Het overgangsmetaal koper is van alle metalen het makkelijkst te vinden in de elementaire, metallische vorm. Het is dan ook het oudste metaal dat we kennen. Er zijn koperen kralen gevonden van elfduizend jaar oud. Tegenwoordig kent koper enorm veel toepassingen, de bekendste in de geleiding van elektriciteit. Industrieel gezien is koper het op twee na belangrijkste metaal, na ijzer en aluminium. Een substantieel deel van de wereldbehoefte aan koper wordt gedekt door recycling. Voor de mens is koper een essentieel element. Het is van belang voor de botvorming en voor het activeren van bepaalde enzymen. Koper ondersteunt ook onze op ijzer gebaseerde zuurstofvoorziening met hemoglobine in de rode bloedlichaampjes. Bij organismen levend in een koude, zuurstofarme omgeving is de zuurstofvoorziening vaak volledig op koper gebaseerd. Zij hebben letterlijk ‘blauw bloed’ door de aanwezigheid van het koperhoudende hemocyanine-eiwit.

Symbool

Cu

Protonen/elektronen

29

Groep

11

Isotopen

63Cu, 65Cu

Periode

4

Elektronenconfiguratie

[Ar] 4s2 3d9

Blok

d

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,1

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,8 (Pauling)

Dichtheid

8960 kg m-3

Atoomstraal

128 . 10-12 m

Smeltpunt

1084 oC (1357 K)

Relatieve atoommassa

63.546

Kookpunt

2562 oC (2835 K)

Soortelijke warmte

387 J kg-1K-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

390 W m-1K-1

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Draad, kabel

De combinatie van goede elektrische gelei­ding, geringe corrosie en gunstige prijs maakt koper zeer geschikt voor elektri­sche bedra­ding. Men voegt maximaal vijf procent andere metalen toe om de kwaliteit van het metaal te verhogen. De eigen­schappen van zilver zijn iets beter, maar zilver is voor deze toepassing te duur.

Printplaat

Om dezelfde redenen als hierboven genoemd wordt koper ook veel gebruikt voor de stroomgeleiding op printplaten.

Kraan

Een waterkraan wordt meestal van messing gemaakt, een legering van koper met zink. Voor deze toepassing bevat hij meestal ook tin (1 tot 5 %) en soms ook aluminium, ijzer, nikkel of mangaan (om het materiaal iets harder te maken).

Brons: beeld, medaille

Brons is een bekend materiaal voor de vervaardiging van standbeelden, beeldjes en medailles. Het is een legering van koper en tin (doorgaans 10-30%). Om de eigenschappen te verbeteren wordt soms ook lood of zink toege­voegd. Het materiaal lijkt dan iets meer op messing (een legering van koper met zink). Voor medailles wordt meestal brons met relatief weinig tin (3-8%) ge­bruikt.

Munt

Koper is altijd in trek geweest voor de vervaardiging van munten. In alle euromunten is koper te vinden. Zelfs de zichtbare ‘zilveren’ delen van de munten van één en twee euro bestaan voor driekwart uit koper (en voor de rest uit nikkel).

De munten van 50, 20 en 10 eurocent zijn gemaakt van ‘Nordic Gold’, een legering van koper (89%) met aluminium (5%), zink (5%) en tin (1%). De muntjes van 5, 2 en 1 cent bestaan uit staal met een buitenlaag van koper.

Buis

Legeringen van koper met nikkel (10-13%) hebben een grote corrosie ­besten­dig­heid. Ze worden gebruikt voor buizen om (zee- of leiding)water te verpompen en voor installaties zoals bijvoorbeeld brouwketels.

Pijp

Condensorpijpen (bijvoorbeeld in stoom- en andere machines of warmtewisselaars) zijn vaak uitgevoerd in messing met 1 tot 5% tin en – afhankelijk van gebruiksomstandigheden – aluminium, ijzer, nikkel of mangaan. Deze legeringen hebben een grote treksterkte en veerkracht en zijn zeer corrosie bestendig.

Scheepsschroef

Cunial is een koperlegering voor – onder andere – scheepsschroeven. Het bestaat uit koper met ongeveer 9 % aluminium en nikkel. Een alternatief is Cunifer een legering van koper, nikkel en ijzer met 1 % mangaan. Beide materialen zijn bijzonder hard en bestendig tegen de inwer­king van zeewater.

