Koper - Cu

Koper (Cu) is een roodachtig, gemakkelijk te bewerken metaal met een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Het wordt gebruikt in bedrading, leidingen, warmtewisselaars en legeringen en is een essentiële voedingsstof. In watersystemen is koper zowel belangrijk als constructiemateriaal als een stof waarvan de concentratie mogelijk moet worden beheerst.

Chemische eigenschappen · Toepassingen · Koper in water en waterbehandeling · Gezondheidseffecten · Milieueffecten

Geselecteerde eigenschappen van metallisch koper
Symbool / atoomnummerCu / 29
Standaard atoomgewicht63.546(3)
Groep / periode / blok11 / 4 / d
Elektronenconfiguratie[Ar] 3d10 4s1
Elektronegativiteit (Pauling)1.90
Dichtheid8,96 g cm−3 bij kamertemperatuur
Smeltpunt1084,62 °C
Kookpunt2560 °C
Covalente straal0,122 nm
Niet-gebonden straal0,196 nm
Veelvoorkomende oxidatietoestanden in verbindingen+1 en +2
Van nature voorkomende isotopen63Cu en 65Cu
Eerste ionisatie-energie745,5 kJ mol−1
OntdekkingBekend sinds de oudheid

Fysische en atomaire gegevens zijn gebaseerd op de Royal Society of Chemistry; het atoomgewicht en de natuurlijke isotopen op CIAAW. Het atoomgewicht is dimensieloos; de bijbehorende molaire massa is ongeveer 63,546 g mol−1. Het getal tussen haakjes geeft de onzekerheid in het laatste cijfer aan. Ionische stralen zijn afhankelijk van de oxidatietoestand en coördinatie.

Rijen koperkleurige metalen buizen
Koper wordt gebruikt in buizen en apparatuur voor warmteoverdracht.

Koper: eigenschappen en voorkomen

Koper is smeedbaar en ductiel, waardoor het kan worden gevormd en tot draad kan worden getrokken. Het behoort tot groep 11 van het periodiek systeem, samen met zilver en goud. Bij blootstelling aan de omgeving kunnen zich oppervlaktelagen vormen; hun samenstelling en beschermende werking zijn afhankelijk van de omstandigheden.

Koper komt voor als gedegen metaal en in mineralen zoals chalcopyriet (CuFeS2) en borniet. Afhankelijk van het erts kan de winning bestaan uit concentratie, smelten en raffinage, of uit uitlogingsprocessen. Recycling is een belangrijke bron van koper. Het gebruik ervan gaat terug tot de prehistorie.

Toepassingen van koper

  • Elektrische apparatuur: bedrading, motoren en andere onderdelen maken gebruik van de geleidbaarheid van koper.
  • Bouw en industrie: toepassingen zijn onder meer waterleidingen, dakbedekking, warmtewisselaars en machines.
  • Legeringen: messing bestaat uit koper en zink; brons bestaat doorgaans uit koper en tin. De samenstelling van de legering beïnvloedt de sterkte, corrosiebestendigheid en geschiktheid voor gebruik.
  • Chemische stoffen: koperverbindingen worden gebruikt in katalysatoren, pigmenten en sommige biociden. Dat gebruik moet worden onderscheiden van ongecontroleerde lozing in water.

Koper in water en waterbehandeling

Zie het overzicht van Lenntech over verwijdering van zware metalen voor verwante behandelingsprocessen.

Lees voor meer informatie over het voorkomen, de bronnen en de behandeling van koper in water het artikel over koper in water.

Bronnen en corrosie

Koper kan in water terechtkomen door natuurlijke verwering, mijnbouw, industrie en afstromend water van landbouwgrond. In drinkwatersystemen kan corrosie van koperhoudende leidingen en fittingen een belangrijke bron zijn. De concentratie aan de kraan kan daarom verschillen van die bij de waterzuiveringsinstallatie.

De afgifte hangt af van de watersamenstelling, stilstand van water, temperatuur en de toestand van oppervlakken. Corrosiebeheersing vereist een beoordeling van het hele systeem; koper alleen als corrosiebestendig omschrijven, bewijst niet dat het geschikt is voor elk type water. Veranderingen in de waterbehandeling kunnen de corrosie beïnvloeden en moeten daarom worden beoordeeld.

Verschijningsvormen en verwijderingsmethoden

Koper kan opgelost voorkomen als ionen of complexen, of gebonden zijn aan zwevende deeltjes. Het karakteriseren van deze vormen helpt bij het kiezen van een behandeling en het interpreteren van resultaten voor totaal koper.

