cobre-nps

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
de Ciudad Hidalgo
NANOPARTÍCULAS DE COBRE (Cu)
MATERIA: FÍSICA Y QUÍMICA DE LOS NANOMATERIALES
INAN. ANA KAREN ALCANTARA TELLEZ
PRESENTA:
SOFÍA NAVA CORONEL
CARRERA:
INGENIERÍA EN NANOTECNOLOGÍA
GRUPO: NANO8 
CIUDAD HIDALGO, MICHOACÁN A 26 DE MARZO DEL 2018
Contenido
Nanopartículas de Cobre (Cu)	3
Propiedad térmica	4
Energía de superficie	4
Parámetro de red	5
Conductividad térmica	5
Interacción onda- partícula con la materia nanoestructurada (electrones, iones y fotones)	6
Fusión	6
Propiedades ópticas/ fotónicas	6
Propiedades eléctricas	7
Propiedades magnéticas	7
Propiedades mecánicas	7
Referencias	9
Nanopartículas de Cobre (Cu)
El Cu en su estado nativo, se obtiene de minerales en forma de sulfuros como calcopirita (CuFeS2), calcocita (Cu2S), covelita (CuS) y minerales oxidados cuprita (Cu2O), malaquita (CuCO3), etc.
El estado de oxidación cero del cobre presenta la siguiente configuración electrónica [Ar]3d104s1, sus estados de oxidación más comunes son Cu1+, Cu2+ y cero. Este no es atacado por ácidos no oxidantes en ausencia de aire, pero reacciona con sulfúrico concentrado caliente RX(1) y con HNO3 de cualquier concentración
 
En presencia de aire el Cu reacciona con muchos ácidos diluidos (2.1.2) también se disuelve en NH3 acuoso para dar [Cu(NH3)4]2+. Cuando se calienta energéticamente, el Cu se combina con O2 (2.1.3)
 
El cobre es el único metal de la tercera fila de la tabla periódica que exhibe un estado de oxidación +1 estable. En disolución acuosa, el Cu(I) es inestable por un margen relativamente pequeño con respecto al Cu(II) y al metal.
El cobre pertenece a los metales de transición, los cuales presentan características
particulares ya que forman una gran variedad de complejos de coordinación, que contienen un átomo o ion metálico como parte central de su estructura. Enlazados al metal se encuentran moléculas o iones llamados ligandos, que poseen un par solitario de electrones. El número de ligandos unidos al metal definen el número de coordinación.
Las interacciones que existen entre el átomo de un metal y los ligandos se pueden ver como reacciones ácido-base de Lewis. Los ligandos tienen la función de bases de Lewis. Por otra parte, el átomo de un metal de transición (en su estado neutro o con carga positiva) actúa como ácido de Lewis al aceptar pares de electrones provenientes de las bases. De esta manera, los enlaces metal-ligante casi siempre son enlaces covalentes coordinados.
Para la mayoría de las aplicaciones, el oxígeno en el cobre es una impureza insignificante; sin embargo, si este material se utiliza en servicio a temperaturas mayores de los 400ºC en un entorno rico en hidrógeno, el mismo puede difundir en el cobre sólido y reaccionar con el Cu2O disperso para formar la reacción de vapor. Este fenómeno se denomina “fragilidad por hidrogeno” y la ecuación de formación es la siguiente:
 
Propiedad térmica
Energía de superficie
En un coloide las partículas en suspensión tienen una carga eléctrica que suele ser negativa, aunque también puede ser positiva. Estas cargas producen fuerzas de repulsión electrostáticas entre los coloides vecinos y si el potencial es mayor de 20-25 mV los coloides permanecen dispersos y en suspensión, si en el potencial menor predominan las fuerzas de atracción de London-Van der Waals se obtiene el efecto opuesto y los coloides se aglomeran y sedimentan.
Parámetro de red
Los valores de entrada en el calculo del parámetro de red son las posiciones atómicas del Cu en su estructura FCC, grupo espacial Fm3m (225) y parámetro de red 3.615 Ǻ.
 
