Rame

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Rame
Aspetto
Aspetto dell'elemento
metallo rosso-arancio
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico rame, Cu, 29
Serie metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco 11, 4, d
Densità 8920 kg/m3
Durezza 3,0
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 63,546 uma
Raggio atomico (calc.) 135 (145) pm
Raggio covalente 138 pm
Raggio di van der Waals 140 pm
Configurazione elettronica [Ar]4s13d10
e per livello energetico 2, 8, 18, 1
Stati di ossidazione +1, +2, +3, +4 (debolmente basico)
Struttura cristallina cubica a facce centrate
Proprietà fisiche
Stato della materia solido (diamagnetico)
Punto di fusione 1357,6 K (1084,6 °C)
Punto di ebollizione 2840 K (2567,2 °C)
Volume molare 7,11 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 300,3 kJ/mol
Calore di fusione 13,05 kJ/mol
Tensione di vapore 0,0505 Pa a 1358 K
Velocità del suono 3570 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-50-8
Elettronegatività 1,9 (Scala di Pauling)
Calore specifico 385 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica 59,6 × 106 S/m
Conducibilità termica 390 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 745,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1957,9 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3555 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 5536 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
63Cu 69,17% Cu è stabile con 34 neutroni
64Cu sintetico 12,7 ore ε
β-
1,675
0,579
64Ni
64Zn
65Cu 30,83% Cu è stabile con 36 neutroni
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il rame è l'elemento chimico di numero atomico 29. Il suo simbolo è Cu.

Con ogni probabilità il rame è il metallo che l'umanità usa da più tempo: sono stati ritrovati oggetti in rame datati 8700 a.C. I pelasgi lo chiamavano pacur (o bacur) Il suo nome italiano invece deriva dal latino parlato aramen (parola già attestata nel 950) per il tardo aeramen, un derivato della voce latina aes che significa "rame" o "bronzo", nomi conservati in altre lingue di origine indoeuropea.

Solo più tardi viene sostituito (Plinio) dalla parola cuprum, da cui deriva il simbolo chimico dell'elemento. In epoca romana la maggior parte del rame era estratta dall'isola di Cipro, realtà che veniva sottolineata con il termine aes Cyprium, "rame o bronzo di Cipro".[1][2]

In epoca romana infatti non si faceva differenza tra il rame puro e il bronzo, la sua lega più importante ottenuta con l'aggiunta di stagno.

Cenni storici[modifica | modifica sorgente]

Lingotto in rame da Zakros, Creta

Il rame era già noto ad alcune delle più antiche civiltà di cui abbiamo testimonianze, la storia del suo impiego si stima vecchia di almeno 10.000 anni.

Un pendente in rame nativo datato attorno al 9500 a.C. è stato trovato in una grotta dei monti Zagros, in Iraq.[3] In Turchia sono stati ritrovati altri oggetti in rame risalenti al 7000 a.C.[3] Segni di attività del raffinamento del rame a partire dai suoi ossidi minerali (la malachite e l'azzurrite) risalgono al 5000 a.C., mille anni prima di quelli relativi all'uso dell'oro.

Manufatti in rame e bronzo di origine sumera sono stati trovati in siti di città risalenti al 3000 a.C. ed alla stessa epoca risalgono pezzi prodotti con lega di rame e stagno dagli antichi egizi. Una piramide ospita un sistema di tubi di scarico in lega di rame vecchia di circa 5000 anni. Al museo Statale di Berlino si può vedere il primo tubo di rame per l'acqua risalente al 2750 a.C. L'uso del rame nella Cina antica risale al 2000 a.C., la cui produzione di bronzo raggiunge l'eccellenza attorno al 1200 a.C.

In Europa, l'uso del rame è confermato dal ritrovamento dell'uomo del Similaun (noto anche come Ötzi), il fossile di un uomo risalente al 3200 a.C. rinvenuto sulle Alpi, la cui ascia ha una punta costituita da rame puro al 99,7%. L'elevato tenore di arsenico trovato nei suoi capelli fa presumere che tra le attività dell'uomo rientrasse anche quella di produrre il rame. Verso la fine del III millennio a.C., a Saint-Véran (Francia) era nota la tecnica per staccare un pezzo del minerale, batterlo e scaldarlo presso una miniera di rame ad un'altitudine di 2500 metri.[4] I reperti storici recuperati, risalenti ad una fase avanzata dell'Età del bronzo (inizio II millennio a.C.), comprendono ugelli in ceramica e strutture in pietra a secco, interpretabili come un forno metallurgico preistorico.

