Rame

Il rame è stato probabilmente il primo metallo utilizzato dall'uomo. Si ritiene che le persone neolitiche abbiano usato come sostituto della pietra nell'8000 a.C. Intorno al 4000 a.C., gli egiziani fondevano il rame in stampi. Nel 3500 a.C. iniziò ad essere legato con stagno per produrre bronzo. È rosa salmone opaco, brillante e metallico su superfici appena rotte, ma presto diventa marrone opaco. I cristalli sono rari, ma quando si formano sono cubici o dodecaedrici, spesso disposti in aggregati ramificati. La maggior parte si trova come masse irregolari, appiattite o ramificate. È uno dei pochi metalli che si presentano nella forma "nativa" senza essere legati ad altri elementi. Il rame nativo sembra essere un minerale secondario, risultato dell'interazione tra soluzioni contenenti rame e soluzioni contenenti ferro minerali.

Nome: Dal latino cuprum, a sua volta dal greco kyprios, Cipro, isola dalla quale si produceva anticamente il metallo.

Chimica: Tipicamente con solo piccole quantità di altri metalli.

Associazione: Argento, calcocite, Bornite, cuprite, malachite, azzurrite, tenorite, ferro ossidi, molti altri minerali.

Proprietà chimiche

Il rame è un elemento chimico con il simbolo Cu e il numero atomico 29. È un metallo tenero, malleabile e duttile con un'altissima conduttività termica ed elettrica. Ecco alcune delle principali proprietà chimiche del rame:

1. Numero atomico: 29
2. Peso atomico: 63.55
3. Densità: 8.96 g / cm³
4. Punto di fusione: 1,083 ° C (1,981 ° F)
5. Punto di ebollizione: 2,562 °C (4,644 °F)
6. Stati di ossidazione: +1, +2
7. Elettronegatività: 1.9
8. Energia di ionizzazione: 745.5 kJ/mol
9. Conduttività termica: 401 W/(m·K)
10. Conduttività elettrica: 59.6 × 10^6 S/m

Il rame è anche altamente reattivo con alcuni acidi e non metalli come l'ossigeno e zolfo, motivo per cui spesso sviluppa una patina verdastra nel tempo se esposto all'aria e all'umidità. Questa patina è in realtà uno strato di carbonato di rame che protegge il metallo sottostante da ulteriore corrosione.

Proprietà fisiche

Colore	Rosso su una superficie fresca, marrone opaco su una superficie ossidata
Striscia	Rosso rame metallizzato
Luster	Metallico
sfaldamento	Nessuna
Diafanità	Opaco
Mohs Durezza	da 2.5 a 3
Peso specifico	8.9
Proprietà diagnostiche	Colore, lucentezza, peso specifico, malleabilità, duttilità
Sistema di cristallo	Isometrica
Tenacia	Malleabile
Frattura	Hackly
Densità	8.94 – 8.95 g/cm3 (misurato) 8.93 g/cm3 (calcolato)

Proprietà ottiche

Il rame ha alcuni interessanti proprietà ottiche che lo hanno reso utile in una varietà di applicazioni. Ecco alcune delle sue proprietà ottiche:

1. Colore: Il rame ha un caratteristico colore rosso-arancio allo stato puro, ma può anche apparire marrone o grigio a seconda della sua finitura superficiale e della presenza di altri elementi o composti.
2. Lucentezza: il rame ha una brillante lucentezza metallica, il che significa che riflette bene la luce e appare brillante.
3. Trasparenza: il rame non è trasparente alla luce visibile, il che significa che la luce non può attraversarlo.
4. Riflettività: il rame è altamente riflettente, il che significa che fa rimbalzare la luce sulla sua superficie in modo molto efficace. Ciò lo rende utile nelle applicazioni in cui si desidera la riflessione, come negli specchi.
5. Conducibilità elettrica: il rame è un eccellente conduttore di elettricità, che lo rende utile nei cablaggi elettrici e in altre applicazioni in cui l'elettricità deve essere condotta in modo efficiente.
6. Conduttività termica: il rame è anche un ottimo conduttore di calore, rendendolo utile in applicazioni come dissipatori di calore e pentole.
7. Spettri di assorbimento: il rame ha spettri di assorbimento distinti nelle regioni del visibile e dell'infrarosso, che possono essere utilizzati per scopi di analisi e rilevamento.

