kobber

Kobber er et av de få metallene som har større anvendelse som rent metall enn i form av legeringer. Først og fremst gjelder dette formål der god elektrisk og termisk ledningsevne er viktig, for eksempel i elektriske ledninger, transformatorer, radiatorer, koke- og inndampningskar. Andre hovedbruksområder er takbekledning, vannrør, beslag, statuer og så videre.

Av de om lag 1000 studerte kobberlegeringer er legeringene med sink (messing), tinn (bronse), aluminium (aluminiumbronse) og nikkel (konstantin, nysølv, alpakka) viktigst. Kobberoksid inngår i keramiske høytemperatursuperledere.

• Les mer om superledning

Det er ikke mye kobber i jordskorpen (68 parts per million, ppm), men mange kobberholdige malmer er kjent. Det mest alminnelige er kobber (I)jern(III)sulfid CuFeS₂. Trivialnavnet er kobberpyritt eller chalkopyritt. Andre viktige kobbermineraler er chalkositt, enargitt, Cu₃AsS₄, bornitt (broket kobber), Cu₅FeS₄, malakitt, Cu₂CO₃(OH)₂, azuritt, Cu₃(CO₃)₂(OH)₂ og cupritt, Cu₂O.

I 2015 ble det produsert 19 100 tusen tonn kobber i verden. De største produsentene var Chile, Kina, Peru og USA. I Norge finnes mindre forekomster av chalkopyritt, som oftest sammen med pyritt i såkalt kobberkisholdig svovelkis, blant annet i Sulitjelma, Røros, Hjerkinn (Tverrfjellet), Løkken, Joma, Repparfjord, Bidjovagge og på Skorovas. Kobber ble tidligere fremstilt fra noen av disse, men ikke nå lenger.

Jordens kobberreserver fra malmer er anslått til cirka 350 millioner tonn. Det vil si at det er en begrenset ressurs i forhold til forbruket på cirka 10 millioner tonn årlig. Det er derfor viktig å gjøre effektiv gjenbruk av kobber. Rundt 25 prosent av det årlige kobberforbruket baseres nå på gjenvunnet metall.

En langt større reserve for fremtiden er kobber i manganknoller som finnes i store mengder på havbunnen. Det gjennomsnittlige kobberinnholdet er 0,1–1 prosent, men i enkelte tilfeller hele 1,9 prosent. Det totale kobberinnholdet i manganknoller er estimert til cirka ni milliarder tonn. Disse knollene er utfelt fra havet etter hvert som havet har blitt tilført forskjellige mineraler fra landjorden i tidens løp (som påpekt av den svenske kjemikeren Lars Gunnar Sillén). Men det er usikkert hvem som eier knollene, og det er også usikkert hva som vil skje med livet på havbunnen når de blir fjernet (se økosystem).

I fuktig luft får kobber et grønt overflatebelegg (patina) av basiske kobbersalter, kalt irr. Når kobber reagerer med tørr, ren oksygengass dannes en tynn oksidfilm som beskytter mot videre reaksjon ved romtemperatur. Ved høye temperaturer omdannes metallet langsomt til kobber(I)oksid, Cu₂O, og et tynt ytre lag av kobber(II)oksid, CuO.

I forbindelser kan kobber være en-, to- og treverdig. Cu(I)-forbindelser er diamagnetiske, mens Cu(II)- og Cu(III)-forbindelser er paramagnetiske.

Kobbermetall løser seg i oksiderende syrer som salpetersyre og konsentrert svovelsyre under utvikling av henholdsvis nitrogenoksider og svoveldioksid.

De toverdige kobberforbindelsene er de mest alminnelige og stabile. I fast tilstand er de toverdige kobbersaltene for det meste grønne eller blå. Fortynnede, vannløsninger er blåfargede. Den blå fargen kommer fra kompleksionet [Cu(H₂O)₄]²⁺.

Toverdige kobberioner danner lett kompleksioner, for eksempel det sterkt blåfargede tetraaminkobber(II)-ionet:

Cu²⁺(aq) + 4NH₃(g) = [Cu(NH₃)₄]²⁺(aq)

Reaksjonen brukes til påvisning av kobber.

Enverdige kobberforbindelser er mindre stabile. Vannløsninger av Cu(I)-salter disproporsjonerer lett til Cu(0)- og Cu(II)-salter.

