvivo daŭras ĉirkaŭ 62 horojn) kaj estas tre maloftaj en naturo; kutime ili iĝas radioaktive zinko aŭ nikelo.

Historio

Kuprepoko 

Verŝajne kupro estas la unua metalo uzita de la homoj. Fakte, la plej malnova epoko post la ŝtonepoko nomiĝas kuprepoko. Uzi kupron estis sufiĉe facile ĉar en naturo oni povas trovi metalan kupron sed ne metalan feron aŭ stanon ktp. Metala oro kaj arĝento estas troveblaj en naturo, sed ili estas pli malabundaj kaj, aldone, pli molaj; la homoj ekkonis tiujn metalojn ĉirkaŭ en la sama periodo de la kupro, sed ili uzis arĝenton kaj oron ĉefe por juveloj kaj kupron por pluraj celoj.

La unua atesto de la uzo de kupro venas de Zagros-montaro: kupra pendaĵo farita ĉirkaŭ 9000 jarojn a.K.. Dum la sekvantaj jarmiloj, la uzo de kupro disvastiĝis en Meza Oriento kaj poste en orienta Eŭropo kaj Egiptio. Fine, kupro alvenis en la tutan Eŭropon; ekzemple, Ötzi, la prahistoria ĉasisto mortinta sur la Alpoj en la 4a jarmilo a.K., havis hakilon el pura kupro. En Ĉinio, ŝajne, kupro estis ekuzita pli malfrue, dum la 3a jarmilo a.K..

Kupro ekzistas rekte en la naturo kiel natura kupro kaj tiele ĝi estis konata de kelkaj el la plej antikvaj civilizoj registre. Ĝi havas historion de uzo kiu estas almenaŭ 10,000 jarojn aĝa, kaj ĉirkaŭkalkuloj pri ties malkovro lokigas ĝin je 9000 a.K. en Mezoriento; kupra pendigilo estis trovita en norda Irako kiu datas el 8700 a.K. Estas pruvaro, ke oro kaj meteora fero (sed ne fandita fero) estis la nuraj metaloj uzitaj de homoj antaŭ kupro. La historio de kupra metalurgio ŝajne sekvis la jenan sekvencon:
 1) plidurigo de natura kupro, nome malvarma laborado,
 2) rekristaligo,
 3) fandado,
 kaj 4) la vaksoperda gisado.

En sudorienta Anatolio, la kvar el tiuj metalurgiaj teknikoj aperis pli malpli samtempe je la komenco de la Neolitiko ĉirkaŭ 7500 a.K. Tamen, ĝuste kiam agrikulturo estis sendepende inventita en kelkaj partoj de la mondo, kuprofandado estis inventita surloke en kelkaj diferencaj lokoj. Ĝi estis probable malkovrita sendepende en Ĉinio antaŭ 2800 a.K., en Centrameriko eble ĉirkaŭ la jaro 600 p.K., kaj en Okcidentafriko ĉirkaŭ la 9a aŭ 10a jarcento p.K. Kovrofandado estis inventita en 4500–4000 a.K. en Sudorienta Azio kaj radiokarbona datado estis establinta minadon ĉe Alderley Edge en Cheshire, Britio, inter 2280 al 1890 a.K. Ötzi, la glaciloĝanto, masklo datita el 3300–3200 a.K., estis trovita havante hakilon kun kupra tranĉrando 99.7% pura; altaj niveloj de arseno en lia hararo sugestas, ke li engaĝiĝis en kuprofandado. Sperto kun kupro helpis la disvolvigon de aliaj metaloj; partikulare, kuprofandado kondukis al malkovro de ferfandado. Produktado en la Malnova Kuprokomplekso en Miĉigano kaj Viskonsino estas datita inter 6000 kaj 3000 a.K. Natura bronzo, nome tipo de kupro farita el ercoj riĉaj en silico, arseno, kaj (pli rare) stano, venis al ĝenerala uzado en Balkanio ĉirkaŭ 5500 a.K.

