De la alquimia y la química (1) El Cobre y sus aleaciones

El uso de los metales por el hombre dio paso a la separación entre la edad de piedra y el inicio de las civilizaciones en el sentido estricto de la palabra. No hay una fecha exacta de cuando y como se inicio este acontecimiento, pero se sabe que el Cobre fue el primero de los metales conocidos. Se han encontrado cuentas (de collares) hechos de este metal en Anatolia (Turquía) que datan de hace unos 7000 años; pero se estima que el inicio de su uso pudo haber ocurrido unos 4000 años más atrás, esto es por el 9000 a.C.

El Cobre toma el nombre de la palabra romana ‘Cuprum = Cobre’, [y de donde deriva su símbolo moderno Cu], y este posiblemente de la palabra griega ‘Kyprus = Chipre’, [famosa isla en el Mediterráneo por sus minas de cobre]. La isla de Chipre es según los mitos el lugar donde Afrodita (tras nacer de la espuma del mar) tocó por primera vez tierra. El símbolo astrológico de la diosa es también asociado como símbolo alquímico más común para el Cobre; en parte porque representa al espejo que usaba la diosa, y porque en la antigüedad los primeros espejos eran de Cobre pulido. En la alquimia, el Cobre se utilizaba para representar características tales como: el amor, la armonía, el equilibrio, la belleza de la mujer, la feminidad y también la creatividad, especialmente en términos artísticos.

Cobre

El Cobre es hoy el elemento número 29; forma parte del grupo I-B de los elementos, grupo que suele ser conocido como Familia del Cobre, y que incluye a la Plata y al Oro. Estos metales se caracterizan por ser relativamente inertes y difíciles de corroer; ello permite que existan en forma natural y por eso de alguna forma fueron los primeros en ser conocidos por el hombre. Estos metales son buenos conductores y hoy su uso es cables conductores (cobre), y microcircuitos eléctricos (Oro, por ser el más maleable de los metales y el más resistente a la oxidación entre los metales); aunque se reconoce a la Plata como el mejor conductor, pero es muy costosa su extracción para su uso industrial.

Malaquita y Azurita

El primer uso del Cobre nativo fue ornamental, distintos pueblos usaron además piedras de carbonato de cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. No sería sino hacia el 6000 a.C. que se iniciaron las primera fraguas para transformar los carbonatos de cobre en cobre puro; se iniciaba la Edad del Cobre; y esta primera edad metalúrgica abarcó territorios que iban desde los Balcanes hasta Persia (Irán) y llegando tan al sur como Egipto.

Cobre (2)

Hacia el 3500 a.C. la producción de Cobre inicia un declive que será superado por una nueva aleación proveniente de las regiones del Cáucaso. Esta aleación de Cobre y Arsénico (Bronce Arsénical o Cobre Blanco); será algo más resistente que el anterior y sus minerales fuentes eran más abundantes. El Bronce arsénical suele tener una proporción de Arsénico generalmente del 30%; suele ser duro y quebradizo; con el tiempo se forma una patina oscura (la capa de sales de cobre que se produce sobre la superficie de dicho metal tras el proceso de la corrosión del cobre) y dada la alta toxicidad del arsénico la convirtieron en una aleación muy poco utilizada, especialmente a partir del descubrimiento de la Alpaka (Plata Alemana o Bronce Blanco).

alpaka (plata alemana)

La Alpaka (Alpaca) era conocida desde tiempos antiguos en China con el nombre de Packfong (Aleación de Cobre, Zinc y Niquel). En el siglo XVII llegaron a Europa los primeros artículos de Packfong desde la China imperial; pero no sería hasta el siguiente siglo que se descubrió su composición y empezó a ser fabricada y mejorada en Alemania desde finales del siglo XVIII, siendo su uso especialmente en vajillas ( cubiertos , servicio de cubiertos y bienes corporales utilizados), accesorios y joyería.

Bronce 1

No se sabe donde surgió la idea de fundir Cobre y Estaño; pero la nueva aleación, el Bronce, era más dura y resistente que sus predecesores. Pronto se desencadenó su uso como un incendio por todo el viejo mundo; y desde sus inicios en el año 3000 a.C. en Próximo Oriente el Bronce habría llegado a Europa por el 2500 a.C., y a la lejana China cerca de 2000 a.C.; había nacido la Era del Bronce.

Bronce 2

El Bronce tiene generalmente una proporción 88% Cobre contra 12% Estaño; pero para la fabricación de cañones (en China) se usaba una proporción menor de Estaño; mientras que para producir monedas, el Estaño apenas era del 5%. En la fabricación de campanas de iglesias el porcentaje de Estaño se elevaba, llegando a ser mayor del 20%, y dando al Bronce una rica sonoridad; incluso en campanillas de mano el Estaño podía llegar al superar el 30%. La mayor campana de bronce en el mundo fue Tsar Kolokol (la campana del Zar), fue fabricada en Rusia a inicios del siglo XVIII, pero nunca fue tocada ya que un incendio destruyó sus bases de madera y la quebró, reposando hoy en los patios del Kremlin.

Bronce 3

Otra aleación importante del Cobre es con el Zinc (Cinc), conocida como Latón esta aleación surgió en India por al año 1000 a.C., resultado de fundir el Cobre con minerales de Calamita; no fue hasta casi dos milenios (800 d.C.) después que el libro hindú Rasaratna Samuccaya se reconoció al Zinc como un nuevo metal. En Europa este conocimiento no llegaría hasta inicios del siglo XVI cuando el alquimista Paracelso señaló su existencia y fue oficialmente aislado a mitad del siglo XVIII por el químico alemán Andreas Sigismund Marggraf. El Latón es muy utilizado en decoración por su brillo similar al Oro; hoy se usa en aplicaciones que requieren baja fricción, como cerraduras, fontanería y aplicaciones eléctricas, y extensamente en instrumentos musicales como trompetas, campanas, y platillos sus propiedades acústicas. La calidad del Latón se mide en función del porcentaje de Zinc que tiene la aleación; se considera de primera calidad (y uso industrial) aquellas con menos del 22% de Zinc en relación con el Cobre; de segunda calidad cuando se encuentra entre 22% y 44% y de tercera calidad (y sin uso industrial) en una proporción de Zinc mayor del 44%.

Laton

Modernamente el Cobre se combina en proporciones casi similares con el Níquel para producir el Constantan. Fabricado a fines del siglo XIX como una aleación donde la resistencia eléctrica permanecía casi invariable a los cambios de temperatura, ello permitió a su inventor, el químico alemán Edward Weston, la fabricación de los primeros voltimetros y amperimetros modernos. Similar al Constantan y del mismo inventor tenemos al Manganin, en donde se agregaba pequeñas proporciones de Manganeso al Cobre y el resultado era otro material de similares propiedades. Otra combinación de Cobre y Níquel (más Níquel que Cobre) es conocida como Monel, y por su resistencia a la corrosión y el impacto es usada en la fabricación de monedas modernas.

Cuproniquel

El Niquel (n° 28 en la Tabla Periodica) por su cercanía química con el Cobre fue llamado Falso Cobre, confundido por su color con la Plata. Aleaciones de Cobre-Niquel (Cupro-Niquel) (de color blanco) se usaban en la antigüedad para modificar y alterar el contenido de las monedas de Plata; algunos sugieren que eran importadas por la ruta de la seda desde China; donde ya se tenían las primeras aleaciones de Cobre y Niquel, conocidas también como Cobre Blanco, y que terminaría con el desarrollo de las distintas versiones del Panfong; pero la versión más aceptada es que estas aleaciones (Plata-Cobre-Niquel) venían de regiones de Persia, donde eran traídos los minerales a la Grecia y Roma antigua.

Los Cuproaluminio, o Bronces de Aluminio, combinan al Cobre con 5% a 15% de Aluminio (y otros metales), el resultado es una material de color similar al oro, gran resistencia a la corrosión (mayor que en el acero inoxidable) y de uso industrial y en monedas de algunos países. Proporciones invertidas de Aluminio y Cobre dieron origen al moderno Duralumnio, fue desarrollado a inicios del siglo XX de forma accidental por el alemán Alfred Wilm en 1903 dio origen a una aleación de muy altas resistencia a la tracción y resistencia mecánica a temperatura ambiente; aunque poca resistencia a la corrosión y la abrasión, fue empleado en la industria aeronáutica y de automotriz.

Por su parte la aleación Cobalto y Cobre que se conoce como Bronce Sol (Sonnenbronze, en alemán) y es utilizada en joyería. Mientras que la aleación de Cobre y Berilio (<3%), conocida como Cobre Primavera y le confiere al Cobre una alta resistencia con cualidades no magnéticas y que no producen chispas; y por ello se utiliza para hacer herramientas que se pueden utilizar con seguridad en ambientes donde existen vapores y gases explosivos, como en las plataformas petroleras. Sin embargo esta aleación es algo toxica y debe trabajarse con protección, sobre todo en la respiración, ya que los compuestos de Berilio son tóxicos, acumulativos en el cuerpo y pueden producir cáncer.