¿Qué es el Cobre?
El cobre es un elemento de número atómico 29, representado por el símbolo Cu.
Se utiliza mucho como material para cables eléctricos, componentes electrónicos, generadores, células solares y refrigeradores debido a su excelente conductividad eléctrica y térmica. El cobre también tiene un punto de fusión relativamente bajo y puede moldearse de diversas formas vertiéndolo en un molde después de fundido.
Es un material muy duradero, resistente a la oxidación y químicamente estable. Por eso se utiliza mucho en campos donde se requiere durabilidad, como materiales de construcción, barcos, piezas de automóvil, tuberías de agua, calentadores y refrigeradores.
El cobre también se utiliza en el procesado de alimentos y en equipos médicos, ya que en su superficie se forma óxido de cobre que puede matar bacterias y virus.
Usos del Cobre
Algunos de los usos típicos del cobre son los siguientes:
- Equipos eléctricos y electrónicos
Cableado y placas de circuitos, bobinas de motores y transformadores, etc. - Materiales de construcción
Paredes exteriores y materiales para tejados, interiores de edificios, pomos de puertas y pasamanos, etc. - Componentes de automoción y náutica
Piezas de motores, tuberías de sistemas de refrigeración, hélices de barcos, cableado eléctrico, etc. - Equipos médicos
Superficies para instrumentos quirúrgicos y equipos médicos, etc. - Equipos de cocina y procesamiento de alimentos
Ollas, sartenes, bandejas de horno, etc. - Fabricación
Chapas de cobre, piezas de maquinaria, tuberías, materiales de construcción, etc.
Tipos de Cobre
Existen varios tipos de cobre, incluidas las aleaciones. Algunos de ellos son:
1. Cobre Libre de Oxígeno
El cobre libre de oxígeno es Cobre que ha sido purificado eliminando el oxígeno. El oxígeno afecta a la conductividad eléctrica del cobre, por lo que se prefiere el cobre libre de oxígeno con alta conductividad eléctrica cuando se utiliza como material para cableado eléctrico y componentes electrónicos.
2. Cobre de Alta Resistencia
Se trata de cobre con mayor resistencia debido a la presencia de pequeñas cantidades de impurezas. Estas impurezas consisten en partículas finas como óxido de cobre y hierro de cobre, que aumentan la resistencia haciendo que el cobre se componga de partículas cristalinas finas.
3. Fosfato de Cobre
Este cobre tiene una alta conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, ya que el oxígeno se elimina mediante la adición de ácido fosfórico. El ácido fosfórico puede disolverse en el cobre y lo solidifica y elimina impurezas como el óxido de cobre y el óxido de hierro.
4. Otros
Además de los anteriores, existen el bronce, el cobre blanco, la alpaca, el latón, el bronce de aluminio, el cobre de titanio y el cobre cromado.
Propiedades del Cobre
1. Conductividad Térmica
El cobre es uno de los metales con una excelente conductividad térmica. Puede transferir energía térmica de forma rápida y uniforme, permitiendo que el calor se transfiera rápidamente desde su fuente y limitando el sesgo térmico y las disparidades de temperatura. El calor en los equipos electrónicos y los sistemas de refrigeración puede distribuirse uniformemente y enfriarse de forma eficiente.
2. Conductividad Eléctrica
El cobre conduce bien las corrientes eléctricas, lo que permite una transmisión eficaz de las señales eléctricas y la potencia, una propiedad importante en circuitos eléctricos como los de los equipos electrónicos y el cableado de alimentación. La excelente conductividad eléctrica del cobre reduce la pérdida de señales eléctricas y energía.
3. No Magnético
El cobre puro no es magnético y no es atraído por los imanes. Esta propiedad se debe a la estructura atómica del cobre y a la disposición de sus electrones.
Sin embargo, las propiedades magnéticas del cobre pueden cambiar si se altera su estructura cristalina, como en las aleaciones de cobre, o si hay impurezas presentes. Por ejemplo, en las aleaciones cobre-níquel y cobre-manganeso, la adición de impurezas de níquel y manganeso al cobre hace que éste se vuelva magnético.
