Koper (element)
Koper is een chemisch element met symbool Cu en atoomnummer 29. Het is een rood/geel overgangsmetaal dat in ongelegeerde vorm ook als roodkoper bekendstaat.
Omdat koper buigzaam is, eenvoudig te vervormen is en een goede geleider is van elektriciteit, maar ook van warmte, wordt het op grote schaal in de industrie gebruikt. Legeringen met koper, zoals messing en brons, worden in de industrie veel gebruikt.
Zuiver koper wordt verkregen als elektrolytisch koper, dat in een elektrolytisch proces op de kathode neerslaat, waarin een anode van ruw koper in oplossing gaat.
Ontdekking
[bewerken | brontekst bewerken]Opgravingen in het noorden van het huidige Irak, hebben aangetoond dat koper al rond 8700 v.Chr. werd gebruikt.[1] Andere opgravingen wijzen uit dat men in 5000 v.Chr. al koper smolt en uit koperhoudende mineralen isoleerde, zoals malachiet en azuriet.
Van de Sumeriërs en Egyptenaren is bekend dat zij rond 3000 v.Chr. koper smolten en gebruikten om brons te maken. Het gebruik van koper was in China bekend en er zijn hoogwaardige bronzen voorwerpen uit 1200 v.Chr. gevonden. De mummie Ötzi, die in 1991 in de Alpen tussen Oostenrijk en Italië werd gevonden en vermoedelijk omstreeks 3300 v.Chr. is gestorven, droeg gereedschap dat uit 99,7% zuiver koper bestond.
In de mythologie en alchemie werd koper vaak geassocieerd met de godheid Aphrodite vanwege de mooie glans. Om die reden werd koper vroeger onder andere gebruikt voor spiegels. De naam koper komt van het Latijnse woord cuprum. Dit woord is afgeleid van aes cyprium, wat erts van Cyprus betekent. Er werd op Cyprus in de klassieke oudheid koper gewonnen.
Eigenschappen
[bewerken | brontekst bewerken]Koper neemt in ionaire vorm vrijwel altijd een oxidatietoestand van 2+ aan, dus als Cu2+. Koperionen nemen in een waterige oplossing een karakteristieke blauwe kleur aan. Koper wordt ook wel gezien als het eerste zware metaal in het periodiek systeem.
Onder invloed van de atmosfeer krijgt koper een groenige oxidelaag. Het element komt als zodanig in de natuur voor, hoewel het meer in gebonden toestand als sulfide of als oxide aangetroffen wordt. Koperhoudende mineralen zijn onder andere covellien en malachiet. Koper is op het veel duurdere zilver na de beste geleider van elektriciteit. Om die reden wordt het veel gebruikt in elektronische componenten.
Koper vormt in de meeste gevallen een Cu2+-ion maar soms een Cu+-ion. Koper vormt moeilijk ionen; er is daarom een sterke oxidator nodig om elementair koper in op te lossen. Meestal wordt salpeterzuur of zwavelzuur gebruikt, soms ook zwakkere zuren als azijnzuuroplossing, maar deze reactie zal traag verlopen. Wel kan om de reactie wat te versnellen een zwakke oxidator als waterstofperoxide aan het zuur worden toegevoegd. Er kan ook van zwavel of jood als oxidator gebruik worden gemaakt, maar om deze te laten reageren is wel een temperatuur van ongeveer de ontbrandingstemperatuur nodig.
De elektronenconfiguratie van het element is [Ar]3d104s1. De oude manier om in de naamgeving onderscheid te maken tussen Cu+ en Cu2+ verliep via de cupro- en cupri- aanduiding, tegenwoordig schrijft men koper(I) of koper(II). Bijvoorbeeld:
- koper(I)chloride = kopermonochloride = CuCl
- koper(II)chloride = koperdichloride = CuCl2
Er bevinden zich onder de koperoxiden, of cupraten, de recordhouders wat betreft hoge kritische temperaturen voor supergeleiding. Voor sommige van deze verbindingen ligt deze temperatuur in de schaal tussen de 100 en 150K. Deze verbindingen werden in de jaren 1980 ontdekt, het eerste voorbeeld was yttrium-barium-koperoxide.
Koper komt in legeringen voor met koolstof, aluminium, silicium, fosfor, mangaan, ijzer, nikkel, zink, tin, antimoon en goud.
Het metaal in poedervorm is brandbaar.
Voorkomen in de biologie
[bewerken | brontekst bewerken]Vrijwel alle koperverbindingen moeten als giftig worden beschouwd. Toch is koper van levensbelang voor dieren en hogere planten. Koper dient als cofactor van veel enzymen waaronder superoxidedismutase, cytochroom-c-oxidase, katalase, lysyl-oxidase, tyrosinase, vitamine C-oxidase, en dopamine-bètahydroxylase. Een teveel aan koper in het lichaam komt voor bij de ziekte van Wilson. Transport van de koperionen in bloed vindt plaats door binding aan ceruloplasmine.
Voedingsmiddelen die rijk zijn aan koper zijn onder andere oesters, sojalecithine, noten en lever.
In het (blauwe) bloed van veel ongewervelde dieren komt het koperhoudende hemocyanine voor.
