L'elemento accattivante Il rame
L'elemento Rame
Introduzione all'elemento Rame
ILelemento rameè un elemento metallico che appartiene al Gruppo 11 della tavola periodica. È noto per la sua malleabilità, conduttività termica ed elettrica e elevata duttilità. Queste proprietà lo rendono un elemento comunemente utilizzato nei prodotti industriali. Il rame si trova in natura ed è utilizzato da migliaia di anni. Prende il nome dal suo nome latino, cuprum.
Rame nella tavola periodica
L'elemento rame ha simbolo Cu e numero atomico 29. Il rame è un metallo di transizione in cima al gruppo 11 della tavola periodica, insieme all'argento e all'oro. Tuttavia, tutti gli elementi del gruppo 11 hanno proprietà chimiche ben distinte. Come l'argento e l'oro, il rame ha una chimica acquosa molto ricca.
Il rame si trova nel blocco D e la sua configurazione elettronica è [Ar]4s13d10. Si trova a destra del nichel e a sinistra dello zinco nella tavola periodica.
Fatti divertenti sul rame
Il rame ha proprietà antimicrobiche. Le superfici in rame proteggono dai trasferimenti del virus SARS-CoV-2.
Esistono più di 570 leghe di rame; le 2 famiglie di leghe di rame più conosciute sono gli ottoni e i bronzi.
La parola "rame" deriva dalla sua descrizione originale comeCyprium aes, che significa "metallo di Cipro".
I penny erano originariamente realizzati in rame puro; tuttavia, ora sono costituiti per circa il 97,5% da zinco con solo un sottile rivestimento di rame.
La Statua della Libertà deve il suo colore verde all'ossidazione del suo rivestimento in rame.
L'elemento rame ha una conduttanza estremamente elevata sia del calore che dell'elettricità.
Il rame è essenziale per tutti gli organismi viventi perché è un componente chiave di un complesso enzimatico respiratorio
Il rame puro ha un colore rosso-arancio, uno dei pochi metalli a non essere argenteo o grigio
La polvere di rame può essere facilmente prodotta aggiungendo un foglio di alluminio e un pizzico di sale a una soluzione di solfato di rame
L'acetato di rame può essere facilmente prodotto in casa aggiungendo rame a una miscela di aceto e perossido di idrogeno al 3%.
Negli Stati Uniti i penny passarono dall’essere prevalentemente di rame all’essere prevalentemente di zinco nel 1982.
Proprietà antimicrobiche del rame
Nel 2008, l’Environmental Protection Agency (EPA) ha nominato il rame il primo metallo antimicrobico. Inoltre, l’organizzazione ha elencato 300 superfici in rame come antimicrobiche. Il termine "uccisione per contatto" è stato coniato per il processo di inattivazione dei microbi sulle superfici di rame. Secondo la professoressa Cassandra D. Salgado, ciò avviene perché l'elemento "interferisce con la carica elettrica delle membrane cellulari degli organismi". I ricercatori hanno osservato che l’efficacia dell’uccisione per contatto aumenta con l’aumento del contenuto di rame (nelle leghe), l’aumento della temperatura e l’aumento dell’umidità relativa.
Applicazioni del rame nel mondo di oggi
A cosa serve il rame?
Il rame ha varie applicazioni industriali a causa delle sue proprietà metalliche. Alcuni di questi prodotti includono aste e barre, fili, tubi e tubi. Le leghe di rame hanno molte proprietà come resistenza alla corrosione e resistenza al biofouling; questi rendono il rame adatto ed efficace per molteplici usi, come ad esempio in ambienti marini.
Il rame è essenziale anche per il corpo umano. Abbiamo bisogno di circa un milligrammo di rame ogni giorno. Il rame è utilizzato nelle monete nella maggior parte dei paesi
Storia dell'elemento rame
Parliamo di chi ha scoperto il rame. Il rame è stato uno dei primi elementi utilizzati dall'uomo, con manufatti in rame risalenti al 9000 a.C. Nei primi tempi, gli esseri umani usavano il rame negli utensili e per scopi decorativi a causa della sua malleabilità e durevolezza. Quindi, ad essere onesti, nessuno sa chi ha "scoperto" il rame.
I primi romani chiamavano il rameaes ciprio, che significa "metallo di Cipro", perché erano in grado di estrarre rame in grandi quantità a Cipro. Il nome fu infine abbreviato incuprioin latino, che divenne "rame" in inglese.
Chimica del rame – Reazioni e composti
Corrosione – Ossidazione del rame
Il rame metallico reagisce con l'aria e l'acqua (umidità nell'aria) per formare carbonato di rame.
2Cu+O2+CO2 + H2O → CuCO3+Cu(OH)2
Allora cosa sta succedendo qui? Nel corso del tempo, il rame metallico si ossiderà nell'aria e perderà la sua lucentezza. Il rame forma ossido di rame (I) e poi ossido di rame (II), che poi si trasforma in carbonato basico di rame. Questo strato verdastro è chiamato apatina, ed è meglio visibile sulla statua della libertà. C'è una bella spiegazione qui. Se l'aria è inquinata (ad es. anidride solforosa), come parte della patina si formeranno anche solfuro di rame e solfato di rame basico.
Rame + Ossigeno
Il rame metallico riscaldato ad alte temperature può reagire con l'ossigeno per formare ossido di rame (II) (CuO). Quindi, l'ossido di rame (II) può reagire con l'idrogeno gassoso ad alte temperature per formare rame metallico e acqua.
2Cu+O2→ 2CuO
CuO+H2→Cu+H2O
Ossido di rame (II)., una polvere nera, può anche formarsi dalla decomposizione di nitrato, carbonato o idrossido di rame (II). Quando appena prodotto, reagisce prontamente con gli acidi per formare il corrispondente sale di rame (II).
Ossido rameoso
Ossido di rame (I)., Cu2O è giallo o rosso, a seconda della dimensione delle particelle. Si trova in natura come minerale cuprite. Può formarsi tramite la lenta ossidazione del rame o tramite la riduzione di una soluzione di rame (II) con un blando agente riducente. L'ossido di rame (I) è il prodotto del test di Fehling e del test di Benedict che testano la riduzione degli zuccheri. La riduzione degli zuccheri ridurrà una soluzione basica di un sale di rame (II), producendo un precipitato rosso brillante di Cu2O.
Rame + Acqua e Acidi
L'elemento rame non reagisce con l'acqua; questo lo rende adatto all'uso in prodotti industriali come i tubi. Il rame non reagisce visibilmente con l'acido cloridrico, solforico o acetico. Tuttavia, l'aggiunta di perossido di idrogeno farà reagire il rame, formando spesso una miscela di sali di rame (I) e rame (II).
Il rame reagisce vigorosamente con l'acido nitrico concentrato, creando il gas velenoso biossido di azoto. Con l'acido nitrico diluito si produce NO meno tossico.
Alogenuri di rame
Fluoro: Cu + F2→CuF2
Cloro: Cu+Cl2→ CuCl2
Bromo: Cu + Br2→ CuBr2
Lo ioduro di rame (II) non è stabile e viene solitamente prodotta una combinazione di rame elementare e ioduro di rame bianco (I). Gli altri alogenuri di rame sono più stabili.
Composti di rame
Il rame forma solitamente composti noti come sali di rame (II), che sono di colore blu-verde in soluzione. Questi sali sono anche solubili in acqua e possono essere velenosi in grandi quantità. Molti organismi viventi contengono tracce di questi composti come nutrienti essenziali. Il colore blu del rame in soluzione acquosa è dovuto alla formazione dello ione esaacquarame(II), Cu(H2O)62+.
Solfato di rame
Il solfato di rame (II) è un composto inorganico con la formula CuSO4. Nella sua forma pentaidrata, il composto è un sale blu brillante che si dissolve in acqua in una reazione esotermica e si decompone nella forma anidra prima di sciogliersi.
Il solfato di rame (II) anidro è un solido bianco che si forma dalla disidratazione del solfato di rame (II) pentaidrato. Molti test utilizzano anche il solfato di rame (II) come reagente analitico.
Isolamento del rame
L'aggiunta di un metallo più reattivo a una soluzione di composto di rame può facilmente isolare il rame. Ad esempio, puoi produrre polvere di rame da un foglio di alluminio o cristalli di rame da un pezzo di zinco. Nel video qui sotto, produciamo polvere di rame
Inoltre, le nanoparticelle di rame sono state sintetizzate utilizzando l'approccio di riduzione chimica. Nell'esperimento, la soluzione di solfato di rame(II) pentaidrato, l'amido, l'acido ascorbico e la soluzione di idrossido di sodio vengono combinati e riscaldati. Una volta raffreddato, i ricercatori filtrano i precipitati dalla soluzione finale.
