Plik miedź jest metalem przejściowym należącym do grupy 11 układu okresowego i jest reprezentowany przez symbol chemiczny Cu. Charakteryzuje się i wyróżnia czerwono-pomarańczowym metalem, bardzo plastycznym i ciągliwym, będącym również świetnym przewodnikiem prądu i ciepła..
W swojej metalicznej postaci występuje jako podstawowy minerał w skałach bazaltowych. W międzyczasie utlenia się w związkach siarki (tych o większej eksploatacji górniczej), arsenach, chlorkach i węglanach; to znaczy ogromna kategoria minerałów.
Wśród minerałów, które go zawierają, możemy wymienić chalkozyn, chalkopiryt, bornit, cuprit, malachit i azuryt. Miedź jest również obecna w popiołach alg, koralowców morskich i stawonogów.
Ten metal występuje w skorupie ziemskiej w ilości 80 ppm, a jego średnie stężenie w wodzie morskiej wynosi 2,5 ∙ 10-4 mg / l. W naturze występuje jako dwa naturalne izotopy: 63Cu, z zawartością 69,15% i 65Cu, z zawartością 30,85%.
Istnieją dowody na to, że miedź została wytopiona w 8000 rpne. C. i stopiony z cyną w celu uzyskania brązu, w 4000 pne. C. Uważa się, że tylko meteorytowe żelazo i złoto poprzedzają je jako pierwsze metale używane przez człowieka. Jest więc synonimem archaicznego i pomarańczowego blasku jednocześnie..
Miedź jest wykorzystywana głównie do produkcji kabli do przewodzenia prądu w silnikach elektrycznych. Takie kable, małe lub duże, tworzą maszyny lub urządzenia w przemyśle i życiu codziennym..
Miedź bierze udział w elektronicznym łańcuchu transportowym, który umożliwia syntezę ATP; główny związek energetyczny istot żywych. Jest kofaktorem dysmutazy ponadtlenkowej: enzymu rozkładającego jon ponadtlenkowy, wysoce toksyczny związek dla istot żywych.
Ponadto miedź odgrywa rolę w hemocyjaninie w transporcie tlenu u niektórych pajęczaków, skorupiaków i mięczaków, podobnie jak żelazo w hemoglobinie.
Pomimo wszystkich korzystnych dla człowieka działań, gdy miedź gromadzi się w organizmie człowieka, jak ma to miejsce w przypadku choroby Wilsona, może powodować m.in. marskość wątroby, zaburzenia pracy mózgu i uszkodzenia oczu..
Indeks artykułów
Rodzima miedź była używana do wytwarzania artefaktów jako substytutu kamienia w neolicie, prawdopodobnie między 9000 a 8000 pne. C. Miedź jest jednym z pierwszych metali używanych przez człowieka, zaraz po żelazie obecnym w meteorytach i złocie..
Istnieją dowody na wykorzystanie górnictwa do pozyskiwania miedzi w roku 5000 pne. C. Już wcześniej konstruowano wyroby z miedzi; tak jest w przypadku kolczyka wykonanego w Iraku, szacowanego na 8700 lat pne. do.
Z kolei uważa się, że metalurgia narodziła się w Mezopotamii (obecnie Irak) w 4000 rpne. C., kiedy można było zredukować metal z minerałów za pomocą ognia i węgla. Później miedź została celowo stopiona z cyną w celu uzyskania brązu (4000 pne).
Niektórzy historycy wskazują na epokę miedzi, która byłaby umiejscowiona chronologicznie między neolitem a epoką brązu. Później epoka żelaza zastąpiła epokę brązu między 2000 a 1000 pne. do.
Epoka brązu rozpoczęła się 4000 lat po wytopie miedzi. Przedmioty z brązu z kultury Vinca pochodzą z 4500 roku pne. C.; podczas gdy w Sumerii i Egipcie znajdują się przedmioty z brązu wykonane 3000 lat przed naszą erą. do.
Zastosowanie radioaktywnego węgla dowiodło istnienia wydobycia miedzi w Alderley Edge, Cheshire i Wielkiej Brytanii w latach 2280-1890 pne. do.
Można zauważyć, że Ötzi, „Lodziarz”, którego szacowana data przypada między 3300 a 3200 pne. C., miał siekierę z głową z czystej miedzi.
Rzymianie z VI wieku pne. Używali kawałków miedzi jako waluty. Juliusz Cezar używał monet z mosiądzu, miedzi i stopów cynku. Ponadto monety Octavio zostały wykonane ze stopu miedzi, ołowiu i cyny..
Produkcja miedzi w Cesarstwie Rzymskim osiągnęła 150 000 ton rocznie, a liczba ta przekroczyła jedynie rewolucję przemysłową. Rzymianie przywieźli miedź z Cypru, znając ją jako aes Cyprium („metal z Cypru”).
Później termin ten zdegenerował się do miedzi: nazwa używana do określania miedzi do roku 1530, kiedy to wprowadzono angielski rdzeń „miedź” na oznaczenie metalu..
Wielka Góra Miedzi w Szwecji, która funkcjonowała od X wieku do 1992 roku, pokrywała 60% konsumpcji Europy w XVII wieku. Fabryka La Norddeutsche Affinerie w Hamburgu (1876) była pierwszą nowoczesną galwanizernią wykorzystującą miedź.
Miedź jest błyszczącym pomarańczowo-czerwonym metalem, podczas gdy większość rodzimych metali jest szara lub srebrna.
29
63,546 u
1084,62 ° C
Powszechne gazy, takie jak tlen, azot, dwutlenek węgla i dwutlenek siarki, są rozpuszczalne w stopionej miedzi i wpływają na właściwości mechaniczne i elektryczne metalu, gdy zestala się..
2562 ºC
- 8,96 g / ml w temperaturze pokojowej.
- 8,02 g / ml w temperaturze topnienia (ciecz).
Należy zwrócić uwagę, że nie ma znacznego spadku gęstości między fazą stałą i ciekłą; oba reprezentują bardzo gęste materiały.
13,26 kJ / mol.
300 kJ / mol.
24,44 J / (mol ∙ K).
16,5 µm / (m ∙ K) w 25 ºC.
401 W / (m ∙ K).
16,78 Ω ∙ m przy 20 ºC.
59,6 ∙ 106 Człek.
Miedź ma bardzo wysokie przewodnictwo elektryczne, przewyższające jedynie srebro..
3.0.
Dlatego jest to miękki metal, a także dość plastyczny. Wytrzymałość i udarność są zwiększane przez obróbkę plastyczną na zimno z powodu tworzenia wydłużonych kryształów o tej samej strukturze sześciennej centrowanej powierzchniowo, jak w miedzi..
Miedź nie reaguje z wodą, ale reaguje z tlenem atmosferycznym, pokryta warstwą czarnobrązowego tlenku, który zapewnia ochronę antykorozyjną leżących poniżej warstw metalu:
2 Cu (s) + Odwa(g) → 2CuO
Miedź nie rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach, jednak reaguje z gorącymi i stężonymi kwasami siarkowym i azotowym. Jest również rozpuszczalny w amoniaku w roztworze wodnym oraz w cyjanku potasu.
Jest odporny na działanie powietrza atmosferycznego i wody morskiej. Jednak jego długotrwała ekspozycja powoduje powstanie cienkiej zielonej warstwy ochronnej (patyny).
Poprzednia warstwa to mieszanina węglanu i siarczanu miedzi, obserwowana w starych budynkach lub rzeźbach, takich jak Statua Wolności w Nowym Jorku.
Miedź reaguje podgrzana do czerwieni z tlenem, dając tlenek miedziowy (CuO), aw wyższych temperaturach tworzy tlenek miedziawy (CudwaLUB). Reaguje również na gorąco z siarką, tworząc siarczek miedzi; w związku z tym zaparowuje po wystawieniu na działanie niektórych związków siarki.
Miedź I spala się niebieskim płomieniem w teście płomienia; podczas gdy miedź II emituje zielony płomień.
Kryształy miedzi krystalizują w strukturze sześciennej centrowanej na twarz (fcc). twarz wyśrodkowana sześcienna). W tym krysztale fcc atomy Cu pozostają przyłączone dzięki metalowemu wiązaniu, które jest stosunkowo słabsze niż w przypadku innych metali przejściowych; fakt przejawiający się w jego dużej ciągliwości i niskiej temperaturze topnienia (1084 ºC).
Zgodnie z konfiguracją elektroniczną:
[Ar] 3d10 4s1
Wszystkie orbitale 3D są wypełnione elektronami, podczas gdy na orbicie 4s jest pusta. Oznacza to, że orbitale 3D nie współpracują w wiązaniu metalicznym, jak można by oczekiwać od innych metali. Zatem atomy Cu wzdłuż kryształu zachodzą na swoje orbitale 4s, tworząc pasma, wpływając na stosunkowo słabą siłę ich interakcji..
W rzeczywistości wynikająca z tego różnica energetyczna między elektronami orbitalnymi 3d (pełne) i 4s (półpełne) jest odpowiedzialna za pochłanianie fotonów z widma widzialnego przez kryształy miedzi, odzwierciedlając ich charakterystyczny pomarańczowy kolor..
Kryształy miedzi fcc mogą mieć różne rozmiary, które im mniejsze, tym mocniejszy będzie metalowy kawałek. Kiedy są bardzo małe, mówimy o nanocząstkach, wrażliwych na utlenianie i zarezerwowanych do selektywnych zastosowań..
Pierwsza liczba lub stopień utlenienia miedzi, jakiego można się spodziewać, to +1, ze względu na utratę elektronu z jego orbity 4s. Mając go w związku, zakłada się istnienie kationu Cu+ (powszechnie nazywany jon miedziawy).
To oraz stopień utlenienia +2 (Cudwa+) są najbardziej znanymi i występującymi w największych ilościach miedzi; są na ogół jedynymi uczonymi na poziomie szkoły średniej. Istnieją jednak również stopnie utlenienia +3 (Cu3+) i +4 (Cu4+), które nie są tak rzadkie, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka.
Na przykład sole anionu miedzianowego CuOdwa-, reprezentują związki z miedzią (III) lub +3; tak jest w przypadku miedzianu potasu, KCuOdwa (K.+Cu3+LUBdwadwa-).
Również miedź, choć w mniejszym stopniu i bardzo rzadko, może mieć ujemny stopień utlenienia: -2 (Cudwa-).
Minerały najczęściej używane do ekstrakcji miedzi to siarczki metali, głównie chalkopiryt (CuFeSdwa) i bornit (Cu5FeS4). Te minerały stanowią 50% całkowitej wydobytej miedzi. Kalellit (CuS) i chalkozyn (CudwaS).
Początkowo skały są kruszone, aby uzyskać skalne fragmenty o długości 1,2 cm. Następnie kontynuuje rozdrabnianie fragmentów skały, aż do uzyskania cząstek 0,18 mm. Woda i odczynniki są dodawane w celu uzyskania pasty, którą następnie poddaje się flotacji w celu uzyskania koncentratu miedzi..
Na tym etapie powstają pęcherzyki, które zatrzymują minerały miedzi i siarki obecne w miazdze. W celu zebrania piany, wysuszenia jej w celu uzyskania koncentratu, który kontynuuje jej oczyszczanie, przeprowadza się kilka procesów.
Aby oddzielić miedź od innych metali i zanieczyszczeń, suchy koncentrat jest poddawany działaniu wysokich temperatur w specjalnych piecach. Miedź rafinowana ogniowo (RAF) jest formowana w płyty o wadze około 225 kg, które będą stanowić anody..
Elektroliza jest stosowana w rafinacji miedzi. Anody z huty trafiają do ogniw elektrolitycznych w celu rafinacji. Miedź przemieszcza się do katody, a zanieczyszczenia osiadają na dnie ogniw. W procesie tym uzyskuje się katody miedziane o czystości 99,99%.
