तांबा

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तांबा (Copper) एक रासायनिक तत्व है; इसका रासायनिक प्रतीक Cu (लैटिन cuprum से) और परमाणु क्रमांक 29 है। यह एक नरम, आघातवर्धनीय (malleable) और तन्य (ductile) धातु है जिसमें बहुत उच्च तापीय और विद्युत चालकता होती है। शुद्ध तांबे की ताजी उजागर सतह का रंग गुलाबी-नारंगी होता है। तांबे का उपयोग ऊष्मा और बिजली के सुचालक के रूप में, निर्माण सामग्री के रूप में, और विभिन्न धातु मिश्र धातुओं के घटक के रूप में किया जाता है, जैसे कि आभूषणों में उपयोग की जाने वाली स्टर्लिंग सिल्वर, समुद्री हार्डवेयर और सिक्के बनाने में उपयोग की जाने वाली क्यूप्रोनिकेल, और तापमान माप के लिए स्ट्रेन गेज और थर्मोकपल में उपयोग की जाने वाली कॉन्स्टेंटन।

तांबा उन कुछ मूल धातुओं में से एक है, जिसका अर्थ है कि ऐसी धातुएं जो प्राकृतिक रूप से सीधे उपयोग योग्य, गैर-मिश्रित धात्विक रूप में पाई जाती हैं। इसने 8000 ईसा पूर्व से ही कई क्षेत्रों में मानव उपयोग को प्रेरित किया। हजारों वर्षों के बाद, यह सल्फाइड अयस्कों से पिघलाया जाने वाला पहला धातु बना, 5000 ईसा पूर्व; सांचे में आकार देने के लिए ढाला गया पहला धातु, 4000 ईसा पूर्व; और कांस्य (bronze) बनाने के लिए किसी अन्य धातु, टिन, के साथ जानबूझकर मिश्रित किया गया पहला धातु, 3500 ईसा पूर्व।[1]

सामान्यतः पाए जाने वाले यौगिक कॉपर(II) लवण हैं, जो अक्सर एज़ूराइट, मैलाकाइट और फ़िरोज़ा (turquoise) जैसे खनिजों को नीला या हरा रंग प्रदान करते हैं, और ऐतिहासिक रूप से वर्णक (pigments) के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किए गए हैं।

इमारतों में उपयोग किया जाने वाला तांबा, आमतौर पर छत के लिए, ऑक्सीकृत होकर पैटिना नामक यौगिकों की एक हरी परत बनाता है जिसे वर्डीग्रिस (verdigris) कहा जाता है। तांबे का उपयोग कभी-कभी सजावटी कला में भी किया जाता है, इसके मौलिक धातु रूप में और वर्णक के रूप में यौगिकों में भी। तांबे के यौगिकों का उपयोग बैक्टीरियोस्टेटिक एजेंट, कवकनाशी और लकड़ी परिरक्षक के रूप में किया जाता है।

तांबा सभी वायवीय जीवों (aerobic organisms) के लिए आवश्यक है। यह विशेष रूप से ऑक्सीजन चयापचय से जुड़ा है। उदाहरण के लिए, यह श्वसन एंजाइम कॉम्प्लेक्स साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज, ऑक्सीजन ले जाने वाले हेमोसायनिन, और कई हाइड्रॉक्सिलेज में पाया जाता है।[2] वयस्क मनुष्यों के शरीर के वजन के प्रति किलोग्राम में 1.4 से 2.1 मिलीग्राम तांबा होता है।[3]

3

व्युत्पत्ति

धातु का नाम लैटिन में aes cyprium से लिया गया है जिसका अर्थ है 'साइप्रस की धातु'। उत्तरकालीन लैटिन में यह cuprum बन गया।[4] पुरानी अंग्रेज़ी ने इसे coper के रूप में अपनाया; copper शब्द उसी से निकला है और पहली बार 12वीं शताब्दी में उपयोग किया गया था।[5]

विशेषताएं

सतत ढलाई (continuous casting) द्वारा निर्मित एक तांबे की डिस्क (99.95% शुद्ध); क्रिस्टलाइट को प्रकट करने के लिए नक़्क़ाशी की गई
पिघलने के बिंदु से ठीक ऊपर तांबा अपनी गुलाबी चमक बनाए रखता है जब पर्याप्त रोशनी नारंगी प्रदीप्ति (incandescence) रंग को मात देती है।

भौतिक

तांबा, चांदी और सोना आवर्त सारणी के समूह 11 में हैं; इन तीनों धातुओं में भरे हुए d-इलेक्ट्रॉन कोश के ऊपर एक s-ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉन होता है और ये उच्च तन्यता और विद्युत एवं तापीय चालकता द्वारा पहचाने जाते हैं। इन तत्वों में भरे हुए d-कोश अंतर-परमाणु अंतःक्रियाओं में बहुत कम योगदान देते हैं, जो धात्विक बंधों के माध्यम से s-इलेक्ट्रॉनों द्वारा हावी होते हैं। अधूरे d-कोश वाली धातुओं के विपरीत, तांबे में धात्विक बंधों में सहसंयोजक बंध की कमी होती है और ये अपेक्षाकृत कमजोर होते हैं। यह अवलोकन तांबे के एकल क्रिस्टल की कम कठोरता और उच्च तन्यता की व्याख्या करता है।[6] मैक्रोस्कोपिक स्तर पर, क्रिस्टल जाली में विस्तारित दोषों, जैसे कि अनाज की सीमाओं (grain boundaries) का परिचय, लागू तनाव के तहत सामग्री के प्रवाह को रोकता है, जिससे इसकी कठोरता बढ़ जाती है। इस कारण से, तांबा आमतौर पर महीन-दाने वाले पॉलीक्रिस्टलाइन रूप में आपूर्ति किया जाता है, जिसमें मोनोक्रिस्टलाइन रूपों की तुलना में अधिक मजबूती होती है।[7]

तांबे की कोमलता आंशिक रूप से इसकी उच्च विद्युत चालकता (59.6×10^6 S/m) और उच्च तापीय चालकता की व्याख्या करती है, जो कमरे के तापमान पर शुद्ध धातुओं में (चांदी के बाद) दूसरी सबसे अधिक है।[8] ऐसा इसलिए है क्योंकि कमरे के तापमान पर धातुओं में इलेक्ट्रॉन परिवहन के लिए प्रतिरोध मुख्य रूप से जाली के तापीय कंपन पर इलेक्ट्रॉनों के बिखरने से उत्पन्न होता है, जो एक नरम धातु में अपेक्षाकृत कमजोर होते हैं।[6]

तांबा ग्रे या चांदी के अलावा प्राकृतिक रंग वाले कुछ धात्विक तत्वों में से एक है।[9] शुद्ध तांबा नारंगी-लाल होता है और हवा के संपर्क में आने पर लाल रंग का कलंक (tarnish) प्राप्त कर लेता है। यह धातु की कम प्लाज्मा आवृत्ति के कारण है, जो दृश्य स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में स्थित है, जिससे यह उच्च-आवृत्ति वाले हरे और नीले रंगों को अवशोषित कर लेता है।[10]

अन्य धातुओं की तरह, यदि तांबे को इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में किसी अन्य धातु के संपर्क में रखा जाता है, तो गैल्वेनिक जंग (galvanic corrosion) होगी।[11]

रासायनिक

तांबा पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन यह वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करके भूरे-काले कॉपर ऑक्साइड की एक परत बनाता है जो, नम हवा में लोहे पर बनने वाले जंग के विपरीत, अंतर्निहित धातु को आगे के क्षरण से बचाता है (passivation)। वर्डीग्रिस (कॉपर कार्बोनेट) की एक हरी परत अक्सर पुरानी तांबे की संरचनाओं पर देखी जा सकती है, जैसे कि कई पुरानी इमारतों की छतें[12] और स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी।[13] तांबा कुछ सल्फर यौगिकों के संपर्क में आने पर कलंकित हो जाता है, जिसके साथ यह प्रतिक्रिया करके विभिन्न कॉपर सल्फाइड बनाता है।[14]

  • बिना ऑक्सीकृत तांबे का तार (बाएं) और ऑक्सीकृत तांबे का तार (दाएं)
    बिना ऑक्सीकृत तांबे का तार (बाएं) और ऑक्सीकृत तांबे का तार (दाएं)
  • रॉयल ऑब्जर्वेटरी, एडिनबर्ग का पूर्वी टॉवर; मूल तांबा 1894 में स्थापित किया गया था और नवीनीकृत तांबा 1994 में
    रॉयल ऑब्जर्वेटरी, एडिनबर्ग का पूर्वी टॉवर; मूल तांबा 1894 में स्थापित किया गया था और नवीनीकृत तांबा 1994 में

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of copper

तांबे के 29 समस्थानिक (isotopes) हैं। 63 और 65 स्थिर हैं, जिसमें 63 प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तांबे का लगभग 69% है; दोनों का स्पिन 2 है।[15] अन्य समस्थानिक रेडियोधर्मी हैं, जिनमें सबसे स्थिर 67 है जिसकी अर्ध-आयु 61.83 घंटे है।[15] दस मेटास्टेबल आइसोमर्स की विशेषता बताई गई है; 68m सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला है जिसकी अर्ध-आयु 3.8 मिनट है। 64 से ऊपर द्रव्यमान संख्या वाले समस्थानिक β− द्वारा क्षय होते हैं, जबकि 64 से नीचे द्रव्यमान संख्या वाले समस्थानिक β+ द्वारा क्षय होते हैं। 64, जिसकी अर्ध-आयु 12.7 घंटे है, दोनों तरह से क्षय होता है।[16][17]

62 और 64 के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। 62 का उपयोग 62-PTSM में पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी के लिए रेडियोधर्मी ट्रेसर के रूप में किया जाता है।[18]