L'uso del bronzo, lega di rame e stagno, è stato talmente diffuso nella storia da dare il nome ad uno stadio dell'evoluzione della civiltà umana: l'età del bronzo. Il periodo di transizione tra il precedente neolitico e l'età del bronzo è chiamato calcolitico ed è contraddistinto dalla compresenza di utensili in pietra ed utensili in rame.

Mappa di diffusione dell'uso del rame nativo durante il calcolitico.

L'ottone, una lega di rame e zinco, era già noto agli antichi greci e fu ampiamente utilizzato dai romani.

Il simbolo del rame e di Venere

Il rame è stato associato alla dea Venere nella mitologia e nell'alchimia per via del suo aspetto lucente, del suo uso nella produzione di specchi e per la sua principale zona estrattiva, l'isola di Cipro. Il simbolo usato dagli alchimisti per rappresentare il rame è identico a quello impiegato dagli astrologi per rappresentare il pianeta Venere.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Cristalli di rame nativo (12x8.5cm)

Il rame è un metallo rosato o rossastro, di conducibilità elettrica e termica elevatissime, superate solo da quelle dell'argento; è molto resistente alla corrosione (per via di una patina aderente che si forma spontaneamente sulla superficie, prima di colore bruno e poi di colore verde o verde-azzurro) e non è magnetico. È facilmente lavorabile, estremamente duttile e malleabile, ma non è idoneo a lavorazioni con asportazione di truciolo, perché ha una consistenza piuttosto pastosa; può essere facilmente riciclato e i suoi rottami hanno un alto valore di recupero; si combina con altri metalli a formare numerose leghe metalliche (si calcola che se ne usino almeno 400), le più comuni sono il bronzo e l'ottone, rispettivamente con lo stagno e lo zinco; tra le altre, anche i cupronichel e i cuprallumini (detti anche bronzi all'alluminio). I suoi impieghi possono essere per motori elettrici, rubinetti in ottone e per campane di bronzo.

Inoltre il rame è batteriostatico, cioè combatte la proliferazione dei batteri sulla sua superficie[5][6].

Stati di ossidazione[modifica | modifica sorgente]

I due più comuni stati di ossidazione del rame sono +1 (ione rameoso, Cu+) e +2 (ione rameico, Cu++). Due esempi sono il suo ossido di rame(I) (Cu2O) ed ossido di rame(II) (CuO).

Esistono inoltre due stati rari di ossidazione, +3 e +4 che formano ioni detti cuprati dove il rame(III) o il rame(IV) coordinano atomi più elettronegativi andando a formare ioni come [CuO2]- (dove il rame ha valenza +3), [CuF6]2- (Dove il rame ha valenza +4), i cui sali sono solitamente usati per magneti superconduttori (YBa2Cu2O7) e sali complessi (Cs2CuF6),[7] oltre a composti organometallici (R2[Cu+3]-) osservabili all'interno di alcune proteine.[8]

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

Esistono due isotopi stabili del rame, 63Cu e 65Cu: tutti gli altri sono instabili e molto radioattivi. Gran parte di essi ha una emivita di un minuto o meno; il meno instabile è il 64Cu, con semivita di 12,7 ore, che può decadere in due modi diversi dando vita a due prodotti separati.

Composti[modifica | modifica sorgente]

Gli ossidi stabili del rame sono due, l'ossido di rame(II) (o ossido rameico) CuO e l'ossido di rame(I) (o ossido rameoso) Cu2O. Gli ossidi di rame sono impiegati nella produzione dell'ossido misto di ittrio, bario e rame (YBa2Cu3O7-δ), abbreviato in YBCO, che è la base di molti superconduttori non-convenzionali. Gli unici idrossidi del rame sono il Cu(OH)2 ed il Cu2(OH)3Cl.