Brąz to stop miedzi i cyny, którego miedź stanowi od 80 do 97%. Był używany do produkcji broni i przyborów kuchennych. Obecnie znajduje zastosowanie w produkcji części mechanicznych odpornych na tarcie i korozję.
Ponadto znajduje zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych, takich jak dzwonki, gongi, cymbały, saksofony oraz struny harf, gitar i fortepianu..
Mosiądz to stop miedzi i cynku. W mosiądzach przemysłowych zawartość cynku jest mniejsza niż 50%. Wykorzystywany jest do wykonywania pojemników i konstrukcji metalowych.
Stop monelu jest stopem niklowo-miedzianym o stosunku niklu do miedzi 2: 1. Jest odporny na korozję i jest stosowany w wymiennikach ciepła, prętach i łukach soczewkowych.
Constatan to stop składający się w 55% z miedzi i 45% z niklu. Służy do produkcji monet i charakteryzuje się stałym oporem. Również stop miedziowo-niklowy jest używany do zewnętrznej powłoki monet o małych nominałach..
Stop miedzi z berylem zawiera 2% berylu. Ten stop łączy w sobie wytrzymałość, twardość, przewodność elektryczną i odporność na korozję. Stop jest powszechnie stosowany w złączach elektrycznych, produktach telekomunikacyjnych, komponentach komputerowych i małych sprężynach..
Narzędzia takie jak klucze, śrubokręty i młotki używane na platformach wiertniczych i kopalniach węgla posiadają inicjały BeCu jako gwarancję, że nie wytwarzają iskier..
W monetach stosowano srebro stopowe 90% i miedź 10%, aż do 1965 r., Kiedy wyeliminowano stosowanie srebra we wszystkich monetach, z wyjątkiem monety pół dolara.
7% stop miedzi i aluminium ma złoty kolor i jest używany do dekoracji. Tymczasem Shakudo to japoński dekoracyjny stop miedzi i złota w niewielkiej ilości (4 do 10%).
Miedź ze względu na wysokie przewodnictwo elektryczne i niski koszt jest preferowanym metalem do stosowania w okablowaniu elektrycznym. Kabel miedziany jest używany na różnych etapach wytwarzania energii elektrycznej, takich jak wytwarzanie, przesyłanie, dystrybucja itp..
50% miedzi produkowanej na świecie jest wykorzystywane do produkcji kabli i przewodów elektrycznych, ze względu na wysoką przewodność elektryczną, łatwość formowania drutów (plastyczność), odporność na odkształcenia i korozję.
Miedź jest również wykorzystywana do produkcji obwodów scalonych i płytek drukowanych. Metal jest stosowany w radiatorach i wymiennikach ciepła ze względu na wysokie przewodnictwo cieplne, które ułatwia odprowadzanie ciepła..
Miedź jest stosowana w elektromagnesach, lampach próżniowych, lampach katodowych i magnetronach w kuchenkach mikrofalowych..
Podobnie jest używany do budowy cewek silników elektrycznych i układów, które uruchamiają silniki, elementy te stanowią około 40% światowego zużycia energii elektrycznej.
Miedź ze względu na swoją odporność na korozję i działanie powietrza atmosferycznego od dawna jest stosowana w dachach domów, rurach spustowych, kopułach, drzwiach, oknach itp..
Obecnie jest stosowany w okładzinach ściennych i elementach dekoracyjnych, takich jak armatura łazienkowa, klamki do drzwi i lampy. Ponadto jest stosowany w produktach przeciwdrobnoustrojowych.
Miedź zapobiega rozwojowi na niej wielu form życia. Stosowano go w arkuszach, które umieszczano na dnie kadłubów statków, aby zapobiec rozwojowi mięczaków, takich jak małże, a także pąkli..
Obecnie do wyżej wymienionej ochrony kadłubów statków stosuje się farby na bazie miedzi. Metaliczna miedź może zneutralizować wiele bakterii w kontakcie.