प्राप्ति

यह भी देखें: List of copper ores

तांबा विशाल तारों में उत्पन्न होता है[19] और पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 50 पार्ट्स पर मिलियन (ppm) के अनुपात में मौजूद है।[20] प्रकृति में, तांबा विभिन्न खनिजों में पाया जाता है, जिसमें मूल तांबा, तांबा सल्फाइड जैसे चाल्कोपाइराइट, बोर्नाइट, डिजेनाइट, कोवेलाइट, और चाल्कोसाइट, तांबा सल्फोसॉल्ट खनिज जैसे टेट्राहेड्राइट-टेनेंटाइट, और एनार्गाइट, तांबा कार्बोनेट जैसे एज़ूराइट और मैलाकाइट, और तांबा(I) या तांबा(II) ऑक्साइड जैसे क्यूप्राइट और टेनोराइट शामिल हैं।[8] अब तक खोजा गया मौलिक तांबे का सबसे बड़ा द्रव्यमान 420 टन था और यह 1857 में केवीना प्रायद्वीप, मिशिगन, अमेरिका में पाया गया था।[20] मूल तांबा एक पॉलीक्रिस्टल है, जिसका अब तक का सबसे बड़ा एकल क्रिस्टल 4.4 × 3.2 × 3.2 सेमी मापा गया है।[21] तांबा पृथ्वी की पपड़ी में 26वां सबसे प्रचुर तत्व है, जो जस्ता के लिए 75 ppm और सीसा के लिए 14 ppm की तुलना में 50 ppm का प्रतिनिधित्व करता है।[22]

वातावरण में तांबे की विशिष्ट पृष्ठभूमि सांद्रता 1 ng/m3 से अधिक नहीं होती है; मिट्टी में 150 mg/kg; वनस्पति में 30 mg/kg; मीठे पानी में 2 μg/L और समुद्री जल में 0.5 μg/L।[23]

उत्पादन

यह भी देखें: List of countries by copper production
चुकीकामाटा, चिली में, दुनिया की सबसे बड़ी ओपन-पिट तांबा खदानों में से एक है।

अधिकांश तांबा पोरफिरी कॉपर जमा में बड़ी खुली खदानों से तांबा सल्फाइड के रूप में खनन या निष्कर्षित किया जाता है जिसमें 0.4 से 1.0% तांबा होता है। साइटों में चुकीकामाटा, चिली, बिंगहम कैन्यन माइन, यूटा, संयुक्त राज्य अमेरिका, और एल चिनो माइन, न्यू मैक्सिको, संयुक्त राज्य अमेरिका शामिल हैं। ब्रिटिश भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के अनुसार, 2005 में, चिली दुनिया के हिस्से के कम से कम एक-तिहाई के साथ तांबे का शीर्ष उत्पादक था, उसके बाद संयुक्त राज्य अमेरिका, इंडोनेशिया और पेरू थे।[8] चिली, दुनिया का सबसे बड़ा तांबा उत्पादक, 2024 तक अमेरिका को 70% परिष्कृत तांबा और मिश्र धातु आयात की आपूर्ति करता है। कनाडा (17%) और पेरू (7%) के साथ मिलकर, वे अमेरिकी तांबा आयात का 94% हिस्सा बनाते हैं।[24][25] तांबे को इन-सीटू लीच प्रक्रिया के माध्यम से भी पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। एरिज़ोना राज्य में कई साइटों को इस विधि के लिए प्रमुख उम्मीदवार माना जाता है।[26] उपयोग में आने वाले तांबे की मात्रा बढ़ रही है और उपलब्ध मात्रा सभी देशों के लिए विकसित दुनिया के उपयोग के स्तर तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए शायद ही पर्याप्त है।[27] संग्रह के लिए तांबे का एक वैकल्पिक स्रोत जिस पर वर्तमान में शोध किया जा रहा है, वह पॉलीमेटालिक नोड्यूल्स हैं, जो प्रशांत महासागर की गहराई में समुद्र तल से लगभग 3000-6500 मीटर नीचे स्थित हैं। इन नोड्यूल्स में कोबाल्ट और निकल जैसी अन्य मूल्यवान धातुएं होती हैं।[28]

भंडार और कीमतें

विश्व उत्पादन प्रवृत्ति

तांबा कम से कम 10,000 वर्षों से उपयोग में है, लेकिन 1900 के बाद से खनन और पिघलाया गया 95% से अधिक तांबा निकाला गया है।[29] कई प्राकृतिक संसाधनों की तरह, पृथ्वी पर तांबे की कुल मात्रा विशाल है, पृथ्वी की पपड़ी के शीर्ष किलोमीटर में लगभग 1014 टन है, जो वर्तमान निष्कर्षण दर पर लगभग 5 मिलियन वर्षों के बराबर है। हालाँकि, इन भंडारों का केवल एक छोटा सा हिस्सा वर्तमान कीमतों और प्रौद्योगिकियों के साथ आर्थिक रूप से व्यवहार्य है। खनन के लिए उपलब्ध तांबे के भंडार का अनुमान 25 से 60 वर्षों के बीच भिन्न होता है, जो विकास दर जैसी मुख्य धारणाओं पर निर्भर करता है।[30] पुनर्चक्रण आधुनिक दुनिया में तांबे का एक प्रमुख स्रोत है।[29]

तांबे की कीमत 1959–2022

तांबे की कीमत अस्थिर है।[31] 2022 में एक शिखर के बाद कीमत अप्रत्याशित रूप से गिर गई।[32] और मई 2024 तक, लंदन मेटल एक्सचेंज पर कीमत $11,000 प्रति टन से ऊपर के सर्वकालिक उच्च स्तर पर पहुंच गई है।[33]

तांबे के लिए वैश्विक बाजार कमोडिटी मार्केट के सबसे अधिक वस्तुगत और वित्तीयकृत बाजारों में से एक है, और दशकों से ऐसा ही रहा है।[34] कच्चे तांबे के शीर्ष निर्यातक जाम्बिया ($6.95B) और चिली ($2.16B) थे, उसके बाद कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य ($1.41B) था। कच्चे तांबे के शीर्ष आयातक चीन ($6.13B), स्विट्जरलैंड ($3.15B), और भारत ($2.05B) थे।[35]

तांबे की मांग

2024 में, वैश्विक तांबा उत्पादन 22.8–22.9 मिलियन मीट्रिक टन होने का अनुमान था।[36][37] बिजली के लिए ऊर्जा संक्रमण के कारण तांबे की मांग बढ़ रही है।[38] चीन मांग के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार है।[39]

तांबे की वैश्विक मांग 2040 तक 50% बढ़ने का अनुमान है। यह पर्याप्त वृद्धि स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकियों, इलेक्ट्रिक वाहन उत्पादन, और अगले दो दशकों में व्यापक विद्युत ग्रिड बुनियादी ढांचे के उन्नयन के तेजी से विस्तार से प्रेरित है।[40]

निष्कर्षण

मुख्य लेख: Copper extraction
फ्लैश स्मेल्टिंग प्रक्रिया की योजना

तांबे के अधिकांश अयस्क सल्फाइड होते हैं। सामान्य अयस्क सल्फाइड चाल्कोपाइराइट (CuFeS2), बोर्नाइट (Cu5FeS4) और, कम हद तक, कोवेलाइट (CuS) और चाल्कोसाइट (Cu2S) हैं।[41] ये अयस्क <1% Cu के स्तर पर होते हैं। अयस्क के सांद्रण की आवश्यकता होती है, जो कॉमिनेशन (comminution) से शुरू होता है और उसके बाद फ्रॉथ फ्लोटेशन होता है। शेष सांद्रण को पिघलाया जाता है, जिसे दो सरल समीकरणों के साथ वर्णित किया जा सकता है:[42]

  • क्यूप्रस सल्फाइड को क्यूप्रस ऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है:
2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2
  • क्यूप्रस ऑक्साइड गर्म करने पर ब्लिस्टर कॉपर में बदलने के लिए क्यूप्रस सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
2 Cu2O + Cu2S → 6 Cu + 2 SO2

यह कच्चा तांबा पैदा करता है, जो द्रव्यमान के अनुसार लगभग 98% तांबा होता है और फिर इसे 99% तक शुद्धता के लिए इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा शुद्ध किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान चांदी और सोने की थोड़ी मात्रा एक कीचड़ में अवक्षेपित हो सकती है जिसे कीमती धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए पुन: संसाधित किया जा सकता है।[43]:798

सल्फाइड के अलावा, अयस्कों का एक और परिवार ऑक्साइड है। दुनिया की तांबे की आपूर्ति का लगभग 15% इन ऑक्साइड से प्राप्त होता है। ऑक्साइड के लिए लाभकारी प्रक्रिया में सल्फ्यूरिक एसिड समाधान के साथ निष्कर्षण और उसके बाद इलेक्ट्रोलिसिस शामिल है। "सांद्रित" सल्फाइड और ऑक्साइड अयस्कों के लिए उपरोक्त विधि के समानांतर, तांबे को खदान टेलिंग और ढेर से पुनर्प्राप्त किया जाता है। सल्फ्यूरिक एसिड, अमोनिया, फेरिक क्लोराइड के साथ लीचिंग सहित विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है। जैविक तरीकों का भी उपयोग किया जाता है।[42][44]

तांबे का एक संभावित स्रोत पॉलीमेटालिक नोड्यूल्स हैं, जिनकी अनुमानित सांद्रता 1.3% है।[45][46]

  1. ccc

पुनर्चक्रण

इंटरनेशनल रिसोर्स पैनल की मेटल स्टॉक्स इन सोसाइटी रिपोर्ट के अनुसार, समाज में उपयोग में आने वाले तांबे का वैश्विक प्रति व्यक्ति स्टॉक 35–55 किग्रा है। इसमें से अधिकांश कम विकसित देशों (30–40 किग्रा प्रति व्यक्ति) के बजाय अधिक विकसित देशों (140–300 किग्रा प्रति व्यक्ति) में है। 2001 में, एक विशिष्ट ऑटोमोबाइल में 20–30 किग्रा तांबा होता था।[42] 2014 तक, आंतरिक दहन इंजन वाहनों की तांबा और तांबा मिश्र धातु सामग्री घटकर 16.8 किग्रा हो गई, लेकिन 2023 तक फिर से बढ़कर 24.5 किग्रा हो गई।[47] उसी समय, एक बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन में पहले से ही लगभग 91 किग्रा तांबा और तांबा मिश्र धातु होती है।[48]

एल्युमीनियम की तरह, तांबा भी कच्चे रूप और निर्मित उत्पादों, दोनों से गुणवत्ता में किसी भी नुकसान के बिना पुनर्चक्रण योग्य (recyclable) है।[49] अनुमान है कि अब तक खनन किए गए कुल तांबे का 80% आज भी उपयोग में है।[50] आयतन के आधार पर, लोहा और एल्युमीनियम के बाद तांबा तीसरी सबसे अधिक पुनर्चक्रित की जाने वाली धातु है।[51] 2023 तक, पुनर्चक्रित तांबा वैश्विक मांग का लगभग एक-तिहाई (35%) हिस्सा पूरा करता है।[52]

