Koper — die rooi metaal
Die rooi metaal wat wurms groen bloed gee... maar ook ’n onontbeerlike komponent is van die derduisende apparate van die elektroniese eeu
Koper, kosbare koper
Weet jy waarom byvoorbeeld sekere wurms, seekatte en dies meer nie rooi bloed het nie, maar ’n blouerige groen lewensvog in hul binneste? Dis alles omrede hulle deur middel van koper aan die gang bly en nie deur middel van yster soos ek en jy nie! Maar vir die mensdom is die metaal koper oneindig belangriker as ’n blote onderhouer van seekatte en wurms... BO en HEEL BO: Kosbare koper...
REGS: By sekere diertjies—geleedpotiges, weekdiere en ’n paar wurms—word die suurstof in die bloed nie deur die bloedkleurstof hemoglobien (’n ysterverbinding) vervoer nie, maar deur ’n koperverbinding wat hemosianien genoem word. Die bloed van hierdie diertjies is ’n blouerige groen. Hier is ’n voorstelling van ’n enkele met suurstof belaaide funksionele eenheid van die hemosianien van ’n seekat.
Foto’s bo en heel bo: PD. Beeld regs: Aangepaste illustrasie van National Library of Medicine / U.S. National Institutes of Health
IMON van der Stel was gefassineer. ’n Khoi-Khoi-stam, die Namakwa, het na die Kasteel in die Kaap gekom en kopererts aan die kommandeur van die jong Nederlandse nedersetting getoon. “Waar kry julle hierdie klippe?” het Simon bes moontlik verwonderd gevra. Hoe sou hy dan nie weet dat koper ’n baie gesogte metaal is nie!
Die metaalklippe kom van hul eie land, het die Namakwa-mense ongekunsteld uitgelap—en ook gesê dat dáár sommer berge daarvan is.
Kommandeur (later goewerneur) Van der Stel het hierdie kennis bewaar en sowat vier jaar later (in 1685) self ’n ekspedisie na die Suid-Afrikaanse binneland onderneem om na die koperberge te gaan soek.
REGS: Simon van der Stel... miskien. Daar is ’n sekere mate van onsekerheid of dit inderdaad ’n voorstelling van Van der Stel is.
Die geselskap van Van der Stel en altesame 56 blanke nedersetters, asook ’n nog groter getal slawe, Khoi-Khoi en mense van gemengde bloed, het eers die Olifantsrivier bereik en daarna die koperberge. Die ryk ertsafsettings en die omliggende land is twee weke lank ondersoek, maar die afgeleënheid en gebrek aan ’n geskikte uitvoerhawe het Van der Stel genoop om enige moontlike planne vir koperontginning te laat vaar.
Eers baie later sou begin word om Suid-Afrika se neerslae van kopererts op groot skaal te ontgin, en nie net in Namakwaland en die Noord-Kaap nie. Daar is ook belangrike afsettings in Limpopo en Mpumalanga ontdek. In die laasgenoemde provinsie is die Palabora-kopermyn vandag ons land se grootste leweraar van die metaal. Suid-Afrika het sowat 2,1 persent van die aarde se bekende koperreserwes.
Elders in Afrika is daar, sover bekend, ook ontginbare koper in Angola, Botswana, Burkina Faso, Burundi, Côte d’Ivoire (Ivoorkus), Ethiopië, die Republiek van die Kongo, die Demokratiese Republiek van die Kongo,
Mauritanië, Namibië, die Soedan, Somalië, Uganda, Zambië en Zimbabwe. Die koper van Zambië (vroeër Noord-Rhodesië) het die land se ekonomie oorheers sedert koperafsettings in die 1920’s daar ontdek is. In 1953 was die land nog tweede ná die VSA, maar op die wêreldtoneel is geen Afrika-land vandag meer onder die heel grootste koperprodusente nie. In 2005 was Chili in Suid-Amerika die vernaamste leweraar van gemynde koper, met minstens ’n derde van die wêreldaandeel. Chili is gevolg deur die VSA, Indonesië en Peru.
