El cobre fue probablemente el primer metal utilizado por los humanos. Se cree que la gente del Neolítico la utilizó como sustituto de la piedra en el año 8000 a. Alrededor del 4000 a. C., los egipcios echaban cobre en moldes. Hacia el 3500 a. C., comenzó a alearse con estaño para producir bronce. Es rosa salmón opaco, brillante y metálico en superficies recién rotas, pero pronto se vuelve marrón opaco. Los cristales son poco comunes, pero cuando se forman son cúbicos o dodecaédricos, a menudo dispuestos en agregados ramificados. La mayoría se encuentran como masas irregulares, aplanadas o ramificadas. Es uno de los pocos metales que se presenta en forma “nativa” sin estar unido a otros elementos. El cobre nativo parece ser un mineral secundario, resultado de la interacción entre soluciones que contienen cobre y soluciones que contienen hierro. minerales.

Nombre Completo: Del latín cuprum, a su vez del griego kyprios, Chipre, de cuya isla se producía el metal en los primeros tiempos.

Química: Típicamente con solo pequeñas cantidades de otros metales.

Asociación: Plata, calcocita, bornita, cuprita, malaquita, azurita, tenorita, de hierro óxidos, muchos otros minerales.

Propiedades químicas

El cobre es un elemento químico de símbolo Cu y número atómico 29. Es un metal blando, maleable y dúctil con una conductividad térmica y eléctrica muy alta. Estas son algunas de las propiedades químicas clave del cobre:

  1. Número atómico: 29
  2. Peso atómico: 63.55
  3. Densidad: 8.96 g / cm³
  4. Punto de fusión: 1,083 ° C (1,981 ° F)
  5. Punto de ebullición: 2,562 °C (4,644 °F)
  6. Estados de oxidación: +1, +2
  7. Electronegatividad: 1.9
  8. Energía de ionización: 745.5 kJ/mol
  9. Conductividad térmica: 401 W/(m·K)
  10. Conductividad eléctrica: 59.6 × 10^6 S/m

El cobre también es altamente reactivo con algunos ácidos y no metales como el oxígeno y azufre, por lo que a menudo desarrolla una pátina verdosa con el tiempo cuando se expone al aire y la humedad. Esta pátina es en realidad una capa de carbonato de cobre que protege el metal subyacente de una mayor corrosión.

Propiedades físicas

Color Rojo sobre una superficie fresca, marrón opaco sobre una superficie deslustrada
racha Rojo cobre metalizado
Lustre Metálico
Escote Ninguna
Diafanidad Opaco
Dureza Mohs 2.5 a 3
Gravedad específica 8.9
Propiedades diagnósticas Color, brillo, gravedad específica, maleabilidad, ductilidad.
Sistema de cristal Isométrica
Tenacidad Maleable
Fractura Áspero
Densidad 8.94 – 8.95 g/cm3 (medido) 8.93 g/cm3 (calculado)

Propiedades ópticas

El cobre tiene algunos interesantes propiedades ópticas que lo han hecho útil en una variedad de aplicaciones. Estas son algunas de sus propiedades ópticas:

  1. Color: El cobre tiene un color naranja rojizo distintivo cuando está en estado puro, pero también puede aparecer marrón o gris dependiendo de su acabado superficial y la presencia de otros elementos o compuestos.
  2. Brillo: el cobre tiene un brillo metálico brillante, lo que significa que refleja bien la luz y parece brillante.
  3. Transparencia: el cobre no es transparente a la luz visible, lo que significa que la luz no puede atravesarlo.
  4. Reflectividad: el cobre es altamente reflectante, lo que significa que rebota la luz en su superficie de manera muy efectiva. Esto lo hace útil en aplicaciones donde se desea la reflexión, como en los espejos.
  5. Conductividad eléctrica: el cobre es un excelente conductor de electricidad, lo que lo hace útil en el cableado eléctrico y otras aplicaciones donde la electricidad debe conducirse de manera eficiente.
  6. Conductividad térmica: el cobre también es un excelente conductor del calor, lo que lo hace útil en aplicaciones como disipadores de calor y sartenes.
  7. Espectros de absorción: el cobre tiene espectros de absorción distintos en las regiones visible e infrarroja, que se pueden utilizar con fines de análisis y detección.

En general, las propiedades ópticas del cobre lo convierten en un material versátil útil en una variedad de aplicaciones.

Clasificación de minerales de cobre

Los minerales de cobre se pueden clasificar según su composición química y estructura cristalina. Algunas clasificaciones comunes incluyen:

  1. Cobre nativo: Cobre que se presenta en su forma metálica pura, que normalmente se encuentra en forma de pepitas o alambres.
  2. Sulfuros: los minerales de sulfuro de cobre incluyen calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4), calcocita (Cu2S), covelita (CuS) y enargita (Cu3AsS4).
  3. Óxidos: Los minerales de óxido de cobre incluyen cuprita (Cu2O) y tenorita (CuO).
  4. Carbonatos: los minerales de carbonato de cobre incluyen malaquita (Cu2CO3(OH)2) y azurita (Cu3(CO3)2(OH)2).
  5. Silicatos: los minerales de silicato de cobre incluyen crisocola (CuSiO3·2H2O) y dioptasa (CuSiO2(OH)2).
  6. Elementos nativos: el cobre también puede presentarse en su forma metálica pura como estructuras dendríticas o similares a alambres.

Estos minerales se pueden encontrar en una variedad de entornos geológicos, incluido el pórfido de cobre. XNUMX%, depósitos masivos de sulfuro alojados en volcanes, depósitos de cobre alojados en sedimentos y skarn depositos

Minerales comunes de cobre y sus propiedades

Aquí hay algunos minerales de cobre comunes y sus propiedades:

  1. Calcopirita: Este es el mineral de cobre más común y tiene la fórmula química CuFeS2. La calcopirita tiene un color amarillo cobrizo, un brillo metálico y una dureza de 3.5 a 4 en la escala de Mohs. A menudo se encuentra con otros minerales de sulfuro.
  2. Bornita: También conocido como mineral de pavo real debido a su color azul púrpura iridiscente, la bornita tiene la fórmula química Cu5FeS4. Tiene una dureza de 3 en la escala de Mohs y se encuentra a menudo en vetas hidrotermales con otros minerales de cobre.
  3. Malaquita: Este mineral verde tiene la fórmula química Cu2CO3(OH)2 y está formado por la desgaste of mina de cobre depósitos. Tiene una dureza de 3.5-4 en la escala de Mohs y se utiliza a menudo como piedra decorativa.
  4. Azurita: Este mineral azul tiene la fórmula química Cu3(CO3)2(OH)2 y también se forma por la meteorización del cobre. yacimientos de mineral. Tiene una dureza de 3.5-4 en la escala de Mohs y se encuentra a menudo en combinación con malaquita.
  5. Cuprita: Este mineral rojo tiene la fórmula química Cu2O y se forma por la oxidación de sulfuros de cobre. Tiene una dureza de 3.5 a 4 en la escala de Mohs y, a menudo, se encuentra asociado con otros minerales de cobre.
  6. Covellita: este mineral de color negro azulado tiene la fórmula química CuS y se encuentra a menudo en vetas hidrotermales con otros minerales de sulfuro. Tiene una dureza de 1.5-2.5 en la escala de Mohs.
  7. Tetrahedrita: este mineral de color negro grisáceo tiene la fórmula química Cu12Sb4S13 y se encuentra a menudo en vetas hidrotermales con otros minerales de sulfuro. Tiene una dureza de 3-4 en la escala de Mohs.

Estos son solo algunos ejemplos de los muchos minerales de cobre que existen, y sus propiedades pueden variar según su composición química específica y su contexto geológico.

Factores que afectan la mineralización del cobre

Hay varios factores que pueden influir en la formación y concentración de la mineralización de cobre, entre ellos:

  1. Geología: la presencia de un huésped adecuado rocas y estructuras geológicas favorables, como fallas o fracturas, pueden proporcionar vías para que los fluidos mineralizantes fluyan y depositen minerales de cobre.
  2. Entorno tectónico: la mineralización de cobre a menudo se asocia con regiones de actividad tectónica, como zonas de subducción, donde el magma y el fluidos hidrotermales pueden ser generados y transportados a la superficie de la Tierra.
  3. Temperatura y presión: La mineralización de cobre generalmente está asociada con la actividad hidrotermal, la cual está influenciada por las condiciones de temperatura y presión. Las condiciones de alta temperatura y alta presión pueden facilitar la deposición de minerales de cobre.
  4. Química de fluidos: La composición química de los fluidos mineralizantes, incluido su pH, estado de oxidación y la concentración de metales y ligandos, puede afectar la solubilidad y la deposición de los minerales de cobre.
  5. Tiempo: Cuanto más tiempo esté activo un sistema de mineralización, mayor será la oportunidad de que los minerales de cobre se acumulen y formen depósitos económicamente viables.

Métodos de exploración de minerales de cobre

La exploración de minerales de cobre generalmente implica una combinación de técnicas, que incluyen mapeo geológico, muestreo geoquímico, estudios geofísicos y perforación.

El mapeo geológico implica el examen detallado y el mapeo de rocas superficiales y afloramientos para identificar las características geológicas asociadas con la mineralización de cobre, como modificación zonas, vetas y brechas.

El muestreo geoquímico involucra la recolección y análisis de muestras de roca, suelo y agua para detectar concentraciones anómalas de cobre y otros elementos asociados con la mineralización.

