Cobre – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Cobre

O cobre é um metal macio, maleável e dúctil com condutividade térmica e elétrica muito alta. Uma superfície recém-exposta de cobre puro tem uma cor laranja-avermelhada. O cobre é usado como condutor de calor e eletricidade, como material de construção e como constituinte de várias ligas metálicas, como prata esterlina usada em joias, cuproníquel usado para fazer ferragens e moedas marítimas e constantan usado em medidores de tensão e termopares para medição de temperatura.

Resumo

Elemento	Cobre
Número atômico	29
Categoria do elemento	Metal de transição
Fase em STP	Sólido
Densidade	8,92 g/cm3
Resistência à tração	210 MPa
Força de rendimento	33 MPa
Módulo de elasticidade de Young	120 GPa
Escala de Mohs	3
Dureza Brinell	250 MPa
Dureza Vickers	350 MPa
Ponto de fusão	1084,62 °C
Ponto de ebulição	2562 °C
Condutividade térmica	401 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	16,5 µm/mK
Calor específico	0,38 J/gK
Calor de fusão	13,05 kJ/mol
Calor da vaporização	300,3 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	16,8
Suscetibilidade Magnética	−5,46e-6 cm3/mol

Aplicações de Cobre

Historicamente, a liga de cobre com outro metal, por exemplo, estanho para fazer bronze, foi praticada pela primeira vez cerca de 4000 anos após a descoberta da fundição de cobre e cerca de 2000 anos após o uso geral do “bronze natural”. Uma civilização antiga é definida como estando na Idade do Bronze produzindo bronze fundindo seu próprio cobre e ligando com estanho, arsênico ou outros metais. As principais aplicações do cobre são fios elétricos (60%), telhados e encanamentos (20%) e maquinário industrial (15%). O cobre é usado principalmente como metal puro, mas quando é necessária maior dureza, ele é colocado em ligas como latão e bronze (5% do uso total). Cobre e ligas à base de cobre, incluindo latão (Cu-Zn) e bronze (Cu-Sn) são amplamente utilizados em diferentes aplicações industriais e sociais. Alguns dos usos comuns para ligas de latão incluem bijuterias, fechaduras, dobradiças, engrenagens, rolamentos, invólucros de munição, radiadores automotivos, instrumentos musicais, embalagens eletrônicas e moedas. Bronze, ou ligas e misturas semelhantes a bronze, foram usadas para moedas por um período mais longo. ainda é amplamente utilizado hoje para molas, rolamentos, buchas, rolamentos piloto de transmissão de automóveis e acessórios semelhantes, e é particularmente comum nos rolamentos de pequenos motores elétricos. O latão e o bronze são materiais de engenharia comuns na arquitetura moderna e usados ​​principalmente para coberturas e revestimentos de fachadas devido à sua aparência visual. ainda é amplamente utilizado hoje para molas, rolamentos, buchas, rolamentos piloto de transmissão de automóveis e acessórios semelhantes, e é particularmente comum nos rolamentos de pequenos motores elétricos. O latão e o bronze são materiais de engenharia comuns na arquitetura moderna e usados ​​principalmente para coberturas e revestimentos de fachadas devido à sua aparência visual. ainda é amplamente utilizado hoje para molas, rolamentos, buchas, rolamentos piloto de transmissão de automóveis e acessórios semelhantes, e é particularmente comum nos rolamentos de pequenos motores elétricos. O latão e o bronze são materiais de engenharia comuns na arquitetura moderna e usados ​​principalmente para coberturas e revestimentos de fachadas devido à sua aparência visual.

 

 

Produção e Preço do Cobre

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do cobre puro estavam em torno de 27 $/kg.

A maior parte do cobre é extraída ou extraída como sulfetos de cobre de grandes minas a céu aberto em depósitos de cobre pórfiro que contêm 0,4 a 1,0% de cobre. Os locais incluem Chuquicamata, no Chile, Bingham Canyon Mine, em Utah, Estados Unidos, e El Chino Mine, no Novo México, Estados Unidos. O cobre é um dos metais mais amplamente reciclados; aproximadamente um terço de todo o cobre consumido no mundo é reciclado. O cobre reciclado e suas ligas podem ser refundidos e usados ​​diretamente ou posteriormente reprocessados ​​em cobre refinado sem perder nenhuma das propriedades químicas ou físicas do metal.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Cobre

Força do Cobre

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Cobre

A resistência à tração final do Cobre é de 210 MPa.

Força de rendimento do Cobre

O limite de escoamento do Cobre é de 33 MPa.

Módulo de elasticidade do Cobre

O módulo de elasticidade de Young do Cobre é 120 GPa.

Dureza do Cobre

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Cobre é de aproximadamente 250 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Cobre é de aproximadamente 350 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Cobre tem uma dureza de aproximadamente 3.

Veja também: Dureza dos Materiais

Cobre – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Cobre é a estrutura cúbica de face centrada.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Cobre

Propriedades Térmicas do Cobre

Cobre – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Cobre é 1084,62 °C.

O ponto de ebulição do Cobre é 2562 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Cobre – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Cobre é 401 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Cobre

O coeficiente de expansão térmica linear do Cobre é 16,5 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Cobre – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Cobre é 0,38 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Cobre é 13,05 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Cobre é 300,3 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Cobre – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Cobre

A resistividade elétrica do Cobre é 16,8 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o cobre conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Cobre

A suscetibilidade magnética do Cobre é  -5,46e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do cobre em resposta a um campo magnético aplicado.