4. Resistencia a la Corrosión
El cobre es altamente resistente a la corrosión y muestra resistencia a la oxidación y a la corrosión en muchas condiciones ambientales. Esto se debe a la película de óxido que se forma en la superficie del cobre.
La superficie del cobre suele estar cubierta por una fina capa de película de óxido (óxido de cobre), que se autocura y protege la superficie del cobre regenerando una nueva película de óxido. La película de óxido se forma por la reacción de los iones de cobre del interior del cobre con el oxígeno externo y la humedad.
5. Maleabilidad y Ductilidad
El cobre es un metal maleable (maleable) y dúctil. Estas propiedades surgen de las propiedades de la estructura cristalina del cobre y de los enlaces entre sus átomos.
La maleabilidad es la propiedad del cobre de cambiar su estructura cristalina y ablandarse cuando se calienta. Normalmente, el cobre es relativamente duro a temperatura ambiente, pero cuando se calienta a altas temperaturas, los huecos entre los cristales aumentan, ablandando el cobre y permitiendo que se le dé nueva forma con facilidad. Esta propiedad puede aprovecharse para forjar o laminar cobre con facilidad.
La expansibilidad es la propiedad de alargarse y estirarse cuando se tira de él. El cobre tiene una estructura cristalina lisa y densamente empaquetada, lo que significa que los átomos entre los cristales tienden a deslizarse cuando se aplican fuerzas de tracción. Por lo tanto, el Cobre se alarga fácilmente cuando se le aplican fuerzas de tracción.
6. Solubilidad
La alta fusibilidad (solubilidad) del cobre con otros metales significa que el cobre puede alearse o unirse fácilmente con otros metales y se produce una amplia gama de aleaciones de cobre.
El latón, por ejemplo, es una de las aleaciones de cobre más comunes y se compone principalmente de cobre y zinc. Las propiedades del latón varían en función de la proporción de cobre y zinc, aprovechando su conductividad eléctrica y térmica, su resistencia a la corrosión y su maquinabilidad.
Las aleaciones de cobre y níquel también están formadas por los componentes principales del cobre y el níquel. Las propiedades varían en función del contenido de níquel, y las aleaciones de cobre-níquel presentan diversas propiedades, como una buena resistencia a la corrosión, propiedades magnéticas y una gran solidez.
Más información sobre el Cobre
Otras Propiedades del Cobre
El cobre también tiene las siguientes propiedades:
Soldabilidad
Presenta excelentes propiedades de soldadura cuando se une a otros metales, lo que lo hace adecuado para operaciones de soldadura.
Resistencia al desgaste
El cobre es resistente a la abrasión y tiene una gran resistencia a la fricción y al desgaste.
Propiedades de baja fricción
El cobre tiene una resistencia a la fricción relativamente baja, lo que significa que puede necesitar menos lubricante y grasa.
Resistencia al calor
El cobre es resistente a las altas temperaturas y proporciona un rendimiento estable en entornos de altas temperaturas y en situaciones en las que se requiere un tratamiento a altas temperaturas.
Propiedades antibacterianas
Las superficies de cobre inhiben el crecimiento de bacterias y virus.
Reciclabilidad
El cobre recuperado como residuo o producto al final de su vida útil puede reutilizarse.
Estética
El cobre tiene un tono rojizo brillante y es un metal estéticamente agradable.
Permeabilidad a los campos magnéticos
El cobre es uno de los metales con mayor permeabilidad al campo magnético. La permeabilidad al campo magnético es una medida de la cantidad de flujo magnético que un material deja pasar a través de un campo magnético. Por lo general, los metales tienen propiedades que dificultan los campos magnéticos, pero el cobre tiene una permeabilidad al campo magnético muy alta, lo que permite que el flujo magnético penetre a través de él con relativa facilidad.
Debido a su alta permeabilidad al campo magnético, el cobre es un material utilizado, por ejemplo, en dispositivos magnéticos y sensores de campo magnético como electroimanes y bobinas de transformadores, o como material de núcleo en inductores electromagnéticos y transformadores. Sin embargo, la permeabilidad del campo magnético del cobre es inferior a la de otros materiales magnéticos (por ejemplo, el hierro y el cobalto), por lo que los materiales magnéticos pueden ser más adecuados que el cobre cuando se requiere una alta permeabilidad magnética.