Bronzepoko 

Intertempe, la homoj eklernis eltiri kupron kaj ankaŭ stanon el iuj mineraloj kaj eltrovis ke, kunigante stanon kaj kupron, ili povis produkti novan metal-alojon, la bronzon. La uzo de bronzo estis tiel grava, ke la posta epoko estas nomata bronzepoko. Pli malfrue, sed ankoraŭ dum la antikveco, alia alojo enhavanta kupron estis eltrovita - la latuno. Plej malofte oni alojis kupron, stanon kaj plumbon (aparta bronzo, uzita ekzemple por moneroj), aŭ kupron kun oro (kutima alojo en Sudameriko).

Aloji kupron kun stano por fari bronzon estis unuafoje praktikita ĉirkaŭ 4000 jarojn post la malkovro de la kuprofandado, kaj ĉirkaŭ 2000 jarojn post la "natura bronzo" estis veninta al ĝenerala uzado. Bronzaj artefaktoj el la Vinĉa kulturo datas el 4500 a.K. Artefaktoj el Sumero kaj el Antikva Egipto el kupro kaj el bronzaj alojoj datas el la 3000 a.K. La Bronzepoko ekis en Sudorienta Eŭropo ĉirkaŭ 3700–3300 a.K., en Nordokcidenta Eŭropo ĉirkaŭ 2500 a.K. Ĝi finis per la komenco de la Ferepoko, 2000–1000 a.K. en Meza Oriento, 600 a.K. en Norda Eŭropo. La transiro inter la periodo Neolitiko kaj la Bronzepoko estis iam nomita kiel Kalkolitiko (laŭvorte kupro-ŝtono), kiam kupraj iloj estis uzitaj kun ŝtonaj iloj. Tiu termino iom post iom kadukiĝis ĉar en kelkaj mondopartoj la Kalkolitiko kaj la Neolitiko estas koincidaj je ambaŭ finoj. Latuno, nome alojo el kupro kaj zinko, estas de multe pli ĵusa origino. Ĝi estis konata de grekoj, sed iĝis grava suplemento al bronzo dum la Romia Imperio.

Antikveco kaj Mezepoko 

En Grekio, kupro estis konata laŭ la nomo ĥalkos (χαλκός). Ĝi estis grava rimedo por la romianoj, grekoj kaj aliaj antikvaj popoloj. En Romia epoko, ĝi estis konata kiel aes Cyprium, aes signife la ĝenran latinan terminon por kupraj alojoj kaj Cyprium el Kipro, kie oni minis tiam multe da kupro. La esprimo estis simpligita al cuprum, de tie la esperanta vorto kupro. Afrodito kaj Venuso reprezentis kupron kaj en mitologio kaj en alkemio, pro ties brila beleco, ties antikva uzado por produkti spegulojn, kaj ties asociigo kun Kipro, kiu esti religie dediĉita al la diino de amo. La sep ĉielaj korpoj konataj de la antikvoj estis asociitaj kun la sep metaloj konataj en antikveco, kaj Venuso estis atribuita al kupro.

La unua uzado de latuno en Britio okazis ĉirkaŭ la 3a–2a jarcento a.K. En Nordameriko, kuprominado ekis per marĝena laborado fare de indianoj. Natura kupro estis elfosita el lokoj de Isle Royale per primitivaj ŝtonaj iloj inter la jaroj 800 kaj 1600. Kupra metalurgio estis floranta en Sudameriko, partikulare en Peruo ĉirkaŭ la jaro 1000; ĝi okazis je multe pli malalta indico ol en aliaj kontinentoj. Kupraj funebraj ornamaĵoj el la 15a jarcento estis malkovritaj, sed la metala komerca produktado ne startis ĝis la komenco de la 20a jarcento.

La kultura rolo de kupro estis grava, partikulare por monunuoj. Romianoj en la 6a al la 3a jarcentoj a.K. uzis kuprajn aĵojn kiel mono. Dekomence la kupro mem estis valora, sed laŭgrade la formo kaj aspekto de la kupro ixgsi pli grava. Julio Cezaro havis siajn proprajn monerojn faritajn el latuno, dum la moneroj de Aŭgusto Cezaro estis faritaj el alojoj Cu-Pb-Sn. Kun ĉirkaŭkalkulita ĉiujara produkto de ĉirkaŭ 15,000 t, Romia kuprominado kaj fandagado atingis skalon superpasita nur je la epoko de la Industria Revolucio; la provincoj kun plej intensa minagado estis tiuj de Hispania, Cyprus kaj en Centra Eŭropo.

