Fakta om kobber

Skinnende, rødlig kobber var det første metallet som ble manipulert av mennesker, og det er fortsatt et viktig metall i industrien i dag. 

Den eldste metallgjenstanden som er funnet i Midt-Østen består av kobber; det var en liten stund som strekker seg helt tilbake til 5100 B.C. Og den amerikanske øre var opprinnelig laget av rent kobber (selv om det i dag er 97,5 prosent sink med en tynn kobberhud).

Kobber rangerer som det tredje mest konsumerte industrimetallet i verden etter jern og aluminium, ifølge U.S. Geological Survey (USGS). Omtrent tre fjerdedeler av det kobberet lager elektriske ledninger, telekommunikasjonskabler og elektronikk. 

Bortsett fra gull er kobber det eneste metallet på det periodiske bordet, hvis fargelegging ikke er naturlig sølv eller grå.

Kjemisk beskrivelse

• Atomnummer (antall protoner i kjernen): 29
• Atomsymbol (på det periodiske elementet): Cu
• Atomvekt (atomets gjennomsnittlige masse): 63,55
• Tetthet: 8,92 gram per kubikkcentimeter
• Fase ved romtemperatur: fast
• Smeltepunkt: 1 984,32 grader Fahrenheit (1 084,62 grader celsius)
• Kokepunkt: 5 001 grader F (2 927 grader C)
• Antall isotoper (atomer av det samme elementet med et annet antall nøytroner): 35; 2 stabil
• Vanlige isotoper: Cu-63 (69,15 prosent naturlig overflod) og Cu-65 (30,85 prosent naturlig overflod)

Historie og kjennetegn

Det meste kobber forekommer i malm og må smeltes, eller utvinnes fra malmen, for renhet før det kan brukes. Men naturlige kjemiske reaksjoner kan noen ganger frigjøre naturlig kobber, ifølge kjemidatabase-nettstedet, Chemicool.

Mennesker har laget ting fra kobber i minst 8000 år og funnet ut hvordan de smelter metallet med omtrent 4500 B.C. Det neste teknologiske spranget var å lage kobberlegeringer ved å tilsette tinn til kobber, noe som skapte et hardere metall enn de enkelte delene: bronse. Den teknologiske utviklingen innledet i bronsealderen, en periode som dekker omtrent 3300 til 1200 f.Kr., og skilles ut ved bruk av bronseverktøy og våpen, ifølge History.

Kobbergjenstander er strø over hele den historiske rekorden. Arkeologer oppdaget et bittelite, eller spiss verktøy, datert til 5100 f.Kr., som ble begravet med en middelalderkvinne i en gammel landsby i Israel. Allen representerer den eldste metallgjenstanden som noen gang er funnet i Midt-Østen. Kobberet kom sannsynligvis fra Kaukasus-regionen, som ligger i den fjellrike regionen som dekker det sørøstlige Russland, Armenia, Aserbajdsjan og Georgia mer enn 1 000 kilometer unna, ifølge artikkelen fra 2014 publisert i PLOS ONE. I det gamle Egypt brukte folk kobberlegeringer for å lage smykker, inkludert tåringer. Forskere har også funnet massive kobbergruver fra 1000-tallet f.Kr. i Israel.

Omtrent to tredjedeler av kobberet på jorden finnes i stollede (vulkaniske) bergarter, og omtrent en fjerdedel forekommer i sedimentære bergarter, ifølge USGS. Metallet er sveigbart og formbart, og leder varme og elektrisitet godt - grunner til at kobber er mye brukt i elektronikk og ledninger.

Kobber blir grønt på grunn av en oksidasjonsreaksjon; det vil si at den mister elektroner når den blir utsatt for vann og luft. Det resulterende kobberoksydet er kjedelig grønt. Denne oksidasjonsreaksjonen er årsaken til at den kobberbelagte Frihetsgudinnen er grønn i stedet for oransjerød. I følge Copper Development Association veier et forvitret lag med kobberoksyd bare 0,127 millimeter tykke strøk Lady Liberty, og belegget veier omtrent 80 tonn (73 tonn). Endringen fra kobberfarget til grønt skjedde gradvis og var fullført innen 1920, 34 år etter at statuen ble innviet og avduket, ifølge New York Historical Society. 

Hvem visste det? 