Luidklok, carillon (beiaard)

Voor (luid)klokken in kerktorens en voor de klokken van carillons gebruikt men brons met 20 tot 30 % tin. Deze legering dempt de trillingen slechts langzaam zodat er sprake is van een goede nagalm.

Tafelzilver

Veel ‘zilveren’ gebruiksvoorwerpen bestaan voor het grootste deel uit koper. In China werd al heel vroeg een legering van nikkel, koper en zink gebruikt als vervanger van zilver (Paishung). Een populaire legering voor tafelbestek bestaat uit koper, zink en nikkel in de verhouding 60:22:18. Het is bekend onder namen als armeluiszilver, hotelzil­ver, Duits zilver of Alpaca (naar een van oorsprong Duits handelsmerk met als beeldmerk een Zuid-Amerikaans bergschaap: een alpaca).

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

  • Autoradiator (brons)
  • Biervaten en brouwketels (div. Cu-legeringen)
  • Dakbedekking
  • Elektrisch weerstandmateriaal (45 % Ni)
  • Elektrode
  • Lager (2,6 % Be)
  • Munitiehulzen (messing, tot 33 % Zn)
  • Pannen en potten
  • Precisiebalans (38 % Zn, 2 % Pb)
  • Schroeven (2,7 à 3,6 % Si en 0,5 à 1,3 % Mn)
  • Siervoorwerpen (messing tot 20 % Zn, brons)
  • Sprinkler op schepen (6 % Ni, 1 % Fe, 0,5 % Mn)
  • Stroomafnemers voor treinen (Cu/Ag)
  • Muziekinstrumenten (18 % Ni, 20 % Zn, z.g. nieuwzilver)
  • Vonkvrij gereedschap (9 % Al,4 % Fe, 4 % Ni)

In verbindingen

AlgenbestrijderCuSO4
BeitsmiddelCu(OH)2
Blauwe kleur van imitatie-edelsteenCuO
Conserveren van hout en textielCuBr, Cu(II)nafte­naat, -arse­naat, -formiaat, CuSO4, Cu(NO3)2
Fluorescerende kleurstofCuCNS, CuS
Geneesmiddel:
- Behandeling van arthritisCu-complex
- Tegen bloedarmoede (samen met ijzer­verbindingen)Cu(CH3COO)2
Bij tekort aan koperCuSO4
InktkleurstofCu(NO3)2
Katalysator in uitlaat en schoorsteen hoogoven, raffinaderij
voor NOx  N2 en O2 en CO  CO2
Cu2O
KleurstofCu-ftalocyanine, Cu(NO3)2
Lichtecht maken van textielCuSO4
OnkruidbestrijderCuSO4, CuSO4.3Cu(OH)2, CuF, Cu(CH3COO)2, Cu-arsena­ten
Idem, voor groente, fruit, wijnbouw, bananenteeltCu2(OH)3Cl
Ontzwavelen van aardolieCuO
Pigment in keramiekCuF2, Cu(CH3COO)2, CuCO3
Pigment in glas
- Blauw/groenCuO
- RoodCu2O, CuCO3
Pig­ment in verfCu(NO3)2, CuSO4, CuSCN, Cu­CO3.Cu(OH)2
Pigment in verf  (groen in oude verfsoorten t.b.v. restaura­ties)Cu(AsO2)2
Schimmelbestrijder, o.a. tegen meeldauw in wijngaardenCuSO4, Cu(OH)2, Cu2OCl2, CuCO3
Supergeleidend keramiekCu-oxiden
Veevoeder (toevoeging)Cu-verbindingen
Verf voor scheepsbodemCuO, Cu2O, CuSiO3, Cu(OH)2
Verven van kunstzijdeCu(CNS)2
Vuurwerk, groene kleurCu(NO3)2, CuCl2, CuCO3
WaterzuiveringCuSO4
ZonnecollectorCuO
ZonnecellenCuInSe2

Naam

De naam koper is afgeleid van het Latijnse woord cyprium, later verkort tot cuprum. Het vindt zijn oorsprong in de voor­naam­ste vindplaats van kopererts: het eiland Cyprus.

Koper heeft van alle elementen de langste geschiedenis.  De oudst bekende koperen voorwerpen zijn onge­veer elfduizend jaar oude kralen uit het noorden van Irak. Ze zijn gemaakt van vrijwel zuiver koper, dat in metallische toestand in de natuur werd aange­troffen.