La pordoj de la Templo de Jerusalemo uzis ŝajne bronzon el Korinto fartia per eluzado de orumo. Ĝi hegemoniis en Aleksandrio, kie oni supozas, ke startis alkemio. En antikva Hindio, kupro estis uzata en la holisma medicina scienco Ajurvedo por kirurgiaj instrumentoj kaj alia medicina ekiparo. Antikvaj egiptoj (~2400 a.K.) estis uzinta kupron por steriligi vundojn kaj trinki akvon, kaj poste kontraŭ kapdoloroj, brulaĵoj, kaj jukado. La Bagdad-baterio, kun kupraj cilindroj lutitaj al plumbo, datas el 248 a.K. al 226 p.K. kaj similas al galvana ĉelo, kio kondukis al kelkaj kredi ke tio estis la unua baterio; tiu postulo ne estis verigita.

Moderna periodo 

La Faluna Mino estis minejo en Falun, Svedio, kiu funkciis el la 10a jarcento al 1992. Ĉirkaŭ du trionoj de la eŭropa produktado de kupro venis el Falun en la 17a jarcento, kaj tio helpis financi la svedajn militojn dum tiu epoko. Post kolapso de granda parto de la minejo en 1687 komenciĝis la malpliiĝo de ĝia antaŭa graveco. Ĝi estis referencita kiel la landa trezoro; Svedio havis tiam valuton bazitan sur kupro.

La uzado de kupro en arto ne estis limigitaj al medaloj, moneroj kaj valutoj: ĝi estis uzita de skulptistoj en la Renesanco, en fotografia teknologio konata kiel dagerotipio, kaj en elstaraj artaĵoj kiaj la tutmonde konata Statuo de Libereco. Kuprumo kaj kuproŝelo por ŝipokorpoj estis delonge disvastigitaj; ŝajne la ŝipoj de Kristoforo Kolumbo estis inter la plej fruaj kiuj havis tiun trajton. La Norddeutsche Affinerie en Hamburgo, Germanio, estis la unua moderna elektrolameniga fabriko kiu startis produkti en 1876. La germana sciencisto Gottfried Osann inventis pulvormetalurgion en 1830 dum determinado de la atoma maso de metaloj; ĉirkaŭ tiam estis malkovrita ke la kvanto kaj tipo de aloja elemento (ekz., stano) al kupro rilatas al tono de sonoriloj. Bavurfandado estis disvolvigita de la entrepreno Outokumpu en Finnlando kaj unue aplikita ĉe Harjavalta en 1949; la energi-efikeca procezo responsas pri 50% el la unuaranga kuproproduktado de la mondo.

La Interregistara Konsilantaro de Kupreksportaj Landoj, formita en 1967 de Ĉilio, Peruo, Zairo kaj Zambii, ludis similan rolon por kupro kiel OPEC faras ĉe nafto. Ĝi neniam atingis la saman influon, partikulare ĉar la dua plej granda produktanto, nome Usono, estis neniam ties membro; Ĝi estis dissolvita en 1988.

Mineraloj 

Kvankam pura kupro estas trovebla en naturo, tio ne okazas ofte. Pli abunda estas kupro ligita al aliaj kemiaj elementoj en pluraj mineraloj kaj rokoj.

Ne ĉiuj mineraloj taŭgas por kupreltirado. La plej gravaj pro tiu celo estas:
 ĥalkosino, sulfido de kupro
 ĥalkopirito, sulfido de kupro kaj fero (malpli riĉa je kupro de ĥalkosino sed pli ofta)
 bornito, alia sulfido de kupro kaj fero
 malakito, kupra karbonato, uzata ankaŭ kiel gemo
 kuprito, kupra oksido

Aliaj mineraloj el kiuj malofte eltiriĝas kupro estas:
 azurito, alia kupra karbonato, ankaŭ uzata kiel gemo
 atakamito, enhavanta kupron, kloron, oksigenon kaj hidrogenon
 krizokolo, kupro-enhava hidrosilikato.
 torbernito, radioaktiva, hidrata verda urania fosfata mineralo el kupro

Multaj pluaj mineraloj de kupro ekzistas.

Produktado 

Preskaŭ 1/3 de la tuta monda produkto de kupro okazas en Ĉilio. Aliaj grandaj produktantoj de kupro estas Ĉinio, Usono, Peruo kaj Aŭstralio. Aurubis AG (iame Norddeutsche Affinerie AG) estis listita en borso kaj estas la plej granda produktanto de kupro en Eŭropo (la dua plej granda en la mondo) kaj la plej granda kuproreciklanto tutmonde. Ties sidejoj estas en Hamburgo, Germanio.

Plej da kupro estas minata aŭ ekstraktata kiel kuprosulfidoj el grandaj subĉielaj minoj en kuŝejoj de porfira kupro kiu enhavas 0.4 al 1.0% da kupro. Ekzemploj estas Chuquicamata en Ĉilio, Mino Bingham Canyon en Utaho, Usono kaj Mino Ĉino en Nov-Meksiko, Usono. Laŭ la British Geological Survey, en 2005, Ĉilio estis la pinta minproduktanto de kupro kun almenaŭ unu-triono de la monda totalo sekve de Usono, Indonezio kaj Peruo. Kupro povas ankaŭ esti rekuperita pere de la procezo de surloka akvigo. Kelkaj lokoj en la ŝtato Arizono estas konsiderataj ĉefaj kandidatoj por tiu metodo. La kvanto de kupro uzata estas pliiĝanta kaj la kvanto disponebla estas apenaŭ sufiĉa por premesi, ke ĉiuj landoj atingu nivelojn de uzo de la disvolvigita mondo.

Rezervoj 

Kupro estis uzata el almenaŭ 10,000 jaroj, sed pli ol 95% el la tuta kupro iam minita kaj fandita estis ekstraktita ekde 1900, kaj pli ol duono estis ekstraktita en nur la lastaj 24 jaroj. Kiel okazas ĉe multaj naturaj resursoj, la totala kvanto de kupro sur la Tero estas ampleksa (ĉirkaŭ 1014 tunoj nur en la pinta kilometro de la ŝelo de la Tero, aŭ averaĝo por ĉirkaŭ 5 milionoj da jaroj laŭ la nuna indico de ekstraktado). Tamen, nur malgranda parto de tiuj rezervoj estas ekonomie uzebla, pro la nuntempaj prezoj kaj teknologioj. Variaj ĉirkaŭkalkuloj de la ekzistanta kuprorezervoj disponeblaj por minado varias el por 25 jaroj al por 60 jaroj, depende el la kernaj konsideroj kiaj la kreskindico. Reciklado estas grava fonto de kupro en la moderna mondo. Tiele ĉefe en disvolvigintaj landoj tiu recikla industrio ege kreskis en la dua duono de la 20a jarcento. Tamen, pro ties kreskanta ekonomia gravo, dum la kuproprezo plialtiĝas, la problemo rezulta estas alia en la komenco de la 21a jarcento. Nome en kelkaj landoj plialtiĝis ankaŭ la ŝtelado de kupro ĉefe el kabloj uzitaj en publikaj kaj surstrataj instalaĵoj, do facile atingeblaj. Ofte la recikligaj instalaĵoj ne multe atentas pri la deveno de la aĉetotaj kuprorestaĵoj, kaj ĉefe aliflanke la damaĝo farita pro tiuj ŝteloj estas enormaj perdoj en mono, energio, ĝenado al la publiko ktp.: malfunkciado de transportoj, malŝalto de lumigo, interrompo de publikaj servoj ktp. Pro tiuj kaj aliaj faktoroj, la futuro de la kupro-produktado kaj liverado estas afero pro multa polemiko, inklude la koncepton de kupra pinto, analoga al tiu de nafta pinto.

La prezo de kupro estis historie nestabila, kaj ĝi sesobliĝis el la 60-jara malalto de US$0.60/lb (US$1.32/kg) en Junio 1999 al US$3.75 por funto (US$8.27/kg) en Majo 2006. Ĝi falis al US$2.40/lb (US$5.29/kg) en Februaro 2007, poste realtiĝis al US$3.50/lb (US$7.71/kg) en Aprilo 2007. En Februaro 2009, malfortiĝis la tutmonda peto kaj subita falo en prezoj de aparataro ekde la altaj kuproprezoj de la antaŭa jaro lasis la kuproprezojn en US$1.51/lb.

Metodoj

Reciklado

Alojoj 
Ekzistas nombraj alojoj el kupro, kun multaj gravaj uzoj. Latuno estas alojo de kupro kaj zinko. Bronzo kutime referencas al alojoj de kupro-stano, sed povas referenci ankaŭ al ajna alojo de kupro kiaj aluminia bronzo. Kupro estas unu el la plej gravaj konstituantoj de la alojoj de puraj arĝento kaj oro, kaj tiaj alojoj estas uzataj kiel lutigaĵoj en la juvelarta industrio, modifante la koloron, durecon kaj fandopunkton de la rezultaj alojoj.

La alojo de kupro kaj nikelo, nomita kupronikelo, estas uzata en malalte nomigitaj moneroj, ofte por la ekstera kovro. La usona 5-centona monero nomita nikelo konsistas fakte el 75% da kupro kaj 25% da nikelo kaj havas homogenan konsiston. La alojo konsistanta el 90% da kupro kaj 10% da nikelo estas rimarkinda pro sia rezisto al korodo kaj estas uzata en variaj partoj kiuj estas eksponitaj al marakvo. Alojoj de kupro kun aluminio (ĉirkaŭ 7%) havas agrablan oran koloron kaj estas uzataj en ornamaĵoj.

Monelo estas grupo de nikelaj alojoj, ĉefe konsistantaj el nikelo (ĝis 67%) kaj kupro, kun malgrandaj kvantoj de fero, mangano, karbono, kaj silicio.

Nielo estas nigra miksaĵo, plej ofte el sulfuro, kupro, arĝento, kaj plumbo, uzata en artaĵoj.

Kupraj kombinaĵoj 
 CuCl – kupra klorido
 CuCl2 – kupra diklorido
 Cu2O – dikupra oksido

Referencoj

Literaturo
 Massaro, Edward J., eld. (2002). Handbook of Copper Pharmacology and Toxicology. Humana Press. ISBN 0-89603-943-9.
 "Copper: Technology & Competitiveness (Summary) Chapter 6: Copper Production Technology" (PDF). Office of Technology Assessment. 2005.  Alirita la 30an de Decembro 2015.
 Current Medicinal Chemistry, Volume 12, Number 10, Majo 2005, pp. 1161–1208(48) Metals, Toxicity and Oxidative Stress
 William D. Callister (2003). Materials Science and Engineering: an Introduction (6a eld.). Wiley, New York. Table 6.1, p. 137. ISBN 0-471-73696-1.
 Material: Copper (Cu), bulk, MEMS and Nanotechnology Clearinghouse.  Alirita la 30an de Decembro 2015.
 Kim BE; Nevitt T; Thiele DJ (2008). "Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation". Nat. Chem. Biol. 4 (3): 176–85. doi:10.1038/nchembio.72. PMID 18277979.  Alirita la 30an de Decembro 2015.
 Copper transport disorders: an Instant insight from the Royal Society of Chemistry  Alirita la 30an de Decembro 2015.

Vidu ankaŭ 

 Interregistara Konsilantaro de Kupreksportaj Landoj
 Listo de landoj laŭ kupra produktado
 Kupra rulaĵo
 Kuprito
 Kuproepoko
 Kuprofazano
 Kuprogravurado
 Kupronikelo
 Kuproŝelo
 Kuprumado
 Monelo
 Natura kupro
 Aitikgruvan Mino, grava kuprominejo en Skandinavio

Eksteraj ligiloj 
 Copper ĉe The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 National Pollutant Inventory – Copper and compounds fact sheet
 Copper Resource Page. Includes several PDF files detailing the material properties of various kinds of copper, as well as various guides and tools for the copper industry.
 CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Copper (dusts and mists)
 CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Copper fume
 The Copper Development Association has an extensive site of properties and uses of copper; it also maintains a retejo dediĉita al latuno, nome kupra alojo.
 The Third Millennium Online retejo pri kupro 
 Price history of copper, according to the IMF

 

 
Kemiaj elementoj
Metaloj