Koper, waarvoor dit gebruik word en sy verskillende legerings
NAAS yster word koper (chemiese simbool Cu)
as die nuttigste metaal beskou. Dit is die enigste rooi metaal, word maklik uitgeklop en in drade getrek, en vandag weet ons ook dis ’n uitstekende geleier van elektrisiteit. Dit word oral in elektriese apparate gebruik—’n onontbeerlike komponent. Voorts word koperverbindings wyd in die landbou aangewend om plantsiektes te behandel. Koper smelt by nagenoeg 1083° C en kook by sowat 2567° C.
Dit word saam met ander metale in baie verskillende legerings (metaalvermengings) gebruik, waarvan geelkoper (Engels “brass”) en brons (Engels “bronze”) die belangrikste is. Só kry ons onder meer:
• Geelkoper: dit bevat 5 tot 40 persent sink, met of sonder klein hoeveelhede van ander metale soos tin.
• Brons: ’n legering van koper en tin wat ook fosfor, lood, nikkel, aluminum, yster of mangaan kan bevat.
• Geskutmetaal: die samestelling is 88 persent koper, 8 persent tin en 4 persent sink.
• Klokspys (klokmetaal): dit bestaan uit 60 tot 85 persent koper en die res is sink.
• Nikkelmunte: die samestellings van koper en nikkel wissel.
Koper in die geskiedenis
mensdom kom al ’n baie lang pad saam met koper. Om die waarheid te sê, dit kon maklik die eerste metaal gewees het wat deur die mens gebruik is, moontlik in die Midde-Ooste. Dit lyk nietemin of kopersmelterye onafhanklik van mekaar in verskillende wêrelddele ontwikkel het.
Die legering van koper met tin en ander metale om brons te maak, dateer al van kort nadat koper self deur die mens ontdek is. Voorwerpe van koper en brons uit Sumeriese stede van so vroeg as 3000 v.C. het behoue gebly.
Brons is ’n sekere tyd van die beskawing soveel gebruik—van omstreeks 2500 v.C. tot 600 v.C. in Europa—dat hierdie era die benaming Bronstyd of Bronstydperk gekry het. Interessant genoeg was daar in die Bronstyd ’n kopermyn in Noord-Wallis wat tot sewentig meter diep was.
In die lang tyd dat brons as die koning van smeebare metale beskou is, is dit vir allerhande dinge gebruik—ploeë, gereedskap, wapens, wapenrusting, versierings, noem maar op. Koper se Latynse naam
Cuprum, is afgelei van “aes Cyprium”, wat “erts van Ciprus’’ beteken. Baie van die metaal het destyds van dié eiland gekom, maar dit bly steeds ’n geheim waar die tin in die brons oorspronklik vandaan gekom het. Cuprum is in verskillende tale anders uitgespreek, tot waar ons dit vandag in Afrikaans (en Nederlands) as koper ken.
Ook as muntmetaal het koper ’n belangrike rol in die geskiedenis gespeel. Die Romeine het in die sesde tot derde eeu v.C eenvoudig stukke koper as geld gebruik, maar die vorm en voorkoms daarvan het geleidelik belangriker geword. Die staatsman en generaal Julius Caesar, wat die Romeinse ryk help vestig het, het sy eie munte gehad.
Suid-Afrika het ook in die verlede sy pennies, halfpennies (stuiwers) en kwartpennies (oortjies) van koper gehad, maar vandag se “kopermunte” (die 5c-stuk en die uitgefaseerde 1c en 2c) het eintlik staalkerns wat met koper bedek is.
’n Lewensnoodsaaklike element
AL is daar plek-plek ryk afsettings van koper op die aarde, word bietjies-bietjies daarvan omtrent oral in die natuur gevind. Dit is algeheel omtrent die 25ste volopste element in die aardkos, en word gewoonlik vermeng saam met ander metale soos silwer, goud, lood en bismut gevind. Koper word regoor die wêreld in basaltlawa aangetref, maar die grootste afsetting, sover bekend, is in die Andesgebergte in Chili.
Maar wat koper des te belangriker maak, is die rol wat dit in aardse lewensprosesse speel. Vir behoorlike voeding is dit naamlik ’n noodsaaklike element vir mense sowel as baie diere en plante.