I sali di rame(II) hanno un tipico colore verde-azzurro; la reazione con l'anidride carbonica atmosferica produce il carbonato di rame(II), responsabile della patina verde che copre i tetti e le superfici di rame esposte all'aria.

Tra gli altri composti si annovera il solfato di rame(II), noto anche come verderame ed usato come fungicida in viticoltura.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

La miniera di rame a cielo aperto di El Chino nel Nuovo Messico
La miniera di Chuquicamata

Il rame si trova quasi sempre sotto forma di minerali e molto più raramente allo stato nativo sotto forma di pepite. Le principali miniere sono situate lungo la Cordigliera delle Ande e le Montagne Rocciose: i principali Paesi estrattori sono il Cile, il Perù, gli Stati Uniti, l'Indonesia, l'Australia; altre importanti miniere si trovano in Papua Nuova Guinea, Zambia, Canada, Paesi ex-URSS, Polonia e Finlandia.[9]

Alcune tra le principali miniere sono a cielo aperto. Le rocce che contengono rame hanno un tenore che varia tra lo 0,6 e il 2,0% in peso di rame; i minerali sono a base di zolfo come la calcopirite (CuFeS2), la bornite (Cu5FeS4), la calcocite, la covellite (CuS); o di ossigeno come la cuprite (Cu2O), la malachite e l'azzurrite.

I giacimenti minerari fornitori di rame sono del tipo "porphyry copper". Questi tipi di giacimenti sono legati all'intrusione, nella parte più superficiale della crosta terrestre d'immensi plutoni magmatici di composizione granitica. Il tenore di rame nella roccia è molto basso (inferiore a 1%) ma la quantità di roccia lavorabile è elevatissima (superiore al miliardo di tonnellate). Le miniere di rame sono tra le più impressionanti al mondo, la più grande produzione avviene nella Miniera di Bingham Canyon negli Stati Uniti, e la più grande si trova in Cile, la miniera a cielo aperto (open pit) di Chuquicamata. Vanno ricordati inoltre i giacimenti della Penisola di Keweenaw, nella Penisola superiore del Michigan (USA). Attualmente (2007) a causa dell'aumento di richiesta del rame per prodotti elettronici, il prezzo è salito a 8 euro al chilo.

Italia[modifica | modifica sorgente]

L'Italia non è un paese ricco di rame, però le miniere, tutte medio piccole, sono presenti sul territorio dello stato. Solitamente in queste cave il rame era in sottili venature, e i minerali estratti non ne contenevano molto. È ben da ricordare che le miniere di rame, come tutte le altre, hanno da sempre influenzato la vita dei minatori e delle persone che vivevano nella zona. Le più importanti in Italia sono:

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Metallurgia del rame.
Sezione di un cilindro di rame ottenuto mediante colata continua.

I processi produttivi per passare dal minerale al metallo puro, descritti in seguito, riguardano il caso dei minerali solforati, che sono i più disponibili. Dopo l'estrazione in miniera, i minerali vengono frantumati e macinati per ottenere una granulometria adatta agli stadi successivi, in cui si separano gli inerti dalle frazioni ricche in rame. Attraverso la flottazione le polveri emulsionate con liquidi tensioattivi vengono immesse in grandi vasche dalle quali si asporta lo stato schiumoso superficiale, ricco in rame ancora legato allo zolfo. Si ottengono quindi dei fanghi, i quali vengono asciugati e concentrati nei passaggi successivi: dapprima meccanicamente (concentrazione) e poi termicamente (arrostimento).

Nel forno, attraverso insufflaggio di aria o ossigeno, si ottiene la formazione di SO2 gassosa che si separa dal metallo liquido; contemporaneamente l'aggiunta di silicio permette l'eliminazione del ferro presente: la scoria, composta da silicati, galleggia e viene asportata. La raffinazione termica prosegue attraverso ulteriore insufflaggio di ossigeno o aria; poiché si ossida parzialmente anche il bagno, si procede con il pinaggio, che consiste nell'inserire un tronco verde di pino che, bruciando, sprigiona gas riducenti e vapore.