Los estudios geofísicos utilizan varios métodos, incluidos estudios magnéticos, de gravedad y electromagnéticos, para detectar cambios en las propiedades físicas de las rocas que pueden indicar la presencia de mineralización de cobre.

La perforación se utiliza para probar y confirmar la presencia y el alcance de la mineralización de cobre en profundidad. Diamante la perforación es el método más común, pero también se pueden usar otros métodos, como la perforación con circulación inversa.

Las técnicas de exploración modernas también utilizan tecnologías de detección remota, como imágenes satelitales y fotografías aéreas, para ayudar a identificar áreas potenciales para una mayor exploración.

Aparición

El cobre es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, con una concentración estimada de unas 50 partes por millón (ppm). Se encuentra en varios minerales, incluyendo calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4), calcocita (Cu2S), cuprita (Cu2O), malaquita (Cu2CO3(OH)2) y azurita (Cu3(CO3)2(OH)2) , entre otros.

Los depósitos de cobre se forman típicamente por procesos hidrotermales asociados con la actividad ígnea. Estos procesos implican la circulación de fluidos calientes ricos en minerales a través de fracturas y otras aberturas en la roca circundante. A medida que los fluidos se enfrían, los minerales que transportan se depositan en vetas, fracturas y otras características estructurales.

El cobre también se encuentra en rocas sedimentarias y en algunos depósitos asociados a la actividad volcánica. Además, el cobre se puede encontrar en pequeñas cantidades en el agua de mar, aunque la concentración es demasiado baja para ser económicamente viable para la minería.

Entornos geológicos de la mineralización de cobre.

La mineralización de cobre puede ocurrir en una variedad de entornos geológicos, pero los más comunes incluyen:

  1. Yacimientos de pórfido de cobre: Estas son las fuentes de cobre más importantes del mundo y están asociadas con grandes e intrusivas rocas ígneas. Los depósitos de pórfido de cobre se forman en la corteza poco profunda (dentro de 1 a 6 km de profundidad) cuando los fluidos calientes ricos en metales se elevan desde las cámaras de magma enfriadas y se encuentran con rocas más frías, lo que hace que el cobre y otros metales se precipiten en la roca circundante.
  2. Depósitos de cobre alojados en sedimentos: Estos depósitos ocurren dentro de rocas sedimentarias que fueron depositadas en ambientes marinos o lacustres. El cobre suele estar asociado con esquisto, arenisca, y rocas carbonatadas, y los depósitos pueden ser estratiformes (paralelos al lecho) o estructuralmente controlados.
  3. sulfuro masivo volcánico (VMS) depósitos: Estos son típicamente depósitos de tamaño pequeño a mediano que se forman en o cerca del lecho marino en rocas volcánicas o sedimentarias. Se caracterizan por altos grados de cobre, zinc, Lead, y otros metales, y a menudo se asocian con fumarolas hidrotermales en el lecho marino.
  4. Skarns de cobre: Estos son depósitos hidrotermales que ocurren en rocas carbonatadas, típicamente cerca de intrusiones de rocas graníticas o dioríticas. Depósitos de skarn generalmente se caracterizan por altos grados de cobre, así como cantidades significativas de otros metales como ORO, platay molibdeno.
  5. Depósitos de óxido de cobre: Estos depósitos generalmente se encuentran cerca de la superficie y se forman por meteorización y oxidación de minerales de sulfuro de cobre. Por lo general, ocurren en regiones áridas o semiáridas, donde los minerales de cobre son lixiviados de las rocas por el agua subterránea ácida y se acumulan en forma de minerales de óxido de cobre.

Estos son solo algunos de los entornos geológicos más comunes para la mineralización de cobre, y también hay muchos otros.

Importancia de los minerales de cobre

Los minerales de cobre son importantes porque son la fuente principal de metal de cobre, un metal industrial valioso que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. El cobre es un excelente conductor de electricidad y se usa ampliamente en las industrias eléctrica y electrónica para cableado, motores, generadores y otros equipos. El cobre también se usa en sistemas de construcción, plomería y calefacción debido a su alta conductividad térmica y resistencia a la corrosión. Además, el cobre se utiliza en la producción de latón y bronce, dos importantes aleaciones utilizadas en la fabricación de diversos productos. El cobre también es un nutriente esencial para la salud humana, con una variedad de funciones biológicas en el cuerpo, incluida la formación de glóbulos rojos y el mantenimiento de un tejido conectivo saludable.

Área de usos

El cobre tiene una amplia gama de usos en diversas industrias y aplicaciones debido a su excelente conductividad eléctrica, maleabilidad, ductilidad y resistencia a la corrosión. Algunas de las áreas principales donde se usa el cobre incluyen:

  1. Industria eléctrica: el cobre es un metal altamente conductivo y se usa ampliamente en el cableado eléctrico, la generación de energía y la transmisión. También se utiliza en la producción de motores, transformadores, interruptores y otros equipos eléctricos.
  2. Industria de la construcción: el cobre se usa en plomería, techado y revestimiento debido a su resistencia a la corrosión y durabilidad. También se utiliza en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
  3. Industria automotriz: el cobre se utiliza en la producción de radiadores, intercambiadores de calor y cableado eléctrico.
  4. Industria electrónica: el cobre se utiliza en la producción de placas de circuito impreso, chips de computadora y otros componentes electrónicos.
  5. Industria médica: el cobre se utiliza en equipos médicos, como máquinas de rayos X, debido a su excelente conductividad eléctrica y radiopacidad.
  6. Acuñación: El cobre se utiliza en la producción de monedas debido a su durabilidad y resistencia a la corrosión.
  7. Aplicaciones decorativas: el cobre se utiliza en joyería, esculturas y otras aplicaciones decorativas debido a su atractivo color marrón rojizo y su maleabilidad.
  8. Propiedades antimicrobianas: el cobre tiene propiedades antimicrobianas naturales y se utiliza en la producción de equipos hospitalarios, manijas de puertas y otras superficies de alto contacto para reducir la propagación de infecciones.

En general, el cobre es un metal versátil con una amplia gama de usos en diversas industrias y aplicaciones.

Distribución mundial de minerales de cobre

Los minerales de cobre se encuentran en muchas partes del mundo y la producción de cobre es una industria importante en muchos países. Los principales países productores de cobre del mundo incluyen a Chile, Perú, China, Estados Unidos, Australia, la República Democrática del Congo, Zambia, Rusia y Canadá.

Chile es el mayor productor de cobre del mundo, representando aproximadamente el 28% de la producción mundial de cobre en 2020. Perú es el segundo mayor productor, seguido de China y Estados Unidos. Otros importantes países productores de cobre incluyen Indonesia, México, Kazajstán y Polonia.

Los minerales de cobre se encuentran típicamente en asociación con otros minerales como el oro, la plata, el plomo y el zinc, y con frecuencia se extraen como subproductos de estos otros metales. Algunos de los cobres más importantes depósitos minerales en el mundo se encuentran la mina Chuquicamata y la mina Escondida en Chile, la mina Grasberg en Indonesia y la mina Olympic Dam en Australia.

  • En Estados Unidos de America, como masas notablemente grandes y cristales grandes y excelentes en depósitos de la península de Keweenaw, Keweenaw y Houghton Cos., Michigan; en varios depósitos de pórfido en Arizona, incluidos los de la mina New Cornelia, Ajo, Pima Co.; Copper Queen y otras minas en Bisbee, Cochise Co.; y en Ray, Gila Co.; de manera similar en la mina Chino en Santa Rita, Grant Co., Nuevo México.
  • En Namibia, en la mina Onganja, 60 km al noreste de Windhoek, y en Tsumeb.
  • En grandes cristales de la mina de Turinsk, Bogoslovsk, Montes Urales, Rusia.
  • En Alemania, en Rheinbreitbach, Renania del Norte-Westfalia, y en la mina Friedrichssegen, cerca de Bad Ems, Renania-Palatinado.
  • En finos especímenes de muchas minas en Cornualles, Inglaterra.
  • En Australia, en Broken Hill, Nueva Gales del Sur.
  • En Chile, en Andacolla, cerca de Coquimbo. De Bolivia, en Corocoro.

Tendencias de la demanda y producción de cobre

El cobre es un metal ampliamente utilizado con una amplia gama de aplicaciones, que incluyen cableado eléctrico, plomería, construcción y electrónica. Como resultado, la demanda global de cobre está fuertemente influenciada por las tendencias en estas industrias.

Durante las últimas décadas, la demanda de cobre ha aumentado constantemente debido al uso creciente de dispositivos electrónicos, el desarrollo de infraestructura en las economías emergentes y la electrificación del transporte. Según el International Copper Study Group (ICSG), el consumo global de cobre creció a una tasa anual promedio de 3.4% entre 2000 y 2019.

La producción de cobre también ha aumentado para satisfacer esta creciente demanda. Los mayores productores de cobre son Chile, Perú, China, Estados Unidos y la República Democrática del Congo. En 2020, la producción minera mundial de cobre se estimó en alrededor de 20 millones de toneladas métricas.

Sin embargo, la producción de cobre puede verse afectada por varios factores, como desastres naturales, huelgas laborales y fluctuaciones en los precios de las materias primas. Por ejemplo, la pandemia de COVID-19 en 2020 provocó una disminución temporal en la producción de cobre debido al cierre de minas y las interrupciones en la cadena de suministro.

En general, se espera que la demanda de cobre siga aumentando en los próximos años, impulsada por el crecimiento de las energías renovables, los vehículos eléctricos y otras aplicaciones de alta tecnología.

Referencias

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