Proprietà ed usi del rame

Benvenuti nelle pagine istruttive. In questa sezione, troverete informazioni sulla storia, biologia, chimica e fisica del rame. Troverete, inoltre, pagine sulle credenziali ambientali del rame e alcuni studi sul rame in azione nell’industria.

Possiamo fare un giro virtuale di una casa dove viene illustrato i vari modi in cui il rame viene usato all’interno e all’esterno della casa.

Potrete anche accedere ad una presentazione interattiva sull’importanza del rame nella produzione di monete euro. 

Introduzione - Proprietà e Usi del Rame

I ruoli del rame

Il rame ha un ruolo importante nel modellare la nostra vita. L’uomo fa uso del rame sin dal lontano 9000 AC. Uno dei motivi per cui il rame è così importante è la possibilità di utilizzarlo in leghe, ovvero può essere combinato con altri metalli per formare nuove leghe come l’ottone e il bronzo. Sono più dure, forti e più resistenti alla corrosione rispetto al rame puro.

Oggi è premiato per qualità diverse. È un ottimo conduttore di elettricità e calore, è resistente, duttile e può essere facilmente unito tramite saldatura o brasatura. È, inoltre, igienico, facile da utilizzare in leghe e resistente alla corrosione.

Potete trovare il rame ovunque. In casa è nascosto negli oggetti di tutti i giorni: telefoni, tubature idriche, serrature e cavi elettrici.

Proprietà del Rame

 
Conduttività elettrica

Il rame ha la migliore conduttività elettrica rispetto agli altri metalli ad eccezione dell’argento. Una buona conduttività elettrica è la stessa di una piccola resistenza elettrica.

Applicazioni

I fili di rame consentono il passaggio di corrente elettrica senza grande perdita di energia. Per questo motivo i fili di rame sono usati in cavi elettrici nelle case e nel sottosuolo (anche se i cavi sospesi tendono ad essere di alluminio perché è meno denso). Tuttavia, quando è più importante la dimensione del peso, il rame rappresenta la scelta migliore. Spesse strisce di rame sono usate per conduttori luminosi in costruzioni alte come le guglie delle chiese. Il cavo deve essere spesso per trasportare molta energia senza fondere.

Il filo di rame è bobinabile. La bobina produrrà un campo magnetico che, essendo di rame, non sprecherà molta energia elettrica. Alcuni esempi dove trovare le bobine di rame:

Elettromagneti:

Serrature, gru deposito rottami, campanelli elettrici.

Motori:

Pompe, elettrodomestici (lavatrici, lavapiatti, aspirapolvere), auto (motorini di avviamento, tergicristalli, finestrini elettrici), computer (drive disco, ventole), sistemi di intrattenimento (CD e DVD player).

Dinamo:

Biciclette, stazioni elettriche.

Trasformatori:

Adattatori di corrente, sottostazioni elettriche, stazioni elettriche.

Conduttività del rame

Il rame è un metallo costituito di atomi di rame uniti insieme.

Guardando abbastanza da vicino, vedremo elettroni che si muovono fra gli atomi di rame. Ciascun atomo di rame ha perso un elettrone diventando uno ione positivo. Per cui il rame è un reticolo di ioni di rame positivi con elettroni liberi che si muovono fra loro. (Gli elettroni possono essere paragonati alle particelle di un gas libero di muoversi fra i brodi del cavo).

Gli elettroni possono muoversi liberamente attraverso il metallo. Per questo motivo sono noti come elettroni liberi. Sono anche noti come elettroni di conduzione perché aiutano il rame ad essere un buon conduttore di calore ed elettricità.

Gli ioni di rame vibrano. Notate che vibrano intorno allo stesso posto mentre gli elettroni possono muoversi attraverso il reticolo. Questo è molto importante quando colleghiamo il cavo ad una batteria.

Conduzione elettrica

Possiamo collegare un cavo di rame ad un batteria e ad un interruttore. Generalmente, gli elettroni liberi si muovono casualmente nel metallo.

Quando spegniamo l’interruttore, scorre una corrente elettrica. Ora gli elettroni liberi passano attraverso il cavo (qui si muovono da sinistra a destra, pur muovendosi anche casualmente).

Gli elettroni hanno una carica negativa. Sono attratti verso l’estremità positiva della batteria. Gli elettroni liberi si muovo attraverso il rame, spostandosi dal terminale negativo a quello positivo della batteria (notate che scorrono nella direzione opposta rispetto alla corrente tradizionale perché hanno una carica negativa).

Gli ioni di rame nel cavo vibrano. Talvolta uno ione blocca il percorso di un elettrone che si muove. L’elettrone si scontra con lo ione e rimbalza. Questo rallenta l’elettrone. Parte della sua energia è stata trasferita allo ione che vibra più velocemente.

In questo modo, l’energia viene trasferita dagli elettroni in movimento agli ioni di rame. Il rame diventa più caldo. Questo spiega perché:

• i metalli hanno resistenza elettrica;
• i metalli si riscaldano quando una corrente li attraversa.