Fakta om kobber

Blankt, rødligt kobber var det første metal, der blev manipuleret af mennesker, og det er stadig et vigtigt metal i industrien i dag. 

Den ældste metalgenstand, der findes i Mellemøsten, består af kobber; det var et lille stykke fra 5100 B.C. Og den amerikanske øre var oprindeligt lavet af rent kobber (selvom det i dag er 97,5 procent zink med en tynd kobberhud).

Kobber rangerer som det tredje mest forbrugte industrielle metal i verden efter jern og aluminium ifølge U.S. Geological Survey (USGS). Cirka tre fjerdedele af dette kobber går til at fremstille elektriske ledninger, telekommunikationskabler og elektronik. 

Bortset fra guld er kobber det eneste metal på det periodiske bord, hvis farve ikke er naturligt sølv eller grå.

Kemisk beskrivelse

• Atomnummer (antal protoner i kernen): 29
• Atomsymbol (på periodiske elementer): Cu
• Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 63,55
• Densitet: 8,92 gram pr. Kubikcentimeter
• Fase ved stuetemperatur: fast
• Smeltepunkt: 1.984.32 grader Fahrenheit (1.084.62 grader Celsius)
• Kogepunkt: 5.301 grader F (2.927 grader C)
• Antal isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner): 35; 2 stabil
• Mest almindelige isotoper: Cu-63 (69,15 procent naturlig overflod) og Cu-65 (30,85 procent naturlig overflod)

Historie og karakteristika

Det meste kobber forekommer i malm og skal smeltes eller udvindes fra malmen for renhed, før det kan bruges. Men naturlige kemiske reaktioner kan undertiden frigive naturligt kobber ifølge kemikedatabase-stedet, Chemicool.

Mennesker har lavet ting fra kobber i mindst 8.000 år og fundet ud af, hvordan man smelter metallet med ca. 4500 B.C. Det næste teknologiske spring var at skabe kobberlegeringer ved at tilføje tin til kobber, hvilket skabte et hårdere metal end dets individuelle dele: bronze. Den teknologiske udvikling indledte bronzealderen, en periode, der dækkede ca. 3300 til 1200 f.Kr. og adskilles ved brug af bronzeværktøjer og våben ifølge historien.

Kobber artefakter er drysset gennem den historiske fortegnelse. Arkæologer opdagede et lille, eller spids værktøj, dateret til 5100 f.Kr., der blev begravet med en middelalderkvind i en gammel landsby i Israel. Allen repræsenterer den ældste metalgenstand nogensinde fundet i Mellemøsten. Kobberet kom sandsynligvis fra Kaukasus-regionen, der ligger i den bjergrige region, der dækker det sydøstlige Rusland, Armenien, Aserbajdsjan og Georgien mere end 600 kilometer væk, ifølge artikel 2014, der blev offentliggjort i PLOS ONE. I det gamle Egypten brugte folk kobberlegeringer til at fremstille smykker, inklusive tåringe. Forskere har også fundet massive kobberminer fra det 10. århundrede f.Kr. i Israel.

Cirka to tredjedele af kobberet på Jorden findes i stødende (vulkaniske) klipper, og ca. en fjerdedel forekommer i sedimentære klipper, ifølge USGS. Metallet er duktilt og formbart og leder varme og elektricitet godt - grunde til, at kobber bruges i vid udstrækning i elektronik og ledninger.

Kobber bliver grønt på grund af en oxidationsreaktion; det vil sige, at den mister elektroner, når den udsættes for vand og luft. Det resulterende kobberoxid er en kedelig grøn. Denne oxidationsreaktion er grunden til, at den kobberbelagte Frihedsgudinde er grøn i stedet for orange-rød. I følge Copper Development Association vejer et forvitret lag med kobberoxid kun 0,005 inches (0,127 millimeter) tykke lag Lady Liberty, og belægningen vejer ca. 80 ton (73 metriske tons). Skiftet fra kobberfarvet til grønt skete gradvist og var afsluttet i 1920, 34 år efter, at statuen blev indviet og afsløret, ifølge New York Historical Society. 

Der kan man bare se? 