Conductividad térmica
 
Del mismo modo que en la conductividad eléctrica, al combinar un metal puro con algún soluto (o impureza) se produce una reducción en la conductividad térmica. De este modo, los solutos, especialmente si están en solución sólida, actúan como centros de dispersión y de esta forma disminuyen la eficiencia en el movimiento de los electrones.
Interacción onda- partícula con la materia nanoestructurada (electrones, iones y fotones)
El mecanismo antimicrobiano del cobre es complejo, ya que este presenta la capacidad de donar y aceptar electrones debido a su alto potencial de oxidación y reducción, por sus propiedades electroquímicas le permite alterar las proteínas dentro de la célula microbiana impidiendo cumplir su función metabólica.
Fusión
El punto de fusión del cobre es de 1083°C el cobre empieza a evaporarse alrededor de los 800°C bajo presiones muy bajas. El vapor de cobre generado se puede depositar y crecer en la forma de tubo en sustratos a relativamente baja temperatura, tal como una película de carbono amorfo en ausencia de cualquier catalizador.
Propiedades ópticas/ fotónicas
Un aspecto interesante de las nanopartículas metálicas es que sus propiedades ópticas dependen fuertemente del tamaño y forma de la partícula.
Cuando una NP metálica es irradiada por un haz de luz, el campo electromagnético oscilante origina una excitación colectiva de los electrones de conducción, produciendo un desplazamiento de las cargas negativas de los electrones contra las cargas positivas de los núcleos inmóviles. Debido al tamaño de las NPs este desplazamiento de cargas produce la polarización de la partícula lo que a su vez origina una fuerza restauradora para las cargas. Los electrones libres en las NPs irradiada actúan como un oscilador, y por ello el comportamiento de la resonancia del plasmón de la NP determina sus propiedades ópticas.
Esto efectos son el resultado de cambios en el plasmon de resonancia en la superficie, la frecuencia a la cual oscilan los electrones de conducción es la respuesta a una alternancia del campo eléctrico de la radiación electromagnética incidente. Sin embargo, solo los metales con electrones libres tales como Au, Ag, Cu, y metales alcalinos tienen plasmon en el espectro visible, los cuales causan tales colores intensos.
Dentro de las longitudes de absorbancia de 520 a 640nm se encuentra la banda del plasmón del Cu.
La longitud de onda de oscilación depende de varios factores, incluyendo el tamaño de partícula y forma y la naturaleza del medio en que se encuentren. La distancia promedio entre las nanopartículas metálicas vecinas es también importante. Por consiguiente, el espectro característico de partículas aisladas es diferente de nanopartículas estrechamente cercas. Estas propiedades ópticas lineales de las nanopartículas metálicas también se pueden usar en sensores y filtros ópticos.
Propiedades eléctricas
Además de la resistencia a la corrosión, una de las propiedades más útiles del cobre es su alta conductividad tanto eléctrica como térmica. La norma por la cual el cobre y otros conductores son evaluados es la denominada por sus siglas en ingles IACS “International Annealed Copper Standard” en la que al cobre se le da un valor arbitrario del 100%.
La presencia de óxidos de cobre sobre la superficie de las nanopartículas no es muy
deseable en muchas industrias, tales como electrónica que cuenta con el cobre como una alternativa barata. La conductividad eléctrica de las nanopartículas de cobre decrece dramáticamente si contiene las fases de óxidos.
 Propiedades magnéticas
Muchas de estas propiedades están relacionadas con la fracción en volumen del material en la frontera o interfase y el material en el bulto de tal forma que para partículas del orden de 5-6 nm la participación de átomos en la superficie respecto a los del interior del cristal puede llegar a competir en una proporción de un 50% a 50% reduciéndose notablemente hasta un 3% en la superficie para cristales mayores a 100nm.
Propiedades mecánicas
El cobre y sus aleaciones conforman uno de los mayores grupos de aleaciones comerciales disponibles actualmente. El cobre se usa ampliamente debido a su excelente conductividad eléctrica y térmica; también presenta buena resistencia a la corrosión. Se puede fabricar de distintas formas con mucha facilidad y su resistenciamecánica y a la fatiga es adecuada en muchas aplicaciones. Generalmente, el cobre y sus aleaciones son materiales no-magnéticos, y pueden soldarse fácilmente por diferentes procesos.
Las aleaciones de cobre que endurecen por solución sólida tienen una notable resistencia mecánica y conformabilidad. Debido a que son unifásicas y no se transforman durante los calentamientos o enfriamientos que ocurren en los tratamientos térmicos, estas aleaciones desarrollan su máxima resistencia mecánica a través de procesos de trabajado en frío.
Referencias
HUERTA, A. A. (2014). SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD MICROBICIDA DE NANOMATERIALES DE COBRE. AGUASCALIENTES, AGS.: TESIS- UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE AGUASCALIENTES.
ISLAS, J. F. (2010). PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS CORE-SHELL DE Cu-Co BASADAS EN MECANOSÍNTESIS POR AALEADO MECÁNICO. MÉXICO, D.F.: TESIS-IPN.
MAFFIA, E. G. (2013). ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES. 
MARAVI, J. C. (2016). SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE POR EL PROCESO POLIOL ASISTIDO VÍA MICROONDAS. LIMA, PERÚ: TESIS-UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS.
PACHECO, J. M. (2013). SÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE MEDIANTE NOVEDOSA RUTA QUÍMICA. SAN LUIS POTOSÍ, S.L.P: TESIS- CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES AVANZADOS, S.C.
RODRÍGUEZ, P. Y. (2012). SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE COBRE Y ÓXIDO DE COBRE Y SU INCORPORACIÓN EN UNA MATRIZ POLIMÉRICA Y EL ESTUDIO DE SUS PROPIEDADES ANTIBACTERIANAS. SALTILLO, COAHUILA: TESIS-CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA.