rame

Rame (cuprum) è un elemento chimico nel Periodico tavola degli elementi, che ha il simbolo Cu e numero atomico 29. Il rame è un non allotropico metallo con sistema cristallino cubico a corpo centrato, di colore rosso. Ha una alta conducibilità termica, malleabilità a caldo e a freddo e una buona resistenza alla corrosione.

Proprietà del rame

Alcune altre proprietà meccaniche

limite di snervamento – 60 MPa
resistenza a trazione – 220 MPa (relativamente morbido)
durezza – 50 %
contrazione – 70 %

Resistenza alla corrosione

Una buona resistenza del rame alla corrosione è causata da due fattori:

positivo potenziale elettrochimico +0,34 V,
effetti ossidi e altre combinazioni che si formano sulla sua superficie.

Contro la corrosione atmosferica protegge la cuprosità – uno strato di carbonati idrati di rame. Ha anche una buona resistenza in soluzioni di acidi senza effetti ossidativi (acido cloridrico, acido fluoridrico), se non sono aerati. Agiscono negativamente sul rame cloro, ammoniaca e combinazioni zolfo.

Malattia da idrogeno del rame

Se il rame contiene impurità di più del 0,03 % ossigeno, è suscettibile a fratture. A temperature superiori a 400 °C, dall'atmosfera gassosa al rame diffonde idrogeno e reagisce seguendo l'equazione:

Cu₂O + H₂ → 2 Cu + H₂O

Vapor d'acqua provoca pressioni interne nel rame causando fessure e cavità.

Utilizzo del rame

Il rame viene utilizzato per scopi tecnici come metallo puro (circa il 55 % della produzione), così come lega con vari elementi (restante). Fino al 75 % dei prodotti in rame vengono utilizzati in elettrotecnica, seguita da ingegneria meccanica, industria alimentare e industria chimica. Viene utilizzato ad esempio nella produzione di fili, lamiere, tubazioni e monete, nell'agricoltura per il trattamento delle malattie delle colture, per la protezione del legno, della pelle e dei tessuti. A causa della sua alta conducibilità elettrica e termica viene utilizzato anche come metabolita. Il comune sale del rame come solfato, carbonato, cianuro, ossido e solfuro viene utilizzato come fungicida, componente nella ceramica e nella pirotecnica, per il rame elettrolitico come anche altre applicazioni nell'industria. Le leghe di rame, bronzo e ottone, vengono utilizzate per la produzione di strumenti e utensili in diversi settori.

Rame tecnico

rame minerario grezzo contiene solo il 94 al 97 % di Cu,
rame minerario può raggiungere una purezza fino al 99,85 % di Cu, prodotto mediante raffinazione pirometalurgica raffinazione del rame minerario grezzo,
rame elettrico o rame catodico raggiunge fino al 99,95 % di Cu, prodotto mediante raffinazione elettrolitica,
rame più puro con una purezza fino al 99,999 % di Cu viene prodotto mediante raffinazione in vuoto dal rame catodico,
per saldatura viene utilizzato rame senza ossigeno, resistente alla malattia da idrogeno

Leghe di rame

Le leghe di rame formano due gruppi principali:

lamiere – leghe di rame con zinco come principale additivo,
bronzi – leghe di rame con stagno, alluminio, piombo come principali additivi.

Composti di rame

I composti più comuni sono ossido rameoso, ossido rameico e solfuro rameoso. Fa parte delle minerali (ad esempio chalkopyrite CuFeS₂, chalkosina Cu₂S, cuprite Cu₂O e malachite CuOH₂.CuCO₃).

Importanza biologica

Il rame è un elemento essenziale per tutte le piante superiori e gli animali. Dopo assorbimento nella sistema digestivo si lega all' albumina e viene trasportato al fegato. Nel sangue si lega al proteina plasmatica ceruloplasmina.

È parte di diversi enzimi, nella forma di centri di rame in ossidasi citocromo-C e in sodio superossido dismutasi (contiene rame e zinco). Oltre al ruolo negli enzimi, il rame viene utilizzato per il trasporto biologico di elettroni. Le proteine blu di rame che partecipano al trasporto elettronico includono ad esempio azurina e plastocianina. Il nome "rame blu" deriva dal colore blu intenso derivante dal trasferimento di carica da ligando a metallo (ligando-to-metal charge transfer – LMCT), l'assorbimento della banda del complesso è intorno a 600 nm.

Probabilmente zinco e rame si competono nell'assorbimento nel tratto digestivo, quindi una dieta con eccesso di uno di questi minerali può significare una mancanza dell'altro. Dose giornaliera raccomandata di rame per adulti sani è 0,9 mg/giornalmente.

Tossicità

Tutti i composti di rame, se non è noto il contrario, devono essere considerati tossici. La dose letale solfato rameoso per l'uomo è circa 7 a 10 grammi^[1]. Il rame è il terzo elemento traccia più abbondante nel corpo dopo lo zinco e il ferro. La concentrazione sicura proposta in acqua potabile per le persone varia in base alla fonte, ma tende a stabilizzarsi da 1,5 a 2 mg/L. Assunzione alimentare di riferimento: la tolleranza superiore per l'assunzione alimentare di rame per adulti da tutti i fonti è 10 mg/giornalmente.

Una parte importante della tossicità del rame deriva dalla sua capacità di accettare e donare elettroni durante il cambiamento dello stato di ossidazione. Questo catalizza la formazione di ioni radicali molto reattivi, come ad esempio radicali ioni, come ad esempio idrossile radicale, in modo simile reazione di Fenton. Questa attività catalitica viene utilizzata dagli enzimi con cui è normalmente associato il rame e quindi è tossico solo quando è separato e non mediato. Questo aumento della quantità di radicali liberi non mediati è chiamato stress ossidativo e è oggetto di ricerca attiva in diversi malattie, dove il rame può giocare un ruolo importante, ma minore rispetto alla tossicità acuta.