Her er nogle interessante fakta om kobber:

• Ifølge Peter van der Krogt, en hollandsk historiker, har ordet "kobber" flere rødder, hvoraf mange stammer fra det latinske ord Cuprum det blev afledt af sætningen Cyprium aes, hvilket betyder "et metal fra Cypern", da meget af det kobber, der blev brugt på det tidspunkt, blev udvindet på Cypern.
• Hvis alt kobberledninger i en gennemsnitlig bil blev lagt ud, ville det strække sig 1,5 km (1,5 km) ifølge USGS. 
• Den elektriske ledning (hvor let en strøm kan flyde gennem metallet) af kobber er kun den anden som sølv, ifølge Jefferson Laboratory.
• Pennier var lavet af rent kobber fra 1783 til 1837. Fra 1837 - 1857 blev øre fremstillet af bronze (95 procent kobber, med de resterende 5 procent bestående af tin og zink). I 1857 faldt mængden af ​​kobber i øre til 88 procent (de resterende 12 procent var nikkel) og vendte tilbage til sin tidligere opskrift i 1864. I 1962 ændrede en øre indhold til 95 procent kobber og 5 procent zink. Fra 1982 til i dag er pennies 97,5 procent zink og 2,5 procent kobber. 
• Folk har brug for kobber i deres kost. Metallet er et essentielt spormineral, der er afgørende for dannelse af røde blodlegemer ifølge U.S. National Library of Medicine. Heldigvis kan kobber findes i en række fødevarer, herunder korn, bønner, kartofler og bladgrøntsager.
• For meget kobber er imidlertid en dårlig ting. Indtagelse af høje niveauer af metallet kan forårsage mavesmerter, opkast og gulsot (et gulaktigt skær i huden og hvidt af øjnene, der kan indikere, at leveren ikke fungerer korrekt) på kort sigt. Langvarig eksponering kan føre til symptomer som anæmi, kramper og diarré, der ofte er blodig og kan være blå.
• Lejlighedsvis findes øgede niveauer af kobber i vandforsyningen på grund af gamle kobberrør. For eksempel, i august 2018, deaktiverede det offentlige skolesystem i Detroit alt drikkevand i offentlige skoler som en forholdsregel på grund af høje niveauer af kobber og jern, der findes i vandet, ifølge Seattle Times.
• Kobber har antimikrobielle egenskaber og dræber bakterier, vira og gær ved kontakt, ifølge et papir fra 2011 i tidsskriftet Applied and Environmental Microbiology. Som et resultat kan kobber endda væves ind i stoffer til at fremstille antimikrobielle beklædningsgenstande, som sokker, der bekæmper fodsvamp.
• Kobber er også inkluderet i visse typer intrauterine enheder (IUD'er), der bruges til fødselsbekæmpelse, ifølge Mayo Clinic. Kobberledningen skaber en betændelsesreaktion, der er giftig for både sæd og æg for at forhindre graviditet. Der er med enhver medicinsk procedure en risiko for bivirkninger. Skønt kobbeltoksicitet ikke ser ud til at være en, ifølge en artikel i 2017, der blev offentliggjort i Medical Science Monitor.

Aktuel forskning

Medicin: Coppers antimikrobielle egenskaber har gjort det til et populært metal inden for det medicinske område. Flere hospitaler har eksperimenteret med at dække ofte berørte overflader, såsom sengeskinner og opkaldsknapper, med kobber eller kobberlegeringer i et forsøg på at bremse spredningen af ​​infektioner, der erhverves af hospitaler. Kobber dræber mikrober ved at forstyrre den elektriske ladning af organismenes cellemembraner, sagde Cassandra Salgado, professor i infektionssygdomme og en hospital-epidemiolog ved Medical University of South Carolina.

I 2013 testede et team af forskere ledet af Salgado overflader i intensivplejeenheder (ICU'er) på tre hospitaler, hvor man sammenligner værelser, der er modificeret med kobberoverflader knyttet til seks almindelige genstande, der udsættes for mange hænder til værelser, der ikke er ændret med kobber. Forskerne fandt, at 12,3 procent af patienterne i de traditionelle hospitalrum (dem uden kobberoverflader) udviklede antibiotikaresistente infektioner såsom methicillinresistente Staphylococcus aureus (MRSA) og vancomycin-resistent Enterococcus (VRE). Til sammenligning fik kun 7,1 procent af patienterne i de kobbermodificerede rum en af ​​disse potentielt ødelæggende infektioner.

”Vi ved, at hvis du lægger kobber i en patients værelse, vil du mindske den mikrobielle byrde,” fortalte Salgado. "Jeg tror, ​​det er noget, der er blevet vist gang på gang. Vores undersøgelse var den første til at demonstrere, at der kunne være en klinisk fordel ved dette."

Forskerne ændrede intet andet om ICU-forholdene ud over kobberet; læger og sygeplejersker vaskede stadig deres hænder, og rengøringen fortsatte som normalt. Forskerne offentliggjorde deres fund i 2013 i tidsskriftet Infection Control and Hospital Epidemiology.