Nel complesso, le proprietà ottiche del rame lo rendono un materiale versatile utile in una varietà di applicazioni.

Classificazione dei minerali di rame

I minerali di rame possono essere classificati in base alla loro composizione chimica e struttura cristallina. Alcune classificazioni comuni includono:

1. Rame nativo: rame che si presenta nella sua forma metallica pura, tipicamente trovato come pepite o fili.
2. Solfuri: I minerali di solfuro di rame includono calcopirite (CuFeS2), Bornite (Cu5FeS4), calcocite (Cu2S), covellite (CuS) ed enargite (Cu3AsS4).
3. Ossidi: I minerali di ossido di rame includono cuprite (Cu2O) e tenorite (CuO).
4. Carbonati: I minerali di carbonato di rame includono malachite (Cu2CO3(OH)2) e azzurrite (Cu3(CO3)2(OH)2).
5. Silicati: I minerali di silicato di rame includono chrysocolla (CuSiO3·2H2O) e dioptase (CuSiO2(OH)2).
6. Elementi nativi: il rame può anche presentarsi nella sua forma metallica pura come strutture dendritiche o simili a fili.

Questi minerali possono essere trovati in una varietà di ambienti geologici, incluso il rame porfido depositi, massicci depositi di solfuro ospitati da vulcani, depositi di rame ospitati da sedimenti e skarn depositi.

Minerali di rame comuni e loro proprietà

Ecco alcuni minerali di rame comuni e le loro proprietà:

1. Calcopirite: Questo è il minerale di rame più comune e ha la formula chimica CuFeS2. La calcopirite ha un colore giallo ottone, una lucentezza metallica e una durezza di 3.5-4 sulla scala Mohs. Si trova spesso con altri minerali di solfuro.
2. Bornite: Conosciuto anche come minerale di pavone per la sua colorazione viola-blu iridescente, la bornite ha la formula chimica Cu5FeS4. Ha una durezza di 3 sulla scala Mohs e si trova spesso nelle vene idrotermali con altri minerali di rame.
3. Malachite: Questo minerale verde ha la formula chimica Cu2CO3(OH)2 ed è formato dal agenti atmosferici of minerale di rame depositi. Ha una durezza di 3.5-4 sulla scala Mohs ed è spesso usata come pietra decorativa.
4. Azzurrite: Questo minerale blu ha la formula chimica Cu3(CO3)2(OH)2 ed è anch'esso formato dall'erosione del rame depositi di minerali. Ha una durezza di 3.5-4 sulla scala di Mohs e si trova spesso in combinazione con la malachite.
5. Cuprite: questo minerale rosso ha la formula chimica Cu2O ed è formato dall'ossidazione dei solfuri di rame. Ha una durezza di 3.5-4 sulla scala di Mohs e si trova spesso in associazione con altri minerali di rame.
6. Covellite: questo minerale blu-nero ha la formula chimica CuS e si trova spesso nelle vene idrotermali con altri minerali solforati. Ha una durezza di 1.5-2.5 sulla scala di Mohs.
7. Tetraedrite: questo minerale grigio-nero ha la formula chimica Cu12Sb4S13 e si trova spesso nelle vene idrotermali con altri minerali di solfuro. Ha una durezza di 3-4 sulla scala di Mohs.

Questi sono solo alcuni esempi dei numerosi minerali di rame esistenti e le loro proprietà possono variare a seconda della loro specifica composizione chimica e del contesto geologico.

