Cobre

O cobre foi provavelmente o primeiro metal a ser usado pelo homem. Acredita-se que os povos neolíticos tenham usado como um substituto para a pedra por volta de 8000 aC. Por volta de 4000 aC, os egípcios fundiram o cobre em moldes. Por volta de 3500 aC, começou a ser misturado com lata para produzir bronze. É opaco, brilhante e rosa salmão metálico em superfícies recém-quebradas, mas logo se torna marrom opaco. Os cristais são incomuns, mas quando formados são cúbicos ou dodecaédricos, frequentemente arranjados em agregados ramificados. A maioria encontrada como massas irregulares, achatadas ou ramificadas. É um dos poucos metais que ocorrem na forma “nativa” sem estar ligado a outros elementos. O cobre nativo parece ser um mineral secundário, resultado da interação entre soluções contendo cobre e contendo ferro minerais.

Nome: Do latim cuprum, por sua vez do grego kyprios, Chipre, de onde o metal foi produzido cedo.

Química: Normalmente com apenas pequenas quantidades de outros metais.

Associação: Prata, calcocita, Bornite, cuprite, malaquita, azurita, tenorito, ferro óxidos, muitos outros minerais.

Propriedades quimicas

O cobre é um elemento químico de símbolo Cu e número atômico 29. É um metal macio, maleável e dúctil, com condutividade térmica e elétrica muito alta. Aqui estão algumas das principais propriedades químicas do cobre:

1. Número atômico: 29
2. Peso atômico: 63.55
3. Densidade: 8.96 g / cm³
4. Ponto de fusão: 1,083 ° C (1,981 ° F)
5. Ponto de ebulição: 2,562 °C (4,644 °F)
6. Estados de oxidação: +1, +2
7. Eletronegatividade: 1.9
8. Energia de ionização: 745.5 kJ/mol
9. Condutividade térmica: 401 W/(m·K)
10. Condutividade elétrica: 59.6 × 10^6 S/m

O cobre também é altamente reativo com alguns ácidos e não metais como oxigênio e enxofre, e é por isso que muitas vezes desenvolve uma pátina esverdeada ao longo do tempo quando exposto ao ar e à umidade. Essa pátina é, na verdade, uma camada de carbonato de cobre que protege o metal subjacente de mais corrosão.

Propriedades físicas

Cor	Vermelho em uma superfície fresca, marrom opaco em uma superfície manchada
Risca	vermelho cobre metálico
Brilho	Metálico
Decote	nenhum
Diafaneidade	Opaco
Dureza de Mohs	(2.5 - 3)
Gravidade específica	8.9
Propriedades de diagnóstico	Cor, brilho, gravidade específica, maleabilidade, ductilidade
Sistema Cristal	Isométrica
Tenacidade	Maleável
Fraturar	Rugoso
Densidade	8.94 – 8.95 g/cm3 (medido) 8.93 g/cm3 (calculado)

Propriedades Óticas

O cobre tem algumas características interessantes propriedades ópticas que o tornaram útil em uma variedade de aplicações. Aqui estão algumas de suas propriedades ópticas:

1. Cor: O cobre tem uma cor laranja-avermelhada distinta quando em estado puro, mas também pode aparecer marrom ou cinza, dependendo do acabamento de sua superfície e da presença de outros elementos ou compostos.
2. Brilho: O cobre tem um brilho metálico brilhante, o que significa que reflete bem a luz e parece brilhante.
3. Transparência: O cobre não é transparente à luz visível, o que significa que a luz não pode passar por ele.
4. Refletividade: o cobre é altamente reflexivo, o que significa que reflete a luz de sua superfície com muita eficiência. Isso o torna útil em aplicações onde a reflexão é desejada, como em espelhos.
5. Condutividade elétrica: o cobre é um excelente condutor de eletricidade, tornando-o útil em fiação elétrica e outras aplicações onde a eletricidade precisa ser conduzida de forma eficiente.
6. Condutividade térmica: o cobre também é um excelente condutor de calor, tornando-o útil em aplicações como dissipadores de calor e panelas.
7. Espectros de absorção: O cobre possui espectros de absorção distintos nas regiões visível e infravermelha, que podem ser usados ​​para fins de análise e detecção.

No geral, as propriedades ópticas do cobre o tornam um material versátil útil em uma variedade de aplicações.

Classificação de Minerais de Cobre

Os minerais de cobre podem ser classificados com base em sua composição química e estrutura cristalina. Algumas classificações comuns incluem:

1. Cobre nativo: Cobre que ocorre em sua forma metálica pura, normalmente encontrado como pepitas ou fios.
2. Sulfetos: Minerais de sulfeto de cobre incluem calcopirita (CuFeS2), Bornite (Cu5FeS4), calcocita (Cu2S), covelita (CuS) e enargita (Cu3AsS4).
3. Óxidos: Minerais de óxido de cobre incluem cuprita (Cu2O) e tenorita (CuO).
4. Carbonatos: Minerais de carbonato de cobre incluem malaquita (Cu2CO3(OH)2) e azurita (Cu3(CO3)2(OH)2).
5. Silicatos: minerais de silicato de cobre incluem crisocola (CuSiO3·2H2O) e dioptase (CuSiO2(OH)2).
6. Elementos nativos: O cobre também pode ocorrer em sua forma metálica pura como estruturas dendríticas ou semelhantes a fios.

Esses minerais podem ser encontrados em uma variedade de configurações geológicas, incluindo cobre pórfiro depósitos, depósitos maciços de sulfeto hospedados em vulcões, depósitos de cobre hospedados em sedimentos e escarnecer depósitos.

Minerais comuns de cobre e suas propriedades

Aqui estão alguns minerais comuns de cobre e suas propriedades:

1. Calcopirita: este é o mineral de cobre mais comum e tem a fórmula química CuFeS2. A calcopirita tem uma cor amarela acobreada, um brilho metálico e uma dureza de 3.5-4 na escala de Mohs. Muitas vezes é encontrado com outros minerais de sulfeto.
2. Bornita: Também conhecida como minério de pavão devido à sua coloração azul-púrpura iridescente, a bornita tem a fórmula química Cu5FeS4. Tem uma dureza de 3 na escala de Mohs e é frequentemente encontrado em veios hidrotermais com outros minerais de cobre.
3. Malaquita: Este mineral verde tem a fórmula química Cu2CO3(OH)2 e é formado pela intemperismo of minério de cobre depósitos. Tem uma dureza de 3.5-4 na escala de Mohs e é frequentemente usada como pedra decorativa.
4. Azurita: Este mineral azul tem a fórmula química Cu3(CO3)2(OH)2 e também é formado pelo intemperismo do cobre depósitos de minério. Tem uma dureza de 3.5-4 na escala de Mohs e é frequentemente encontrado em combinação com a malaquita.
5. Cuprita: Este mineral vermelho tem a fórmula química Cu2O e é formado pela oxidação de sulfetos de cobre. Tem uma dureza de 3.5-4 na escala de Mohs e é freqüentemente encontrado em associação com outros minerais de cobre.
6. Covelita: Este mineral preto-azulado tem a fórmula química CuS e é freqüentemente encontrado em veios hidrotermais com outros minerais de sulfeto. Tem uma dureza de 1.5-2.5 na escala de Mohs.
7. Tetraedrita: Este mineral preto-acinzentado tem a fórmula química Cu12Sb4S13 e é freqüentemente encontrado em veios hidrotermais com outros minerais de sulfeto. Tem uma dureza de 3-4 na escala de Mohs.

Estes são apenas alguns exemplos dos muitos minerais de cobre que existem, e suas propriedades podem variar dependendo de sua composição química específica e contexto geológico.

Fatores que afetam a mineralização do cobre

Existem vários fatores que podem influenciar a formação e concentração da mineralização do cobre, incluindo:

1. Geologia: A presença de hospedeiro adequado rochas e estruturas geológicas favoráveis, como falhas ou fraturas, podem fornecer caminhos para fluidos mineralizantes fluirem e depositarem minerais de cobre.
2. Configuração tectônica: A mineralização de cobre é frequentemente associada a regiões de atividade tectônica, como zonas de subducção, onde magma e fluidos hidrotermais podem ser gerados e transportados para a superfície da Terra.
3. Temperatura e pressão: A mineralização do cobre geralmente está associada à atividade hidrotermal, que é influenciada pelas condições de temperatura e pressão. Condições de alta temperatura e alta pressão podem facilitar a deposição de minerais de cobre.
4. Química dos fluidos: A composição química dos fluidos mineralizantes, incluindo seu pH, estado de oxidação e concentração de metais e ligantes, pode afetar a solubilidade e a deposição de minerais de cobre.
5. Tempo: Quanto mais tempo um sistema de mineralização estiver ativo, maior será a oportunidade para os minerais de cobre se acumularem e formarem depósitos economicamente viáveis.

Métodos de exploração de minerais de cobre

A exploração de minerais de cobre geralmente envolve uma combinação de técnicas, incluindo mapeamento geológico, amostragem geoquímica, levantamentos geofísicos e perfuração.

O mapeamento geológico envolve o exame detalhado e o mapeamento de rochas superficiais e afloramentos para identificar as características geológicas associadas à mineralização do cobre, como alteração zonas, veios e brechas.

A amostragem geoquímica envolve a coleta e análise de amostras de rocha, solo e água para detectar concentrações anômalas de cobre e outros elementos associados à mineralização.

Levantamentos geofísicos usam vários métodos, incluindo levantamentos magnéticos, gravitacionais e eletromagnéticos, para detectar mudanças nas propriedades físicas das rochas que podem indicar a presença de mineralização de cobre.

A perfuração é usada para testar e confirmar a presença e extensão da mineralização de cobre em profundidade. Diamante a perfuração é o método mais comum, mas outros métodos, como a perfuração de circulação reversa, também podem ser usados.

Técnicas de exploração modernas também usam tecnologias de sensoriamento remoto, como imagens de satélite e fotografia aérea, para ajudar a identificar áreas potenciais para exploração adicional.

Ocorrência

O cobre é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, com uma concentração estimada em cerca de 50 partes por milhão (ppm). É encontrado em vários minerais, incluindo calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4), calcocita (Cu2S), cuprita (Cu2O), malaquita (Cu2CO3(OH)2) e azurita (Cu3(CO3)2(OH)2). , entre outros.

Os depósitos de cobre são tipicamente formados por processos hidrotermais associados à atividade ígnea. Esses processos envolvem a circulação de fluidos quentes e ricos em minerais através de fraturas e outras aberturas na rocha circundante. À medida que os fluidos esfriam, os minerais que eles carregam são depositados em veias, fraturas e outras características estruturais.

O cobre também é encontrado em rochas sedimentares e em alguns depósitos associados à atividade vulcânica. Além disso, o cobre pode ser encontrado em quantidades vestigiais na água do mar, embora a concentração seja muito baixa para ser economicamente viável para a mineração.

Configurações geológicas da mineralização do cobre

A mineralização de cobre pode ocorrer em uma variedade de configurações geológicas, mas as mais comuns incluem:

1. Depósitos de cobre pórfiro: Estas são as fontes de cobre mais importantes do mundo e estão associadas a grandes e intrusivas Rochas ígneas. Depósitos de cobre pórfiro se formam na crosta rasa (dentro de 1-6 km de profundidade) quando fluidos quentes e ricos em metais sobem das câmaras de magma resfriadas e encontram rochas mais frias, fazendo com que o cobre e outros metais precipitem na rocha circundante.
2. Depósitos de cobre hospedados em sedimentos: Estes depósitos ocorrem dentro de rochas sedimentares que foram depositadas em ambientes marinhos ou lacustres. O cobre é geralmente associado a xisto, arenito, e rochas carbonáticas, e os depósitos podem ser estratiformes (paralelos ao acamamento) ou estruturalmente controlados.
3. Sulfeto maciço vulcanogênico (VMS) depósitos: normalmente são depósitos de tamanho pequeno a médio que se formam no fundo do mar ou próximo a ele em rochas vulcânicas ou sedimentares. Eles são caracterizados por altos graus de cobre, zinco, conduzir, e outros metais, e são frequentemente associados a fontes hidrotermais no fundo do mar.
4. escarninhos de cobre: Esses são depósitos hidrotermais que ocorrem em rochas carbonáticas, tipicamente perto de intrusões de rochas graníticas ou dioríticas. depósitos de skarn são geralmente caracterizados por altos teores de cobre, bem como quantidades significativas de outros metais, como ouro, prata, e molibdênio.
5. Depósitos de óxido de cobre: Esses depósitos geralmente são encontrados perto da superfície e são formados por intemperismo e oxidação de minerais de sulfeto de cobre. Eles normalmente ocorrem em regiões áridas ou semiáridas, onde os minerais de cobre são lixiviados das rochas por águas subterrâneas ácidas e se acumulam na forma de minerais de óxido de cobre.

Estas são apenas algumas das configurações geológicas mais comuns para a mineralização do cobre, e existem muitas outras também.

Importância dos minerais de cobre

Os minerais de cobre são importantes porque são a fonte primária de cobre metálico, um valioso metal industrial usado em uma ampla gama de aplicações. O cobre é um excelente condutor de eletricidade e é amplamente utilizado nas indústrias elétrica e eletrônica para fiação, motores, geradores e outros equipamentos. O cobre também é usado em sistemas de construção, encanamento e aquecimento devido à sua alta condutividade térmica e resistência à corrosão. Além disso, o cobre é utilizado na produção de latão e bronze, duas importantes ligas utilizadas na fabricação de diversos produtos. O cobre também é um nutriente essencial para a saúde humana, com uma série de papéis biológicos no corpo, incluindo a formação de glóbulos vermelhos e a manutenção de tecido conjuntivo saudável.

Área de Usos

O cobre tem uma ampla gama de usos em várias indústrias e aplicações devido à sua excelente condutividade elétrica, maleabilidade, ductilidade e resistência à corrosão. Algumas das principais áreas onde o cobre é usado incluem:

1. Indústria elétrica: O cobre é um metal altamente condutor e é amplamente utilizado em fiação elétrica, geração de energia e transmissão. Também é usado na produção de motores, transformadores, interruptores e outros equipamentos elétricos.
2. Indústria da construção: O cobre é usado em encanamentos, telhados e revestimentos devido à sua resistência à corrosão e durabilidade. Também é usado em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado.
3. Indústria automotiva: O cobre é usado na produção de radiadores, trocadores de calor e fiação elétrica.
4. Indústria eletrônica: o cobre é usado na produção de placas de circuito impresso, chips de computador e outros componentes eletrônicos.
5. Indústria médica: O cobre é utilizado em equipamentos médicos, como máquinas de raios X, devido à sua excelente condutividade elétrica e radiopacidade.
6. Cunhagem: O cobre é utilizado na produção de moedas devido à sua durabilidade e resistência à corrosão.
7. Aplicações decorativas: O cobre é usado em joias, esculturas e outras aplicações decorativas devido à sua atraente cor marrom-avermelhada e maleabilidade.
8. Propriedades antimicrobianas: o cobre tem propriedades antimicrobianas naturais e é usado na produção de equipamentos hospitalares, maçanetas e outras superfícies de alto contato para reduzir a propagação de infecções.

No geral, o cobre é um metal versátil com uma ampla gama de usos em vários setores e aplicações.

Distribuição global de minerais de cobre

Minerais de cobre são encontrados em muitas partes do mundo, e a produção de cobre é uma indústria importante em muitos países. Os principais países produtores de cobre do mundo incluem Chile, Peru, China, Estados Unidos, Austrália, República Democrática do Congo, Zâmbia, Rússia e Canadá.

O Chile é o maior produtor mundial de cobre, respondendo por aproximadamente 28% da produção global de cobre em 2020. O Peru é o segundo maior produtor, seguido pela China e pelos Estados Unidos. Outros importantes países produtores de cobre incluem Indonésia, México, Cazaquistão e Polônia.

Os minerais de cobre são normalmente encontrados em associação com outros minerais, como ouro, prata, chumbo e zinco, e são frequentemente extraídos como subprodutos desses outros metais. Alguns dos cobres mais importantes depósitos minerais do mundo incluem a mina Chuquicamata e a mina Escondida no Chile, a mina Grasberg na Indonésia e a mina Olympic Dam na Austrália.

• Nos EUA, como massas notavelmente grandes e excelentes, grandes cristais em depósitos da Península de Keweenaw, Keweenaw e Houghton Cos., Michigan; em várias depósitos de pórfiro no Arizona, incluindo os da mina New Cornelia, Ajo, Pima Co.; a Copper Queen e outras minas em Bisbee, Cochise Co.; e na Ray, Gila Co.; similarmente na mina Chino em Santa Rita, Grant Co., Novo México.
• Na Namíbia, na mina de Onganja, 60 km a nordeste de Windhoek, e em Tsumeb.
• Em grandes cristais da mina de Turinsk, Bogoslovsk, Montes Urais, Rússia.
• Na Alemanha, em Rheinbreitbach, Renânia do Norte-Vestfália, e na mina Friedrichssegen, perto de Bad Ems, Renânia-Palatinado.
• Em espécimes finos de muitas minas na Cornualha, Inglaterra.
• Na Austrália, em Broken Hill, Nova Gales do Sul.
• No Chile, em Andacolla, perto de Coquimbo. Da Bolívia, em Corocoro.

Demanda de cobre e tendências de produção

O cobre é um metal amplamente utilizado com uma ampla gama de aplicações, incluindo fiação elétrica, encanamento, construção e eletrônica. Como resultado, a demanda global por cobre é fortemente influenciada pelas tendências nessas indústrias.

Nas últimas décadas, a demanda de cobre aumentou constantemente devido ao crescente uso de dispositivos eletrônicos, desenvolvimento de infraestrutura em economias emergentes e eletrificação do transporte. De acordo com o International Copper Study Group (ICSG), o consumo global de cobre cresceu a uma taxa média anual de 3.4% entre 2000 e 2019.

A produção de cobre também aumentou para atender a essa demanda crescente. Os maiores produtores de cobre são Chile, Peru, China, Estados Unidos e República Democrática do Congo. Em 2020, a produção global de minas de cobre foi estimada em cerca de 20 milhões de toneladas métricas.

No entanto, a produção de cobre pode ser afetada por vários fatores, como desastres naturais, greves trabalhistas e flutuações nos preços das commodities. Por exemplo, a pandemia de COVID-19 em 2020 levou a um declínio temporário na produção de cobre devido ao fechamento de minas e interrupções na cadeia de suprimentos.

No geral, espera-se que a demanda por cobre continue a aumentar nos próximos anos, impulsionada pelo crescimento de energia renovável, veículos elétricos e outras aplicações de alta tecnologia.

Referências

Bonewitz, R. (2012). Rochas e minerais. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
Handbookofmineralogy.org. (2019). Manual de Mineralogia. [online] Disponível em: http://www.handbookofmineralogy.org [Acessado em 4 de março de 2019].
Mindat.org. (2019). Cobre: ​​informações minerais, dados e localidades..
Disponível em: https://www.mindat.org/min-727.html [Acessado em 4 de março de 2019].