Coire
Lo coire (var. coeire[1]) es un element quimic metallic de simbòl Cu e de numèro atomic 29. Utilizat dempuei la fin dau periòde neolitic, es un metau roge e lusent que se situa dins la colona 11 de la taula periodica amb l'argent e l'aur. Se caracteriza donc per una ductibilitat, una malleabilitat e una conductivitat electrica fòrça importantas. En revènge, sei proprietats mecanicas son feblas e, per l'utilizar, es necessari de l'integrar dins d'aliatges amb d'autrei metaus coma l'estanh (bronze), lo zinc (laton) ò lo niquèl (cuproniquèl).
Au nivèu quimic, presenta una reactivitat superiora a l'argent e l'aur. Aquò permet de l'utilizar dins de procès de sintèsi organica e lei saus d'ions cuprats Cu2+ an de proprietats interessantas per limitar la proliferacion deis algas e dei mosiduras. En causa de sa resisténcia relativament auta a la corrosion, lo coire foguèt tanben fòrça utilizat per fabricar de pèças de moneda durant l'Antiquitat e l'Edat Mejana. Pasmens, son ròtle principau dins la societat modèrna es aqueu de conductor electric. Ansin, sa produccion a conegut una aumentacion espectaclosa durant lo sègle XX, çò qu'entraïnèt la cèrca regulara de jaciments novèus e la mesa en plaça de procès de reciclatge.
Lei productors principaus au començament dau sègle XXI son Chile e Peró (que dispausan de minas gigantas dins leis Andes), Austràlia, Còngo e China. Pasmens, l'aumentacion de la produccion a de dificultats per contentar la demanda e la valor dau coire es en aumentacion regulara dempuei leis ans 2000. En parallèl, la difusion de saus de coire dins l'environament causa de problemas de pollucions car leis ecosistèmas aqüatics i son sensibles.
Istòria Modificar
Preïstòria e Antiquitat Auta Modificar
Lo coire natiu foguèt utilizat a partir dei millenari IX-VIII avC en Anatolia per la fabricacion d'objèctes per martelatge[2]. Aquela tecnica se difusèt lentament dins lei regions vesinas : en Asia Centrala au millenari IV avC, en Egipte e a l'entorn de la Mar Negra au millenari V avC e en Euròpa Occidentala au millenari III avC. En Mesoamerica, son usatge foguèt descubèrt d'un biais independent durant lo millenari III avC. Definís un periòde finau dau Paleolitic qu'es dich calcolitic.
Lei premierei traças de fonda dau coire datan dau millenari V avC, totjorn en Anatolia. Aquò favorizèt son utilizacion dins la mitat orientala de la Mar Mediterranèa e sa metallurgia sembla ben mestrejada en Orient Mejan au millenari IV avC[3]. L'aparicion dau bronze, aliatge de coire e d'estanh, aguèt probablament luòc en Asia Centrala vèrs lo millenari V avC. Son utilizacion es atestada en Mesopotamia vèrs 3000 avC. La descubèrta dau laton, aliatge coire e de zinc, sembla pus recenta. Se debanèt probablament durant lo millenari III avC en Orient Mejan ò ais Índias.
De l'Antiquitat a la Revolucion Industriala Modificar
De l'Antiquitat a la Revolucion Industriala, lo coire es un metau es utilizat sus totei lei continents[4]. L'usage dau coire natiu demorèt limitat per sa malleabilitat. Foguèt donc subretot utilizat per fabricar de joièus e de monedas (sovent primitivas[5]). Dins certanei regions, especialament en Egipte, en Grècia e en Mesoamerica, lo coire aguèt d'aplicacions medicalas liadas a sei proprietats antisepticas.
La metallurgia dau coire se desvolopèt dins un espaci anant de la Mar Mediterranèa a China. Dins aquelei regions, permetèt de desvolopar lei bronzes e lei latons destinats a la fabricacion d'otís (principalament durant l'Edat dau Bronze), de monedas e d'ornaments. Au nivèu tecnic, l'apondon de plomb dins lei latons venguèt una practica frequenta[6]. En Japon, la fabricacion de l'estatua dau Boda dau temple de Tōdai-ji mòstra un mestritge de la tecnica de la colada au sègle VIII.