Per ottenere la massima purezza del rame, è necessario fare una raffinazione elettrolitica: il rame ottenuto viene dissolto in una vasca contenente una soluzione conduttrice e viene depositato selettivamente su un catodo: i metalli meno nobili presenti restano in soluzione, quelli più nobili precipitano. I catodi ottenuti sono costituiti da rame puro al 99,95%,[10] in lastre di 96×95×1 cm, dal peso di circa 100 kg; sono una materia prima commerciabile nelle borse merci di New York, Londra e Shanghai. La specifica chimica per il rame elettrolitico è ASTM B 115-00. Il rame elettrolitico così ottenuto non è ancora pronto per essere lavorato direttamente, deve essere rifuso per farne billette, placche o vergelle, da cui si ottengono per lavorazione plastica i vari semilavorati come fili, tubi, barre, nastri, lastre, ecc.

Bisogna aggiungere che una percentuale sempre più consistente di rame viene estratto dalle miniere sfruttando le biotecnologie. Le rocce contenenti il minerale, infatti, vengono messe in vasche nelle quali viene pompata acqua arricchita di batteri, i thiobacillus ferroxidans e i thiobacillus thiooxidans. Questi microrganismi ossidano il solfuro di rame (insolubile in acqua) trasformandolo in solfato (solubile), ottenendo energia per le loro funzioni vitali. Questo sistema permette un notevole risparmio di energia rispetto all'estrazione tradizionale (fino al 30%) e non libera in atmosfera gas nocivi.

Dati sulla produzione[modifica | modifica sorgente]

Andamento della produzione mondiale del rame a partire dal 1900 (in milioni di tonnellate all'anno).

Si distinguono diversi livelli di produzione del rame:

  • rame primario (detto anche minerario);
  • rame raffinato.

Il rame primario è il contenuto di rame estratto dalle miniere, che può essere raffinato in loco oppure spedito alle raffinerie sotto forma di concentrati. Il rame raffinato è invece il prodotto della raffinazione, generalmente elettrolitica, non solo di quello primario proveniente dalla miniera, ma anche di quello ottenuto dal riciclo di rottami. Si calcola che il 17 % in media della produzione di raffinato derivi da rottami. Si noti che una parte notevole dei rottami di rame e delle sue leghe viene utilizzato direttamente in fonderia, senza necessità di passare attraverso cicli di raffinazione.

Le statistiche pongono in evidenza la crescente produzione mineraria e di rame raffinato degli ultimi anni:[11]

Anno Produzione mineraria Produzione rame raffinato
2006 14,990 17,291
2007 15,485 17,933
2008 15,527 18,239
2009 15,906 18,270
2010 16,024 19,003
2011 16,019 19,651

La produzione mineraria mondiale del 1970 è stata di 8,595 milioni di tonnellate. Il Cile è stato nel 2006 il paese produttore minerario più importante (35% circa della produzione mondiale), seguito dagli Stati Uniti, dal Perù, dalla Cina e dall'Australia; la produzione di rame raffinato ha visto prima la Cina (18% circa del totale), seguito da Cile, Giappone, Stati Uniti e Russia.

I principali paesi utilizzatori di rame raffinato sono la Cina, gli Stati Uniti, il Giappone, la Germania, la Corea del Sud e l'Italia (801 mila tonnellate).[12]

Merita un approfondimento la produzione di rottami di rame e leghe di rame, che sono da considerarsi una vera e propria materia prima pregiata per molte industrie di semilavorati. Ciò che favorisce ed incoraggia il riciclo del rame è il risparmio energetico nella produzione (85% in meno rispetto al rame primario. Fonte: Bureau of International Recycling) e il fatto che può essere riciclato infinite volte senza che le sue caratteristiche meccaniche si degradino. In Italia il 40,5% del consumo di rame è soddisfatto dal riciclo (media degli anni 2003-07), mentre nel mondo si tale percentuale si aggira intorno al 34% (vedi tabella sottostante, riferita all'anno 2004. Dati in milioni di tonnellate).

Uso totale di rame Produzione rame da riciclo % rame dal riciclo
UE 6,350 2,732 43,0
Mondo 22,450 7,778 34,6

La quantità di rottame disponibile dipende dal consumo di rame di 2-3 decenni prima: questa è infatti la durata media della vita utile di un manufatto in rame.