Cu(I) opptrer i form av tungt løselige forbindelser som kobber(I)oksid, Cu₂O, kobber(I)sulfid, Cu₂S, og halogenforbindelsene CuX. I løsning kan Cu(I) stabiliseres i form av komplekser med klorid, Cl^–, cyanid, CN^–, eller ammoniakk, NH₃.

Treverdig kobber opptrer først og fremst i oksider og fluorider, gjerne i ternære forbindelser der den andre metallkomponenten er et elektropositivt grunnstoff, for eksempel K₃CuF₆ og KCuO₂.

I høytemperatur-superledere har kobber ofte en blandet valenstilstand, for eksempel i YBa₂Cu₃O₇, hvor gjennomsnittlig oksidasjonstall for kobber er 2,33.

Størsteparten av kobberforekomstene som benyttes inneholder 1,5–2 vektprosent kobber. Åpne miner med kobberinnhold ned i 0,4 vektprosent kan allikevel være lønnsomme.

Raffineringsprosessen starter ved at råmalmen blir knust til et fint pulver. Kobbermineralet blir så skilt fra resten ved flotasjon, og man får et konsentrat med 20–50 prosent kobber. Den viktigste forurensningen er jern, men også nikkel, sølv og gull forekommer.

Kobbermetall fremstilles i dag ved en av to prosesser: en termisk prosess og en prosess hvor konsentratet løses. Den termiske prosessen er energikrevende og forutsetter storskalaanlegg. Løsningsprosessen er enklere og kan foregå i mindre anlegg.

Både for mennesker, høyerestående dyr og mange planter er kobber et livsnødvendig sporgrunnstoff. Kobbermangel kan føre til anemi og andre sykdommer. Hos griser og høns har det for eksempel vist seg at kobbermangel skader bendannelsen, hos sauer blir ullkvaliteten forringet, og hos kuer går melkeproduksjonen ned.

Man regner med at et voksent menneske trenger to milligram kobber per dag, og at det daglig blir tilført noe i overkant av dette med den maten vi spiser, nemlig 2–5 milligram, hvorav bare en del blir resorbert. Alt i alt inneholder det menneskelige legemet 100–150 milligram kobber, mest i lever og knokler. Blod inneholder små mengder kobber i form av forskjellige kobberproteiner. Det er videre fastslått at kobber virker fremmende på dannelsen av de røde blodcellene og begunstiger hemoglobinets opptak av jern. Det har nemlig ved behandling av blodfattighet vist seg at mange jernpreparater bare har virkning når det samtidig er små mengder kobberforbindelser til stede.

Kobber er imidlertid ikke noen bestanddel av hemoglobinmolekylet. Derimot inngår det i mange enzymer (oksidaser) som katalyserer oksidasjons-/reduksjonsprosessene hos dyr og planter. I blodet hos bløtdyr og havkreps er for eksempel jernholdig hemoglobin erstattet med blått, kobberholdig hemocyanin. Små kobbermengder virker stimulerende på dannelsen av de grønne plantenes klorofyll.

Kobber er ved siden av jern og gull det metallet som har vært lengst i bruk, sannsynligvis fra omkring 5000 før vår tidsregning (fvt.). Dette skyldes delvis at det på grunn av sin edelhet kan forekomme fritt i naturen.

Metallet la grunnlaget for de gamle metallkulturene; først kobberalderen, deretter bronsealderen, hvor legeringer mellom kobber og tinn (bronse) ble benyttet til å gi redskaper og våpen med økt styrke. Legeringen mellom kobber og sink (messing), er kjent fra omkring 300 etter vår tidsregning (evt.). Tidlig bruk av kobber og bronse er blant annet kjent fra Egypt, hvor metallet allerede omkring 3500 fvt. ble fremstilt ved å redusere mineralet malakitt fra Sinaihalvøya i trekullild.

Navnet kobber er avledet av latinsk aes cuprium, det vil si «metallet fra Kypros», fordi mye av det metallet som romerne brukte kom fra Kypros. Alkymistene betegnet kobber med symbolet for planeten Venus, ♀.

• kobberlegeringer
• kobberoksider
• kobbersulfater
• metall
• grunnstoff
• periodesystemet