Il rame è un elemento chimico (metallo) noto all’umanità ancor prima del ferro (l’Età del rame può essere considerata come la tappa di transizione tra le industrie litiche del Neolitico e la nascente metallurgia dell’Età del bronzo). È assai duttile, malleabile, resistente alla corrosione e meno duro del ferro. Ottimo conduttore di calore e di elettricità (secondo solo all’argento), è di colore rossastro. È disponibile allo stato nativo sotto forma di pepite, ma perlopiù lo si ritrova sotto forma di minerali fra cui calcopirite, calcocite, covellite e bornite.
L’aceto e gli acidi degli alimenti possono dar luogo a sali tossici (ecco perché gli utensili da cucina in rame vengono stagnati). Anche l’ammoniaca ossida il rame all’aria producendo un composto complesso contenente ammoniaca chiamato liquido di Schweitzer, solvente della cellulosa. Esposto ad aria secca, si ricopre di una patina di solfuro di colore nero, mentre all’umidità si riveste di una patina di carbonato basico verde. Una sua caratteristica è la batteriostaticità (ovvero ostacola la proliferazione dei batteri sulla sua superficie).
Il suo simbolo, Cu, deriva dal termine latino cuprum che a sua volta trae origine dal fatto che anticamente il rame veniva estratto a Cipro.
Indice
Rame – Proprietà chimiche
Questo metallo può essere facilmente riciclato, per questo i suoi scarti e rottami hanno un notevole valore.
- Simbolo: Cu
- Numero atomico: 29
- Serie – Metalli di transizione
- Gruppo, periodo: 11, 4
- Densità – 8,92 kg/m³
- Durezza: 3,0
- Peso atomico: 63,546 u
- Configurazione elettronica: [Ar]3d104s1
- Struttura cristallina: cubica a facce centrate
- Stato della materia: solido (diamagnetico)
- Punto di fusione: 1084,4 °C
- Punto di ebollizione: 2570 °C
- Calore di fusione: 13,05 kJ/mol
- Elettronegatività: 1,9 (Scala di Pauling)
- Calore specifico: 385 J/(kg·K)
- Conducibilità elettrica: 59,6×106/m·Ω
- Conducibilità termica: 390 W/(m·K)
Rame – Composti principali
Solfato di rame CuSO4 – Il composto più importante di questo elemento, noto soprattutto come verderame e molto usato come funghicida in agricoltura.
Carbonato di rame CuCO3 – Si ottiene dalla reazione del rame con un acido carbonico ed è presente in natura nel minerale malachite, da cui il nome “verde malachite” del pigmento colorato che si produce con questo composto.
Ossido di rame Cu2O – Solido cristallino giallo-rosso oppure marrone scuro noto con il nome di cuprite, insolubile in acqua, si ottiene a partire dal solfato rameico fatto reagire con l’alluminio, oppure per riscaldamento dell’ossido rameico.
Idrossido di rame Cu(OH)2 – Composto azzurro gelatinoso ottenuto a partire da una soluzione di sale rameico, solubile in ammoniaca e presente in molti prodotti chimici per l’agricoltura.
Solfuro di rame Cu2S – Noto come minerale con il nome di calcosina, si ottiene per reazione diretta tra zolfo e rame.
Isotopi – Questo elemento ha solo due isotopi stabili in natura, Cu-65 e Cu-63.
Applicazioni
Il rame si utilizza per:
- cavi elettrici
- avvolgimenti di elettromagneti
- motori elettrici
- relè elettromeccanici
- circuiti stampati
- dissipatori per componenti elettronici
- tubature
- nastri e lastre per l’edilizia
- gronde, tettoie, maniglie e altre finiture di arredamento
- strumenti musicali (in particolare gli ottoni)
- posate da tavola, pentole, padelle
- leghe di vario tipo.
Rame – Le leghe
Le principali leghe di questo elemento sono l’ottone (rame e zinco), le leghe cupronichel (rame e nichel), le leghe di bronzo (rame e stagno), i bronzi all’alluminio (rame e alluminio), le leghe rame-berillio (leghe molto dure e particolarmente resistenti alla corrosione), le alpacche (con zinco e nichel).