Il rottame può essere di due tipi:

  • di primo tipo o di recupero, quando proviene dallo smantellamento e demolizione di manufatti al termine della loro vita utile (es.: linee di contatto ferroviarie, impianti elettrici, tubazioni, avvolgimenti di motori, monete, ecc…);
  • di secondo tipo o di produzione, quando proviene da sfridi e ritagli dal ciclo di produzione dei semilavorati e nelle lavorazioni a valle dei semilavorati stessi (es.: asportazione di truciolo per rubinetteria e valvolame, tranciatura del nastro per le monete, ecc…).

Nel 2011 l'Italia ha prodotto 556.100 tonnellate di semilavorati in rame e 501.500 tonnellate di semilavorati in leghe di rame, la stragrande maggioranza delle quali in ottone (Vedi tabelle sottostanti. Fonte: Assomet)

Semilavorati in rame tonnellate %
Tubi 62.400 11,2
Lastre e nastri 45.100 8,1
Barre e profilati 16.800 3,0
Fili 431.800 77,6
Semilavorati (ottone) tonnellate %
Tubi 3.500 0,7
Lastre e nastri 37.460 7,5
Barre e profilati 455.700 90,9
Fili 1.500 0,3
Altre leghe 3.340 0,7

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Per le sue doti il rame è diffuso nell'impiantistica idrotermosanitaria, nella rubinetteria, nelle attrezzature per la nautica, nell'elettrotecnica e nell'elettronica, in lattoneria e in architettura, nella monetazione, nell'artigianato e nell'oggettistica, nei trasporti, in edilizia e in molti altri settori. Gli usi più comuni sono:

Il rame, puro e ridotto in fili, trova la sua maggiore applicazione per la produzione e l'utilizzo dell'energia elettrica (ma non per il trasporto: i cavi sospesi degli elettrodotti a media ed alta tensione non sono di rame ma di alluminio, per via del minor peso specifico di questo metallo; il compito di sostegno del cavo è affidato a una fune d'acciaio che ne costituisce l'anima) e nella manifattura dei circuiti stampati per elettronica.

In architettura il rame è impiegato per eseguire tetti e coperture, gronde, scossaline, pluviali ed altri elementi di lattoneria. Questo metallo è apprezzato per il suo colore, che cambia nel tempo se esposto agli agenti atmosferici: prima imbrunisce, fino a diventare marrone scuro, poi con l'ossidazione diventa gradualmente verde.

I tubi di rame vengono usati per trasportare acqua potabile, gas combustibili, gas medicali, acqua per il riscaldamento e fluidi per condizionamento e refrigerazione; infatti il rame è impermeabile ai gas, è facilmente piegabile, resiste alla corrosione e non invecchia se esposto alla radiazione solare. Grazie alla sua eccellente conduttività termica è uno dei materiali che rende più efficiente lo scambio di calore: per questo lo si utilizza negli scambiatori di calore, nei pannelli solari e nei pannelli radianti a parete e a pavimento.

Il rame è molto usato dagli artigiani, dagli artisti e dai designer per il suo colore e la sua facile lavorabilità che lo rendono adatto per molti usi ornamentali: si può facilmente ricavarne piastre, cornici, medaglie e oggetti da arredamento.

Il rame è usato per coniare monete fin dall'antichità: già Servo Tullio (IV secolo a.C.) ordinò di coniare monete di rame, le "pecuniae". Al giorno d'oggi le monete da 10, 20 e 50 centesimi e da 1 e 2 euro sono in lega di rame, mentre quelle da 1, 2 e 5 centesimi sono semplicemente di acciaio ramato esternamente.

Un'automobile può contenere, a seconda del modello, dai 15 ai 28 kg di rame, che si trovano soprattutto nei cavi e nelle apparecchiature elettriche.

Il rame, insieme ad alluminio e zinco, viene utilizzato anche in applicazioni tecnologicamente avanzate, come per esempio nelle leghe a memoria di forma, che assumono due forme diverse a seconda se sono al di sopra o al di sotto di una certa temperatura. Un'altra applicazione particolare è nel campo della superconduzione; nei materiali superconduttori ad alta temperatura la superconduzione è spesso dovuta all'esistenza di piani atomici paralleli di rame e ossigeno. Viene usato anche come conduttore elettrico

Importanza in biologia[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Funzioni biologiche del rame.

