Медь

Медь

Медь - это химический элемент с символом Cu(от латинского: cuprum) и атомным номером 29. В периодической системе элементов является элементом 11 группы. Это мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой теплопроводностью и электропроводностью. Свежая поверхность из чистой меди имеет розовато-оранжевый цвет. Медь проявляет в соединениях степени окисления: +1, +2(степень +1 свойственна для нерастворимых соединений меди).

Медь - один из немногих металлов с естественным цветом, отличным от серого или серебристого. Чистая медь имеет оранжево-красный цвет и на воздухе приобретает красноватый оттенок. Характерный цвет меди является результатом электронных переходов между заполненными 3d и полупустыми 4s-оболочками атомов - разность энергий между этими оболочками соответствует оранжевому свету.

Положение меди в ПСЭ

Положение меди в ПСЭ

Медь производится в массивных звездах и присутствует в земной коре в количестве около 50 частей на миллион(является 25-м наиболее распространенным элементом на Земле). В природе медь содержится в различных минералах, включая самородную медь, сульфиды меди, такие как халькопирит, борнит, дигенит, ковеллит и халькоцит, сульфосоли меди(тетраэдит-теннантит, энаргит), карбонаты меди(азурит, малахит), и в виде оксидов меди(I) или меди(II)(куприт, тенорит). Обычно встречающиеся соединения представляют собой соли меди (II), которые часто придают синий или зеленый цвет таким минералам, как азурит, малахит и бирюза, и исторически широко использовались в качестве пигментов. Медь, используемая в зданиях, обычно для кровли, окисляется, образуя зеленый оттенок(или патину).

Существует 29 изотопов меди; 63 Cu и 65 Cu стабильны, при этом 63 Cu составляет примерно 69% от встречающейся в природе меди. Другие изотопы радиоактивны, наиболее стабильным из которых является 67 Cu с периодом полураспада 61,83 часа. Были охарактеризованы семь метастабильных изотопов; 68 mCu является самым долгоживущим с периодом полураспада 3,8 минуты.

Как и алюминий, медь пригодна для вторичной переработки без потери качества как в сыром виде, так и в результате производства. По объему медь является третьим по величине перерабатываемым металлом после железа и алюминия. По оценкам, 80% всей когда-либо добытой меди до сих пор используется.

Медь не реагирует с водой, но медленно реагирует с атмосферным кислородом, образуя слой коричнево-черного оксида меди, который, в отличие от ржавчины, образующейся на железе во влажном воздухе, защищает лежащий под ней металл от дальнейшей коррозии (пассивации). Зеленый слой зелени(карбонат меди) часто можно увидеть на старых медных конструкциях, таких как крыши многих старых зданий.

По мнению французского ученого Марселена Бертло, человечество познакомилось с медью не менее 5000 лет назад. По мнению других исследователей, это произошло значительно раньше. Медь и ее сплав с оловом – бронза - были долгое время наиболее употребительными металлическими материалами. Знакомство с этими двумя материалами обозначило целую эпоху в истории развития человечества – бронзовый век. Почему медь сыграла такую важную роль?
Медь довольно распространена в природе и хорошо обрабатывается. Вначале люди использовали только ту медь, которая встречалась в самородном состоянии, но затем возникла необходимость в использовании и обработке медных руд. Из руд с большим содержанием меди металл выплавлялся сравнительно легко. Уже в третьем тысячелетии до нашей эры медь широко использовали как материал для изготовления орудий труда. Египетская пирамида Хеопса сложена из гигантских каменных глыб, каждая из которых была обтесана медными инструментами.

Из древних медных рудников особой славой пользовались рудники на острове Кипр, откуда, по-видимому, и пошло название меди – купрум. Русское название «медь» происходит от слова смида; так древние племена, населявшие европейскую часть нашей страны, называли металл вообще.