Spore van koper kom dan ook voor in byna alle soorte gewone kos. En in die ou dae sou mense geweet het dat ’n stukkie koper aan ’n ploeg straks vir hulle ’n beter oes sou beteken, al het hulle nie die vaagste benul gehad waarom dit so is nie.
Weefsels van die menslike lewer bevat sowat 0,00003 persent koper, en elkeen van ons moet daagliks ’n piepklein hoeveelheid van dié metaal inkry.
By sekere diertjies—geleedpotiges, weekdiere en ’n paar wurms—word die suurstof in die bloed nie deur die bloedkleurstof hemoglobien (’n ysterverbinding) vervoer nie, maar deur ’n koperverbinding wat
hemosianien genoem word. Die bloed van hierdie diertjies is ’n blouerige groen.
Hoë vlakke koper in die menslike gestel kan egter vir ons baie skadelik wees. Dit kan selfs die lewer en niere so beskadig dat ’n mens daarvan kan sterf. Dit kan byvoorbeeld gevaarlik wees waar waterhouers of waterpype gebruik word wat van koper gemaak is. Tekens dat drinkwater te veel koper bevat, is onder meer dat die water soos metaal smaak of die aanwesigheid van blou tot blougroen vlekke aan byvoorbeeld krane en hegstukke. BO: Koper besig om te korrodeer—om weggevreet te word deur die inwerking van byvoorbeeld sure soos koolsuur, salpetersuur of swawelsuur in die omgewing van die metaal. Die blougroen is kenmerkend van kopersoutvorming. En sulke kopersoute is giftig.
BO: Die onnie doer onder, besig om kopererts los te woel! As deel van 'n projek om skoolmenere en -juffrouens meer van minerale en die mynwese te leer—sodat hulle die inligting aan hul leerders kan oordra—het hierdie onderwyseres haar hand gewaag aan 'n boor onder in 'n kopermyn in die Amerikaanse staat Michigan. Foto: Francis Otuonye,
Tennessee Technological University / via U.S. National Science Foundation (NSF)
Hoe koper ontgin en uit sy ertse onttrek word
DAAR is verskillende soorte koperertse en dié bevat dikwels besonder geringe konsentrasies van die metaal. Koper is egter ook een van die min metaalelemente wat plek-plek in klontvorm gevind word, waar dit nie met ander elemente verbind het nie. Dit word natuurlike of gedeë koper genoem.
Die metaal kom as blink stippeltjies in gesteentes voor, maar bielieklonte van ver meer as vierhonderd ton is al gekry.
Koperts word sowel ondergronds as op die oppervlak gemyn, afhangende van die diepte van die afsettings. Sekere ondergrondse mynskagte is meer as een en ’n halwe kilometer diep. In oop myne, by die oppervlak, word die bogrond eers verwyder om die erts te ontbloot. Die erts word dan met beheerde ontploffings uit die aarde losgeruk en daarna weggekarwei.
Die stukke erts word van die myn na die reduksie-aanleg gebring, waar dit fyngemaak en verwerk word. Natuurlike (gedeë) kopererts word gewas om die klip te verwyder en dan gesmelt en in groot plate gegiet. Waar koper in ’n verbinde vorm as karbonate in die erts vasgevang is, word die erts met swawelsuur behandel om kopersulfaat (blouvitrioel) te vorm. Die metaal koper word uit die sulfaatoplossing onttrek deur elektroplatering op dun koperblaaie. Elektroplatering is die afsetting van stowwe deur middel van elektrisiteit.
By sogenaamde sulfiedertse, wat dikwels yster bevat, is ’n ingewikkelder suiweringsproses nodig, waarin intensiewe roostering onder druk die swawel uit die koperverbinding wegbrand en die yster oksideer. By smelting sak koper na die bodem, terwyl die onsuiwerhede wat na bo styg, verwyder word. Nog suiwerings kan nodig wees voordat die koper bemark kan word.
As jy die volgende keer ’n stukkie koperdraad in jou hand hou, dink ’n slag daaraan dat dit beslis nie sonder enige moeite tot stand gekom het nie.
BO: Koper is ’n uitstekende geleier van elektrisiteit en word oral in elektriese bedradings gebruik.
Foto: Scott Ehardt, wat dit tot openbare besit verklaar het (“released to the public domain”)