Il Rame

Materie:	Altro
Categoria:	Chimica
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Data:	25.02.2008
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RAME
CENNI STORICI
La lavorazione del rame affonda le sue radici nella preistoria: il più antico oggetto a noi noto è un piccolo pendaglio ottenuto col minerale non lavorato, scoperto nella grotta di Shanidar 10.000 anni fa risalgono i primi utensili prodotti col rame lavorato: dei punteruoli scoperti in Anatolia e Mesopotamia. In Italia abbiamo le prime tracce del suo utilizzo solo alcuni millenni più tardi, a partire da 6.000 anni fa.
In quanto reperibile allo stato nativo il rame, dopo l’oro, fu il primo metallo conosciuto e usato dall’uomo (età del rame), con lavorazioni a freddo per martellamento, verso la fine dell’età della pietra. Alcuni degli oggetti di rame antichi ritrovati sono dei gioielli provenienti dall’Egitto, che risalgono al 4500 a.C. Nel 3500 a.C. si incominciò a fondere questo metallo ottenendolo per riduzione dal minerale: perciò il rame è il primo metallo che l’uomo ha estratto dai suoi minerali. Intorno al 300 a.C. il rame viene legato allo stagno per ottenere il bronzo: è la cosiddetta età del bronzo, che precede quindi quella del ferro. Presso i Greci e i Romani il rame veniva usato per fabbricare armi, utensili, ornamenti ed anche nell’edilizia. Grandi quantità di rame venivano estratte dall’isola di Cipro, in latino Cyprum: dal cui nome derivò aes cuprum, da cui il simbolo Cu e il nome stesso del metallo.
La diffusione del rame era anche dovuta alla sua reperibilità allo stato grezzo e a alla sua relativamente bassa temperatura di fusione. Il primitivo processo di produzione prevedeva una prima “cottura” per l’eliminazione delle tracce di zolfo, poi una fusione che faceva salire in superficie eventuali scorie e quindi una colata in stampi ricavati nel terreno, ottenendo forma simili a dischi, poi lavorati tramite martellatura.

PROPRIETA’
Le proprietà fisiche del rame puro sono varie, con il termine puro si intende una percentuale del metallo che oscilla tra il 99,85% ed il 99,99%. Rame ad elevata purezza è usato per getti mentre in forma di lavorato è disponibile come piastre, lamiere, nastri e fogli, barre e profilati laminati od estrusi.
Resistenza alla corrosione: in atmosfera normale e in acqua la resistenza è elevata, per la pellicola superficiale di ossido che svolge azione protettiva. Il metallo è attaccato dai prodotto alcalini, eccetto che dall’ammoniaca, mentre l’acido nitrico e cloridrico lo dissolvono rapidamente. Aggiunte di leganti (boro, litio, cadmio) riducono la velocità di ossidazione a temperatura ambiente ed alle alte con lo sviluppo di una pellicola protettiva, tuttavia esse riducono la sia conducibilità che la facilità di lavorazione aumentando la resistenza meccanica.
Conducibilità: oltre il 50% di tutto il rame è impiegato per scopi elettrici. Tale proprietà viene ridotta dalle lavorazioni a freddo come pure dall’aggiunta di leganti, in generale all’aumentare della resistenza meccanica diminuisce la conducibilità. Un fattore molto dannoso per la conducibilità è rappresentato dalle impurezze che introducono dei problemi in condizioni operative, per cui bisogna operare un controllo delle impurezze quando viene utilizzato per applicazioni elettriche.
Riciclabilità: il rame riciclato conserva le stesse caratteristiche chimico-fisiche e tecnologiche del primato, per questo, ad esempio in Italia, il 40% dei semilavorati di rame e leghe è ottenuto riciclando rottami.
Esistono delle limitazioni sia nell’uso che nei processi a cui può essere sottoposto, a causa delle relazioni chimiche che si hanno con ossigeno ed idrogeno. Il rame può dar vita ad un sistema di leghe con l’ossigeno, esso può reagire con l’idrogeno ad elevate temperature. Quest’ultimo diffonde all’interno del metallo solido combinandosi con l’ossigeno per dar luogo a vapore d’acqua che esercita una pressione sufficiente a produrre delle cricche (infragilimento da idrogeno).
Tali reazioni gassose si possono verificare nella saldatura o nella saldo-brasatura mediante idrogeno od idrocarburi, oppure nella tempra in presenza di questi gas. Tale pericolo può essere eliminato aggiungendo un ossidante durante le operazioni di raffinazione e colata, facendo attenzione che un piccolo eccesso di deossidante riduce la conducibilità. E’ da notare che seppure il rame ha un bassissimo contenuto di ossigeno può acquisirlo nel corso dei processi di lavorazione.
Il rame costituisce per un vasto e definito gruppo di leghe che possiedono proprietà molto simili a quelle del metallo: alta resistenza alla corrosione e buone caratteristiche di lavorabilità.
Le leghe si possono classificare come segue:
• Alluminio, fino al 12%, leghe in fase sia singola che doppia, possiedono un’elevata resistenza meccanica ed alla corrosione;
• Berillio, fino al 2%, conferisce le proprietà di tempra per precipitazioni che danno vita alle leghe di rame di maggior resistenza meccanica;
• Nichel, forma una serie continua di leghe con elevata resistenza alla corrosione migliorata resistenza meccanica;
• Stagno, forma una serie di leghe binarie che vengono impiegate in forma di getti e forgiati;
• Zinco, fino al 40%, rappresenta l’elemento singolo in lega più importante formando un vasto campo di ottoni per getti e forgiati;
• Zirconio, fino al 3%, le leghe vengono impiegate in applicazioni ad alta temperatura che richiedono buona conducibilità.

SIMBOLO CHIMICO
Cu
CLASSE MINERALOGICA
Elemento nativo
GRUPPO
Monometrico
SISTEMA
Cubico (gruppo spaziale: Fm3m)
ABITO
I cristalli singoli sono molto rari ma quando si presentano hanno abito cubico od ottaedrico; spesso però il rame si presenta in masse filiformi, arborescenti, ramificate od incrostazioni
DUREZZA
2,5-3
PESO SPECIFICO
8,4-8,9
INDICE DI RIFRAZIONI
n=1,10 (monorifrangente)
COLORE
Rosso ramato (con sfumature verdastre nei campioni alterati)
LUCENTEZZA
Metallica
TRASPARENZA
Opaco
SFALDATURA
Assente
STRISCIO
Polvere bruno-nera
FRATTURA
Frastagliata
PLEOCROISMO
Assente

GIACIMENTI
Il rame non ha mai origine primaria (in quanto in fase magmatica si formano sempre i solfuri), si forma quindi per alterazione in ambiente moderatamente riducente (si rinviene nelle zone superficiali dei filoni). Troviamo giacimenti di rame in ogni parte del mondo, in Usa, ne abbiamo esempi in Michigan e Arizona, in Australia, in Russia, in Germani e anche in Inghilterra.

UTILIZZI
Gli oggetti di rame costituivano, nell’antichità, un bene di lusso. Infatti i metalli erano in genere usati solo quando era indispensabile, altrimenti si preferivano materiali più economici, poiché i giacimenti noti erano pochi ed il processo di estrazione costoso. Ad esempio il vasellame ed il pentolame domestico della gente comune erano di terracotta, mentre solo in pochi potevano permettersi di possederne di rame o di altri metalli. I vasi, le pentole e tutti gli altri oggetti di rame diventarono perciò uno status simbol delle aristocrazie antiche.
Oggi giorno, il rame viene anche usato in artigianato,come la figura accanto può mostrare, destinato poi alla decorazione casalinga.