Dempuei la Revolucion Industriala Modificar
A partir dau sègle XV, leis aplicacions dau coire venguèron pus nombrosas gràcias ai progrès dei sciéncias e dei tecnicas. Per exemple, lei còcas dei naviris de l'expedicion Colomb dispausavan d'un doblatge de coire. Pasmens, la produccion de coire conoguèt una evolucion majora durant la Segonda Revolucion Industriala amb l'electrificacion dei país industrializats. Puei, amb l'aparicion de l'electronica, lo coire venguèt un element fondamentau de l'economia modèrna.
Quimia dau coire Modificar
Caracteristicas Modificar
Caracteristicas fisicas Modificar
Dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, lo coire es un metau roge fòrça ductile e malleable que sa densitat es d'aperaquí 8,96. Son ponch de fusion es de 1 084 °C e son ponch d'ebullicion de 2 562 °C[7]. La combustion de sa vapor presenta una coloracion verda caracteristica.
Lei proprietats mecanicas dau coire li permèton d'èsser aisament estirat ò martelejat a freg. En revènge, sa resisténcia a una constrencha fisica es febla, çò que limita son utilizacion dins la fabricacion d'otís. Pasmens, sa proprietat fisica pus importanta es probablament sa conductivitat electrica (59,6.106 S.m-1) qu'es la segonda pus auta entre lei metaus purs après l'argent. Lo coire a tanben una conductivitat termica importanta, egala a 401 W.m-1.K-1.
Caracteristicas quimicas Modificar
Lo coire es un metau de transicion qu'a una estructura electronica que correspond a [Ar] 3d10 4s1. Situat dins la colona 11 de la taula periodica, a de proprietats quimicas similaras a aquelei de l'argent e l'aur. Pasmens, presenta una reactivitat superiora. A l'estat natiu, es pas atacat per l'aire eissuch ò per lo dioxigèn gasós. En revènge, la preséncia d'aiga e de dioxid de carbòni favoriza una corrosion de sa superficia[8]. Estable, aqueu jaç d'oxids es generalament de color brun-negre e protegís lo rèsta dau metau.
Lo coire pòu reagir amb de compausats divèrs coma leis acids (compres de solucions d'acids febles coma lo vinaigre[9]), lei peroxids ò lei basas (compres de basas feblas coma l'amoniac). De mai, a de proprietats cataliticas nombrosas que son fòrça utilizadas en quimia organica. Enfin, lo coire metallic a de potenciaus redox permetent una utilizacion dins la fabricacion de pilas electricas.
Lo coire a quatre estats d'oxidacion principaus :
- l'estat +I es monovalent e frequent dins la natura amb l'oxid Cu2O de color roge. En revènge, es rar en solucion aquosa car l'ion cuprós Cu+ es rapidament transformat en ion cupric Cu2+.
- l'estat +II es divalent e caracterizat per la coloracion blava de sa solucion aquosa. Forma aisament de complèxs estables amb l'oxigèn, l'ion idroxid e d'alogèns. Es fòrça utilizat dins la vida vidanta per lei proprietats antisepticas ò antifongicas de sei saus. Dins d'autrei sectors, de compausats presentant lo coire a l'estat +II son utilizats en medecina (dosatge dei proteïnas) ò en electronica (cèrca de supraconductors).
- l'estat +III es rar car l'ion Cu3+ es instable. Pasmens, es estudiat per lei proprietats catalicas ò supraconductritz de certanei saus.
- l'estat +IV es fòrça rar e pauc estudiat.
Isotòps Modificar
Lo coire a 29 isotòps coneguts que son nombre de massa varia entre 52 e 80. A egalament 7 isomèrs nuclears identificats. Leis isotòps estables son lo coire-63 e lo coire-65 que constituïsson respectivament 69,17 % e 30,83 % dau coire naturau. La massa atomica estandarda dau coire es donc de 63,546 (3) u.