Полное вытеснение каменных орудий наступило лишь после знакомства с бронзой. Бронза скорее всего первоначально была получена случайно. Об этом говорят и находки на острове Крит, датируемые 3500 г. до нашей эры. Вместе с медными предметами там попадаются и бронзовые. Вначале бронза была дорога и шла главным образом на изготовление различных украшений и предметов роскоши. В Древнем Египте из бронзы делали зеркала. Бронза, как и медь, оказалась прекрасным материалом для чеканки и скульптуры. Уже в 5 веке до нашей эры люди научились отливать бронзовые статуи. Особенного развития бронзовая скульптура достигла в Древней Греции, начиная с Микенского периода. И в наше время медь и бронза сохранили за собой эту роль.

Наряду с бронзой давно известен и другой замечательный медный сплав – латунь – получавшийся при сплавлении меди с цинковой рудой. Медь, бронза и латунь были знакомы древним египтянам, индусам, ассирийцам, римлянам, грекам. Как медь, так и бронза шли на изготовление оружия. При раскопках, относящихся к 8-6 векам до нашей эры, на Алтае, в Сибири и в Закавказье были найдены ножи, наконечники стрел, щиты и шлемы, изготовленные из мели и бронзы. В Древней Греции и в Риме медь и бронзу также часто использовали как материал для изготовления мечей и щитов. Медь нашла себе применение и с изобретением огнестрельного оружия.

Медь является биостатической, что означает, что на ней не могут расти бактерии и многие другие формы жизни. По этой причине она давно используется для защиты частей кораблей от моллюсков и мидий.
Сенсорные поверхности из медного сплава обладают естественными антимикробными свойствами, которые уничтожают широкий спектр микроорганизмов(например, Escherichia coli, метициллин-устойчивый золотистый стафилококк(MRSA), стафилококк, Clostridium difficile, вирус гриппа A, аденовирусы и грибы).

Соединения меди используются в качестве бактериостатических агентов, фунгицидов и консервантов древесины. У моллюсков и ракообразных медь является составной частью пигмента гемоцианина крови, который у рыб и других позвоночных заменяется гемоглобином, связанным с железом. У людей медь содержится в основном в печени, мышцах и костях. В организме взрослого человека содержится от 1,4 до 2,1 мг меди на килограмм веса тела.

Белки меди играют разнообразную роль в биологическом переносе электронов и кислорода, процессах, в которых используется легкое взаимное превращение Cu(I) и Cu(II). Медь необходима для аэробного дыхания всех эукариот. В митохондриях он содержится в цитохром-с- оксидазе, которая является последним белком в окислительном фосфорилировании.

Цитохром с оксидаза представляет собой большой трансмембранный белковый комплекс, обнаруженный в бактериях, археях и митохондриях эукариот. Это последний фермент в дыхательной цепи переноса электронов клеток, расположенных в мембране. Он получает электрон от каждой из четырех молекул цитохрома с и передает их одной молекуле O2, превращая молекулярный кислород в две молекулы воды. В этом процессе он связывает четыре протона из внутренней водной фазы, образуя две молекулы воды, и перемещает еще четыре протона через мембрану, увеличивая трансмембранную разность электрохимического потенциала протонов, который АТФ-синтаза затем использует для синтеза АТФ.

Отношения микроорганизмов к меди классифицируются по разному:

  • Chromobacterium violaceum и Pseudomonas fluorescens могут мобилизовать твердую медь в виде цианидного соединения;
  • эрикоидные микоризные грибы(Calluna, Erica и Vaccinium) могут расти в металлоносных почвах, содержащих медь;
  • эктомикоризный гриб Suillus luteus защищает молодые сосны от токсичности меди;
  • гриб Aspergillus niger был обнаружен растущим из раствора для добычи золота и, как было обнаружено, содержал цианокомплексы таких металлов, как золото, серебро, медь, железо и цинк, он также играет роль в солюбилизации(самопроизвольное проникновение) сульфидов тяжелых металлов.


Используемая литература:
1) Д.Н.Трифонов, В.Д.Трифонов - Как были открыты химические элементы.
2) Wikipedia.org.


Последние записи блога:


Станьте первым!



pangenes.ru © 2021
Яндекс.Метрика