Her er noen interessante fakta om kobber:

• I følge Peter van der Krogt, en nederlandsk historiker, har ordet "kobber" flere røtter, mange av dem kommer fra det latinske ordet cuprum som ble avledet fra setningen Cyprium aes, som betyr "et metall fra Kypros", ettersom mye av kobberet som ble brukt på den tiden ble utvunnet på Kypros.
• Hvis alt kobberledningen i en gjennomsnittsbil var lagt ut, ville den strekke seg 1,5 km (1,5 km), ifølge USGS. 
• Den elektriske ledningen (hvor lett en strøm kan strømme gjennom metallet) av kobber er bare den andre som sølv, ifølge Jefferson Laboratory.
• Pennier var laget av rent kobber bare fra 1783 til 1837. Fra 1837 - 1857 var øre laget av bronse (95 prosent kobber, med de resterende 5 prosentene bestående av tinn og sink). I 1857 falt mengden kobber i øre til 88 prosent (de resterende 12 prosent var nikkel) og kom tilbake til sin forrige oppskrift i 1864. I 1962 endret et øre i innholdet til 95 prosent kobber og 5 prosent sink. Fra 1982 til i dag er øre 97,5 prosent sink og 2,5 prosent kobber. 
• Folk trenger kobber i dietten. Metallet er et viktig spormineral som er avgjørende for å danne røde blodlegemer, ifølge U.S. National Library of Medicine. Heldigvis kan kobber finnes i en rekke matvarer, inkludert korn, bønner, poteter og bladgrønnsaker.
• For mye kobber er imidlertid en dårlig ting. Svelging av høye nivåer av metallet kan forårsake magesmerter, oppkast og gulsott (et gulaktig skjær på huden og hvitt i øynene som kan indikere at leveren ikke fungerer som den skal) på kort sikt. Langvarig eksponering kan føre til symptomer som anemi, kramper og diaré som ofte er blodig og kan være blå.
• Noen ganger finnes økte nivåer av kobber i vannforsyningen på grunn av gamle kobberrør. I august 2018 slo for eksempel det offentlige skolesystemet i Detroit av alt drikkevann i offentlige skoler som en forholdsregel på grunn av høye nivåer av kobber og jern som ble funnet i vannet, ifølge Seattle Times.
• Kobber har antimikrobielle egenskaper og dreper bakterier, virus og gjær ved kontakt, ifølge et papir fra 2011 i tidsskriftet Applied and Environmental Microbiology. Som et resultat kan kobber til og med veves inn i stoffer for å lage antimikrobielle plagg, som sokker som bekjemper fotsvamp.
• Kobber er også inkludert i visse typer intrauterine enheter (IUDs) som brukes til prevensjon, ifølge Mayo Clinic. Kobberledningene skaper en betennelsesreaksjon som er giftig for både sæd og egg, for å forhindre graviditet. Det er, med hvilken som helst medisinsk prosedyre, en risiko for bivirkninger. Skjønt toksisitet i kobber ser ikke ut til å være en, ifølge en 2017-artikkel publisert i Medical Science Monitor.

Aktuell forskning

Medisin: Coppers antimikrobielle egenskaper har gjort det til et populært metall innen medisinsk felt. Flere sykehus har eksperimentert med å dekke ofte berørte flater, som sengeskinner og ringeknapper, med kobber eller kobberlegeringer i et forsøk på å bremse spredningen av infeksjoner som er ervervet på sykehus. Kobber dreper mikrober ved å forstyrre den elektriske ladningen i organismenes cellemembraner, sa Cassandra Salgado, professor i infeksjonssykdommer og sykehusepidemiolog ved Medical University of South Carolina.

I 2013 testet et team av forskere ledet av Salgado overflater i intensivavdelinger (ICU) på tre sykehus, og sammenlignet rom modifisert med kobberflater festet til seks vanlige gjenstander som blir utsatt for mange hender for rom som ikke er modifisert med kobber. Forskerne fant at i de tradisjonelle sykehusrommene (de uten kobberflater) utviklet 12,3 prosent av pasientene antibiotikaresistente infeksjoner som meticillinresistente Staphylococcus aureus (MRSA) og vankomycinresistent Enterococcus (VRE). Til sammenligning fikk bare 7,1 prosent av pasientene i de kobbermodifiserte rommene en av disse potensielt ødeleggende infeksjonene.

"Vi vet at hvis du legger kobber på pasientens rom, vil du redusere den mikrobielle belastningen," fortalte Salgado. "Jeg tror det er noe som er blitt vist gang på gang. Studien vår var den første som viste at det kunne være en klinisk fordel med dette."

Forskerne endret ingenting annet om ICU-forholdene utover kobberet; leger og sykepleiere vasket fortsatt hendene, og rengjøringen fortsatte som vanlig. Forskerne publiserte sine funn i 2013 i tidsskriftet Infection Control and Hospital Epidemiology.

