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Você pode conhecer melhor o cobre metálico dos centavos mais antigos, que são feitos de cobre e outros metais. Mas o cobre desempenha muitos papéis cruciais em todo o mundo devido às suas propriedades únicas. Uma dessas propriedades é sua condutividade ou sua capacidade de conduzir eletricidade. A alta condutividade do cobre o torna ideal para fins elétricos.
TL; DR (muito longo; não leu)
O cobre é um metal não precioso, de cor ouro vermelho, com alta condutividade elétrica. De fato, a condutividade do cobre é tão alta que é considerada o padrão pelo qual outros metais e ligas não preciosos são comparados. A condutividade do cobre é afetada pela adição de outros metais na fabricação de ligas.
Propriedades do cobre
O cobre é um atraente metal vermelho-dourado. É nomeado cobre após a palavra em inglês antigo "coper", originária de "Cyprium aes", que é a palavra latina para um metal do Chipre. O símbolo atômico do cobre é "Cu" e seu número atômico é 29. O cobre foi o primeiro metal que os humanos já trabalharam. Eventualmente, as pessoas descobriram que, se combinassem cobre com a lata de metal, poderiam fazer um novo tipo de metal chamado bronze. Isso lançou o que chamamos de Idade do Bronze, na qual a civilização avançou com a ajuda do metal cobre. O bronze foi usado em moedas e ferramentas que ajudaram a mudar a sociedade.
O cobre é freqüentemente encontrado junto com o enxofre. Fontes importantes de cobre incluem calcopirita e bornita. O cobre é extraído do minério de sulfeto de cobre extraído por fundição e refino por eletrólise.
Uma propriedade útil do cobre é sua ductilidade ou capacidade de ser esticada. O cobre pode ser puxado e torcido, mas não se quebra. Isso o torna ideal para uso como fio. O cobre é um metal maleável, o que significa que pode ser facilmente modelado e manipulado. Como tal, é um pouco mole. Outra propriedade do cobre é sua excelente capacidade de conduzir calor. O cobre não sucumbe à corrosão como alguns outros metais, nem oxida ou enferruja como o ferro. De fato, o cobre é resistente a muitos compostos orgânicos, e talvez sua propriedade mais valiosa seja a sua alta condutividade.
O cobre é um excelente metal para usinagem e união, pois é fácil de moldar e soldar. Além disso, uma propriedade excelente e valiosa do cobre é sua capacidade de ser reciclada. Não importa se uma fonte de cobre é de uma mina ou de materiais recicláveis. Suas muitas propriedades úteis permanecem, independentemente de sua origem.
As ligas são misturas de metais, como a mistura de cobre e estanho para fazer bronze, que é um metal mais duro que o cobre. As ligas metálicas possuem algumas das mesmas propriedades de seus metais originais, mas também podem ser muito diferentes em comportamento. As misturas de liga podem afetar a condutividade elétrica dos metais, por exemplo. A combinação de vários metais com cobre resulta em características únicas para cada liga. Quando o cobre é combinado com prata, a liga resultante possui muitos dos mesmos recursos que o cobre puro. Mas se o cobre é combinado com fósforo, a liga resultante se comporta de uma maneira bem diferente.
Diferentes ligas de cobre fornecem diferentes usos. Frequentemente, as ligas são feitas para fortalecer o cobre ou aumentar suas qualidades de condutividade elétrica.
Condutividade do cobre
A condutividade dos metais refere-se à capacidade dos metais para conduzir eletricidade. A condutividade pode mudar com a adição de outros metais, como na fabricação de ligas. O metal com maior condutividade é a prata do metal precioso. O custo da prata impede que seja economicamente viável para usos elétricos em larga escala. Entre metais não preciosos, a condutividade de cobre ou Cu é a mais alta. Isso significa que o cobre pode transportar mais corrente elétrica do que outros metais não preciosos. De fato, a condutividade de outros metais não preciosos é comparada ao cobre porque o cobre se tornou o padrão final.