Koper beschikt over antibacteriële eigenschappen.[2] Het gebruik van koper in sanitaire installaties en leidingen remt de bacteriegroei, waardoor onder meer legionella minder gemakkelijk voorkomt.[3]
Productie en handel
[bewerken | brontekst bewerken]De belangrijkste bronnen van koper zijn de mineralen chalcopyriet, chalcociet, covellien, azuriet, malachiet en borniet. Deze worden in ruime mate in de aardkorst aangetroffen. Belangrijke vindplaatsen van kopererts waren in 2014 Chili, China, Peru en de Verenigde Staten.[4] Ongeveer een-derde van alle kopererts wordt in Chili gedolven. Codelco uit Chili is de grootste producent van koper in de wereld en de kopermijn Chuquicamata van Codelco is de grootste kopermijn in dagbouw. De belangrijkste afnemers van koper zijn China, Duitsland en de Verenigde Staten.
| Topproducenten van koper 2019[5] | |
|---|---|
| Land | Productie (×miljoenen ton) |
| 5,79 | |
| 2,46 | |
| 1,68 | |
| 1,29 | |
| 1,26 | |
| 0,93 | |
| 0,80 | |
| 0,79 | |
| 0,71 | |
| 0,57 | |
| 0,56 | |
| 0,39 | |
| 0,36[6] | |
Koper wordt op diverse internationale beurzen verhandeld, zoals in Londen, New York en Shanghai.[7] Dit gebeurt in Londen dit op de London Metal Exchange.[8] Dagelijks komen vraag en aanbod bij elkaar en komt een prijs tot stand. De prijs wordt veelal uitgedrukt in Amerikaanse dollar per pond of per ton. In de onderstaande tabel staat de prijsontwikkeling van koper vanaf 2010.
| 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7539 | 8871 | 8015 | 7322 | 6862 | 5494 | 4863 | 6166 | 6523 | 6000 | 6621 | 9322 | 8797 | 8200 | 8500 |
De bedragen zijn benaderingen. Bij een relatief hoge prijs van koper wordt er veel koper gestolen.
Isotopen
[bewerken | brontekst bewerken]| Stabielste isotopen | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Iso | RA (%) | Halveringstijd | VV | VE (MeV) | VP |
| 63Cu | 69,17 | stabiel met 34 neutronen | |||
| 64Cu | syn | 12,7 h | β+ β− |
1,675 0,597 |
64Ni 64Zn |
| 65Cu | 30,83 | stabiel met 36 neutronen | |||
| 67Cu | syn | 61,83 h | β− | 3,558 | 67Zn |
Naast de twee stabiele isotopen 63Cu en 65Cu is er een groot aantal radioactieve isotopen bekend. De langstlevende daarvan is 67Cu met een halveringstijd van ruim 61 uur. De overige isotopen hebben halveringstijden in de orden van enkele minuten of minder.
Toepassingen
[bewerken | brontekst bewerken]- koperdraad en het gebruik daarvan in spoelen voor elektromotoren, generatoren en elektromagneten
- muntgeld
- kunstwerken en standbeelden (meestal van brons): het Vrijheidsbeeld bijvoorbeeld bevat negentigduizend kilogram koper
- magnetrons in magnetronovens
- elektrische circuits
- muziekinstrumenten
- geveldelen van gebouwen (waaronder dakbedekking)
- koelers (heat pipes) voor videokaarten, processors en andere halfgeleidercomponenten
- waterleidingen
- (oude) brouwketels in bierbrouwerijen
Overige
[bewerken | brontekst bewerken]Koper wordt in de taal ook als aanduiding gebruikt voor waardevol en duurzaam, zoals:
Literatuur
[bewerken | brontekst bewerken]- Robrecht Declercq, Duncan Money en Hans Otto Frøland (eds.), Born With a Copper Spoon. A Global History of Copper, 1830-1980, 2022. ISBN 0774864850
Websites
[bewerken | brontekst bewerken]koper - International Chemical Safety Card
- Lenntech.nl - koper
- (en) EnvironmentalChemistry.com - koper
- (en) WebElements.com - koper
- (en) Copper Development Association
- ↑ (en) Hesse, Rayner W. (2007). Jewelrymaking through History: an Encyclopedia. Greenwood Publishing Group, 56. ISBN 0313335079.
- ↑ Productergonomie Gebruik koper om bacteriële besmetting te voorkomen, 16 november 2013. Gearchiveerd op 9 juli 2023.
- ↑ De Morgen Koperen buizen verminderen risico op legionella, 17 januari 2008
- ↑ (en) USGS Yearbook 2016, Copper
- ↑ USGS. Gearchiveerd op 15 juni 2023.
- ↑ Anuario Mineral Brasileiro. Gearchiveerd op 6 maart 2023.
- ↑ (en) "Copperinfo website: Exchanges". Gearchiveerd op 21 november 2010. Geraadpleegd op 6 februari 2011.
- ↑ (en) LME LME Copper, geraadpleegd op 5 januari 2024
- ↑ Statista. Average prices for copper worldwide from 2010 to 2022. en
Statista. Average prices for copper worldwide from 2014 to 2025.