Jego mechanizm działania zbadano na podstawie właściwości jonowych, korozyjnych i fizycznych. Wniosek był taki, że utleniające właściwości miedzi wraz z rozpuszczalnością jej tlenków są czynnikami, które powodują, że metaliczna miedź ma właściwości antybakteryjne..
Metaliczna miedź działa na niektóre szczepy E coli, S. aureus Y Clostridium difficile, wirusy z grupy A, adenowirusy i grzyby. Dlatego zaplanowano stosowanie stopów miedzi, które mają kontakt z rękami pasażerów w różnych środkach transportu..
Działanie przeciwbakteryjne miedzi jest dodatkowo wzmocnione, gdy stosowane są jej nanocząsteczki, które okazały się przydatne w leczeniu endodontycznym.
Podobnie nanocząstki miedzi są doskonałymi adsorbentami, a ponieważ są one pomarańczowe, zmiana ich koloru reprezentuje utajoną metodę kolorymetryczną; na przykład opracowany do wykrywania ditiokarbaminianów pestycydów.
Miedź jest niezbędnym pierwiastkiem do życia. Bierze udział w elektronicznym łańcuchu transportowym, stanowiąc część kompleksu IV. W tym kompleksie odbywa się ostatni etap elektronicznego łańcucha transportowego: redukcja cząsteczki tlenu do postaci wody.
Kompleks IV jest utworzony przez dwie grupy, które mamy, cytochrom a, cytochrom a3, a także dwa centra Cu; jeden zwany CuA, a drugi CuB. Cytochrom a3 a CuB tworzą dwujądrowe centrum, w którym następuje redukcja tlenu do wody.
Na tym etapie Cu przechodzi od +1 do +2 stopnia utlenienia, dając elektrony cząsteczce tlenu. Elektroniczny łańcuch transportowy wykorzystuje NADH i FADHdwa, pochodzące z cyklu Krebsa, jako donory elektronów, z którymi tworzy elektrochemiczny gradient wodoru.
Ten gradient służy jako źródło energii do wytwarzania ATP w procesie znanym jako fosforylacja oksydacyjna. Zatem ostatecznie obecność miedzi jest niezbędna do produkcji ATP w komórkach eukariotycznych..
Miedź jest częścią enzymu dysmutazy ponadtlenkowej, enzymu, który katalizuje rozpad jonu ponadtlenkowego (Odwa-), związek toksyczny dla istot żywych.
Dysmutaza ponadtlenkowa katalizuje rozkład jonu ponadtlenkowego do tlenu i / lub nadtlenku wodoru.
Dysmutaza ponadtlenkowa może wykorzystywać redukcję miedzi do utleniania ponadtlenku do tlenu lub może powodować utlenianie miedzi z wytworzeniem nadtlenku wodoru z ponadtlenku.
Hemocyjanina to białko obecne we krwi niektórych pajęczaków, skorupiaków i mięczaków. Pełni podobną funkcję jak hemoglobina u tych zwierząt, ale zamiast żelaza w miejscu transportu tlenu ma miedź.
Hemocyjanina ma dwa atomy miedzi w swoim miejscu aktywnym. Z tego powodu kolor hemocyjaniny jest niebiesko-zielony. Centra metalicznej miedzi nie mają bezpośredniego kontaktu, ale znajdują się blisko siebie. Cząsteczka tlenu jest umieszczona pomiędzy dwoma atomami miedzi.
Ciało ludzkie zawiera od 1,4 do 2,1 mg Cu / kg masy ciała. Miedź jest wchłaniana w jelicie cienkim, a następnie wraz z albuminą przenoszona jest do wątroby. Stamtąd miedź jest transportowana do reszty ludzkiego ciała razem z ceruloplazminą będącą białkiem osocza..
Nadmiar miedzi jest wydalany z żółcią. Jednak w niektórych przypadkach, jak to ma miejsce w przypadku choroby Wilsona, w organizmie gromadzi się miedź, co objawia się toksycznym działaniem metalu na układ nerwowy, nerki i oczy..
Jeszcze bez komentarzy