O padrão de condutividade é chamado de International Annealed Copper Standard, ou IACS. A porcentagem de SIGC de uma substância refere-se à sua condutividade elétrica, e a porcentagem de SIGC de cobre puro é considerada 100%. Por outro lado, a condutividade do alumínio está em 61% do IACS. A condutividade do Cu é afetada pela adição de vários metais para formar ligas. As ligas de cobre com mais de 99,3% de teor de cobre são chamadas de "Coppers". Algumas ligas contêm porcentagens muito altas de cobre e são chamadas de "Ligas de Cobre Altas". Embora a porcentagem de cobre afete a condutividade do Cu, ela é mais afetada pelo que tipo de materiais com os quais é combinado. Geralmente, ocorre uma troca, quando as ligas de cobre são feitas para serem mais fortes. Geralmente essas ligas são mais baixas em condutividade.
O Cu-ETP (Electronic Touch Pitch) possui 100% de IACS e é a designação para o tipo de cobre usado em fios, cabos e barramentos. O cobre fundido, ou Cu-C, é 98% SIGC, por isso também é alto em condutividade. Quando estanho, magnésio, cromo, ferro ou zircônio são adicionados para fazer ligas com cobre, a força do metal aumenta, mas sua condutividade diminui. Por exemplo, cobre-estanho ou CuSnO.15 tem uma condutividade de Cu tão baixa quanto 64% do IACS. Dependendo da função da liga, a condutividade do Cu pode cair consideravelmente. Ainda existem ligas que oferecem boa usinabilidade e alta condutividade combinadas. Exemplos disso incluem ligas de cobre-telúrio (CuTep) e cobre-enxofre (CuSP). Suas condutividades variam de 64 a 98% do SIGC. Essas ligas provam ser bastante úteis para montagens de semicondutores e dicas de solda por resistência. Às vezes, materiais à base de cobre exigem alta dureza e resistência com condutividade moderada de Cu; um exemplo é uma mistura de cobre, níquel e silício, que fornece uma condutividade de Cu de 45 a 60% de IACS. No extremo de baixa condutividade da escala, os latões são ligas de cobre que são excelentes para fundição. Sua porcentagem de IACS gira em torno de 20. Um exemplo dessas ligas de baixa condutividade de Cu é o cobre-zinco. Às vezes, uma liga balanceada fornece condutividade de Cu baixa a moderada, o que é útil para necessidades elétricas. Os latões de cobre-zinco se enquadram nessa categoria e sua condutividade varia de 28 a 56% do IACS. A enorme versatilidade do cobre e sua capacidade de formar ligas úteis com tantos metais diferentes é incrível.
Como a condutividade do Cu é muito alta, sua capacidade de transmitir calor também é bastante alta. A fabricação de ligas de cobre com alta condutividade exige que as ligas sejam resistentes ao superaquecimento quando transportam corrente elétrica. Isso é crucial na transmissão de energia, pois o calor mais alto afeta a resistência.
Usos de cobre
O cobre é usado de várias maneiras, tanto fisicamente como biologicamente. Também é usado na agricultura como veneno. Soluções de cobre são comumente usadas como parte de testes químicos. No corpo, o cobre desempenha um papel como um elemento essencial necessário para a transferência de energia nas células. Alguns crustáceos usam até cobre em vez de ferro como seu principal transportador de oxigênio.
Naturalmente, o cobre é usado na fabricação de moedas; centavos mais velhos são um exemplo. De fato, a maioria das moedas contém pelo menos um pouco de cobre.
O cobre é usado principalmente na transmissão e fornecimento de eletricidade para todas as coisas cotidianas que você usa. O cobre é amplamente utilizado em fiação elétrica, construção, maquinaria, telecomunicações, transmissão de energia, transporte e outros usos industriais. Pode ser usado para cabos, transformadores e peças de conectores. O cobre também é usado em computadores e microcircuitos.
À medida que o mercado de energia sustentável cresce, cresce também a demanda por cobre. O cobre é extremamente útil em muitas áreas e também pode ser reciclado repetidamente. Portanto, é um componente essencial dos sistemas de energia renovável. De fato, as indústrias solar, eólica e de veículos elétricos dependem do cobre para conectá-los à rede elétrica. Veículos elétricos requerem muito mais cobre do que veículos movidos a gás. A alta condutividade do cobre o torna muito eficiente. Parece apropriado que o metal mais antigo usado pelos seres humanos continue a oferecer benefícios no futuro.