तांबे के पुनर्चक्रण की प्रक्रिया लगभग वैसी ही है जैसी तांबा निकालने के लिए उपयोग की जाती है, लेकिन इसमें कम चरणों की आवश्यकता होती है। उच्च-शुद्धता वाले तांबे के स्क्रैप को एक भट्टी में पिघलाया जाता है और फिर अपचयित (reduced) करके बिलेट और इंगोट में ढाला जाता है।[53] कम शुद्धता वाले स्क्रैप को पिघलाकर 'ब्लैक कॉपर' (70-90% शुद्ध, जिसमें लोहा, जस्ता, टिन और निकल जैसी अशुद्धियाँ होती हैं) बनाया जाता है, जिसके बाद अशुद्धियों को कनवर्टर में ऑक्सीकृत करके ब्लिस्टर कॉपर (96-98% शुद्ध) बनाया जाता है, जिसे फिर पहले की तरह परिष्कृत किया जाता है।[54]

पर्यावरणीय प्रभाव

निष्क्रिय पैरिस माउंटेन तांबा खदानों से अम्लीय खदान जल निकासी (Acid mine drainage)

तांबे का खनन ऊर्जा-गहन है।[55][56] निष्कर्षण से अपशिष्ट की एक बड़ी मात्रा उत्पन्न होती है, जिसमें संभावित रूप से जहरीली धूल और उन स्थानों के पास भारी धातु संदूषण शामिल है जहाँ इसे परिष्कृत किया जाता है।[57] चूंकि अधिकांश तांबा अयस्क सल्फाइड होते हैं, इसलिए प्रगलन (smelting) आवश्यक है। प्रगलन से सल्फर डाइऑक्साइड उत्पन्न होता है, जो वायुमंडलीय सल्फ्यूरिक एसिड का अग्रदूत है, जब तक कि इसे पकड़ा न जाए।[42] लगभग 15% तांबा निम्न-श्रेणी (तनु) अयस्क निकायों से आता है। प्रसंस्करण हाइड्रोमेटालर्जी द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसके लिए अम्लीय निष्कर्षण एजेंटों की आवश्यकता होती है, जो तांबे के इलेक्ट्रोलाइटिक जमाव के बाद अपशिष्ट धाराओं में बने रहते हैं।[42]

मिश्र धातुएं

तांबे की मिश्र धातुओं का उपयोग सिक्कों के उत्पादन में व्यापक रूप से किया जाता है; यहाँ दो उदाहरण दिए गए हैं - 1964 के बाद के अमेरिकी डाइम, जो क्यूप्रोनिकेल मिश्र धातु से बने हैं[58] और 1968 से पहले का कनाडाई डाइम, जो 80 प्रतिशत चांदी और 20 प्रतिशत तांबे की मिश्र धातु से बना है।[59]
यह भी देखें: List of copper alloys

तांबे की कई मिश्र धातु (alloy) तैयार की गई हैं, जिनमें से कई के महत्वपूर्ण उपयोग हैं। पीतल (Brass) तांबे और जस्ता (zinc) की मिश्र धातु है। कांस्य (Bronze) आमतौर पर तांबा-टिन मिश्र धातुओं को संदर्भित करता है, लेकिन यह तांबे की किसी भी मिश्र धातु जैसे एल्युमीनियम कांस्य को संदर्भित कर सकता है। सदियों से घंटी बनाने के लिए विभिन्न अतिरिक्त धातुओं के साथ तांबा-टिन कांस्य का उपयोग किया गया है; मिश्र धातु की संरचना सीधे वाद्ययंत्र की ध्वनि और यांत्रिक विशेषताओं को प्रभावित करती है।[60] तांबा आभूषण उद्योग में उपयोग किए जाने वाले चांदी और कैरेट सोने के सोल्डर के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है, जो परिणामी मिश्र धातुओं के रंग, कठोरता और गलनांक को संशोधित करता है।[61] कुछ सीसा-मुक्त सोल्डर में तांबे और अन्य धातुओं के छोटे अनुपात के साथ मिश्रित टिन होता है।[62]

तांबे और निकल की मिश्र धातु, जिसे क्यूप्रोनिकेल कहा जाता है, का उपयोग कम मूल्यवर्ग के सिक्कों में किया जाता है, अक्सर बाहरी आवरण के लिए। अमेरिकी पांच-सेंट का सिक्का (जिसे वर्तमान में 'निकल' कहा जाता है) 75% तांबे और 25% निकल से बना होता है। क्यूप्रोनिकेल के आने से पहले, जिसे 20वीं सदी के उत्तरार्ध में देशों द्वारा व्यापक रूप से अपनाया गया था,[63] तांबे और चांदी की मिश्र धातुओं का भी उपयोग किया जाता था, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका 1965 तक 90% चांदी और 10% तांबे की मिश्र धातु का उपयोग करता था, जब तक कि आधे डॉलर को छोड़कर सभी सिक्कों से प्रचलन वाली चांदी को हटा नहीं दिया गया—इन्हें 1965 और 1970 के बीच 40% चांदी और 60% तांबे की मिश्र धातु में बदल दिया गया था।[64] 90% तांबे और 10% निकल की मिश्र धातु, जो संक्षारण (corrosion) के प्रति अपने प्रतिरोध के लिए उल्लेखनीय है, का उपयोग समुद्री जल के संपर्क में आने वाली विभिन्न वस्तुओं के लिए किया जाता है, हालांकि यह प्रदूषित बंदरगाहों और मुहानों में कभी-कभी पाए जाने वाले सल्फाइड के प्रति संवेदनशील होती है।[65] एल्युमीनियम (लगभग 7%) के साथ तांबे की मिश्र धातुओं का रंग सुनहरा होता है और इनका उपयोग सजावट में किया जाता है।[20] शाकुदो (Shakudō) तांबे की एक जापानी सजावटी मिश्र धातु है जिसमें सोने का कम प्रतिशत होता है, आमतौर पर 4-10%, जिसे गहरे नीले या काले रंग में पैटिना (patinated) किया जा सकता है।[66]

यौगिक

कॉपर(I) ऑक्साइड का एक नमूना
मुख्य लेख: Copper compounds

तांबा यौगिकों की एक समृद्ध विविधता बनाता है, आमतौर पर +1 और +2 ऑक्सीकरण अवस्थाओं के साथ, जिन्हें क्रमशः 'क्यूप्रस' (cuprous) और 'क्यूप्रिक' (cupric) कहा जाता है।[67] तांबा यौगिक कई रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं को बढ़ावा देते हैं या उत्प्रेरित करते हैं।[68]

बाइनरी यौगिक

अन्य तत्वों की तरह, तांबे के सबसे सरल यौगिक बाइनरी यौगिक हैं, यानी वे जिनमें केवल दो तत्व होते हैं, जिनके मुख्य उदाहरण ऑक्साइड, सल्फाइड और हेलाइड हैं। क्यूप्रस और क्यूप्रिक ऑक्साइड दोनों ज्ञात हैं। कई कॉपर सल्फाइड ज्ञात हैं,[69] जो मुख्य रूप से अयस्कों के रूप में रुचि रखते हैं। स्टोइकोमेट्रिक रूप से सबसे सरल उदाहरण कॉपर(I) सल्फाइड (Cu2S) और कॉपर मोनोसल्फाइड (CuS) हैं।[70]

क्यूप्रस क्लोराइड, ब्रोमाइड, और आयोडाइड ज्ञात हैं, लेकिन कॉपर(I) फ्लोराइड अभी भी मायावी बना हुआ है। क्यूप्रिक फ्लोराइड, क्लोराइड, और ब्रोमाइड भी अच्छी तरह से पहचाने जाते हैं। कॉपर(II) आयोडाइड तैयार करने के प्रयासों से केवल कॉपर(I) आयोडाइड और आयोडीन प्राप्त होता है।[67]

2 Cu2+ + 4 I− → 2 CuI + I2

समन्वय रसायन विज्ञान (Coordination chemistry)

अमोनिया लिगेंड की उपस्थिति में कॉपर(II) गहरा नीला रंग देता है। यहाँ उपयोग किया गया यौगिक टेट्राअमीनकॉपर(II) सल्फेट है।

तांबा लिगेंड के साथ समन्वय परिसर (coordination complexes) बनाता है। जलीय घोल में, कॉपर(II) [Cu(H2O)6]2+ के रूप में मौजूद होता है। यह परिसर किसी भी संक्रमण धातु एक्वो परिसर (metal aquo complex) के लिए सबसे तेज़ जल विनिमय दर (पानी के लिगेंड के जुड़ने और अलग होने की गति) प्रदर्शित करता है। जलीय सोडियम हाइड्रोक्साइड मिलाने से हल्के नीले ठोस कॉपर(II) हाइड्रोक्साइड का अवक्षेपण होता है।[71] एक सरलीकृत समीकरण है:

असंयोजित मीडिया में तांबे के लिए पोरबेक्स आरेख (OH- के अलावा अन्य आयनों पर विचार नहीं किया गया)। आयन सांद्रता 0.001 m (मोल/किग्रा पानी)। तापमान 25 °C।
Cu2+ + 2 OH− → Cu(OH)2

जलीय अमोनिया का परिणाम भी वही अवक्षेप होता है। अतिरिक्त अमोनिया मिलाने पर, अवक्षेप घुल जाता है, जिससे टेट्राअमीनकॉपर(II) बनता है:

Cu(H2O)4(OH)2 + 4 NH3 → [Cu(H2O)2(NH3)4]2+ + 2 H2O + 2 OH−

कई अन्य ऑक्सीआयन परिसर बनाते हैं; इनमें कॉपर(II) एसीटेट, कॉपर(II) नाइट्रेट, और कॉपर(II) कार्बोनेट शामिल हैं। कॉपर(II) सल्फेट एक नीला क्रिस्टलीय पेंटाहाइड्रेट बनाता है, जो प्रयोगशाला में सबसे परिचित तांबा यौगिक है। इसका उपयोग कवकनाशी (fungicide) में किया जाता है जिसे बोर्डो मिश्रण कहा जाता है।[72]

परिसर [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ का बॉल-एंड-स्टिक मॉडल, जो कॉपर(II) के लिए सामान्य अष्टफलकीय समन्वय ज्यामिति को दर्शाता है

पॉलीओल (polyols), जिनमें एक से अधिक अल्कोहल कार्यात्मक समूह होते हैं, आमतौर पर क्यूप्रिक लवणों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। उदाहरण के लिए, तांबा लवणों का उपयोग अपचायक शर्करा (reducing sugars) के परीक्षण के लिए किया जाता है। विशेष रूप से, बेनेडिक्ट अभिकर्मक और फेलिंग घोल का उपयोग करते समय, शर्करा की उपस्थिति नीले Cu(II) से लाल कॉपर(I) ऑक्साइड में रंग परिवर्तन द्वारा संकेतित होती है।[73] श्वेइज़र अभिकर्मक और एथिलीनडायमाइन तथा अन्य अमीन के साथ संबंधित परिसर सेलुलोज को घोल देते हैं।[74] अमीनो एसिड कॉपर(II) के साथ बहुत स्थिर कीलेट परिसर (chelate complexes) बनाते हैं।[75]

ऑर्गनोकॉपर रसायन विज्ञान

मुख्य लेख: Organocopper compound

जिन यौगिकों में कार्बन-तांबा बंधन होता है, उन्हें ऑर्गनोकॉपर यौगिक कहा जाता है। वे कॉपर(I) ऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीजन के प्रति बहुत प्रतिक्रियाशील होते हैं और रसायन विज्ञान में इनके कई उपयोग हैं। इन्हें कॉपर(I) यौगिकों को ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक, टर्मिनल एल्काइन या ऑर्गनोलिथियम यौगिक के साथ उपचारित करके संश्लेषित किया जाता है;[76] विशेष रूप से, वर्णित अंतिम प्रतिक्रिया एक गिलमैन अभिकर्मक उत्पन्न करती है। ये कपलिंग उत्पाद बनाने के लिए एल्किल हैलाइड के साथ प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया से गुजर सकते हैं; इस प्रकार, वे कार्बनिक संश्लेषण के क्षेत्र में महत्वपूर्ण हैं। कॉपर(I) एसिटिलाइड अत्यधिक आघात-संवेदनशील है लेकिन कैडियोट-चोडकिविज़ कपलिंग[77] और सोनोगाशिरा कपलिंग[78] जैसी प्रतिक्रियाओं में एक मध्यवर्ती है। एनोन[79] में न्यूक्लियोफिलिक संयुग्म योग (conjugate addition) और एल्काइन का कार्बोमेटलेशन[80] भी ऑर्गनोकॉपर यौगिकों के साथ प्राप्त किया जा सकता है। कॉपर(I) एल्कीन और कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ कई कमजोर परिसर बनाता है, विशेष रूप से अमीन लिगेंड की उपस्थिति में।[81]

कॉपर(III) और कॉपर(IV)

कॉपर(III) सबसे अधिक ऑक्साइड में पाया जाता है। एक सरल उदाहरण पोटेशियम क्यूप्रेट, KCuO2 है, जो एक नीला-काला ठोस है।[82] सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए कॉपर(III) यौगिक क्यूप्रेट सुपरकंडक्टर हैं। यिट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड (YBa2Cu3O7) में Cu(II) और Cu(III) दोनों केंद्र होते हैं। ऑक्साइड की तरह, फ्लोराइड एक अत्यधिक क्षारीय आयन है[83] और उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं में धातु आयनों को स्थिर करने के लिए जाना जाता है। कॉपर(III) और यहाँ तक कि कॉपर(IV) फ्लोराइड दोनों ज्ञात हैं, क्रमशः K3CuF6 और Cs2CuF6।[67]

कुछ तांबा प्रोटीन ऑक्सो परिसर बनाते हैं, जो व्यापक रूप से अध्ययन किए गए सिंथेटिक एनालॉग सिस्टम में, कॉपर(III) की विशेषता रखते हैं।[84][85] टेट्रापेप्टाइड के साथ, बैंगनी रंग के कॉपर(III) परिसरों को डीप्रोटोनेटेड एमाइड लिगेंड द्वारा स्थिर किया जाता है।[86]

कॉपर(III) के परिसर ऑर्गनोकॉपर यौगिकों की प्रतिक्रियाओं में मध्यवर्ती के रूप में भी पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए खाराश-सोसनोव्स्की प्रतिक्रिया में।[87][88][89]

जैविक भूमिका

मुख्य लेख: Copper in biology

जैव रसायन

प्रकाश संश्लेषण थाइलाकोइड झिल्ली के भीतर एक विस्तृत इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला द्वारा कार्य करता है। इस श्रृंखला की एक केंद्रीय कड़ी प्लास्टोसायनिन है, जो एक नीला तांबा प्रोटीन है।

तांबे की जैविक भूमिका पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन के प्रकट होने के साथ शुरू हुई।[90] तांबा प्रोटीन जैविक इलेक्ट्रॉन परिवहन और ऑक्सीजन परिवहन में विविध भूमिकाएँ निभाते हैं, ऐसी प्रक्रियाएँ जो Cu(I) और Cu(II) के आसान अंतर-रूपांतरण का लाभ उठाती हैं।[91] तांबा सभी यूकेरियोट्स के एरोबिक श्वसन में आवश्यक है। माइटोकॉन्ड्रिया में, यह साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज में पाया जाता है, जो ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन में अंतिम प्रोटीन है जो ATP में ऊर्जा संग्रहीत करता है। ऑक्सीजन के इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के दौरान तांबे के परमाणु बारी-बारी से अपचयित और ऑक्सीकृत होते हैं।[92]:383 तांबा कई सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज में भी पाया जाता है, वे प्रोटीन जो सुपरऑक्साइड को ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड में परिवर्तित करके (विमानन द्वारा) उनके अपघटन को उत्प्रेरित करते हैं:

  • Cu2+-SOD + O2− → Cu+-SOD + O2 (तांबे का अपचयन; सुपरऑक्साइड का ऑक्सीकरण)
  • Cu+-SOD + O2− + 2H+ → Cu2+-SOD + H2O2 (तांबे का ऑक्सीकरण; सुपरऑक्साइड का अपचयन)

प्रोटीन हेमोसायनिन अधिकांश मोलस्क और कुछ आर्थ्रोपोड जैसे हॉर्सशू क्रैब (Limulus polyphemus) में ऑक्सीजन वाहक है।[93] चूंकि हेमोसायनिन नीला होता है, इसलिए इन जीवों का रक्त नीला होता है, न कि लोहे पर आधारित हीमोग्लोबिन वाला लाल रक्त। हेमोसायनिन से संरचनात्मक रूप से संबंधित लैकेस और टायरोसिनेस हैं। ऑक्सीजन को प्रतिवर्ती रूप से बांधने के बजाय, ये प्रोटीन सबस्ट्रेट्स को हाइड्रोक्सिलेट करते हैं, जैसा कि लाह (lacquer) के निर्माण में उनकी भूमिका से स्पष्ट है।[94]

कई तांबा प्रोटीन, जैसे नीला तांबा प्रोटीन, सीधे सबस्ट्रेट्स के साथ बातचीत नहीं करते हैं; इसलिए वे एंजाइम नहीं हैं। ये प्रोटीन इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण नामक प्रक्रिया द्वारा इलेक्ट्रॉनों को रिले करते हैं।[94] नाइट्रस-ऑक्साइड रिडक्टेस में एक अद्वितीय टेट्रान्यूक्लियर तांबा केंद्र पाया गया है।[95]

महत्वपूर्ण शारीरिक आवश्यकताओं को संतुलित करने लेकिन विषाक्तता से बचने के लिए प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक दोनों कोशिकाओं में तांबे के स्तर को बारीकी से नियंत्रित किया जाता है।

पोषण

तांबे के समृद्ध स्रोतों में सीप, बीफ और भेड़ का लीवर, ब्राजील नट्स, ब्लैकस्ट्रैप गुड़, कोको और काली मिर्च शामिल हैं। अच्छे स्रोतों में लॉबस्टर, नट्स और सूरजमुखी के बीज, हरे जैतून, एवोकैडो और गेहूं की भूसी शामिल हैं।

तांबा पौधों और जानवरों में एक आवश्यक ट्रेस तत्व है, लेकिन सभी सूक्ष्मजीवों में नहीं। मानव शरीर में शरीर के द्रव्यमान के प्रति किलोग्राम लगभग 1.4 से 2.1 मिलीग्राम तांबा होता है।[96]

अवशोषण और विनियमन

तांबे का अवशोषण आंत में होता है, जिसके बाद इसे एल्ब्यूमिन के साथ बांधकर यकृत (लिवर) तक पहुँचाया जाता है।[97] यकृत में प्रसंस्करण के बाद, तांबे को दूसरे चरण में अन्य ऊतकों में वितरित किया जाता है, जिसमें सेरुलप्लास्मिन (ceruloplasmin) नामक प्रोटीन शामिल होता है, जो रक्त में अधिकांश तांबे का वहन करता है। सेरुलप्लास्मिन उस तांबे का भी वहन करता है जो दूध में उत्सर्जित होता है, और यह तांबे के स्रोत के रूप में विशेष रूप से अच्छी तरह से अवशोषित होता है।[98] शरीर में तांबा सामान्यतः एंटेरोहेपेटिक परिसंचरण (enterohepatic circulation) से गुजरता है (लगभग 5 मिलीग्राम प्रतिदिन, जबकि आहार में लगभग 1 मिलीग्राम प्रतिदिन अवशोषित और शरीर से उत्सर्जित होता है), और शरीर आवश्यकता पड़ने पर पित्त (bile) के माध्यम से कुछ अतिरिक्त तांबे को उत्सर्जित करने में सक्षम होता है, जो यकृत से कुछ तांबे को बाहर ले जाता है जिसे बाद में आंत द्वारा पुन: अवशोषित नहीं किया जाता है।[99][100]

तांबे का स्तर और परिवहन कड़ाई से विनियमित प्रक्रियाएं हैं। कम से कम दो तांबा-विशिष्ट चैपेरोन (chaperones) को अलग किया गया है।[101]

आहार संबंधी सिफारिशें

यू.एस. इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिसिन ने 2001 में तांबे के लिए अनुमानित औसत आवश्यकताओं (EARs) और अनुशंसित आहार भत्तों (RDAs) को अद्यतन किया। यदि EARs और RDAs स्थापित करने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं है, तो इसके बजाय पर्याप्त सेवन (AI) नामक एक अनुमान का उपयोग किया जाता है। तांबे के लिए AI हैं: 0-6 महीने के पुरुषों और महिलाओं के लिए 200 μg तांबा, और 7-12 महीने के पुरुषों और महिलाओं के लिए 220 μg तांबा। दोनों लिंगों के लिए, तांबे के लिए RDA हैं: 1-3 वर्ष की आयु के लिए 340 μg, 4-8 वर्ष की आयु के लिए 440 μg, 9-13 वर्ष की आयु के लिए 700 μg, 14-18 वर्ष की आयु के लिए 890 μg और 19 वर्ष और उससे अधिक आयु के लिए 900 μg तांबा। गर्भावस्था के लिए, 1,000 μg। स्तनपान के लिए, 1,300 μg।[102] सुरक्षा के लिए, इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिसिन विटामिन और खनिजों के लिए सहनशील ऊपरी सेवन स्तर (ULs) भी निर्धारित करता है जब साक्ष्य पर्याप्त होते हैं। तांबे के मामले में, UL 10 मिलीग्राम/दिन निर्धारित है। सामूहिक रूप से EARs, RDAs, AIs और ULs को आहार संदर्भ सेवन (Dietary Reference Intakes) कहा जाता है।[103]

यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण (EFSA) जानकारी के सामूहिक सेट को आहार संदर्भ मान (Dietary Reference Values) के रूप में संदर्भित करता है, जिसमें RDA के बजाय जनसंख्या संदर्भ सेवन (PRI) और EAR के बजाय औसत आवश्यकता का उपयोग किया जाता है। AI और UL को संयुक्त राज्य अमेरिका की तरह ही परिभाषित किया गया है। 18 वर्ष और उससे अधिक आयु की महिलाओं और पुरुषों के लिए, AI क्रमशः 1.3 और 1.6 मिलीग्राम/दिन निर्धारित किए गए हैं। गर्भावस्था और स्तनपान के लिए AI 1.5 मिलीग्राम/दिन है। 1-17 वर्ष की आयु के बच्चों के लिए, AI उम्र के साथ 0.7 से 1.3 मिलीग्राम/दिन तक बढ़ जाते हैं। ये AI अमेरिकी RDA से अधिक हैं।[104] यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण ने उसी सुरक्षा प्रश्न की समीक्षा की और अपना UL 5 मिलीग्राम/दिन निर्धारित किया, जो अमेरिकी मूल्य का आधा है।[105]

अमेरिकी खाद्य और आहार पूरक लेबलिंग उद्देश्यों के लिए, एक सर्विंग में मात्रा को दैनिक मूल्य के प्रतिशत (%DV) के रूप में व्यक्त किया जाता है। 2019 में, दैनिक मूल्य के 100% को संशोधित करके 0.9 मिलीग्राम कर दिया गया ताकि इसे RDA के साथ सामंजस्य में लाया जा सके।[106][107]

कमी

मुख्य लेख: Copper deficiency

लोहे के अवशोषण को सुविधाजनक बनाने में अपनी भूमिका के कारण, तांबे की कमी से एनीमिया जैसे लक्षण, न्यूट्रोपेनिया, हड्डियों की असामान्यताएं, हाइपोपिगमेंटेशन, बाधित विकास, संक्रमण की बढ़ती घटना, ऑस्टियोपोरोसिस, हाइपरथायरायडिज्म, और ग्लूकोज और कोलेस्ट्रॉल चयापचय में असामान्यताएं हो सकती हैं।[108] इसके विपरीत, विल्सन रोग एक आनुवंशिक रोग है जो शरीर के ऊतकों में तांबे के संचय का कारण बनता है।[109]

यूरोपीय खरगोशों में स्वस्थ विकास के लिए न्यूनतम आहार मूल्य आहार में कम से कम 3 ppm बताया गया है।[110] हालाँकि, खरगोशों के आहार में तांबे की उच्च सांद्रता (100 ppm, 200 ppm, या 500 ppm) फीड कन्वर्जन दक्षता, विकास दर और शव ड्रेसिंग प्रतिशत को अनुकूल रूप से प्रभावित कर सकती है।[111]

गंभीर कमी का पता कम प्लाज्मा या सीरम तांबे के स्तर, कम सेरुलप्लास्मिन और कम लाल रक्त कोशिका सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज स्तरों के परीक्षण द्वारा लगाया जा सकता है; ये सीमांत तांबे की स्थिति के प्रति संवेदनशील नहीं हैं। "ल्यूकोसाइट्स और प्लेटलेट्स की साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज गतिविधि" को कमी का एक और कारक बताया गया है, लेकिन परिणामों की प्रतिकृति द्वारा पुष्टि नहीं की गई है।[112]

विषाक्तता

मुख्य लेख: Copper toxicity

मनुष्यों में क्रोनिक तांबा विषाक्तता सामान्यतः नहीं होती है क्योंकि परिवहन प्रणालियाँ अवशोषण और उत्सर्जन को नियंत्रित करती हैं। 5 मिलीग्राम/दिन के स्तर पर तांबे का कोई प्रतिधारण होने की उम्मीद नहीं है।[113]

शोध ने शरीर में तांबे के स्तर के विनियमन और कई तंत्रिका संबंधी रोगों, विशेष रूप से अल्जाइमर रोग के बीच एक कड़ी दिखाई है। अध्ययन बताते हैं कि समस्या एक्सपोजर विषाक्तता के बजाय आंतरिक विनियमन तंत्र का उम्र से संबंधित टूटना है।[114]

आत्महत्या के प्रयासों में विभिन्न तांबा लवणों की ग्राम मात्रा ली गई है और मनुष्यों में तीव्र तांबा विषाक्तता पैदा की है, जिसके परिणामस्वरूप अपरिवर्तनीय यकृत विफलता हुई है।[115] तांबा परिवहन प्रोटीन में ऑटोसोमल रिसेसिव म्यूटेशन भी विनियमन विफलता का कारण बनते हैं, जिससे तांबे के संचय, यकृत के सिरोसिस और मनोरोग लक्षणों के साथ विल्सन रोग होता है।[115]

जैव-निक्षालन (Bioleaching)

औद्योगिक पैमाने पर जैव-निक्षालन प्रणालियों में तांबा निकालने के लिए बैक्टीरिया का उपयोग किया गया है। रोगाणु समाधान कुचले हुए अयस्क के माध्यम से रिसते हैं और अघुलनशील तांबा सल्फाइड को घुलनशील तांबा सल्फेट में परिवर्तित करते हैं; इलेक्ट्रोविनिंग परिणामी समाधान से उच्च शुद्धता वाला तांबा निकालती है।[116]:628

मानव संपर्क

अमेरिका में, व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) ने कार्यस्थल में तांबे की धूल के लिए अनुमेय एक्सपोजर सीमा (PEL) को 1 mg/m³ के समय-भारित औसत (TWA) के रूप में और तांबे के धुएं के लिए 0.1 mg/m³ के रूप में नामित किया है।[117] व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए राष्ट्रीय संस्थान (NIOSH) ने 1 mg/m³ की अनुशंसित एक्सपोजर सीमा (REL), समय-भारित औसत निर्धारित की है। IDLH (जीवन और स्वास्थ्य के लिए तत्काल खतरनाक) मान 100 mg/m³ है।[118] तांबा तंबाकू के धुएं का एक घटक है।[119][120]

इतिहास

प्रागैतिहासिक

ताम्र युग

मुख्य लेख: Copper Age

तांबा प्राकृतिक रूप से मूल धात्विक तांबे के रूप में होता है और रिकॉर्ड में दर्ज कुछ सबसे पुरानी सभ्यताओं के लिए जाना जाता था। मूल तांबे के उपयोग का इतिहास मध्य पूर्व में 9000 ईसा पूर्व का है;[121] उत्तरी इराक में एक मूल तांबे का पेंडेंट पाया गया था जो 8700 ईसा पूर्व का है।[122] साक्ष्य बताते हैं कि सोना और मूल उल्कापिंड लोहा तांबे और गर्म धातु विज्ञान से पहले मनुष्यों द्वारा उपयोग की जाने वाली एकमात्र धातुएं थीं।[123] तांबा धातु विज्ञान का इतिहास इस क्रम का पालन करने के लिए माना जाता है: पहले मूल तांबे की कोल्ड वर्किंग आई, फिर एनीलिंग, उसके बाद प्रगलन (smelting), और अंत में ढलाई (casting)।

यूरेशिया में गर्म धातु विज्ञान का सबसे प्रारंभिक पुरातात्विक समर्थन बाल्कन और कार्पेथियन पर्वत में पाया जाता है, जैसा कि 6200 और 5000 ईसा पूर्व के बीच धातु ढलाई और प्रगलन द्वारा बनाई गई तांबे की वस्तुओं के निष्कर्षों से प्रमाणित होता है।[124][125][126][127] लॉस्ट-वैक्स कास्ट तांबे का सबसे प्रारंभिक उदाहरण पाकिस्तान के मेहरगढ़ में पाए गए एक ताबीज से आता है जो 4000 ईसा पूर्व का है।[128] ओत्ज़ी द आइसमैन, 3300 से 3200 ईसा पूर्व का एक पुरुष जिसे मध्य पूर्वी आल्प्स में खोजा गया था, एक 99.7% शुद्ध तांबे की कुल्हाड़ी के साथ पाया गया था; उसके बालों में आर्सेनिक के उच्च स्तर तांबा प्रगलन में भागीदारी का सुझाव देते हैं।[121] प्रगलन की खोज संभवतः चीन में 2800 ईसा पूर्व से पहले, मध्य अमेरिका में लगभग 600 ईस्वी में, और पश्चिम अफ्रीका में लगभग 9वीं या 10वीं शताब्दी ईस्वी में हुई थी।[129] कार्बन डेटिंग ने 2280 और 1890 ईसा पूर्व के बीच यूके के चेशायर में एल्डरली एज में तांबे के खनन को स्थापित किया है।[130] तांबे के अनुभव ने अन्य धातुओं के विकास में सहायता की; विशेष रूप से तांबा प्रगलन संभवतः लोहा प्रगलन की खोज का कारण बना।[121]

ताम्रपाषाण युग से ओत्ज़ी की तांबे की कुल्हाड़ी की प्रतिकृति

मिशिगन और विस्कॉन्सिन में ओल्ड कॉपर कॉम्प्लेक्स में गैर-प्रगलित मूल तांबे का उत्पादन 6500 और 3000 ईसा पूर्व के बीच का है।[131][132][133] विस्कॉन्सिन में पाया गया तांबे का एक भाला 6500 ईसा पूर्व का है।[131] उत्तरी अमेरिका के ग्रेट लेक्स क्षेत्र के ओल्ड कॉपर कॉम्प्लेक्स के स्वदेशी लोगों द्वारा मूल तांबे का उपयोग रेडियोमेट्रिक रूप से 7500 ईसा पूर्व तक पुराना बताया गया है।[131][134][135] उत्तरी अमेरिका के स्वदेशी लोगों ने इस समय के दौरान ग्रेट लेक्स के आसपास 99% शुद्ध मूल तांबे की नसें पाई होंगी, जिससे यह दुनिया में तांबा निष्कर्षण के सबसे पुराने ज्ञात उदाहरणों में से एक बन गया है।[136][137] मिशिगन की झीलों से प्रागैतिहासिक सीसा प्रदूषण के साक्ष्य हैं कि क्षेत्र के लोगों ने 6000 ईसा पूर्व तांबे का खनन शुरू किया था।[137][131] बाद के साक्ष्य बताते हैं कि उत्तरी अमेरिका के ओल्ड कॉपर कॉम्प्लेक्स में उपयोगितावादी तांबे की वस्तुएं तेजी से उपयोग से बाहर हो गईं और सजावटी तांबे की वस्तुओं के उत्पादन में वृद्धि की ओर एक बदलाव हुआ।[138]

कांस्य युग

मुख्य लेख: Bronze Age
तांबे का उपयोग नीले रंगद्रव्य जैसे इस "इजिप्शियन ब्लू" फाईएंस सॉसर और स्टैंड में किया गया था, जो कांस्य युग, मिस्र का नया साम्राज्य (1400-1325 ईसा पूर्व) का है।

प्राकृतिक कांस्य, सिलिकॉन, आर्सेनिक और (दुर्लभ रूप से) टिन से भरपूर अयस्कों से बना तांबे का एक प्रकार, 5500 ईसा पूर्व के आसपास बाल्कन में सामान्य उपयोग में आया।[139] कांस्य बनाने के लिए तांबे को टिन के साथ मिश्रित करना तांबा प्रगलन की खोज के लगभग 4000 साल बाद और "प्राकृतिक कांस्य" के सामान्य उपयोग में आने के लगभग 2000 साल बाद पहली बार अभ्यास किया गया था।[140] विंचा संस्कृति की कांस्य कलाकृतियाँ 4500 ईसा पूर्व की हैं।[141] सुमेर और मिस्र की तांबे और कांस्य मिश्र धातुओं की कलाकृतियाँ 3000 ईसा पूर्व की हैं।[142] इजिप्शियन ब्लू, या क्यूप्रोराइवाइट (कैल्शियम कॉपर सिलिकेट), एक सिंथेटिक रंगद्रव्य है जिसमें तांबा होता है और इसका उपयोग प्राचीन मिस्र में लगभग 3250 ईसा पूर्व में शुरू हुआ था।[143] इजिप्शियन ब्लू की निर्माण प्रक्रिया रोमनों को पता थी, लेकिन चौथी शताब्दी ईस्वी तक रंगद्रव्य उपयोग से बाहर हो गया और इसकी निर्माण प्रक्रिया का रहस्य खो गया। रोमन विट्रुवियस ने पहली शताब्दी ईसा पूर्व में कहा था कि नीला रंगद्रव्य तांबे के खनिजों या कांस्य, चूने और फ्लक्स जैसे नैट्रॉन से बनाया गया था, और इस बुनियादी नुस्खे की पुष्टि आधुनिक समय में की गई है।[144]

कांस्य युग दक्षिण-पूर्वी यूरोप में लगभग 3700-3300 ईसा पूर्व, उत्तर-पश्चिमी यूरोप में लगभग 2500 ईसा पूर्व शुरू हुआ। यह लौह युग की शुरुआत के साथ समाप्त हुआ, निकट पूर्व में 2000-1000 ईसा पूर्व, और उत्तरी यूरोप में 600 ईसा पूर्व। नवपाषाण काल और कांस्य युग के बीच के संक्रमण को पहले ताम्रपाषाण काल (तांबा-पत्थर) कहा जाता था, जब तांबे के औजारों का उपयोग पत्थर के औजारों के साथ किया जाता था। यह शब्द धीरे-धीरे पक्ष से बाहर हो गया है क्योंकि दुनिया के कुछ हिस्सों में, ताम्रपाषाण और नवपाषाण दोनों सिरों पर समवर्ती हैं। पीतल, तांबे और जस्ता की एक मिश्र धातु, बहुत हाल की उत्पत्ति की है। यह यूनानियों के लिए जाना जाता था, लेकिन रोमन साम्राज्य के दौरान कांस्य का एक महत्वपूर्ण पूरक बन गया।[142]

प्राचीन और उत्तर-शास्त्रीय

कीमिया (alchemy) में तांबे का प्रतीक देवी और ग्रह शुक्र का भी प्रतीक था।
तिमना घाटी, नेगेव रेगिस्तान, इज़राइल में ताम्रपाषाण तांबे की खदान

ग्रीस में, तांबे को chalkos (χαλκός) नाम से जाना जाता था। यह रोमनों, यूनानियों और अन्य प्राचीन लोगों के लिए एक महत्वपूर्ण संसाधन था। रोमन काल में, इसे aes Cyprium के रूप में जाना जाता था, जहाँ aes तांबे की मिश्र धातुओं के लिए सामान्य लैटिन शब्द था और Cyprium शब्द साइप्रस से आया था, जहाँ से बहुत अधिक तांबा निकाला जाता था। इस वाक्यांश को सरल बनाकर cuprum कर दिया गया, जिससे अंग्रेजी शब्द copper (कॉपर) बना। एफ्रोडाइट (रोम में वीनस) ने अपनी चमकदार सुंदरता और दर्पण बनाने में अपने प्राचीन उपयोग के कारण पौराणिक कथाओं और कीमिया (alchemy) में तांबे का प्रतिनिधित्व किया; साइप्रस, जो तांबे का स्रोत था, इस देवी के लिए पवित्र था। प्राचीन काल में ज्ञात सात खगोलीय पिंडों को प्राचीन काल में ज्ञात सात धातुओं के साथ जोड़ा गया था, और वीनस को तांबे के साथ संबद्ध किया गया था, क्योंकि यह देवी से जुड़ा था और साथ ही वीनस सूर्य और चंद्रमा के बाद सबसे चमकीला खगोलीय पिंड था, इसलिए यह सोने और चांदी के बाद सबसे चमकदार और वांछनीय धातु के अनुरूप था।[145]

तांबा उत्तरी अमेरिका के मूल निवासियों के बीच सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली धातु थी, जिसके उपयोग के प्रमाण 7000 साल पुराने हैं।[146] यह ज्ञात है कि मूल तांबे को 800 और 1600 ईस्वी के बीच आदिम पत्थर के औजारों द्वारा आइल रॉयल (Isle Royale) के स्थलों से निकाला गया था।[147] तांबा, जो संभवतः ग्रेट लेक्स क्षेत्र में पाए गए शुद्ध डलियों से प्राप्त होता था, को 1000–1300 ईस्वी के आसपास उत्तरी अमेरिकी शहर काहोकिया (आधुनिक मिसौरी के पास) में बार-बार हथौड़े से पीटकर और एनीलिंग (annealing) द्वारा तैयार किया जाता था।[148] उत्तरी अमेरिका में काहोकिया के आसपास के क्षेत्र में कई उत्कृष्ट तांबे की प्लेटें मिली हैं, जिन्हें मिसिसिपियन कॉपर प्लेट्स के रूप में जाना जाता है, जो इसी समय अवधि (1000–1300 ईस्वी) की हैं।[148]

उत्तरी अमेरिका की मिसिसिपियन कॉपर प्लेट्स लगभग 800 से 1600 ईस्वी तक इस शैली में निर्मित की गई थीं।

दक्षिण अमेरिका में, अर्जेंटीना के एंडीज में पाया गया 1000 ईसा पूर्व का एक तांबे का मुखौटा एंडीज में खोजा गया सबसे पुराना ज्ञात तांबे का कलाकृति है।[149] पेरू को कोलंबस-पूर्व अमेरिका में धातु विज्ञान (metallurgy in pre-Columbian America) के शुरुआती तांबे के उद्गम स्थल के रूप में माना जाता रहा है, लेकिन अर्जेंटीना से मिले तांबे के मुखौटे से पता चलता है कि दक्षिणी एंडीज का काजोन डेल माइपो (Cajón del Maipo) दक्षिण अमेरिका में शुरुआती तांबे के कार्यों के लिए एक और महत्वपूर्ण केंद्र था।[149] पेरू में तांबे का धातु विज्ञान लगभग 500 ईसा पूर्व का है, जिसमें 900 ईस्वी के आसपास उत्तरी पेरू में सिकन संस्कृति (Sican culture) के उदय के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हुआ। यह उत्पादन चिमोर (Chimor) और इंका (Inca) संस्कृतियों द्वारा विजय के सिलसिले के माध्यम से जारी रहा, जो 1532 में स्पेनिश विजय के साथ समाप्त हुआ।[150]

उप-सहारा अफ्रीका में, अगाडेस (Agades) में लगभग 2000 ईसा पूर्व की पहली खदानों से लेकर 1800 के दशक की शुरुआत तक, तांबे को सोने या चांदी की तुलना में अधिक कीमती और प्रतिष्ठित माना जाता था। तांबे का अफ्रीका में व्यापक रूप से व्यापार किया जाता था और यह कई धार्मिक, राजनीतिक और सामाजिक कार्यों को पूरा करता था। इसके विपरीत, पुर्तगाली और अरब व्यापारियों के संपर्क में आने तक सोने के स्थानीय भंडार की उपेक्षा की गई थी।[151][152][153]

तांबे की सांस्कृतिक भूमिका महत्वपूर्ण रही है, विशेष रूप से मुद्रा के रूप में। छठी से तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व में रोमनों ने तांबे के टुकड़ों का उपयोग पैसे के रूप में किया था। शुरुआत में, तांबे का अपना मूल्य था, लेकिन धीरे-धीरे तांबे का आकार और रूप अधिक महत्वपूर्ण हो गया। जूलियस सीज़र ने अपने सिक्के पीतल से बनवाए थे, जबकि ऑक्टेवियन ऑगस्टस सीज़र के सिक्के Cu-Pb-Sn मिश्र धातुओं से बने थे। लगभग 15,000 टन के अनुमानित वार्षिक उत्पादन के साथ, रोमन तांबा खनन और गलाने की गतिविधियाँ उस पैमाने तक पहुँच गईं जो औद्योगिक क्रांति के समय तक बेजोड़ थी; सबसे अधिक खनन वाले प्रांत हिस्पानिया, साइप्रस और मध्य यूरोप के थे।[154][155]

यरूशलेम के मंदिर के द्वारों में कोरिंथियन कांस्य (Corinthian bronze) का उपयोग किया गया था, जो तांबे, चांदी और सोने की एक मिश्र धातु थी जिसे डिपलीशन गिल्डिंग (depletion gilding) के साथ उपचारित किया गया था, जो सोने की सतह की परत बनाने के लिए ऑक्सीकृत तांबे को क्रमिक रूप से हटा देती है। यह प्रक्रिया अलेक्जेंड्रिया में सबसे अधिक प्रचलित थी, जहाँ माना जाता है कि कीमिया (alchemy) की शुरुआत हुई थी, जो सोने की उपस्थिति के परिणामस्वरूप रासायनिक उपचार से प्रेरित थी।[156]

आधुनिक

नॉर्वे से 18वीं सदी की तांबे की केतली जो स्वीडिश तांबे से बनी है

ग्रेट कॉपर माउंटेन स्वीडन के फालुन (Falun) में एक खदान थी, जो 10वीं शताब्दी से 1992 तक संचालित थी। इसने 17वीं शताब्दी में यूरोप की दो-तिहाई तांबे की खपत को पूरा किया और उस समय स्वीडन के कई युद्धों को वित्तपोषित करने में मदद की।[157] इसे राष्ट्र का खजाना कहा जाता था; स्वीडन की तांबे द्वारा समर्थित मुद्रा थी।[158]

17वीं और 18वीं शताब्दी के मोड़ पर वायबोर्ग (Vyborg) शहर की चाल्कोोग्राफी (Chalcography)। प्रिंटिंग प्लेट पर 1709 वर्ष खुदा हुआ है।

तांबे का उपयोग छत बनाने, डैग्यूरोटाइप (daguerreotype) नामक फोटोग्राफिक तकनीक के लिए और मुद्रा में किया जाता है। तांबे का उपयोग पुनर्जागरण (Renaissance) मूर्तिकला में किया गया था, और स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी के निर्माण के लिए उपयोग किया गया था; तांबे का उपयोग विभिन्न प्रकार के निर्माणों में किया जाना जारी है। कॉपर प्लेटिंग और कॉपर शीथिंग का उपयोग जहाजों के पानी के नीचे के पतवारों (hulls) की सुरक्षा के लिए व्यापक रूप से किया जाता था, जो 18वीं शताब्दी में ब्रिटिश एडमिरल्टी द्वारा शुरू की गई एक तकनीक थी।[159] हैम्बर्ग में नॉर्डड्यूश एफिनेरी (Norddeutsche Affinerie) पहला आधुनिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग संयंत्र था, जिसने 1876 में अपना उत्पादन शुरू किया।[160]

बिजली के युग के लिए तांबे की मांग में वृद्धि के दौरान, 1880 के दशक से 1930 के दशक की महामंदी तक, संयुक्त राज्य अमेरिका ने दुनिया के एक तिहाई से आधे नए खनन किए गए तांबे का उत्पादन किया।[161] प्रमुख जिलों में उत्तरी मिशिगन का कीवीनाव (Keweenaw) जिला शामिल था, जो मुख्य रूप से मूल तांबे के भंडार थे, जिसे 1880 के दशक के अंत में ब्यूट, मोंटाना (Butte, Montana) के विशाल सल्फाइड भंडार द्वारा ग्रहण कर लिया गया था, जिसे स्वयं दक्षिण-पश्चिम संयुक्त राज्य अमेरिका के पोर्फिरी भंडार, विशेष रूप से बिंगहम कैन्यन, यूटा (Bingham Canyon, Utah) और मोरेंकी, एरिज़ोना (Morenci, Arizona) द्वारा ग्रहण कर लिया गया था। ओपन पिट स्टीम फावड़ा खनन की शुरुआत और गलाने, शोधन, प्लवनशीलता सांद्रता (flotation concentration) और अन्य प्रसंस्करण चरणों में नवाचारों ने बड़े पैमाने पर उत्पादन का नेतृत्व किया। बीसवीं सदी की शुरुआत में, एरिज़ोना पहले स्थान पर था, उसके बाद मोंटाना, फिर यूटा और मिशिगन थे।[162]

फ्लैश स्मेल्टिंग (Flash smelting) को फिनलैंड में आउटोकम्पू (Outokumpu) द्वारा विकसित किया गया था और पहली बार 1949 में हरजावाल्टा (Harjavalta) में लागू किया गया था; यह ऊर्जा-कुशल प्रक्रिया दुनिया के प्राथमिक तांबा उत्पादन का 50% हिस्सा है।[163]

1967 में चिली, पेरू, ज़ैरे और ज़ाम्बिया द्वारा गठित इंटरगवर्नमेंटल काउंसिल ऑफ कॉपर एक्सपोर्टिंग कंट्रीज (Intergovernmental Council of Copper Exporting Countries), तांबा बाजार में वैसे ही संचालित होती थी जैसे ओपेक (OPEC) तेल में करती है, हालांकि इसने कभी भी समान प्रभाव प्राप्त नहीं किया, विशेष रूप से इसलिए क्योंकि दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक, संयुक्त राज्य अमेरिका, कभी भी सदस्य नहीं था; इसे 1988 में भंग कर दिया गया था।[164] 2008 में, चीन तांबे का दुनिया का सबसे बड़ा आयातक बन गया।[34]

अनुप्रयोग

यह भी देखें: Copper in renewable energy
टांका लगाने वाले प्लंबिंग जोड़ों के लिए तांबे की फिटिंग

तांबे के प्रमुख अनुप्रयोग विद्युत तार (60%), छत और प्लंबिंग (20%), और औद्योगिक मशीनरी (15%) हैं। तांबे का उपयोग ज्यादातर शुद्ध धातु के रूप में किया जाता है, लेकिन जब अधिक कठोरता की आवश्यकता होती है, तो इसे पीतल और कांस्य (कुल उपयोग का 5%) जैसी मिश्र धातुओं में डाला जाता है।[20] दो शताब्दियों से अधिक समय से, तांबे के पेंट का उपयोग नाव के पतवारों पर पौधों और शेलफिश के विकास को नियंत्रित करने के लिए किया जाता रहा है।[165] तांबे की आपूर्ति का एक छोटा हिस्सा कृषि में पोषण संबंधी पूरक और कवकनाशी (fungicides) के लिए उपयोग किया जाता है।[72][166] शुद्ध तांबे की लचीलापन, कमजोरी और तांबे के चिप्स और काटने वाले उपकरणों के बीच उच्च घर्षण तांबे की मशीनिंग को कठिन बनाता है; अच्छी मशीनेबिलिटी के लिए मिश्र धातुओं को प्राथमिकता दी जाती है।[167] तांबे के बर्तन अम्लीय या क्षारीय खाद्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जिससे धातु का स्वाद रह जाता है, लेकिन यह अंडे की सफेदी को फेंटने के लिए उपयोगी है।[168]

तार और केबल

मुख्य लेख: Copper wire and cable

अन्य सामग्रियों से प्रतिस्पर्धा के बावजूद, तांबा लगभग सभी प्रकार की विद्युत वायरिंग में पसंदीदा विद्युत कंडक्टर बना हुआ है, सिवाय ओवरहेड विद्युत शक्ति संचरण के जहाँ एल्यूमीनियम को अक्सर प्राथमिकता दी जाती है।[169][170] तांबे के तार का उपयोग विद्युत उत्पादन, विद्युत संचरण, विद्युत शक्ति वितरण, दूरसंचार, इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट्री और अनगिनत प्रकार के विद्युत उपकरण में किया जाता है।[171] विद्युत वायरिंग तांबा उद्योग के लिए सबसे महत्वपूर्ण बाजार है।[172] इसमें संरचनात्मक पावर वायरिंग, पावर डिस्ट्रीब्यूशन केबल, उपकरण तार, संचार केबल, ऑटोमोटिव तार और केबल, और मैग्नेट वायर शामिल हैं। खनन किए गए सभी तांबे का लगभग आधा हिस्सा विद्युत तार और केबल कंडक्टरों के लिए उपयोग किया जाता है।[173] कई विद्युत उपकरण तांबे की वायरिंग पर निर्भर करते हैं क्योंकि इसके कई लाभकारी गुण हैं, जैसे कि इसकी उच्च विद्युत चालकता, तन्यता ताकत, लचीलापन, क्र्रीप (विरूपण) प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, कम तापीय विस्तार, उच्च तापीय चालकता, टांका लगाने में आसानी, और स्थापना में आसानी।[174]:5.3

1960 के दशक के अंत से 1970 के दशक के अंत तक की एक छोटी अवधि के लिए, अमेरिका में कई आवास निर्माण परियोजनाओं में तांबे की वायरिंग को एल्यूमीनियम वायरिंग द्वारा बदल दिया गया था, लेकिन अनुचित डिजाइन के परिणामस्वरूप आग का खतरा पैदा हो गया।[175][176] सुरक्षा मुद्दों को तब से एल्यूमीनियम तार के बड़े आकार (#8AWG और ऊपर) के उपयोग से हल किया गया है, और ठीक से डिज़ाइन की गई एल्यूमीनियम वायरिंग अभी भी तांबे के स्थान पर स्थापित की जा रही है। उदाहरण के लिए, एयरबस A380 विद्युत शक्ति संचरण के लिए तांबे के तार के स्थान पर एल्यूमीनियम तार का उपयोग करता है।[177]

इलेक्ट्रॉनिक्स और संबंधित उपकरण

एक बड़ी इमारत में बिजली वितरित करने वाली तांबे की विद्युत बसबार (busbars)

इंटीग्रेटेड सर्किट और प्रिंटेड सर्किट बोर्ड में एल्यूमीनियम के स्थान पर तांबे की सुविधा तेजी से बढ़ रही है क्योंकि इसकी बेहतर विद्युत चालकता है; हीट सिंक और हीट एक्सचेंजर तांबे का उपयोग करते हैं क्योंकि इसमें बेहतर गर्मी अपव्यय गुण होते हैं। विद्युत चुंबक, वैक्यूम ट्यूब, कैथोड-रे ट्यूब, और माइक्रोवेव ओवन में मैग्नेट्रॉन तांबे का उपयोग करते हैं, जैसा कि माइक्रोवेव विकिरण के लिए वेवगाइड करते हैं।[178]

इलेक्ट्रिक मोटर

तांबे की बेहतर चालकता विद्युत मोटरों की दक्षता को बढ़ाती है।[179] यह महत्वपूर्ण है क्योंकि मोटर और मोटर-संचालित सिस्टम वैश्विक बिजली खपत का 43-46% और उद्योग द्वारा उपयोग की जाने वाली कुल बिजली का 69% हिस्सा हैं।[180] कॉइल में तांबे के द्रव्यमान और क्रॉस सेक्शन को बढ़ाने से मोटर की दक्षता बढ़ जाती है। कॉपर मोटर रोटर, एक नई तकनीक जिसे उन मोटर अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ ऊर्जा बचत प्रमुख डिज़ाइन उद्देश्य हैं,[181][182] सामान्य-उद्देश्य वाली इंडक्शन मोटरों को नेशनल इलेक्ट्रिकल मैन्युफैक्चरर्स एसोसिएशन (NEMA) प्रीमियम दक्षता मानकों को पूरा करने और उससे आगे निकलने में सक्षम बना रहे हैं।[183]

वास्तुकला

मुख्य लेख: Copper in architecture
मिनियापोलिस सिटी हॉल पर तांबे की छत, पैटिना (patina) के साथ लेपित

तांबे का उपयोग प्राचीन काल से एक टिकाऊ, संक्षारण प्रतिरोधी, और मौसम प्रतिरोधी वास्तुशिल्प सामग्री के रूप में किया जाता रहा है। छतें, फ्लैशिंग, वर्षा गटर, डाउनस्पाउट, गुंबद, शिखर, वॉल्ट और दरवाजे सैकड़ों या हजारों वर्षों से तांबे से बनाए गए हैं। आधुनिक समय में तांबे का वास्तुशिल्प उपयोग आंतरिक और बाहरी दीवार क्लैडिंग, भवन विस्तार जोड़, रेडियो आवृत्ति परिरक्षण, और एंटीमाइक्रोबियल और सजावटी इनडोर उत्पादों जैसे आकर्षक हैंडरेल्स, बाथरूम फिक्स्चर और काउंटर टॉप को शामिल करने के लिए विस्तारित किया गया है। एक वास्तुशिल्प सामग्री के रूप में तांबे के कुछ अन्य महत्वपूर्ण लाभों में कम तापीय गति, हल्का वजन, बिजली संरक्षण, और पुनर्चक्रण क्षमता शामिल है।[184][185][186][187]

धातु के विशिष्ट प्राकृतिक हरे पैटिना को लंबे समय से वास्तुकारों और डिजाइनरों द्वारा सराहा गया है। अंतिम पैटिना एक विशेष रूप से टिकाऊ परत है जो वायुमंडलीय संक्षारण के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है, जिससे अंतर्निहित धातु को आगे के मौसम से बचाया जा सकता है।[188][189][190] यह सल्फर युक्त एसिड बारिश जैसी पर्यावरणीय स्थितियों के आधार पर विभिन्न मात्रा में कार्बोनेट और सल्फेट यौगिकों का मिश्रण हो सकता है।[191][192][193][194] वास्तुशिल्प तांबे और इसकी मिश्र धातुओं को एक विशेष रूप, अनुभव या रंग लेने के लिए 'फिनिश' भी किया जा सकता है। फिनिश में यांत्रिक सतह उपचार, रासायनिक रंग और कोटिंग्स शामिल हैं।[195]

तांबे में उत्कृष्ट ब्रेज़िंग और टांका लगाने (soldering) के गुण होते हैं और इसे वेल्ड किया जा सकता है; सर्वोत्तम परिणाम गैस मेटल आर्क वेल्डिंग के साथ प्राप्त किए जाते हैं।[196]

एंटीबायोफाउलिंग

तांबा बायोस्टैटिक (biostatic) है, जिसका अर्थ है कि बैक्टीरिया और जीवन के कई अन्य रूप इस पर नहीं बढ़ेंगे। इस कारण से इसका उपयोग लंबे समय से जहाजों के हिस्सों को बार्नेकल (barnacles) और मसल (mussels) से बचाने के लिए किया जाता रहा है। मूल रूप से इसका उपयोग शुद्ध रूप में किया जाता था, लेकिन बाद में इसे मुंट्ज़ मेटल (Muntz metal) और तांबे-आधारित पेंट द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया। इसी तरह, जैसा कि एक्वाकल्चर में तांबे की मिश्र धातुओं में चर्चा की गई है, तांबे की मिश्र धातुएं एक्वाकल्चर उद्योग में महत्वपूर्ण नेटिंग सामग्री बन गई हैं क्योंकि वे एंटीमाइक्रोबियल हैं और चरम स्थितियों में भी बायोफाउलिंग को रोकती हैं,[197] और समुद्री वातावरण में मजबूत संरचनात्मक और संक्षारण-प्रतिरोधी गुण रखती हैं।[198]

एंटीमाइक्रोबियल

कॉपर-अलॉय टच सरफेस (तांबे की मिश्रधातु वाली स्पर्श सतहों) में प्राकृतिक गुण होते हैं जो सूक्ष्मजीवों (जैसे ई. कोलाई O157:H7, methicillin-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस (MRSA), स्टैफिलोकोकस, क्लोस्ट्रीडियम डिफिसाइल, इन्फ्लुएंजा ए वायरस, एडेनोवायरस, SARS-CoV-2, और कवक) की एक विस्तृत श्रृंखला को नष्ट कर देते हैं।[199][200] कुछ तांबे की मिश्रधातुओं को नियमित रूप से साफ किए जाने पर केवल दो घंटों के भीतर 99.9% से अधिक रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया को मारने के लिए सिद्ध किया गया है।[201] संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) ने इन तांबे की मिश्रधातुओं के पंजीकरण को "सार्वजनिक स्वास्थ्य लाभ वाले रोगाणुरोधी पदार्थों" के रूप में अनुमोदित किया है;[201] वह अनुमोदन निर्माताओं को पंजीकृत मिश्रधातुओं से बने उत्पादों के सार्वजनिक स्वास्थ्य लाभों के बारे में कानूनी दावे करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, EPA ने इन मिश्रधातुओं से बने रोगाणुरोधी तांबे के उत्पादों की एक लंबी सूची को मंजूरी दी है, जैसे बेडरेल्स, हैंडरेल्स, ओवर-बेड टेबल, सिंक, नल, दरवाजे के हैंडल, टॉयलेट हार्डवेयर, कंप्यूटर कीबोर्ड, हेल्थ क्लब के उपकरण, और शॉपिंग कार्ट हैंडल। अस्पतालों द्वारा बीमारी के हस्तांतरण को कम करने के लिए तांबे के दरवाजों के हैंडल का उपयोग किया जाता है, और प्लंबिंग सिस्टम में तांबे की ट्यूबिंग द्वारा लीजनियर्स रोग को दबाया जाता है।[202] रोगाणुरोधी तांबे की मिश्रधातु के उत्पादों को अब यूके, आयरलैंड, जापान, कोरिया, फ्रांस, डेनमार्क और ब्राजील में स्वास्थ्य सुविधाओं में स्थापित किया जा रहा है, और सैंटियागो, चिली में सबवे ट्रांजिट सिस्टम में, जहां 2011 और 2014 के बीच लगभग 30 स्टेशनों में तांबा-जस्ता मिश्रधातु के हैंडरेल्स स्थापित किए गए थे।[203][204][205] अमेरिका में भी स्वास्थ्य देखभाल में तांबे की सतहों की वकालत की गई है।[206] कपड़ा फाइबर को रोगाणुरोधी सुरक्षात्मक कपड़े बनाने के लिए तांबे के साथ मिश्रित किया जा सकता है।[207]

कवकनाशी

तांबे का उपयोग व्यापक रूप से लकड़ी के परिरक्षक के रूप में किया जाता है, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि यह सॉफ्ट रॉट कवक के खिलाफ एक प्रभावी कवकनाशी है, जबकि यह क्रोमियम और आर्सेनिक आधारित परिरक्षकों के महत्वपूर्ण पर्यावरणीय प्रभाव से बचाता है।[208]

लोक चिकित्सा

तांबे का उपयोग आमतौर पर गहनों में किया जाता है, और कुछ लोककथाओं के अनुसार, तांबे के कंगन गठिया के लक्षणों से राहत दिलाते हैं।[209] ऑस्टियोआर्थराइटिस के लिए एक परीक्षण और रुमेटीइड गठिया के लिए एक परीक्षण में, तांबे के कंगन और नियंत्रण (गैर-तांबे) कंगन के बीच कोई अंतर नहीं पाया गया।[210][211] ऐसा कोई प्रमाण नहीं है कि तांबा त्वचा के माध्यम से अवशोषित हो सकता है।[212]

देखें

नोट्स

पुरबे आरेख तांबे के लिए
शुद्ध पानी में, या अम्लीय या क्षारीय स्थितियों में। तटस्थ पानी में तांबा हाइड्रोजन की तुलना में अधिक उत्कृष्ट (नोबल) होता है। सल्फाइड युक्त पानी में 10 M अमोनिया घोल में क्लोराइड घोल में

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बाहरी लिंक

copper

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Copper" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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