Leis isotòps radioactius son fòrça instables. Aqueu amb lo periòde radioactiu pus lòng es lo coire-67 (61,8 h) e la màger part an un periòde inferior a una minuta. Totei son produchs artificialament. Lo pus utilizat es lo coire-64, de periòde radioactiu egala a 12,7 h, qu'a d'aplicacions en imatjariá medicala e en terapia. Pasmens, leis isotòps 60, 61 e 62 an tanben d'aplicacions – raras – en medecina.
Ocurréncia Modificar
La formacion dau coire se debana durant leis explosions d'estèlas massisas ò de nanas blancas[10]. Sa concentracion dins la crosta terrèstra es estimada entre 55 e 70 ppm[11]. Dins la natura, pòu se trobar sota forma nativa ò dins de mineraus. La formacion d'oxids e de sulfurs associats amb d'autrei metaus es frequenta : calcopirita CuFeS2, bornita CuSFeS4, cubanita CuFe2S4... etc. Lei cristaus son sovent opacs amb de colors vivas.
Metallurgia dau coire Modificar
Principis de produccion Modificar
Per la produccion de coire, l'industria utiliza generalament de mineraus primaris tenent un taus de 2% de coire amb de variacions possiblas anant 0,5% a 5%. Dins 80%, s'agís de sulfurs, que contènon d'autreis elements metallics (compres de metaus preciós coma l'aur ò l'argent)[12], que son tractats per pirometallurgia. La premiera etapa consistís donc a aumentar la concentracion de coire a una tenor de 20-40% gràcias a d'operacions mecanicas (concassatge, trissatge, sedaçatge, triatge) e quimicas (reaccion amb de tensioactius coma l'amulxantat de potassi).
Puei, aqueu « minerau concentrat » es caufat en preséncia de silici per formar un lachier e de matas a basa de sulfurs de coire e de fèrre contenent una concentracion de coire de 40 a 75%. La mata liquida es alora oxidada en preséncia de silici dins un convertidor. La reaccion globala es :
En sortida, lo coire es colat per formar de blòts de 150 kg que son dichas « blisters ». Lo metau contèn encara 1% a 2% d'impuretats qu'empedisson son usatge dins lo transpòrt d'electricitat.
Amb lei mineraus fachs d'oxids (cuprita) ò de carbonats (azurita, malaquita), l'extraccion dau coire es basat sus lei principis de l'idrometallurgia. Ansin, après l'etapa de concentracion mecanica, a luòc una lixiviacion ò una extraccion liquid-liquid. Per aquò, s'utiliza un solvent organic, coma lo querosèn, que permet de dissòudre leis ions cuprics Cu2+. La solucion obtenguda es concentrada per destillacion e eliminacion dau solvent. Puei, un procès d'electrolisi ò de cementacion sus de curum d'acier permet d'obtenir la formacion de coire metallic. Dins lo premier, de taus de puretat de 99,9% son possibles mai dins lo segond, un afinatge es necessari.
Aquel afinatge es identic per lei blisters ò per lo coire polluït per l'acier. Existís doas solucions. La premiera es l'afinatge termic qu'es vengut fòrça rar en causa de son còst e de sa complexitat. Necessita la fusion dau metau e l'injeccion de gas (generalament d'idrocarburs) per favorizar l'eliminacion deis impuretats sota forma d'oxids metallics volatils, de monoxid de carbòni e de vapor d'aiga. La segonda possibilitat es un afinatge electrolitic dins una solucion de sulfat de coire e d'acid sulfuric. Leis ions cuprics migran vèrs la catòde e leis impuretats tomban dins lei fangas dau banh[13]. Aqueu procès permet d'obtenir un metau pur a 99,90-99,95%.
Segon lei besonhs, lo coire eissit d'un afinatge electrolic es l'objècte de fondas suplementàrias sota atmosfèra contrarotlada. L'objectiu es d'acabar l'eliminacion de l'oxigèn e, de còps, lei produchs utilizats per aqueu tractament. Au finau, quatre qualitats de coire comerciau existisson : sensa oxigèn, amb oxigèn, desoxigenat amb reliquat desoxigenant e desoxigenat sensa traça de desoxigenant.
-
Fotografia de sistèmas mecanics destinats a concentrar lei mineraus primaris.
-
Fotografia dau minerau de coire après l'apondon de tensioactius.
-
Fotografia d'una mòstra de coire pura a 98%.
-
Fotografia d'un disc de coire pur a 99,95%
Reciclatge Modificar
Dins lo mond modèrne, lo reciclatge es una fònt importanta de coire[14]. D'efiech, gràcias a son estabilitat quimica, es reciclable a l'infinit e lo procès permet una economia d'energia de 85% a respècte de la produccion a partir de mineraus. Ansin, tre leis ans 1990, un tèrç de la consumacion europèa proveniá dau reciclatge d'objèctes de coire ò de retalhons industriaus. En 2008, aqueu taus èra montat a 43%.
Produccion e aplicacions Modificar
Produccion Modificar
En 2015, lei resèrvas mondialas de coire èran estimats a 700 milions de tonas e la produccion es en aumentacion regulara dempuei lo sègle XIX : 500 000 tonas en 1900, 2 milions en 1930, 4 milions en 1960, 9 milions en 1990, 16 milions en 2010 e 20 milions en 2017. Lo productor principau èra Chile que teniá quatre minas gigantas dins leis Andes. Leis autrei país productors importants èran China, leis Estats Units, Peró, Austràlia e Russia.
| Reng | País | Produccion (103 t) | Resèrvas identificadas (103 t) |
| 1 |  Chile
|
5 760 | 209 000 |
| 2 |  China
|
1 710 | 30 000 |
| 3 |  Peró
|
1 700 | 68 000 |
| 4 | 
|
1 380 | 35 000 |
| 5 | .svg){kind=small} Republica Democratica de Còngo
|
1 020 | 20 000 |
| 6 | .svg){kind=small} Austràlia
|
971 | 93 000 |
| 7 |  Russia
|
732 | 30 000 |
| 8 |  Zambia
|
712 | 20 000 |
| 9 | .svg){kind=small} Canadà
|
697 | 11 000 |
| 10 |  Mexic
|
594 | 38 000 |
| TOTAU | 19 100 | 700 000 |
En fòra d'aquelei país, Polonha e Indonesia tènon egalament de resèrvas importantas amb respectivament 28 e 25 milions de tonas identificadas. Leis exportators principaus èran en 2015 Chile, Peró e Austràlia e leis importators pus importants èran China, Japon, Índia e la Corèa dau Sud.
La valor de la tona de coire conoguèt una aumentacion fòrta au començament dau sègle XXI en causa de l'acceleracion de la creissença chinesa. Es ansin passat de 1 320 dolars en 1999 a de valors superioras a 5 000 ò 6 000 dolars durant leis ans 2010. En parallèl, de recèrcas minieras importantas son en cors per identificar de jaciments novèus. Aquò permetèt d'aumentar la quantitat dei resèrvas conegudas de 310 milions de tonas en 1996 a 700 milions en 2015. Dins aquò, aquelei resèrvas representan solament 35 a 40 ans d'esplecha segon lo ritme d'extraccion actuau.
Aplicacions Modificar
Aliatges Modificar
Aperaquí 98% dau coire produch anualament es utilizat sota forma metallica siá a l'estat natiu siá dins un aliatge. Lei compausats pus famós son lo bronze (coire-estanh e lo laton (coire-zinc). Pasmens, n'existís d'autrei coma lo cuproniquèl (coire-niquèl) ò leis aliatges de joielariá (aur-argent-coire). De mai, es possible de modificar leis aliatges classics en i ajustant de metaus coma lo plomb ò l'arsenic
En causa d'aquela diversitat, leis aliatges a basa de coire an de proprietats largas. Per exemple, lo tombac, un laton contenent 70% a 95% de coire e 5% a 30% de zinc a de proprietats mecanicas aumentadas tot en gardant una bòna conductivitat electrica e termica. Es utilizat per la fabricacion de pèças electrotecnicas, de cartochas militaras e d'instruments de musica. Autre exemple, certanei bronze an una duretat extrèma que permet de fabricar de pèças capablas de resistir a la gausidura. Enfin, leis aliatges amb l'aur permèton d'aumentar la resisténcia mecanica de l'aur sensa modificar l'esclat dau metau jaune.
Industrias electrica e electronica Modificar
Dins lo mond actuau, lo coire a d'aplicacions nombrosas dins lei telecomunicacions, lo bastiment, lei transpòrts e la produccion d'energia. Aquò es liat a sei proprietats de conductor electric, superiora a aquelei de l'alumini. Ansin, la màger part deis equipaments electrics e electronics contènon una fraccion significativa de coire (fins a 20%)[15]. Dins aqueleis usatges, lo coire utilizat es rarament pur per aumentar sa resisténcia. Pasmens, aquò es possible dins lei cas ont una conductivitat termica importanta es necessària.
Industria mecanica e construccion Modificar
Lo coire es utilizat, generalament dins d'aliatges, dins l'industria mecanica e dins la construccion per sei proprietats antisepticas, sa resisténcia a la corrosion e la facilitat de sa mesa en òbra. En particular, es un materiau de tria per la fabricacion de conduchs destinats au transpòrt de l'aiga potabla. D'efiech, limita la proliferacion dei bactèris, resistís a l'accion de l'aire gràcias a la formacion d'un jaç exterior d'oxids impermeables e la tecnica dau brasatge permet aisament diferentei pèças entre elei.
Dins d'autrei sectors, lo coire es utilizat en construccion navala dins d'aliatges coire-niquèl per fabricar de pèças capablas de resistir a la corrosion. En arquitectura, permet de realizar de proteccions de superficia e de decorar de monuments gràcias a la coloracion verda de sei compausats.
Agricultura Modificar
Aperaquí 2% de la produccion mondiala de coire son destinats a la fabricacion de compausats quimics per l'agricultura. Son utilizats coma complements alimentaris ò fongicidas. Lo pus frequent es lo sulfat de coire CuSO4 qu'es una substància eficaça per limitar la multiplicacion deis algas e dei mosiduras. Pòu tanben servir de pigment verd en pintura.
Autreis aplicacions Modificar
Lo coire a d'autreis aplicacions importantas. Pasmens, son consideradas coma menoras car consuman una fraccion fòrça reducha de la produccion mondiala :
- dins l'armament, es utilizat per la fabricacion de municions (ogivas, cartochas...).
- en pirotecnia, de pouveras de coire permèton de produrre de fuòcs d'artifici blaus.
- dins la navegacion, existís de pinturas contenent de compausats coirats per empedir lo desvolopament deis algas sus la còca dei naviris.
- en medecina, certaneis isotòps radioactius son utilizats en imatjariá medicala e en terapia.
- dins lo sector dei supraconductors, l'oxid cupric CuO es un materiau estudiat per fabricar de ceramicas supraconductritz vèrs -140 °C. Tanben, d'autrei compausats (CuS, CuS2 e CuSe2) semblan d'aver un interès.
Ròtle biologic e toxicologia Modificar
Lo coire es un oligoelement necessari au foncionament dau metabolisme uman, especialament per lo desvolopament dau sistèma nerviós e dau sistèma circulatòri, per lo foncionament dei mecanismes d'absorpcion dau fèrre e per la regulacion dau colesteròu ò per l'activacion de certanei defensas immunitàrias. Lei besonhs jornadiers son de l'òrdre de 2 mg per una persona de 75 kg. L'ion cupric Cu2+ es tanben un oligoelement per lei plantas. Pasmens, la màger part dei saus de coire son de substàncias toxicas quand la dòsi aumenta.
En l'òme, una intoxicacion aguda es quasi impossibla car l'ingestion d'una gròssa quantitat de saus de coire entraïna normalament una reaccion violenta de l'organisme (vòmit...). En revènge, d'intoxicacions cronicas son aisament possiblas a partir de poussas metallicas ò d'aiga contaminada. A tèrme cort, lei simptòmas son una febre semblant a una infeccion virala. Disparéisson après quauquei jorns de repaus. A tèrme lòng, leis efiechs son pus nocius amb d'irritacions, de trèbols digestius e nerviós, una demenicion de la produccion d'espèrma e de degalhs au nivèu dei rens e dau fetge.
Dins la natura, lei compausats coirats son fòrça problematicas per leis organismes aqüatics, lei bactèris, leis algas, lei bolets e lei liquèns[16]. Pòdon tanben tocar de mamifèrs sensibles a sa preséncia coma lo moton. Ansin, d'accions son pauc a pauc mesas en plaça per assaiar de limitar lei pollucions. Per exemple, dins l'Union Europèa, l'usatge dei saus de coire es desenant limitat dins l'agricultura biologica amb una nòrma fixant a 150 mg.kg-1 la concentracion maximala de coire dins lo sòu.
Annèxs Modificar
Liames intèrnes Modificar
Bibliografia Modificar
- (en) K. Hilgers, T. Stoll, Y. Skakun, H.H. Coenen, S.M. Qaim, "Cross-section measurements of the nuclear reactions natZn(d, x)64Cu, 66Zn(d, alpha)64Cu and 68Zn(p, alpha)64Cu for production of 64Cu and technical developments for small-scale production of 67Cu via the 70Zn(p, alpha)67Cu process", Appl. Radiat. Isot., 2003, 59 (5-6) : 343-51.
- (en) B.E. Kim, T. Nevitt e D.J. Thiele, "Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation", Nat. Chem. Biol., 2008, 4 (3): 176–85.
- (en) Edward J. Massaro, Handbook of Copper Pharmacology and Toxicology, Humana Press, 2002.
- (fr) Jean-Louis Vignes, Anatole Khodan, Pierre Ailloud e Daniel Grass, "Une vie de cuivre", Bull. Un. Phys., 1987, vol. 91, n° 790-791, pp. 9-34.
Nòtas e referéncias Modificar
- ↑ Lo Congrès Permanent de la Lenga Occitana, Dicod'Òc, cèrca « cuivre », consultat lo 18 de julhet de 2021, [1].
- ↑ (en) Rayner W. Hesse, Jewelrymaking through History: an Encyclopedia, Greenwood Publishing Group, 2007, p. 56.
- ↑ Lo comèrci dau coire dins la region de Chipre (Κύπρος en grèc ancian) es a l'origina dau tèrme latin aes cyprium (« metau de Chipre ») per designar divèrseis aliatges de coire. Evolucionèt per donar cuprum que venguèt coire en occitan.
- ↑ Pasmens, en Oceania, leis Aborigèns semblan pas d'utilizar lo coire per fabricar d'objèctes avans l'arribada deis Europèus.
- ↑ Per exemple, lei Romans utilizèron de monedas de coire entre lei sègles VI e III avC.
- ↑ Per exemple, certanei monedas dau rèine d'August èra compausada d'un aliatge coire-estanh-plomb.
- ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics - 90th edition, CRC Press Inc, 2009.
- ↑ En l'abséncia de dioxid de carbòni, la corrosion dau coire natiu per l'aiga comença a partir de 120 °C.
- ↑ Pasmens, d'un biais curiós, lo coire es pas atacat per l'acid sulfuric a freg.
- ↑ (en) Donatella Romana, Fransesca Matteucci, "Contrasting copper evolution in ω Centauri and the Milky Way", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 2007, 378 (1): L59–L63.
- ↑ (fr) Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca e Bernard Platevoet, Dictionnaire de Géologie, 8a edicion, Dunod, 2014, p. 94.
- ↑ (en) W.G. Davenport, M. King, M. Schlesinger e A.K. Biswas, Extractive Metallurgy of Copper, Fourth Edition, Kidlington, 2002.
- ↑ Lei fangas pòdon de còps contenir de metaus interessants e èsser l'objècte de tractaments ulteriors.
- ↑ (en) Lester Brown, Plan B 2.0: Rescuing a Planet Under Stress and a Civilization in Trouble, W.W. Norton, 2006, p. 109.
- ↑ En revènge, en causa de sa densitat auta, son utilizacion es impossible dins lei cables electrics de tension auta.
- ↑ (en) W.H. Clements, D.S. Cherry e J. Cairns Jr., "Structural alterations in aquatic insect communities exposed to copper in laboratory streams", Environ. Toxicol. Chem., 1988, 7, 715-722.