Salgado og hendes team har også testet kobberfor på stetoskop, ifølge en artikel fra 2017, der blev offentliggjort i American Journal of Infection Control, hvor forskerne fandt, at der var markant færre bakterier på kobberbelagte stetoskoper, og 66 procent af stetoskoper var helt gratis af bakterier. Yderligere forskning fortsætter med at teste ideen om kobberbelægning i andre medicinske afdelinger, især i områder, hvor patienter er mere mobile end i ICU. Der skal også være en omkostnings-fordel-analyse, der vejer udgiften ved kobberinstallation mod de besparelser, der opnås ved at forhindre dyre infektioner, sagde hun. 

Elektronik: Kobber spiller også en enorm rolle inden for elektronik, og på grund af dens overflod og lave pris arbejder forskere med at integrere metallet i et stigende antal avancerede enheder. 

Faktisk kan kobber hjælpe med at producere futuristisk elektronisk papir, bærbar biosensor og anden "blød" elektronik, sagde Wenlong Cheng, professor i kemiteknik ved Monash University i Australien. Cheng og hans kolleger har brugt kobber-nanotråde til at skabe en "airgel-monolit", et materiale, der er meget porøst, meget let og stærkt nok til at stå op på egen hånd, svarende til en tør køkkensvamp. Tidligere er disse airgel-monolitter fremstillet af guld eller sølv, men kobber er en mere økonomisk mulighed. 

Ved at blande kobber nanotråd med små mængder polyvinylalkohol, skabte forskerne airgel monolit, der kunne forvandles til en slags skiver, formbar gummi, der leder elektricitet. Forskerne rapporterede deres fund i 2014 i tidsskriftet ACS Nano. Det ultimative resultat kan være en bløddyret robot eller en medicinsk sensor, der smelter perfekt til buet hud, fortalte Cheng. Han og hans team arbejder i øjeblikket med at skabe blodtryk- og kropstemperatursensorer ud fra kobber-airgel-monolit - en anden måde, kobber kan hjælpe med at overvåge menneskers sundhed.

Fysik: I et 2014-eksperiment blev en del af kobber den koldeste kubikmeter (35,3 kubikfod) på Jorden, da forskere kølede den til 6 millikelvin eller seks tusindedel af en grad over absolut nul (0 kelvin). Dette er det tætteste et stof af denne masse og volumen nogensinde er kommet til absolut nul.

Forskere ved det italienske nationale institut for nuklear fysik lægger 880 pund. (400 kg) kobberterning inde i en beholder kaldet en kryostat, der er specielt designet til at holde emner ekstremt kolde. Dette er den første kryostat, eller enhed til at holde ting ved lave temperaturer, der er i stand til at holde stoffer så tæt på absolut nul.

At opbygge den ekstreme temperaturkryostat er bare det første trin i et nyt eksperiment, hvor kryostaten fungerer som en partikeldetektor. Forskere håber, detektoren, der er i færd med at blive taget i brug i henhold til en statusopdatering i 2018, vil afsløre mere om de subatomære partikler kaldet neutrinoer, og hvorfor der er så meget mere stof end antimaterie i universet.

Landbrug: Forskere ved Cornell University har undersøgt virkningen af ​​kobbermangel i afgrøder, især hvede. Hvede er en af ​​de vigtigste fødevarer i verden, og kobbermangel kan føre til et lavere afgrødeudbytte og lavere afgrødes fertilitet.

Forskerne har undersøgt, hvordan planter absorberer og forarbejder kobberet. De har fundet to proteiner i hveden, AtCITF1 og AtSPL7, som er vigtige for optagelse og levering af kobber til hvedens reproduktionsorganer, ifølge U.S. Department of Agriculture.

Tidlige test har vist, at når kobber og andre næringsstoffer beriges i jorden og derefter optages af hveden, stiger afgrøderne så meget som syv gange. Selvom viden om kobber og andre mineraler vides at være gavnlig for afgrødernes sundhed og frugtbarhed, forstås ikke hvordan og hvorfor. Viden om, hvorfor kobber er gavnligt, og hvordan det fungerer inden for en plantes vækst og reproduktion, kan yderligere bruges på afgrøder som ris, byg og havre, og kan introducere disse afgrøder med en mineralrig gødning, der inkluderer kobber, til jorden, som engang var uegnet til landbrug.

Yderligere ressourcer

• American Cancer Society undersøger forskningen omkring kobber og hævder, at det kan have en rolle i forebyggelse eller behandling af kræft.
• Miljøstyrelsen giver information om eksponering for høje niveauer af kobber og virkningerne af kobberkorrosion i husholdningsrør.
• Thomas Jefferson National Accelerator-anlæg (Jefferson Lab) udforsker kobberens historie og anvendelser.

Denne artikel blev opdateret 12. september 2018 af bidragyder Rachel Ross.