Mengapa ia logam pertama yang dikerjakan?
Karena ia dijumpai dalam keadaan asli dan karena pengambilannya dari bijih tidak menuntut banyak.
Ada endapan tembaga logam murni, dan penemuan bongkahan yang dapat ditempa mendahului metalurgi apa pun selama ribuan tahun. Ada benda tembaga asli hasil kerja di Anatolia yang berasal dari milenium kesembilan sebelum era kita.
Langkah penentunya adalah peleburan. Bijih tembaga — malakit, azurit — adalah karbonat berwarna hijau dan biru yang mencolok, dipakai sebagai pigmen jauh sebelum orang tahu bahwa ia memuat logam. Memanaskannya dengan arang pada sekitar 1 100 °C melepaskan tembaganya.
Suhu itu dapat dicapai tungku tembikar yang berembusan baik, yang mungkin menjelaskan penemuannya: pembuatan tembikar mendahului metalurgi dan menyediakan tungkunya.
Tembaga murni terlalu lunak untuk perkakas potong. Pemaduan dengan timah menjawabnya: perunggu beberapa kali lebih keras dan melebur di bawah 1 000 °C, yang memudahkan pencetakan. Zaman Perunggu mulai sekitar 3300 sebelum era kita.
Besi menuntut suhu jauh lebih tinggi dan kimia reduksi yang lebih sulit, dan karena itu tiba dua ribu tahun kemudian meski jauh lebih melimpah.
Apa sebenarnya patina hijau itu?
Ia bukan satu zat melainkan hasil rangkaian reaksi yang dapat memakan waktu puluhan tahun.
Mula-mula, oksigen membentuk tembaga oksida. Di atasnya, senyawa berbelerang di udara menghasilkan sulfida yang gelap; patung tembaga yang baru melewati tahap kecokelatan sebelum menghijau.
Seiring waktu, kelembapan, karbon dioksida, dan sulfat atmosfer menghasilkan karbonat serta hidroksisulfat basa: malakit, brokantit, antlerit. Mana yang mendominasi bergantung pada lingkungannya. Di dekat laut muncul klorida basa, yang lebih kebiruan.
Lapisan yang terbentuk padat, melekat, dan praktis tak larut. Ia menyegel logamnya dan menghentikan korosi, persis kebalikan dari karat pada besi.
Pelat Patung Liberty setebal 2,4 milimeter dan dipasang pada 1886. Setelah hampir satu setengah abad ia mempertahankan hampir seluruh bahannya: patinanya melindunginya.
⚠️ Atap tembaga gereja-gereja Eropa bertahan berabad-abad karena alasan yang sama, dan pemugaran yang membuang patinanya memulai ulang prosesnya dan memakan logam.
Mengapa ia logam pengabelan?
Karena perpaduan sifat yang tak ditandingi pesaing mana pun secara keseluruhan.
Daya hantarnya, 59 juta siemens per meter, menempati urutan kedua setelah perak dan menjadi acuan: standar IACS menetapkan 100 % sebagai daya hantar tembaga yang dianil.
Ia juga sangat lentur, sehingga dapat ditarik menjadi kawat halus tanpa putus. Ia mudah dipatri, tahan korosi dengan baik, dan didaur ulang tanpa batas tanpa merosot sifatnya. Sekitar sepertiga tembaga yang dipakai sekarang adalah hasil daur ulang.
Aluminium bersaing pada saluran udara tegangan tinggi. Ia menghantar 40 % lebih sedikit per luas penampang, tetapi bobotnya sepertiga, sehingga pada massa yang sama ia menghantar lebih banyak. Pada jaringan sepanjang berkilometer bobotlah yang menentukan, karena ia menetapkan jarak antarmenara.
⚠️ Aluminium kurang cocok untuk instalasi rumah. Ia mengalir perlahan di bawah tekanan, yang melonggarkan sambungan seiring waktu, dan oksida permukaannya menyekat. Pengabelan aluminium yang dipasang di rumah-rumah Amerika pada tahun enam puluhan menimbulkan kebakaran dan ditinggalkan.
Peralihan energi menaikkan permintaan secara mencolok: kendaraan listrik memuat tembaga beberapa kali lipat dibanding kendaraan bakar, dan turbin angin serta jaringan pengisian menambahkan lebih banyak lagi.
Apa perannya dalam tubuh?
Ia unsur hara mikro esensial, hadir sekitar 100 miligram pada orang dewasa.
Ia menjadi bagian pusat aktif beberapa enzim, di antaranya sitokrom c oksidase, yang menutup rantai pernapasan mitokondria dengan memindahkan elektron kepada oksigen. Tanpa tembaga, perpindahan akhir itu tidak terjadi.
Ia juga berperan dalam superoksida dismutase, yang menetralkan radikal, dan dalam lisil oksidase, yang menautsilangkan kolagen dan elastin. Kekurangannya karena itu menimbulkan kerapuhan jaringan ikat dan pembuluh.
Pada sebagian avertebrata, tembaga menggantikan besi sebagai pengangkut oksigen. Hemosianin gurita, cumi-cumi, dan mimi mengandung tembaga dan berwarna biru saat teroksigenasi, karena itulah darah mereka biru.
Dua penyakit genetik memengaruhi metabolismenya. Penyakit Wilson menghalangi pengeluarannya dan menimbunnya di hati dan otak; penyakit Menkes menghalangi penyerapannya. Keduanya berat dan yang pertama diobati dengan pengelat.
Dari mana ia ditambang?
Dari sulfida, terutama kalkopirit, dalam endapan tipe porfiri: tubuh batuan raksasa berkadar rendah, lazimnya antara 0,5 dan 1 %.
Cile adalah produsen terbesar dunia dengan selisih besar, disusul Peru, Republik Demokratik Kongo, dan Tiongkok. Tambang Chuquicamata dan Escondida, keduanya di Cile, termasuk penambangan terbuka terbesar di planet ini.
Prosesnya meliputi penggerusan, pemekatan lewat flotasi, peleburan, dan pemurnian lewat elektrolisis sampai kemurnian di atas 99,99 %, yang diperlukan untuk pemakaian listrik. Lumpur yang tertinggal di dasar sel elektrolisis memuat perak, emas, dan selenium yang menyertai tembaga, dan pemulihannya menyumbang bagian yang berarti dari pendapatannya.
⚠️ Kadarnya terus menurun. Seabad lalu ditambang bijih berkadar 4 %; kini rata-rata dunia sekitar 0,5 %. Memindahkan lebih banyak batuan per ton logam berarti lebih banyak energi dan lebih banyak limbah, dan itulah sebab daur ulang makin berbobot.