Il rame, anche se presente in tracce, è un metallo essenziale per la crescita e lo sviluppo del corpo umano[16]. Gioca un ruolo importante all'interno del metabolismo: dalla normale attività del cervello, del sistema nervoso e cardiovascolare al trasporto del ferro e alla protezione delle cellule contro l'ossidazione. C'è bisogno del rame anche per rafforzare le ossa e assicurare il funzionamento del sistema immunitario.

Il rame si trova negli enzimi, che sono quelle proteine che aumentano la velocità di reazione delle reazioni chimiche all'interno delle cellule. Sono circa una trentina gli enzimi (e i co-enzimi che sono altre proteine che aiutano gli enzimi) contenenti rame.

Il rame, una volta assunto attraverso il cibo e l'acqua, viene assorbito dallo stomaco e dal primo tratto dell'intestino; da qua passa nel sangue, legandosi ad una proteina, la ceruloplasmina e quindi portato verso il fegato e da qui distribuito ai vari organi. Si noti che il fegato (il "laboratorio chimico" del corpo umano) ha una delle maggiori concentrazioni di rame del corpo umano; oltretutto proprio il fegato svolge la funzione di regolare il contenuto di rame nel corpo umano attraverso un processo chiamato omeostasi.

Il rame si trova un po' ovunque nel corpo. Il rame è richiesto per la formazione e il mantenimento della mielina, lo strato protettivo che copre i neuroni; enzimi a base di rame intervengono nella sintesi dei neurotrasmettitori, i messaggeri chimici che permettono le comunicazioni attraverso le cellule nervose.

Il rame attraverso la superossido dismutasi, combatte l'ossidazione cellulare, aiutando a neutralizzare i radicali liberi che altrimenti causerebbero danni alle cellule stesse.

Le manifestazioni principali di una grave carenza di rame nell'uomo sono a livello del sistema emopoietico con la comparsa di anemia, variabilmente associata a leucopenia e piastrinopenia e a livello del sistema nervoso, con la comparsa di una grave alterazione del midollo spinale (prevalente a livello dei cordoni posteriori e fasci piramidali) e dei nervi periferici: mieloneuropatia[17].

Il rame è importante anche per la pelle e lo scheletro. Infatti attraverso l'enzima tirosinasi catalizza la formazione della melanina e attraverso la lisil ossidasi ha un ruolo importante nella formazione del collagene, proteina pressoché ubiquitaria nel nostro organismo: da qui alterazioni a carico dello scheletro, cutanee ecc. Alcune ricerche evidenziano che fratture, anomalie scheletriche e osteoporosi sono più frequenti se vi è carenza di rame.

Il rame è coinvolto nella funzionalità del sistema immunitario. La carenza di rame ha notevoli ripercussioni su certi tipi di cellule, come i macrofagi e i neutrofili. La funzionalità del sistema immunitario è stata studiata in bambini carenti di rame, prima e dopo la cura. È stato rilevato che la attività dei fagociti (cellule che inglobano materiale estraneo) è aumentata dopo l'assimilazione di rame. Oltre che per il collagene, la lisil ossidasi entra in gioco anche per l'elastina ed entrambe le proteine sono importanti per il cuore e i vasi sanguigni. Tra gli effetti collaterali dovuti alla carenza di rame si registrano anche l'ingrossamento cardiaco, le arterie con muscolatura liscia degenerata e aneurismi alle arterie ventricolari e coronariche.

Il rame influenza anche il metabolismo del colesterolo: adulti sottoposti ad una dieta povera di rame hanno registrato un aumento dei livelli del colesterolo LDL (Low Density Lipoprotein quello 'cattivo') e una diminuzione del colesterolo HDL (High density Lipoprotein quello 'buono'). Basse assunzioni di rame influenzano negativamente il corretto metabolismo del glucosio e la pressione sanguigna.

