Cobre
El cobre (Cu, Z = 29) es un metal rojizo, dúctil y gran conductor eléctrico, base de cables, tuberías y aleaciones como el bronce.
El cobre es un elemento químico de símbolo Cu y número atómico 29, un metal rojizo, blando y dúctil que destaca por conducir muy bien la electricidad y el calor. Fue uno de los primeros metales que trabajó el ser humano y hoy sigue siendo imprescindible en cables, tuberías, motores y electrónica.
¿Qué es el cobre?
El cobre es un metal de transición del grupo 11 de la tabla periódica, situado justo encima de la plata y el oro. Su símbolo, Cu, procede del latín cuprum, deformación de Cyprium, «metal de Chipre», isla de donde los romanos extraían gran parte de este material.
Es uno de los pocos metales que se encuentran en la naturaleza en estado nativo, es decir, sin combinar, lo que explica que se trabajara hace unos 10 000 años. Su aleación con estaño, el bronce, dio nombre a toda una etapa de la historia: la Edad del Bronce.
Propiedades del cobre
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Símbolo y número atómico | Cu, Z = 29 |
| Masa atómica | 63,55 u |
| Configuración electrónica | [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ |
| Densidad (20 °C) | 8,96 g/cm³ |
| Punto de fusión | 1085 °C |
| Punto de ebullición | 2562 °C |
| Estados de oxidación habituales | +1 y +2 |
| Conductividad térmica | aprox. 400 W/(m·K) |
Propiedades físicas
El cobre puro tiene un color rojizo anaranjado característico, brillo metálico y es muy maleable y dúctil: se puede estirar en hilos finísimos o laminar en planchas. Es el segundo mejor conductor de la electricidad entre los metales, solo superado por la plata, y por eso la mayor parte del cobre producido se destina a aplicaciones eléctricas. Sus electrones de valencia, deslocalizados, explican esta conducción mediante el enlace metálico.
Propiedades químicas
Es poco reactivo en comparación con otros metales. No reacciona con el agua ni desplaza al hidrógeno de los ácidos no oxidantes, como el clorhídrico diluido, pero sí lo ataca el ácido nítrico, que lo oxida:
Al exponerse al aire húmedo, el cobre se recubre lentamente de una capa verdosa llamada pátina o verdín, formada principalmente por carbonatos y sulfatos básicos de cobre. Lejos de ser un daño grave, esta capa protege el metal de una corrosión más profunda, y es la razón del color verde de los tejados de cobre antiguos y de la Estatua de la Libertad.
Dónde se encuentra y cómo se obtiene
El cobre representa unos 60 partes por millón de la corteza terrestre. Se extrae sobre todo de minerales sulfurados y oxidados:
- Calcopirita, CuFeS₂: la mena más importante.
- Calcosina, Cu₂S.
- Cuprita, Cu₂O.
- Malaquita, Cu₂CO₃(OH)₂, de color verde intenso, usada también como piedra ornamental.
El proceso habitual consiste en triturar la roca, concentrar el mineral por flotación, fundirlo para obtener un cobre impuro y refinarlo después por electrólisis hasta alcanzar una pureza superior al 99,9 %. Chile es el mayor productor mundial, seguido de Perú y la República Democrática del Congo. En España, la Faja Pirítica Ibérica, con minas históricas como Riotinto, ha sido una de las grandes zonas cupríferas de Europa.
El cobre es también muy reciclable: se puede refundir una y otra vez sin perder calidad, y una parte importante del consumo mundial procede del metal recuperado.
Aleaciones y compuestos del cobre
El cobre forma numerosas aleaciones que mejoran su dureza o su resistencia:
- Bronce: cobre y estaño, usado en esculturas, campanas y cojinetes.
- Latón: cobre y cinc, común en grifería, instrumentos musicales y casquillos.
- Cuproníquel: cobre y níquel, resistente al agua de mar y utilizado en monedas y cascos de barcos.
Entre sus compuestos destaca el sulfato de cobre(II) pentahidratado, CuSO₄·5H₂O, de color azul intenso. Se emplea como fungicida en agricultura (el «caldo bordelés» mezcla sulfato de cobre y cal) y como reactivo en laboratorio. Al calentarlo pierde el agua de cristalización y se vuelve blanco.
Aplicaciones del cobre
- Electricidad y electrónica: cables, bobinas de motores, transformadores y placas de circuito impreso.
- Construcción: tuberías de agua y gas, cubiertas y fachadas.
- Intercambio de calor: radiadores, calderas y sistemas de climatización.
- Energías renovables y movilidad eléctrica: un coche eléctrico y un aerogenerador usan mucho más cobre que sus equivalentes tradicionales.
- Superficies antimicrobianas: el cobre inactiva muchos microorganismos en su superficie y se estudia su uso en pomos y barandillas de hospitales.
El cobre y la salud
El cobre es un oligoelemento esencial: forma parte de enzimas como la citocromo c oxidasa, que interviene en la respiración celular, y de la ceruloplasmina, que transporta hierro. Una persona adulta necesita cantidades muy pequeñas, que obtiene de frutos secos, legumbres, mariscos o cacao. Tanto su déficit como su exceso causan problemas; la enfermedad de Wilson, por ejemplo, es un trastorno genético en el que el cobre se acumula en el hígado y el cerebro.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántos moles de cobre hay en 127 g de este metal? (M = 63,55 g/mol)
n = m / M = 127 g / 63,55 g/mol ≈ 2,0 mol de Cu.
2. ¿Qué volumen ocupan 100 g de cobre? (densidad = 8,96 g/cm³)
V = m / d = 100 g / 8,96 g/cm³ ≈ 11,2 cm³.
3. Calcula el porcentaje de cobre en el CuSO₄·5H₂O (M = 249,7 g/mol).
% Cu = (63,55 / 249,7) × 100 ≈ 25,5 %.
4. ¿Cuántos gramos de CuSO₄·5H₂O contienen 0,50 mol de la sal?
m = n × M = 0,50 mol × 249,7 g/mol ≈ 124,9 g.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el cobre se pone verde?
Porque reacciona lentamente con el oxígeno, la humedad y el dióxido de carbono del aire y forma una capa de carbonatos y sulfatos básicos de color verde azulado. Esta pátina protege al metal de seguir oxidándose.
¿Es el cobre mejor conductor que el aluminio?
Sí, a igual sección conduce mejor la electricidad. El aluminio es más ligero y barato, por lo que se usa en líneas de alta tensión, pero el cobre predomina en instalaciones domésticas y en motores.
¿Cuál es la diferencia entre bronce y latón?
El bronce es una aleación de cobre y estaño y el latón es una aleación de cobre y cinc. El latón suele tener un tono más amarillo y el bronce más pardo rojizo.
¿Es tóxico el cobre?
En pequeñas cantidades es necesario para el organismo. En dosis altas resulta tóxico, y algunos compuestos, como el sulfato de cobre, son nocivos si se ingieren.
¿Se puede reciclar el cobre?
Sí, se recicla indefinidamente sin pérdida de propiedades, lo que ahorra mucha energía respecto a obtenerlo del mineral.
Referencias
- Greenwood, N. N. y Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann.
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química. La ciencia central. Pearson.
- Haynes, W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2023). «Cobre». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/cobre/
