Artigo - A essencialidade do cobre
Autor(a): Leonardo Marchiori e Antônio Carlos Massabni
Pixabay/Ken Boyd
Sua importância vai desde a produção de utensílios até como metal determinante para o metabolismo humano
O elemento cobre (Cu) é um metal de transição de número atômico 29. Possui propriedades físicas bem características dos metais, destacando-se a boa condutividade elétrica e térmica e o ponto de fusão relativamente baixo (em torno de 1.000 °C). Seu nome é a tradução do inglês “copper”, que deriva do nome antigo “coper”, forma traduzida do latim “Cyprium aes”, que significa metal do Chipre.
O cobre, por ser um elemento mais pesado que o ferro, está incluído entre os elementos que são formados nas explosões de estrelas massivas ou anãs brancas. Os elementos mais leves que o ferro, e o próprio ferro, produzem energia quando seus núcleos são formados. Já os elementos mais pesados consomem energia na sua formação e por esse motivo, os mais leves são mais abundantes no Universo.
Assim, até que o núcleo de cobre tenha se formado, muitos outros elementos mais leves já o foram, fazendo com que o cobre seja um elemento relativamente menos abundante no espaço, mas pode ser abundante em alguns planetas ou meteoritos.
Na Terra, ele ocorre principalmente nas rochas sedimentares e nas ígneas, de modo que esse metal é encontrado com certa facilidade, inclusive na superfície da crosta terrestre. São conhecidos mais de 160 minérios naturais de cobre, sendo os mais comuns a crisocola [(CuAl)2H2Si2O5(OH)43.nH2O], a cuprita (Cu2O), a calcocita (Cu2S), e a azurita [Cu3(CO3)2(OH)2].
Por ser facilmente encontrado, existem registros da utilização deste elemento desde 8.000 anos a.C., referente ao período egípcio pré-dinástico, também conhecido como era do cobre (referencial romano) ou era calcolítica (referencial grego).
HISTÓRIA – Os primeiros registros do manuseio do cobre, através da fundição, são datados de aproximadamente 7.000 anos a.C., na antiga cidade de Çatalhüyük, na Turquia, onde foram encontrados artefatos feitos de cobre fundido, mostrando já um conhecimento de confecção com esse metal. Daí em diante, o cobre foi sendo introduzido e cada vez mais difundido em algumas sociedades.
Consequentemente, ele foi mais estudado e há cerca de 3.000 anos a.C. descobriu-se uma liga, hoje chamada bronze, formada pela mistura acidental, ou não, de estanho (Sn) na fundição do cobre. As ligas de bronze formadas ainda eram algo muito rudimentar.
Somente em 2.500 anos a.C. é que houve registros de ligas de bronze consolidadas e consistentes, produzidas pelos sumérios, civilização nativa do sul da Mesopotâmia.
Por questões geográficas, todo esse conhecimento acerca do cobre e do bronze estava restrito à região do Oriente Médio. Devido às incessantes guerras e conflitos externos nessa região e nas regiões vizinhas, em 1.500 anos a.C. o conhecimento sobre o cobre já havia sido difundido por todas as nações, desde as ilhas britânicas até o norte da África, Índia e China.
Um fator também importante para a difusão e o estudo do cobre desde 8.000 a.C. é a facilidade de extrair esse metal do solo. No início, isso era feito através de aquecimento, solubilização do mineral e também por quebra mecânica. Atualmente, a extração é feita principalmente por uma combinação de duas técnicas, a lixiviação com ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) e a eletrodeposição, obtendo-se cobre praticamente puro.
Em vista do elevado custo de extração em grande escala, muitos materiais são produzidos hoje partindo-se de cobre reciclado e não de cobre recém-extraído. A estimativa é de que 40% de todos os materiais de cobre sejam produzidos de metal reciclado. Para alguns produtos essa estimativa sobe para 90%. A facilidade de poder reciclar o cobre é conhecida há milhares de anos como uma prática econômica. Na Idade Média, por exemplo, era prática comum derreter os canhões de bronze após o término da guerra para a confecção de objetos e utensílios úteis no dia-a-dia. O inverso também era verdade. Peças de bronze, como sinos de igrejas, eram derretidas para a produção de canhões em épocas de guerra.
Figura 1 - Ilustração produzida pelos autores
Exemplos de aplicações do cobre e o consumo estimado (adaptado do European Copper Institute)
PRODUÇÃO – Devido à grande demanda desse metal pela sociedade, em 2017 foram extraídas cerca de 20 mil toneladas de cobre, cerca de 3,3 mil toneladas a mais do que se extraiu no ano de 2012, de acordo com o Grupo Internacional de Estudos sobre Cobre (ICSG - International Copper Study Group), mostrando que a necessidade e os usos desse metal ainda são importantes para a sociedade moderna, praticamente 10.000 anos depois que o cobre foi descoberto. Esse metal tem uma versatilidade impressionante, porque possui aplicações das mais diversas e nas mais distintas áreas de atividade humana.
Entre algumas de suas aplicações, podemos citar que o cobre é usado para fazer fios condutores e componentes eletrônicos, encanamentos e telhados, freios automotivos e radiadores, instrumentos de sopro e pratos de bateria, cascos de navios e barcos, fertilizantes e fungicidas, bactericidas e muitas outras no mundo todo, como mostra a Figura 1.
O cobre é fundamental em vários setores da sociedade moderna, mas essa característica não é recente, porque desde a época dos egípcios e em muitas civilizações seguintes, ele já era utilizado de formas menos elaboradas. Aqueles povos o usavam principalmente com fins medicinais, religiosos e de status social. Somente depois de muitos anos, o cobre começou a ser utilizado como ferramenta e na confecção de utensílios.
METABOLISMO – Não é só em equipamentos, ferramentas e outras utilizações que o cobre exerce funções importantes. Para os seres humanos, ele é classificado como um metal essencial para o metabolismo. A quantidade ideal de cobre depende da idade e do sexo das pessoas, mas geralmente está entre 0,4 a 1,6 mg de cobre por dia. O cobre, quando ingerido, é absorvido principalmente pelo estômago e pelo fígado, e depois é transportado por enzimas até onde é necessário e, caso a quantidade de cobre no organismo já seja suficiente, o excesso vai para a bile, de onde é excretado. No corpo humano, o cobre desempenha muitas funções porque existem diversas enzimas que dependem deste metal para funcionarem adequadamente, como a citocromo-c oxidase e a ceruloplasmina. Algumas dessas importantes funções são a de respiração celular, formação dos neurônios, manutenção do sistema imunológico, coagulação do sangue, síntese de aminoácidos e produção do colágeno, que está presente no coração, na pele, nas veias, nos ossos e em tecidos de outras partes do corpo.
Mas se o cobre desempenha papéis relevantes no organismo humano, a falta ou excesso dele é extremamente prejudicial. Por exemplo, problemas cardiovasculares podem ser causados por insuficiência de cobre, enquanto que o excesso está ligado ao surgimento de doença de Alzheimer, diabetes e câncer. Das doenças que são causadas pelo cobre diretamente as duas mais comuns são a doença de Wilson e a doença de Menkes, ambas devido a problemas genéticos.
A doença de Wilson pode surgir em diversas fases da vida, com sintomas como fadiga, amarelamento da pele e dos olhos, problemas na dicção, coordenação motora e rigidez muscular. O sintoma mais comum para se detectar essa doença é o anel de Kayser-Fleischer, um círculo de cor marrom que se forma ao redor da íris. Essa doença, se não for tratada, pode causar cirrose, falência renal e hepática, problemas neurológicos e hemólise, podendo causar a morte em casos mais graves e não tratados.
Já a doença de Menkes é uma doença genética que só vai se manifestar após cerca de três meses do nascimento. Os sintomas são mais sutis, como o aspecto mais quebradiço do cabelo, algumas alterações ósseas e arteriais, hemólise e retardamento neuropsicomotor. Caso não seja tratada, a criança pode falecer até seu terceiro ano. Em alguns casos, mesmo quando há tratamento, a criança de até 10 anos ainda corre risco de óbito.
Referências:
< https://www.copper.org>. Acessado em maio, 2018.
Rauscher, T. & Patkós, A. Origin of the Chemical Elements BT - Handbook of Nuclear Chemistry. in (eds. Vértes, A., Nagy, S., Klencsár, Z., Lovas, R. G. & Rösch, F.) 611–665.
Sargentelli, V., Mauro, A. E. & Massabni, A. C. Aspectos do Metabolismo do Cobre no Homem. Quim. Nova 19, 290–293 (1996).
International Copper Study Group. The World Copper Factbook. International Copper Study Group (2017).
Massabni, A. C. Os metais e a saúde humana. Química Online - Cons. Reg. Química 4a Região 1–2 (2006).
Ingle, A. P., Paralikar, P., Shende, S., Gupta, I., Biswas, J. K., Martins, L. H. da S. and Rai, M., Copper in Medicine: Perspectives and Toxicity. Biomedical Applications of Metals (2018).
<http://copperalliance.org.uk/education-and-careers/education-resources/copper-essential-for-human-health>. Acessado em maio, 2018
Leonardo Marchiori é aluno de mestrado no Instituto de Química da UNESP de Araraquara.
Antônio Carlos Massabni é professor titular do mesmo instituto e professor da Universidade de Araraquara.
Matéria Anterior