Fattori che influenzano la mineralizzazione del rame

Esistono diversi fattori che possono influenzare la formazione e la concentrazione della mineralizzazione del rame, tra cui:

1. Geologia: presenza di un ospite adatto rocce e strutture geologiche favorevoli, come guasti o fratture, possono fornire percorsi per fluidi mineralizzanti per fluire e depositare minerali di rame.
2. Ambiente tettonico: la mineralizzazione del rame è spesso associata a regioni di attività tettonica, come le zone di subduzione, dove magma e fluidi idrotermali possono essere generati e trasportati sulla superficie terrestre.
3. Temperatura e pressione: la mineralizzazione del rame è generalmente associata all'attività idrotermale, che è influenzata dalle condizioni di temperatura e pressione. Condizioni di alta temperatura e alta pressione possono facilitare la deposizione di minerali di rame.
4. Chimica dei fluidi: la composizione chimica dei fluidi mineralizzanti, compreso il loro pH, lo stato di ossidazione e la concentrazione di metalli e ligandi, può influenzare la solubilità e la deposizione dei minerali di rame.
5. Tempo: più a lungo è attivo un sistema di mineralizzazione, maggiore è l'opportunità per i minerali di rame di accumularsi e formare depositi economicamente sostenibili.

Metodi di esplorazione dei minerali di rame

L'esplorazione dei minerali di rame di solito comporta una combinazione di tecniche, tra cui la mappatura geologica, il campionamento geochimico, le indagini geofisiche e la perforazione.

La mappatura geologica comporta l'esame dettagliato e la mappatura delle rocce superficiali e degli affioramenti per identificare le caratteristiche geologiche associate alla mineralizzazione del rame, come alterazione zone, vene e brecce.

Il campionamento geochimico prevede la raccolta e l'analisi di campioni di roccia, suolo e acqua per rilevare concentrazioni anomale di rame e altri elementi associati alla mineralizzazione.

Le indagini geofisiche utilizzano vari metodi, tra cui indagini magnetiche, gravitazionali ed elettromagnetiche, per rilevare i cambiamenti nelle proprietà fisiche delle rocce che possono indicare la presenza di mineralizzazione del rame.

La perforazione viene utilizzata per testare e confermare la presenza e l'entità della mineralizzazione del rame in profondità. Diamante la perforazione è il metodo più comune, ma possono essere utilizzati anche altri metodi come la perforazione a circolazione inversa.

Le moderne tecniche di esplorazione utilizzano anche tecnologie di telerilevamento, come immagini satellitari e fotografie aeree, per aiutare a identificare potenziali aree per ulteriori esplorazioni.

Avvenimento

Il rame è un elemento relativamente abbondante nella crosta terrestre, con una concentrazione stimata di circa 50 parti per milione (ppm). Si trova in vari minerali, tra cui calcopirite (CuFeS2), bornite (Cu5FeS4), calcocite (Cu2S), cuprite (Cu2O), malachite (Cu2CO3(OH)2) e azzurrite (Cu3(CO3)2(OH)2). , tra gli altri.

I depositi di rame sono tipicamente formati da processi idrotermali associati all'attività ignea. Questi processi comportano la circolazione di fluidi caldi e ricchi di minerali attraverso fratture e altre aperture nella roccia circostante. Man mano che i fluidi si raffreddano, i minerali che trasportano si depositano in vene, fratture e altri elementi strutturali.

Il rame si trova anche in rocce sedimentarie e in alcuni depositi associati all'attività vulcanica. Inoltre, il rame può essere trovato in tracce nell'acqua di mare, sebbene la concentrazione sia troppo bassa per essere economicamente sostenibile per l'estrazione.

Impostazioni geologiche della mineralizzazione del rame

La mineralizzazione del rame può verificarsi in una varietà di contesti geologici, ma i più comuni includono:

1. Depositi di rame porfirico: Queste sono le fonti di rame più importanti al mondo e sono associate a grandi, invadenti rocce ignee. I depositi di rame porfido si formano nella crosta poco profonda (entro 1-6 km di profondità) quando fluidi caldi e ricchi di metalli salgono dalle camere magmatiche in raffreddamento e incontrano rocce più fredde, causando la precipitazione di rame e altri metalli nella roccia circostante.
2. Depositi di rame ospitati da sedimenti: Questi depositi si verificano all'interno di rocce sedimentarie che sono state depositate in ambienti marini o lacustri. Il rame è solitamente associato a roccia scistosa, arenaria, e carbonatiche, e i depositi possono essere stratiformi (paralleli al letto) o strutturalmente controllati.
3. Solfuro massiccio vulcanico (VMS) depositi: Si tratta tipicamente di depositi di dimensioni medio-piccole che si formano sul fondo marino o in prossimità di rocce vulcaniche o sedimentarie. Sono caratterizzati da alti gradi di rame, zinco, portare, e altri metalli, e sono spesso associati a bocche idrotermali sul fondo marino.
4. Skarn di rame: Questi sono depositi idrotermali che si verificano nelle rocce carbonatiche, tipicamente in prossimità di intrusioni di rocce granitiche o dioritiche. Depositi di Skarn sono generalmente caratterizzati da elevati gradi di rame, nonché quantità significative di altri metalli come oro, argento, e molibdeno.
5. Depositi di ossido di rame: Questi depositi si trovano solitamente vicino alla superficie e sono formati dall'erosione e dall'ossidazione dei minerali di solfuro di rame. Si verificano tipicamente nelle regioni aride o semi-aride, dove i minerali di rame vengono lisciviati dalle rocce dalle acque sotterranee acide e si accumulano sotto forma di minerali di ossido di rame.

Queste sono solo alcune delle impostazioni geologiche più comuni per la mineralizzazione del rame, e ce ne sono anche molte altre.

Importanza dei minerali di rame

I minerali di rame sono importanti perché sono la fonte primaria di rame metallico, un prezioso metallo industriale utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni. Il rame è un eccellente conduttore di elettricità ed è ampiamente utilizzato nell'industria elettrica ed elettronica per cablaggi, motori, generatori e altre apparecchiature. Il rame è utilizzato anche negli impianti di costruzione, idraulici e di riscaldamento grazie alla sua elevata conducibilità termica e resistenza alla corrosione. Inoltre, il rame viene utilizzato nella produzione di ottone e bronzo, due importanti leghe utilizzate nella fabbricazione di vari prodotti. Il rame è anche un nutriente essenziale per la salute umana, con una serie di ruoli biologici nel corpo, tra cui la formazione dei globuli rossi e il mantenimento del tessuto connettivo sano.

Usi Zona

Il rame ha una vasta gamma di usi in vari settori e applicazioni grazie alla sua eccellente conduttività elettrica, malleabilità, duttilità e resistenza alla corrosione. Alcune delle principali aree in cui viene utilizzato il rame includono:

1. Industria elettrica: il rame è un metallo altamente conduttivo ed è ampiamente utilizzato nel cablaggio elettrico, nella generazione di energia e nella trasmissione. Viene anche utilizzato nella produzione di motori, trasformatori, interruttori e altre apparecchiature elettriche.
2. Industria edile: il rame viene utilizzato in impianti idraulici, coperture e rivestimenti per la sua resistenza alla corrosione e durata. Viene utilizzato anche nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria.
3. Industria automobilistica: il rame viene utilizzato nella produzione di radiatori, scambiatori di calore e cavi elettrici.
4. Industria elettronica: il rame viene utilizzato nella produzione di circuiti stampati, chip per computer e altri componenti elettronici.
5. Industria medica: il rame viene utilizzato nelle apparecchiature mediche, come le macchine a raggi X, grazie alla sua eccellente conduttività elettrica e radiopacità.
6. Monetazione: il rame viene utilizzato nella produzione di monete per la sua durata e resistenza alla corrosione.
7. Applicazioni decorative: il rame viene utilizzato in gioielleria, sculture e altre applicazioni decorative grazie al suo attraente colore bruno-rossastro e alla malleabilità.
8. Proprietà antimicrobiche: il rame ha proprietà antimicrobiche naturali e viene utilizzato nella produzione di attrezzature ospedaliere, maniglie delle porte e altre superfici ad alto contatto per ridurre la diffusione delle infezioni.

Nel complesso, il rame è un metallo versatile con una vasta gamma di usi in vari settori e applicazioni.

Distribuzione globale dei minerali di rame

I minerali di rame si trovano in molte parti del mondo e la produzione di rame è un'industria importante in molti paesi. I principali paesi produttori di rame nel mondo includono Cile, Perù, Cina, Stati Uniti, Australia, Repubblica Democratica del Congo, Zambia, Russia e Canada.

Il Cile è il più grande produttore mondiale di rame, rappresentando circa il 28% della produzione mondiale di rame nel 2020. Il Perù è il secondo produttore, seguito da Cina e Stati Uniti. Altri importanti paesi produttori di rame includono Indonesia, Messico, Kazakistan e Polonia.

I minerali di rame si trovano tipicamente in associazione con altri minerali come oro, argento, piombo e zinco e sono spesso estratti come sottoprodotti di questi altri metalli. Alcuni dei rame più importanti depositi minerali nel mondo includono la miniera di Chuquicamata e la miniera di Escondida in Cile, la miniera di Grasberg in Indonesia e la miniera della diga olimpica in Australia.

• Negli Stati Uniti, come masse notevolmente grandi ed eccellenti, grandi cristalli nei depositi della penisola di Keweenaw, Keweenaw e Houghton Cos., Michigan; in diversi depositi di porfido in Arizona compresi quelli della miniera di New Cornelia, Ajo, Pima Co.; la Copper Queen e altre miniere a Bisbee, Cochise Co.; e presso Ray, Gila Co.; allo stesso modo nella miniera di Chino a Santa Rita, Grant Co., New Mexico.
• In Namibia, presso la miniera di Onganja, 60 km a nord-est di Windhoek, ea Tsumeb.
• In grandi cristalli dalla miniera di Turinsk, Bogoslovsk, Monti Urali, Russia.
• In Germania, a Rheinbreitbach, nella Renania settentrionale-Vestfalia, e nella miniera di Friedrichssegen, vicino a Bad Ems, nella Renania-Palatinato.
• In pregiati esemplari provenienti da molte miniere in Cornovaglia, in Inghilterra.
• In Australia, a Broken Hill, nel Nuovo Galles del Sud.
• In Cile, ad Andacolla, vicino a Coquimbo. Dalla Bolivia, a Corocoro.

Domanda di rame e andamento della produzione

Il rame è un metallo ampiamente utilizzato con una vasta gamma di applicazioni, tra cui cablaggio elettrico, idraulico, edilizia ed elettronica. Di conseguenza, la domanda globale di rame è fortemente influenzata dalle tendenze di questi settori.

Negli ultimi decenni, la domanda di rame è aumentata costantemente a causa del crescente utilizzo di dispositivi elettronici, dello sviluppo delle infrastrutture nelle economie emergenti e dell'elettrificazione dei trasporti. Secondo l'International Copper Study Group (ICSG), il consumo globale di rame è cresciuto a un tasso medio annuo del 3.4% tra il 2000 e il 2019.

Anche la produzione di rame è aumentata per soddisfare questa crescente domanda. I maggiori produttori di rame sono Cile, Perù, Cina, Stati Uniti e Repubblica Democratica del Congo. Nel 2020, la produzione globale di miniere di rame è stata stimata intorno ai 20 milioni di tonnellate.

Tuttavia, la produzione di rame può essere influenzata da vari fattori, come i disastri naturali, gli scioperi dei lavoratori e le fluttuazioni dei prezzi delle materie prime. Ad esempio, la pandemia di COVID-19 nel 2020 ha portato a un temporaneo calo della produzione di rame a causa della chiusura delle miniere e delle interruzioni della catena di approvvigionamento.

Nel complesso, si prevede che la domanda di rame continuerà ad aumentare nei prossimi anni, trainata dalla crescita delle energie rinnovabili, dei veicoli elettrici e di altre applicazioni ad alta tecnologia.

Riferimenti

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Handbookofmineralogy.org. (2019). Manuale di Mineralogia. [online] Disponibile all'indirizzo: http://www.handbookofmineralogy.org [accesso effettuato il 4 marzo 2019].
Mindat.org. (2019). Rame: informazioni minerali, dati e località ..
Disponibile su: https://www.mindat.org/min-727.html [Accesso 4 marzo 2019].