periodiek systeem

Koper

Glanzend roodachtig koper was het eerste metaal dat door mensen werd bewerkt en het is nog steeds een zeer belangrijk metaal voor de industrie.

Het oudste metalen voorwerp dat in het Midden-Oosten is gevonden is gemaakt van koper. Het is een kleine priem die teruggaat tot 5100 voor Christus.

Koper staat op de 3de plek van meest gebruikte industriële metalen ter wereld, na ijzer en aluminium. Ongeveer 3/4de van het gewonnen koper wordt gebruikt voor elektrische draden, telecommunicatiekabels en elektronica.

Afgezien van goud is koper het enige metaal in het periodiek systeem waarvan de kleur van nature niet grijs of zilver is.

Chemische beschrijving

Symbool Cu
Volledige naam Koper
Atoomnummer 29
Atoommassa (g.mol-1 ) 63,55
Groep transitiemetalen
Elektronegativiteit (Pauling) 1,90
Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) 8,96
Smeltpunt (°C) 1084,62
Kookpunt (°C) 2562
Vanderwaalsstraal (nm) 0,140
Ionstraal (nm) 0,096 (+1); 0,069 (+3)
Isotopen 2
Elektronenschil [Ar]3d104s1
Elektronen per schil 2, 8, 18, 1
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 745,5
Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 1957,9
Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 3555
Standaard potentiaal (V) +0,522 (Cu+/Cu); +0,345 (Cu2+/Cu)
Ontdekt door: > 5000 v. Chr.

Isotopen

Tabel 2 – Natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer Naam Symbool Atoommassa (u) Abundantie (%)
29 Koper 63 Cu 62,929601 69,17
65 Cu 64,927794 30,83

Radioisotopen

Tabel 3 – Radioisotopen element Koper
Nuclide Isotopische massa (u) Halfwaardetijd
53Cu 52,98555 < 300 ns
54Cu 53,97671 < 75 ns
55Cu 54,96605 40 ms
56Cu 55,95856 93 ms
57Cu 56,94921 196,3 ms
58Cu 57,94453 3,204 s
59Cu 58,93949 81,5 s
60Cu 59,93736 23,7 min
61Cu 60,93345 3,333 uur
62Cu 61,93258 9,673 min
64Cu 63,92976 12,700 uur
66Cu 65,92886 5,120 min
67Cu 66,92773 61,83 uur
68Cu 67,92961 31,1 s
69Cu 68,92942 2,85 min
70Cu 69,93239 44,5 s
71Cu 70,93267 19,4 s
72Cu 71,93582 6,6 s
73Cu 72,93667 4,2 s
74Cu 73,93987 1,594 s
75Cu 74,94190 1,224 s
76Cu 75,94527 641 ms
77Cu 76,94785 469 ms
78Cu 77,95196 342 ms
79Cu 78,95456 188 ms
80Cu 79,96087 100 ms

Bohr – Rutherford diagram

elektronenschilconfiguratie van 29 Koper
elektronenschilconfiguratie van 29 Koper

CC BY-SA 2.0 uk, Link

Geschiedenis en kenmerken

Het meeste koper komt voor in ertsen en moet gesmolten en uit het erts geëxtraheerd worden. Maar er zijn ook enkele natuurlijke chemische reacties die leiden tot zuiver koper.

Mensen maken al minstens 8000 jaar koperen voorwerpen en omstreeks 4500 voor Christus ontdekten ze hoe ze het metaal konden smelten. De volgende stap was het maken van koperlegeringen door tin aan koper toe te voegen waardoor een harder metaal ontstaat: brons. Die technologische ontwikkeling leidde de Bronstijd in, een periode van ongeveer 3300 tot 1200 voor Christus. Deze periode wordt gekenmerkt door het gebruik van bronzen gereedschappen en wapens.

Koperen voorwerpen worden in de hele prehistorie aangetroffen. Zo vonden archeologen een kleine priem die dateert uit 5100 voor Christus. Deze priem was begraven bij een vrouw van middelbare leeftijd in een oud dorp in Israël. De priem is het oudste metalen object dat ooit in het Midden-Oosten is gevonden. Het koper kwam waarschijnlijk uit de Kaukasus. Dit is een bergachtig gebied dat het zuidoosten van Rusland, Armenië, Azerbeidzjan en Georgië beslaat.

In het oude Egypte gebruikten mensen koperlegeringen om sieraden mee te maken, waaronder teenringen. Onderzoekers hebben ook grote kopermijnen gevonden in Israël die stammen uit de 10de eeuw voor Christus.

Ongeveer 2/3de van het  koper op Aarde wordt gevonden in stollingsgesteenten en ongeveer 1/4de in sedimentair gesteente. Koper is een taai en vervormbaar metaal en het is een goede geleider van warmte en elektriciteit. Precies de redenen waarom koper wordt gebruikt in elektronica en bedrading.

Door oxidatie wordt koper groen. Het verliest elektronen als het wordt blootgesteld aan water en lucht. Het resulterende koperoxide heeft een dofgroene kleur.

Weetjes

  • Het woord “koper” stamt af van het Latijnse woord “cuprum” en dat verwijst vermoedelijk weer naar de uitdrukking “Cyprium aes”, “metaal uit Cyprus”. Het meeste koper dat destijds werd gebruikt werd in Cyprus gedolven.
  • Een gemiddelde auto bevat ongeveer 1,5 kilometer koperdraad.
  • De elektrische geleidbaarheid van koper is op zilver na de hoogste van alle metalen.
  • Mensen hebben koper nodig in hun dieet. Het metaal is een essentieel sporenelement dat cruciaal is voor de vorming van rode bloedcellen. Koper komt voor in granen, bonen, aardappelen en bladgroenten.
  • Teveel koper is echter ook niet goed. Inname van teveel koper kan op korte termijn leiden tot buikkrampen, braken en geelzucht. Langdurige blootstelling kan leiden tot symptomen als bloedarmoede, convulsies en diarree die dan vaak bloederig en mogelijk blauw van kleur is.
  • Koper heeft anti-microbiologische eigenschappen. Bij contact kan het gisten, bacteriën en virussen doden. Als gevolg hiervan kan koper in stoffen worden geweven om antimicrobiële kledingstukken te maken zoals bijvoorbeeld sokken die voetschimmel bestrijden.
  • Koper wordt ook gebruikt in bepaalde soorten spiraaltjes die worden gebruikt als anticonceptiemiddel. De koperen bedrading zorgt voor een ontstekingsreactie die giftig is voor zowel sperma als eicel en voorkomt zo een zwangerschap. Er is bij elke medische procedure een risico op bijwerkingen maar voor kopertoxiciteit lijkt die er niet te zijn.

Spectra

Absorptiespectrum

Emissiespectrum