Ontdekking

Zevenduizend jaar geleden werd koper uit ertsen gewonnen in het gebied van Israël tot de Perzische Golf (het noorden van de zogeheten Vrucht­bare Halve Maan). De oude Egyptenaren hadden hun kopermijnen in het gebied van de huidige Negev-woestijn. In Iran zijn zesduizend jaar oude potten gevonden waarin koper gesmolten werd.

De kopertijd is het historisch tijdperk tussen 5500 – 3300 v.Chr.; het is het laatste deel van het neolithicum (de nieuwe steentijd).

Koper was een bekend en veel gebruikt metaal, vooral voor het maken van wapens. Het diende ook ter vervanging van goud vanwege de vergelijkbare glans. Het bewerken van koper (en ijzer) was belangrijk; er was een ‘gilde’ van smeden (vgl. Genesis 4 : 22 : ‘en Zilla baarde ook Tubal-Kaïn, de smeder van allerlei snijwerktuigen van koper en ijzer’. Tubal-Kaïn geldt als de ‘vader of leer­meester der sme­den’).

De oudste Europese kopermijnen zijn ongeveer zesduizend jaar oud. Ze liggen bij de Servische stad Niš). Ook in Helgoland (Noord-Duitsland) zijn zeer oude sporen van de verwerking van koper gevonden. In de dertiende tot vijftiende eeuw werd ook in de Maasvallei bij Dinant (in het huidige België) koper en brons geproduceerd.

Voorkomen

Koper is het 26e element in voorkomen in de aardkorst. Het heeft een aandeel van 0,0060% op basis van gewicht. Het is zowel in metallische (gedegen) vorm aanwezig, als in verbindingen.

Ook in meteorieten en op de zon is de aanwezigheid van koper aangetoond.

Het menselijk lichaam bevat ongeveer een duizendste procent (ca. 60 mg) koper. Het is een essentieel element voor onder andere de inbouw van ijzer in hemoglobine, botvorming en het activeren van enzymen).

De verschei­denheid aan koper­mineralen is groot. De belang­rijkste zijn:

AntacamietCu2Cl(OH)3
Azuriet of koperazuur (foto)Cu3(CO3)2(­OH)2
BerzelianietCu2Se
BornietCu5FeS4
Bournoniet of zwarte spiesglansCuPbSbS3
ChalcanthietCuSO4.5H2O
Chalcopy­riet of koperkiesCuFeS2
Chalcosien of koperglansCu2S
Chrysocolla(Cu,Al)2H2Si2­O5(OH)4.n­H2O
CovellienCuS
CuprietCu2O
Dioptaas of kopersmaragdCuSiO2(OH)
DomeykietCu3As
EnargietCu3AsS4
MalachietCu2CO3(OH)2
Pseudo-malachietCu5(PO4)2(OH)4
Tennantiet(Cu,Fe,Ag,Sn)12 As4S13
TenorietCuO
Tetraëdriet(Cu,Fe,Ag,Sn)12 Sb4S13

Zogenaamde ‘mangaanknollen’ op de oceaanbodem bevatten tot ongeveer 0,5-2% koper.

Winning

De belangrijkste wingebieden voor koperhoudende ertsen (met name borniet en koperkies) liggen in Chili, de Verenigde Staten van Amerika (Arizona, Utah, Rocky­ Mountains), Rusland (Petsamo, Oeral), Kazachstan, Canada (Sudbury), Democratische Republiek Congo, Polen, China, Peru, Mexico, Australië, Papoea-Nieuw-Guinea, de Filipijnen, Zuid-Afrika, Zambia en Japan. Gedegen (metallisch) koper komt voornamelijk voor in de Verenigde Staten van Amerika en Rusland (Oeral). De EU heeft met de Critical Raw Materials Act in 2022 het element koper op de lijst van schaarse en strategische grondstoffen gezet.

Bereiding

Vroeger

Het vroegste koper werd bereid door koperhoudende ertsen of minera­len te verhitten met houtskool, bijvoorbeeld:

CuO + C  Cu + CO

SONY DSC

Tegenwoordig

De bereidingswijze van koper is afhankelijk van het soort mineraal of erts waaruit het metaal wordt geïsoleerd. Overigens wordt een belangrijk deel van de wereldbehoefte aan koper (ongeveer 40%) gedekt door recy­cling van gebruikt koper. In volume is koper de derde belangrijkste metaalindustrie, na ijzer en aluminium.

De meest gebruikte, sulfidehoudende ertsen zoals koperkies, borniet en chalcosiet bevatten weinig koper (ongeveer 1%). Via uitgekiende voorbewerkingen weet men het zodanig te concentreren dat het kopergehalte 20-45% bedraagt. Dit bewerkte erts wordt eerst geroost: onder verhitten en inblazen van lucht wordt een deel van het aanwezige sulfide omgezet in het oxide. Het vrijkomende zwaveldioxide dient voor de productie van zwavelzuur. Daarna wordt het erts in een tweede oven verhit tot de meeste verbin­dingen smelten (rond 900 °­C). Vervolgens blaast men zuurstof (lucht) in voor de verwijdering van het laatste zwavel en voegt men zand toe voor de binding van ijzer en enkele andere verontreinigingen:

4 CuFeS2  + 5 O2  +  2 SiO2  2 Cu2S.FeS  +  2 FeSiO3 +  4 SO2

Het ijzersilicaat komt in de slak (het op de smelt drijvende oxidenmengsel). Het is gemakkelijk te verwijderen.

De laatste handelingen worden herhaald in een derde oven, de converter, maar nu bij hoge tempera­tuur (circa 1.400 °C). Het ijzergehalte wordt zo teruggebracht tot minder dan 1% en het resterende kopersulfide wordt omgezet in koper(I)oxide:

2 Cu2S +  3 O2   2 Cu2O  +  2 SO2

Dit koperoxide wordt omgezet in koper via reactie met het aanwezi­ge koper(I)sulfide:

2 Cu2O  +  Cu2S    6 Cu    +  SO2  

In sommige gevallen worden de koperverbindingen gere­du­ceerd met kool­stof/kool­monoxide of water­stof.

Het gevormde koper is voor ongeveer 98% zuiver. Het is verder te zuiveren door het als anode te ge­brui­ken bij de elektrolyse van een kopersul­faatoplossing. Aan de kathode wordt dan zeer zuiver koper gevormd (meer dan 99,95% zuiver). Uit het anodeslib zijn andere metalen te winnen (zilver, goud, metalen van de platina-groep, molybdeen, kobalt, nikkel, seleen en telluur).

In plaats van bovenstaande methode kunnen de mineralen ook bewerkt worden met zwavelzuur, ijzer(II)sulfaat of ammonia. Uit de verkregen verbindingen wordt het metaal gewonnen door elektro­lyse. Ook kan ijzer(afval) of zinkpoeder wor­den toege­voegd, waardoor het koper neerslaat.

Een nieuwe methode, die momenteel wordt onderzocht, is het vrijmaken van koper uit ertsen met behulp van bacteriën.

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Koper - Periodic Videos
Filmpje
Koper - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Elektronenschillen koper
Afbeelding
Elektronenschillen koper
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Koper
Afbeelding
Koper
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Koper vlam
Afbeelding
Koper vlam
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Koper nugget
Afbeelding
Koper nugget
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Koper uit Michigan
Afbeelding
Koper uit Michigan
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Koper schijf
Afbeelding
Koper schijf
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Koper - Royal Society of Chemistry
Podcast
Koper - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon In het eerste jaar deed ik een project over bier Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
In het eerste jaar deed ik een project over bier
Livai was nog maar 16 jaar toen hij begon met Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Techniek & Ontwerp
Studie
Inge studeert nu verder aan de TU Eindhoven
Daarvoor rondde ze met succes de hbo-opleiding Applied Science af.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Chemie
Studie
Scheikunde ontdek je pas tijdens het studeren
De studie scheikunde iets voor jou?
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Wij studeren Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Wij studeren Chemische Technologie
Valerie en Roel geven je een rondleiding bij hun opleiding.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Studie
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je hoeft geen nerd of slimbo te zijn
Proef de sfeer bij de opleiding Chemie in Rotterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bètavakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Vicky vond de bètavakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is alles op kleine schaal Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is alles op kleine schaal
Adinda neemt je mee naar de hbo-opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Risheet doet twee hbo-opleidingen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Risheet doet twee hbo-opleidingen
Hij vertelt hoe hij de hbo-opleidingen BML en Chemie combineert.
Bekijk het filmpje