  • Neerslagvorming en afscheiding van vaste stoffen: aanpassing van de pH kan koperhoudende vaste stoffen vormen, die vervolgens door klaring of filtratie worden afgescheiden. Complexvormers kunnen de verwijdering bemoeilijken; daarom moet het betreffende afvalwater worden getest.
  • Adsorptie en ionenwisseling: geschikte materialen kunnen opgelost koper binden. De keuze hangt af van de samenstelling van het te behandelen water, concurrerende stoffen en de beoogde restconcentratie.
  • Omgekeerde osmose: geschikte systemen kunnen de koperconcentratie op het gebruikspunt verlagen. Membraanprestaties, voorbehandeling, onderhoud en beheer van het concentraat zijn allemaal van belang.

Als koper vrijkomt uit leidingen en appendages na de centrale zuivering, hoeft verwijdering in de centrale zuiveringsinstallatie alleen het probleem niet op te lossen. De bemonstering moet aansluiten bij het doel van de beoordeling, inclusief eventuele voorgeschreven omstandigheden voor stilstand of doorspoelen. Controleer de kwaliteit van het behandelde water in plaats van alleen op uiterlijk of smaak af te gaan.

Bij behandeling komt koper terecht in slib, uitgeputte filtermaterialen, regeneratievloeistof of concentraat. Houd bij de planning rekening met deze stromen én met de vereiste waterkwaliteit.

Gezondheidseffecten van koper

Voeding en overmatige blootstelling

Koper ondersteunt enzymen die betrokken zijn bij de energieproductie, het ijzermetabolisme en andere functies. Voedingsmiddelen zoals schaal- en schelpdieren, noten, zaden, volkorenproducten en orgaanvlees leveren koper. De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid voor volwassenen in de VS is 900 µg d⁻¹ (0,9 mg d⁻¹), met andere waarden voor zwangerschap en borstvoeding. Dit is een voedingskundige referentiewaarde, geen drinkwaternorm.

Overmatige blootstelling aan koper kan maag-darmklachten veroorzaken, zoals misselijkheid, braken, buikpijn en diarree. Langdurige hoge blootstelling kan de lever beschadigen. Het risico hangt af van de dosis, de duur, de chemische vorm en de individuele gevoeligheid; dat koper een essentiële voedingsstof is, betekent niet dat elke blootstelling veilig is.

Zie voor algemene informatie over voeding de aanbevolen dagelijkse inname van vitaminen en mineralen. Voedingskundige referentiewaarden en eisen aan de waterkwaliteit hebben verschillende doelen.

Ziekte van Wilson

De ziekte van Wilson is een erfelijke genetische aandoening die de afvoer van overtollig koper belemmert, waardoor het zich in organen kan ophopen. De aandoening wordt niet veroorzaakt door gewone chronische blootstelling aan koper. Mensen met deze aandoening hebben medische zorg nodig die specifiek op hun ziekte is afgestemd.

Beroepsmatige blootstelling

Het inademen van koperdampen kan irritatie van de luchtwegen en metaaldampkoorts veroorzaken, een aandoening met griepachtige symptomen. Bij de beoordeling van de werkplek moet rekening worden gehouden met de vorm van het koper en met andere aanwezige stoffen. Veiligheidsinformatie en beheersmaatregelen moeten op het daadwerkelijke proces zijn afgestemd.

Milieueffecten van koper

Koper komt via natuurlijke processen en menselijke activiteiten in ecosystemen terecht. Het is een element en wordt door conventionele behandeling niet vernietigd. Het kan zich verplaatsen tussen opgeloste vormen, deeltjes, sedimenten en organismen.

Organismen hebben kleine hoeveelheden koper nodig, maar verhoogde concentraties biobeschikbaar koper kunnen schade toebrengen aan het waterleven en de overleving, groei en voortplanting beïnvloeden. Alleen de totale koperconcentratie geeft geen volledig beeld van de toxiciteit: opgeloste organische koolstof, de pH en de hardheid beïnvloeden de biobeschikbaarheid.

Binding aan de bodem kan de mobiliteit verminderen zonder koper blijvend te immobiliseren. Bij milieubeoordelingen moet rekening worden gehouden met de omstandigheden ter plaatse, de chemische vorm en de blootstelling, in plaats van aan te nemen dat koper altijd in sediment of bodem vastgelegd blijft. Beheersing van lozingen en passend beheer van koperhoudende reststoffen helpen schadelijke blootstelling te beperken.

Koperpagina voor het laatst beoordeeld: door Lenntech.

Terug naar het periodiek systeem der elementen.

Lees meer over koper in water

Bronnen en verder lezen