L’ottone può essere formato solo da rame e zinco oppure anche da altri elementi, prendendo il nome di ottone ternario e ottone quaternario. Si tratta di un materiale duttile, malleabile e resistente alla corrosione. Quando contiene meno zinco, l’ottone è più facilmente lavorabile a freddo, con più zinco invece diventa più lavorabile a caldo. L’aggiunta di altri elementi chimici genera nuove proprietà nell’ottone: il manganese e l’alluminio aumentano la resistenza alla corrosione, il nichel aumenta le capacità meccaniche ecc. Le applicazioni di questa lega sono moltissime, troviamo le principali nell’ambito dell’elettricità per apparecchi e interruttori, in quello degli autotrasporti per radiatori e impianti, nell’industria meccanica per bulloni e ingranaggi. Ha anche interessanti proprietà acustiche, per questo viene usato per produrre strumenti musicale chiamati proprio “ottoni”, per esempio la tromba.
Il bronzo, invece, ha buone caratteristiche meccaniche e una notevole resistenza alla corrosione, oltre che una buona lavorabilità plastica. Maggiore è il contenuto di stagno, maggiore è la durezza e quindi minore la lavorabilità. L’aggiunta di altri elementi ne cambia alcune caratteristiche: per esempio il fosforo e il berillio aumentano la durezza, il piombo aumenta la lavorabilità ecc. Le applicazioni del bronzo vanno dalla produzione di monete e medaglie alla fabbricazione di ingranaggi e cuscinetti alle produzioni artistiche.
Rame allo stato puro
Biologia
Nell’organismo umano è presente in quantità alquanto limitate (dai 50 ai 120 mg); ciononostante si tratta di una sostanza fondamentale per il corretto svolgimento di diversi processi metabolici (è un cofattore di numerosi enzimi che sono a loro volta coinvolti in svariate funzioni di tipo fisiologico). Tale elemento è coinvolto, per esempio, nella respirazione mitocondriale, nella sintesi di melanina e nel cross-linking del collagene. Ha funzioni antiossidanti e svolge un ruolo importante nell’omeostasi del ferro agendo come cofattore nella ceruloplasmina, una proteina deputata al trasporto del rame nel sangue (quello assunto tramite l’alimentazione viene assorbito a livello intestinale, successivamente passa a livello ematico legandosi alla ceruloplasmina e finisce per arrivare nel fegato per poi essere da questo ridistribuito ai vari organi); la maggior parte di rame circolante si trova legato a questa proteina, mentre la parte rimanente è legata all’albumina, alla trans-cupreina e anche agli aminoacidi.
La sua presenza è regolata da un sistema omeostatico che serve a garantire un costante e sufficiente apporto di questa sostanza evitando che ve ne sia un accumulo eccessivo. Quando l’assunzione dall’alimentazione è insufficiente, l’organismo ricorre alle scorte epatiche; un suo introito insufficiente che duri per lunghi periodi di tempo fa sì che si sviluppino i sintomi di una sua carenza.
Il rame è presente in numerosi alimenti fra i quali ricordiamo il fegato di bovino, le ostriche, le nocciole, l’aragosta, le noci, le mandorle, le arachidi, il fieno greco ecc.
Il fabbisogno quotidiano può variare a seconda dell’età e del sesso. Negli adulti il fabbisogno giornaliero è stato stabilito in 1,2 mg. Le donne che allattano necessitano di quantità leggermente superiori (1,5 mg giornalieri).
La somministrazione di rame è assolutamente controindicata in soggetti affetti da morbo di Wilson (una rara malattia caratterizzata da eccessiva deposizione di rame in alcuni tessuti, con conseguente cirrosi epatica e degenerazione dei gangli basali dell’encefalo. L’affezione è dovuta a un difetto ereditario del metabolismo epatico del rame: ridotta escrezione biliare di rame e ridotta sintesi di ceruloplasmina).
L’elaborazione degli alimenti può diminuire l’assorbimento del rame. Alcune sostanze (cadmio, zinco, fibre, fitati e vitamina C) possono interferire sia con il suo assorbimento che con il suo utilizzo. Un’eccessiva quantità di rame può far scendere la quantità endogena di molibdeno e viceversa. I contraccettivi orali ne innalzano il livello endogeno, mentre alcune patologie (ipotiroidismo, proteinuria anormale nell’infanzia ecc.) possono abbassarne i livelli plasmatici.
Indice materie – Chimica – Rame