Salgado og hennes team har også testet kobberfor på stetoskop, ifølge en artikkel fra 2017 publisert i American Journal of Infection Control, hvor forskerne fant at det var betydelig færre bakterier på kobberbelagte stetoskop og 66 prosent av stetoskopene var helt gratis av bakterier. Videre forskning fortsetter å teste ideen om kobberplatting i andre medisinske avdelinger, spesielt i områder der pasienter er mer mobile enn i ICU. Det må også foretas en kostnads-nytte-analyse som veier utgiftene til kobberinstallasjon mot besparelsene som oppnås ved å forhindre kostbare infeksjoner, sa hun. 

Elektronikk: Kobber spiller også en stor rolle innen elektronikk, og på grunn av overflod og lav pris jobber forskere for å integrere metallet i et økende antall nyskapende enheter. 

Faktisk kan kobber bidra til å produsere futuristisk elektronisk papir, bærbare biosensorer og annen "myk" elektronikk, sa Wenlong Cheng, professor i kjemiteknikk ved Monash University i Australia. Cheng og kollegene hans har brukt kobber-nanotråd for å lage en "airgel-monolit", et materiale som er svært porøst, veldig lett og sterkt nok til å stå opp på egen hånd, i likhet med en tørr kjøpesvamp. I det siste har disse airgel-monolittene blitt laget av gull eller sølv, men kobber er et mer økonomisk alternativ. 

Ved å blande kobber nanotråd med små mengder polyvinylalkohol, skapte forskerne airgel monolitter som kunne bli til en slags skivbar, formbar gummi som leder strøm. Forskerne rapporterte om funnene sine i 2014 i tidsskriftet ACS Nano. Det endelige resultatet kan være en myk kropp, eller en medisinsk sensor som smelter perfekt til buet hud, fortalte Cheng. Han og teamet hans jobber for tiden med å lage blodtrykks- og kroppstemperatursensorer av kobber-airgel-monolitter - en annen måte kobber kan bidra til å overvåke menneskers helse.

fysikk: I et 2014-eksperiment ble en kobberbit den kaldeste kubikkmeteren (35,3 kubikkfot) på jorden da forskere kjølte den til 6 millikelvin, eller seks tusendeler av en grad over absolutt null (0 kelvin). Dette er det nærmeste et stoff av denne masse og volum noensinne har kommet til absolutt null.

Forskere ved det italienske nasjonale instituttet for kjernefysikk la 880 pund. (400 kilo) kobberterning inne i en beholder som kalles en kryostat som er spesielt designet for å holde gjenstandene ekstremt kalde. Dette er den første kryostat, eller enheten for å holde ting på lave temperaturer, som er i stand til å holde stoffer så nær absolutt null.

Å bygge den ekstreme temperaturen kryostat er bare det første trinnet i et nytt eksperiment der kryostaten vil fungere som en partikkeldetektor. Forskere håper detektoren, som er i ferd med å bli satt i gang i henhold til en statusoppdatering i 2018, vil avsløre mer om de subatomære partiklene som kalles nøytrinoer og hvorfor det er så mye mer materie enn antimaterie i universet..

Jordbruk: Forskere ved Cornell University har studert effekten av kobbermangel i avlinger, spesielt hvete. Hvete er en av de viktigste matstiftene i verden, og kobbermangel kan føre til både lavere avling og lavere fruktbarhet.

Forskerne har studert hvordan planter tar opp og behandler kobberet. De har funnet to proteiner i hveten, AtCITF1 og AtSPL7, som er avgjørende for opptak og levering av kobber til hvetens reproduktive organer, ifølge U.S. Department of Agriculture.

Tidlige tester har vist at når kobber og andre næringsstoffer er beriket i jordsmonnet og deretter absorberes av hveten, øker avlingene med så mye som syv ganger. Mens kunnskapen om kobber og andre mineraler er kjent for å være gunstig for avlingens helse og fruktbarhet, forstås ikke hvordan og hvorfor. Kunnskapen om hvorfor kobber er gunstig og hvordan det fungerer i en plantes vekst og reproduksjon, kan videre brukes på avlinger som ris, bygg og havre, og kan introdusere disse avlingene med en mineralrik gjødsel, som inkluderer kobber, til jord som en gang var uegnet til oppdrett.

Tilleggsressurser

• American Cancer Society undersøker forskningen om kobber og hevder at den kan ha en rolle i å forebygge eller behandle kreft.
• Miljødirektoratet gir informasjon om eksponering for høye nivåer av kobber og virkningene av kobberkorrosjon i husholdningsrør.
• Thomas Jefferson National Accelerator-anlegget (Jefferson Lab) utforsker kobberens historie og bruk.

Denne artikkelen ble oppdatert 12. september 2018 av bidragsyter Rachel Ross.