[→Lat. cuprum, →Gr. Kupros, Cyprus, de voornaamste vindplaats in de oudheid], o.,
1. chemisch element, symbool Cu, in zuivere toestand een roodachtig-bruin metaal (e): — komt in de handel in blokken of schuitjes, gewalst en als draad; op schepen gebruikte men vroeger veel rood — (ook aaneengeschreven) zuiver koper; in — snijden (figuren) graveren in een plaat van rood koper, vandaar in —;
2. geel —, messing: een deurknop van -;
3. voorwerpen van (rood of geel) koper, koperwerk;
4. koperen geldstukken: er is bijna niets dan — in het zakje;
5. de koperen blaasinstrumenten in een (harmonie)orkest (e); ook de bespelers daarvan binnen één ensemble;
6. (fig.) de kleur van koper; de klank van koper.
(e) CHEMIE. Koper behoort tot de 1B -groep van het periodiek systeem en vertoont daardoor overeenkomst met zilver en goud. Het komt voor als éénwaardig ion. Het kan nog één elektron verliezen en geeft dan het ion Cu2+. Isotopen zijn bekend met massa 58-68, die alle radioactief zijn, behalve de twee in de natuur voorkomende isotopen 6329Cu (69,1 %) en 6529Cu (30,9 %). Koper is tamelijk hard en zeer pleten buigbaar.
Het kan tot uiterst dunne blaadjes uitgeslagen worden, die groen doorschijnend zijn. Koper heeft in zuivere toestand na zilver het grootste elektrische geleidingsvermogen van alle metalen. In droge lucht is het bij gewone temperatuur onveranderlijk; in vochtige lucht wordt het oppervlak spoedig met een zeer dun bruin laagje van oxide of sulfide bedekt dat langzamerhand dikker wordt en een grijsgroene kleur aanneemt (patina). Hierdoor wordt het metaal tegen verdere inwerking beschermd. Bij langdurige verhitting aan de lucht gaat het over in het oxide (CuO).
Door salpeterzuur wordt koper gemakkelijk aangetast, niet door verdund zoutzuur, zwavelzuur tast het aan bij verhoogde temperatuur onder ontwikkeling van S02. Ammoniak vormt bij aanwezigheid van zuurstof een diepblauwe oplossing van koper oxidammoniak. Zouten met eenwaardig koper noemt men cupro-, met tweewaardig koper cupriverbindingen. Koper(n)-verbindingen zijn bekend om hun structuur en samenstelling (b.v. van de hydraten) die afwijkt van alle andere tweewaardige elementen. Dit komt doordat Cu2+ altijd omgeven is door een vervormde octaëder, d.w.z. de afstand van de deeltjes in de z-richting is altijd groter of kleiner dan in de xen y-richting. De koper(l →-verbindingen zijn de bestendigste.
Voor zover zij in water oplosbaar en gedissocieerd zijn, vertonen zij een blauwe kleur, welke zij aan het tweewaardige ion danken. Koper(I)-verbindingen zijn kleurloos. Uit koper(IIi)-verbindingen wordt door zwavelwaterstof in zure oplossing het zwarte koper(n)-sulfide (CuS) neergeslagen. Fysiologisch werken koperverbindingen in grotere concentraties als vergif. Vele van de verbindingen van koper vinden technische toepassing. Na ijzer is koper het meest gebruikte metaal.
Er zijn vele legeringen van koper met andere metalen bekend, zoals brons (koper en tin), messing (koper en zink), constantaan (koper en nikkel), Duits zilver (koper, zink en nikkel), enz. Voorkomen. Het koper komt in de natuur voor gedegen (Cu), als eenvoudig sulfide, chalcosiet (Cu2S) en covelliet (CuS), als arsenide, als bestanddeel van meer samengestelde sulfiden en arseniden, zgn. sulfozouten, b.v. borniet (Cu5FeS4) chalkopyriet (CuFeS2), bournoniet (CuPbSbS3), enargiet (CU3ASS4), tetraëdriet (Cu12Sb4S13), verder als oxide b.v. cupriet (Cu20), als carbonaat, b.v. malachiet (CuC03.Cu(0H)3), azuriet (2 CuC03. Cu(OH)2), als silicaat, b.v. dioptaas (CuSi03. 3H20) en chrysocol (CuSi03.2H20). Men kan de afzettingen onderverdelen in primaire en secundaire.
De belangrijkste kopermineralen die in de ertsen voorkomen zijn: chalkopyriet (34 % Cu), borniet, chalkosiet (80 % Cu), ook wel enargiet, gedegen koper, malachiet, azuriet, cupriet en in woestijngebieden Cu-sulfaten. Deze mineralen zijn gewoonlijk fijn verdeeld in gesteentemassa’s, zodat zij met behulp van ertsscheidingsmethoden (vooral flotatie) geconcentreerd moeten worden alvorens versmolten te worden. Het gehalte van de koperertsen is dan ook zeer laag, gewoon, gewoonlijk niet meer dan 1-2 % en ten hoogste 3-6 %. Tegenwoordig ontgint men zelfs ertsen van gemiddeld 0,8 % Cu (enorme dagbouwmijnen in de VS, Chili, USSR) en 0,7 % (Cananea, Mexico). Kopermineralen worden gevonden in en nabij zowel zure als basische stollingsgesteenten. Genetisch kan men vier groepen onderscheiden. Groep 1 (hoogste temperatuur van vorming).
Op zeer verschillende plaatsen ter wereld zijn afzettingen bekend, waarvan men veronderstelt, dat zij rechtstreeks in het magma gevormd zijn (Sudbury in Canada; het Bushveld igneous complex in Zuid-Afrika; Insizwa in Zuid-Afrika; Petsamo in de USSR). Al deze afzettingen bevinden zich in gabbroïede gesteenten en hebben steeds dezelfde mineraalcombinatie. Het gemiddelde gehalte aan waardevolle metalen Ni, Pt, is laag. Groep 2 (hoge temperatuur). De kopercontactafzettingen zijn ontstaan door inwerking van granodioritische en (kwarts-)monzonitische magma’s op kalkstenen en dolomieten (vooral Arizona en Utah, Mexico, Japan, Oeral, Kazachstan, Korea), Chalkopyriet is verreweg het meest verbreide kopermineraal, terwijl ook borniet kan voorkomen. Het kopergehalte bedraagt 1-4 %. Groep 3 (hoge of lage temperatuur). De hydrothermale koperertsafzettingen zijn overwegend van hypo-tot mesothermale aard, maar ook komen enkele belangrijke epithermale afzettingen voor.
Tot deze groep behoren vele belangrijke koperertsafzettingen van de wereld. In de eerste plaats de ‘porphyry coppers’ van Noorden Zuid-Amerika. De ertsen worden gewonnen in reusachtige open groeven met dagproduktie tot meer dan 100000 t. Dit is dan ook de enige manier om ertsen met dergelijk laag gehalte te winnen. Epithermale, winbare koperertsafzettingen zijn zeldzaam. Groep 4 (syngenetisch-sedimentaire koperertsafzettingen) . Dit is een groep waarvan de oorsprong soms onzeker is, omdat vele onderzoekers deze afzettingen als hydrothermaal ontstaan beschouwen. Intussen behoren zij tot de rijkste afzettingen ter wereld.
De bekendste zijn die van Shaba (Zaïre) en Rhodesië. Voorts is kenmerkend de aanwezigheid van sulfidische kobaltmineralen. De economisch winbare koperreserve wordt geschat op 420 mln. t (1978), m.n. als porfyrisch erts. In 1976 zorgden acht landen voor 76 % van de wereldproduktie (VS, 1,46 mln. t; USSR, 1,13 mln. t; Chili, 1 mln. t; Canada, 0,75 mln. t; Zambia, 0,71 mln. t; Zaïre, 0,45 mln. t; Polen, 0,27 mln. t; Filippijnen, 0,24 mln. t). In Europa gebruikt de bouwnijverheid 11 % van de totale koperproduktie. Metallurgie. De ertsen die koper bevatten zijn te onderscheiden in drie soorten:
1. ertsen die koper als zodanig bevatten,
2. oxidische ertsen, waarin het koper voorkomt gebonden aan zuurstof en
3. sulfidische ertsen, waarin het koper gebonden is aan zwavel.
Deze laatste komen het meeste voor. De voornaamste begeleidende elementen zijn: ijzer, zink, nikkel, arseen, antimoon, bismut, seleen, telluur, zilver en goud. Ertsen met een laag sulfidegehalte, die niet geschikt zijn om te concentreren, worden zonder voorafgaande behandeling in een schachtoven versmolten met een vloeimiddel en met weinig cokes. Is de samenstelling van een erts met een laag gehalte aan sulfiden zodanig, dat concentreren mogelijk is, dan wordt dit toegepast. Het verkregen concentraat bevat, evenals de ertsen met een hoog sulfidegehalte die als zodanig in de natuur voorkomen, te veel zwavel om ineens te versmelten. De zwavel wordt daarom gedeeltelijk verwijderd door een oxiderende roosting.
Volgens een vrij recente methode versmelt men koperconcentraten door ze zonder roosten te zamen met vloeimiddel en zuurstof in een verbrandingskamer te spuiten. De warmte die hierbij vrijkomt, is voldoende om slak en steen in gesmolten toestand te brengen. Zij druppelen naar beneden en kunnen in een daarvoor speciaal geconstrueerde oven uitzakken . Zo wordt een grote besparing aan brandstof verkregen terwijl de afvalgassen een zodanig hoog gehalte aan zwaveldioxide hebben dat zij, na samenpersen, in vloeibare vorm in de handel kunnen worden gebracht. Men verkrijgt, zoals bij alle procédés, een slak en een steen. De steen, waarin het koper is geconcentreerd wordt verder behandeld in de convertor, waarna men het ruwe koper verkrijgt dat nog tal van andere bestanddelen en verontreinigingen bevat (kopergehalte 98 %). Oxidische ertsen, die 6—20 % koper bevatten, worden in een schachtoven versmolten met een vloeimiddel en met cokes.
Door verbranding van de cokes wordt de charge op temperatuur gebracht. Het gevormde koolmonoxide dient als reductiemiddel. Het verkregen produkt (black copper) bevat 95-98 % koper. Tegenwoordig worden oxidische ertsen ook te zamen met sulfidische ertsen in een vlamoven verwerkt.
Ertsen die het koper als zodanig bevatten, worden vermalen en gezeefd. Het metallische koper wordt daarna gezuiverd door smelten in een kleine vlamoven. Het ruwe koper wordt verder gezuiverd door smelten en door elektrolyse. Men begint met smelting in een kleine vlamoven, 3-4 m breed, 7,5—13 m lang, die 120-3501 koper kan bevatten. Wanneer de resterende zwavel en verontreinigingen zijn geoxideerd en de slak is afgeschept, wordt gepoold om het gevormde koperoxide te reduceren. Daartoe worden verse boomstammen, 15—25 cm dik, in het gesmolten koper gedompeld.
Door destillatie van het hout ontstaan koolwaterstoffen, koolmonoxide en waterstof, die reducerend werken. Het gesmolten koper wordt in de vorm van anoden gegoten en bevat 99,2-99,6 % koper. Indien het koper edele metalen bevat, wordt nu een elektrolytische zuivering toegepast.
De verwerking van oxidische ertsen met een laag kopergehalte geschiedt door middel van logen. De loging van het fijngemalen erts geschiedt met zwavelzuur, ijzersulfaat of ammonia. Na de loging wordt de koperoplossing van het erts gescheiden door decantatie of filtratie. Het koper wordt daarna verkregen door elektrolyse of door neerslaan op afvalijzer. Bij de ammonialoging wordt het koper verkregen door verhitten.
Toepassingen. Koper is één van de oudst bekende metalen en wordt reeds meer dan 5000 jaar toegepast (→brons). Tegenwoordig wordt het meeste koper gebruikt in de elektrotechniek om zijn goede geleidbaarheid voor elektriciteit. Hierin wordt het slechts door zilver overtroffen. In ruime mate wordt koper ook gebruikt om zijn goede geleidbaarheid voor warmte in warmtewisselaars. Koperlegeringen worden gebruikt wegens goede lagereigenschappen (tinbrons, loodbrons) of wegens corrosiebestendigheid (aluminiumbrons, monel, messing).
Vaak worden ook koperlegeringen gebruikt wegens goede koudvervormbaarheid (messing, cupronikkel) of goede verspaanbaarheid (automatenmessing). Dierfysiologie. Koper is een element dat bij bepaalde ongewervelden voorkomt in hemocyanine, een bekende bloedkleurstof van b.v. schaaldieren en in cytochroom a, een ademhalingspigment dat ook bij alle gewervelde dieren voorkomt. Koper bevordert de resorptie van ijzer en de synthese van hemoglobine. In het bloed is koper gebonden aan serumeiwitten, waarvan het ceruloplasmine de voornaamste is. Landbouw. Koper is een voor de plantengroei onmisbaar element. Vooral de granen, m.n. tarwe en gerst, zijn gevoelig voor tekort aan koper.
Ook bomen, zoals de douglasspar en fruitbomen kunnen in hun ontwikkeling worden geremd. Tekort aan koper treedt vooral op zandgronden op. Op gronden die te weinig koper bevatten, kan door bemesting met kopersulfaat of koperslakkenbloem het tekort worden opgeheven.
Aangezien koper, evenals de andere zware metalen, praktisch niet naar diepere lagen van het bodemprofiel wordt verplaatst, kan op percelen die regelmatig met koper worden bemest, b.v. door geregelde toepassing van zuiveringsslib of varkensmest, het kopergehalte van de grond zo hoog worden, dat bepaalde gewassen, vooral vlinderbloemigen, in hun ontwikkeling worden geremd door overmaat aan koper.
Een tekort aan koper op grasland is niet zo zeer van belang voor de opbrengst aan gras, maar kan wel van invloed zijn op de gezondheid van het vee. Typische symptomen van kopergebrek bij rundvee zijn: lichte haarverkleuring rond de ogen (koper bril), weidediarree, ruig of dof haar, slechte ontwikkeling bij jonge dieren. Een verhoging van het kopergehalte in het gras door bemesting geeft geen garantie voor een voldoende kopervoorziening van koper. Produktie in 1968 en 1975 gebied produktie in
1968 1975
mln. t mln. t wereld 5,62 7,30 VS 1,09 1,28 USSR 0,83 1,10 Chili 0,67 0,83 Zambia 0,82 0,81 Canada 0,57 0,72 Zaïre 0,33 0,50 Australië 0,14 0,24 Filippijnen 0,11 0,23 Polen 0,03 0,23 Zuid-Afrika 0,14 0,18 Peru 0,21 0,17 Papua Nieuw Guinea 0,17 Bron: United Nations, Statistical Yearbook (1976).
het vee tijdens de weideperiode. Een universele maatregel ter verbetering van de kopervoorziening van het rund is de directe verstrekking van koperzouten in de vorm van koekjes.
Ook voor dieren kan een overmaat aan koper schadelijk zijn. Vooral schapen, die bij het weiden betrekkelijk veel grond mee op nemen, zijn gevoelig voor een overmaat aan koper.
MUZIEK. Tot ‘het koper’ behoren blaasinstrumenten als trompet, bugel, (Franse) hoorn, trombone en tuba, waarbij het trillen van de lippen van de bespeler in het komvormige mondstuk wezenlijk is voor de typische klankvorming. Ook is het ontbreken van zijgaten karakteristiek. Hiervoor in de plaats hebben koperen blaasinstrumenten ventielen. Verder worden bij deze instrumenten vrijwel uitsluitend de boventonen gebruikt. Metalen fluiten en de saxofoons worden niet tot het koper gerekend, maar tot de houtblazers, resp. rietblazers. →aërofonen.