Il rame è necessario anche durante la gravidanza. Il feto dipende completamente dalla madre per il suo fabbisogno di rame. Il feto accumula rame alla velocità di 0,05 mg/giorno (soprattutto nell'ultimo trimestre) e alla nascita ha mediamente 15 mg di rame, di cui più della metà immagazzinata nel fegato. Queste riserve sono importanti nella primissima infanzia, quando l'assunzione di rame è relativamente bassa. Gran parte del restante rame si trova nel cervello.

Per i neonati, il rame si trova nel latte materno. La concentrazione media di rame nel latte materno è 0,32 mg/litro; sebbene questa concentrazione sia più bassa rispetto al latte artificiale, il rame del latte materno viene assorbito meglio essendo maggiormente biodisponibile. A dimostrazione dell'importanza del rame, il latte artificiale per i neonati prematuri arriva a contenere fino a 1-2 mg/litro: questo è necessario poiché hanno avuto meno tempo per accumulare rame durante la gestazione.

Si noti che non esistono malattie professionali legate al rame. Esistono invece solo due malattie genetiche, la malattia di Wilson e la sindrome di Menkes. La prima è dovuta ad un difetto nel gene della ATPasi che interviene nel trasporto e nell'escrezione biliare del rame attraverso l'incorporazione nella ceruloplasmina; di conseguenza il metallo si accumula in organi quali il cervello, l'occhio, il rene e il fegato. Il morbo di Menkes invece rappresenta l'incapacità del rame di essere assorbito dall'intestino, provocando una forte carenza all'interno del corpo.

Ecco in sintesi la funzione di alcuni enzimi in cui è presente il rame:

  • Diammina-ossidasi: inattiva l'istidina rilasciata durante le reazioni allergiche e le poliammine coinvolte nella proliferazione cellulare.
  • Monoamina-ossidasi: è importante per la degradazione della serotonina e per catecolammine come la epinefrina, la norepinefrina e la dopamina.
  • Lisil-ossidasi: usa la lisina e l'idrossilisina che si trovano nel collagene e nell'elastina per produrre le reticolazioni necessarie per lo sviluppo dei tessuti connettivi delle ossa, denti, pelle, polmoni e sistema vascolare.
  • Ferrossidasi: sono gli enzimi che si trovano nel plasma, con la funzione di ossidare gli ioni ferrosi e facilitare il legame del ferro alla transferrina (la molecola che lega e trasporta il ferro). Tra questi ricordiamo:
  • Ceruloplasmina: chiamata anche ferrossidasi I, è il principale enzima a base rame che si trova nel sangue; possiede anche funzioni antiossidanti, prevenendo il danneggiamento dei tessuti associato alla ossidazione degli ioni ferrosi. Si stima che la frazione di ceruloplasmina nel sangue vari dal 60 al 90%. La ceruloplasmina aiuta a regolare l'efflusso dei ferro immagazzinato dai tessuti ai siti di produzione dell'emoglobina.
  • Citocromo-C-ossidasi: presente nei mitocondri, catalizza la riduzione dell'ossigeno ad acqua, permettendo la sintesi dell'adenosin trifosfato (ATP). L'attività della citocromo-C-ossidasi è massima nel cuore ed è alta nel cervello e nel fegato.
  • Dopamina-beta-idrossilasi: catalizza la conversione della dopamina a norepinefrina nel cervello. La carenza di rame può portare a bassi livelli di norepinefrina in uomini e animali.
  • Rame/zinco Superossido-dismutasi (Cu/Zn SOD): presente nella maggior parte delle cellule del corpo umano, protegge i composti intracellulari dai danni ossidativi. Concentrazioni alte nel cervello, nella tiroide e nel fegato.
  • Tirosinasi: catalizza la conversione della tirosina in dopamina e l'ossidazione della dopamina a dopachinone, intermedi nella sintesi della melanina.

In alcuni animali come granchi e lumache, la molecola trasportatrice di ossigeno è una emocianina, una proteina contenente rame. Le emocianine rappresentano il terzo sistema in natura (insieme alle emoglobine e alle emeritrine) in grado di trasportare ossigeno dai punti in cui viene prelevato a quello, nei tessuti, dove viene ceduto. Analogamente all'emoglobina, le emocianine contengono subunità nella molecola completa; i siti attivi sono costituiti da due atomi di rame che legano congiuntamente una molecola di O2.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente[modifica | modifica sorgente]

Nel quadro normativo dell’Unione europea e del regolamento REACH, nel 2000 l'Industria del rame ha dato il via ad una valutazione volontaria dei rischi (VRA, Voluntary Risk Assessment)[18] connessi al rame e a quattro suoi composti: l'ossido rameico, l'ossido rameoso, il solfato di rame(II) pentaidrato e l'ossicloruro di rame. L'Istituto Superiore di Sanità dell'Italia (in qualità di review Country) ha rivisto il processo e i rapporti per conto della Commissione europea. Sono stati analizzati i livelli di esposizione al rame nell’uomo e nell’ambiente, a seguito dei processi produttivi, del riciclo e dello smaltimento nonché all'uso dei semilavorati e dei prodotti finiti.

Le principali conclusioni raggiunte dalla Commissione europea e dagli esperti degli Stati Membri, contenute in un dossier di 1800 pagine, sono le seguenti[19]:

  • L'utilizzo dei prodotti di rame risulta, in generale, sicuro per l'ambiente e per la salute dei cittadini dell'Europa.
  • Per l'acqua potabile, il valore soglia perché si verifichino effetti acuti è di 4,0 mg/l, mentre il livello cui il grande pubblico è in generale esposto risulta di 0,7 mg/l. Ciò è coerente con il livello guida del rame di 2,0 mg/l, stabilito dall'Organizzazione Mondiale della Sanità.
  • Per gli adulti, l'assunzione minima giornaliera di rame attraverso la dieta è di 1 mg, con una soglia massima di 11 mg. L'assunzione media reale si colloca tra 0,6 e 2 mg, suggerendo così che un aspetto problematico possa essere quello di una carenza.
  • Il rame non è un materiale CMR (cancerogeno, mutageno, dannoso per la riproduzione) o PBT (persistente, bio-accumulante, tossico).

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ voce "Copper processing" su www.britannica.com. URL consultato il 18 gennaio 2011.
  2. ^ Da cuprum deriva anche l'inglese copper (cfr. Vere Gordon Childe, Il progresso nel mondo antico, Einaudi, Torino, 1963, p. 155, nota 1).
  3. ^ a b Arduino, op. cit., p. 330
  4. ^ "Una miniera di rame preistorica nelle Alpi Occidentali", di Maurizio Rossi, Pierre Rostand e Anna Gattiglia, pubbl. su "Le Scienze", num.344, pag.74-80
  5. ^ Il rame contro le infezioni nosocomiali
  6. ^ Legionella e tubazioni: una ricerca sui materiali
  7. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, N. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  8. ^ Lewis, E. A.; Tolman, W. B. (2004). "Reactivity of Dioxygen-Copper Systems". Chemical Reviews 104 (2): 1047–1076. doi:10.1021/cr020633r. PMID 14871149.
  9. ^ http://www.procobre.org/procobre/pdf/01_produccion.pdf
  10. ^ Arduino, op. cit., p. 322
  11. ^ fonte: International Copper Study Group, dati in milioni di tonnellate
  12. ^ http://www.procobre.org/procobre/pdf/01_consumo.pdf
  13. ^ A causa dell'elevato costo del rame il suo utilizzo in questo campo sta diminuendo in favore dell'alluminio.
  14. ^ D.M. 174 del 6 aprile 2004, G.U.166 del 17-7-2004
  15. ^ National Park Service - Statue of Liberty Statistics
  16. ^ C.L. Keen, H.J.McArdle, E.M.Ward: “A rewiew: The impact of copper on Human health
  17. ^ Spinazzi M, De Lazzari F, Tavolato B, Angelini C, Manara R, Armani M. Myelo-optico-neuropathy in copper deficiency occurring after partial gastrectomy. Do small bowel bacterial overgrowth syndrome and occult zinc ingestion tip the balance? J Neurol. 2007;254:1012-7
  18. ^ www.eurocopper.org/rame/copper-ra.html
  19. ^ The Copper voluntary Risk assessment, (in inglese)

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia