měď -Copper

Měď,  29 Cu
Nativní měď (velikost ~ 4 cm)
Měď
Vzhled červeno-oranžový kovový lesk
Standardní atomová hmotnost A r ° (Cu)
Měď v periodické tabulce
Vodík Hélium
Lithium Beryllium Bor Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon
Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon
Draslík Vápník Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton
Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Tellur Jód Xenon
Cesium Baryum Lanthanum Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium lutecium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Merkur (prvek) Thallium Vést Vizmut Polonium Astatin Radon
Francium Rádium Actinium Thorium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornie Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moskva Livermorium Tennessine Oganessona


Cu

Ag
niklměďzinek
atomové číslo ( Z ) 29
Skupina skupina 11
Doba období 4
Blok   d-blok
Konfigurace elektronů [ Ar ] 3d 10 4s 1
Elektrony na obal 2, 8, 18, 1
Fyzikální vlastnosti
Fáze na  STP pevný
Bod tání 1357,77  K (1084,62 °C, 1984,32 °F)
Bod varu 2835 K (2562 °C, 4643 °F)
Hustota (blízko  rt ) 8,96 g/ cm3
když je kapalný (při  mp ) 8,02 g/ cm3
Teplo tání 13,26  kJ/mol
Výparné teplo 300,4 kJ/mol
Molární tepelná kapacita 24,440 J/(mol·K)
Tlak páry
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T  (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy −2, 0, +1 , +2 , +3, +4 (mírně zásaditý oxid)
Elektronegativita Paulingova stupnice: 1,90
Ionizační energie
Atomový poloměr empirický: 128  hodin
Kovalentní poloměr 132 ± 16 hodin
Van der Waalsův poloměr 140 hodin
Barevné čáry ve spektrálním rozsahu
Spektrální čáry mědi
Další vlastnosti
Přirozený výskyt prvotní
Krystalická struktura ​obličejově centrovaný krychlový (fcc)
Obličejově centrovaná kubická krystalová struktura pro měď
Rychlost zvuku tenká tyč (žíhaný)
3810 m/s (při  teplotě místnosti )
Teplotní roztažnost 16,5 µm/(m⋅K) (při 25 °C)
Tepelná vodivost 401 W/(m⋅K)
Elektrický odpor 16,78 nΩ⋅m (při 20 °C)
Magnetické řazení diamagnetické
Molární magnetická susceptibilita -5,46 × 10 -6  cm3 / mol
Youngův modul 110–128 GPa
Tažný modul 48 GPa
Objemový modul 140 GPa
Poissonův poměr 0,34
Mohsova tvrdost 3.0
Tvrdost podle Vickerse 343–369 MPa
Tvrdost podle Brinella 235–878 MPa
Číslo CAS 7440-50-8
Dějiny
Pojmenování po Kypru hlavní těžební místo v římské době ( Cyprium )
Objev Střední východ ( 9000 př.nl )
Symbol "Cu": z latiny cuprum
Izotopy mědi
Hlavní izotopy Rozklad
hojnost poločas rozpadu ( t 1/2 ) režimu produkt
63 Cu 69,15 % stabilní
64 Cu syn 12:70 hod β + 64 Ni
β - 64 Zn
65 Cu 30,85 % stabilní
67 Cu syn 61,83 h β - 67 Zn
 Kategorie: Měď
| Reference

Měď je chemický prvek se symbolem Cu (z latiny : cuprum ) a atomovým číslem 29. Je to měkký, tvárný a tažný kov s velmi vysokou tepelnou a elektrickou vodivostí . Čerstvě obnažený povrch z čisté mědi má růžovo-oranžovou barvu . Měď se používá jako vodič tepla a elektřiny, jako stavební materiál a jako složka různých kovových slitin , jako je mincovní stříbro používané ve šperkařství , cupronickel používaný k výrobě námořního hardwaru a mincí a konstantan používaný v tenzometrech a termočláncích . pro měření teploty.

Měď je jedním z mála kovů, které se mohou v přírodě vyskytovat v přímo použitelné kovové formě ( nativní kovy ). To vedlo k velmi časnému lidskému použití v několika oblastech, přibližně od roku 8000 před naším letopočtem. O tisíce let později to byl první kov tavený ze sirníkových rud, asi 5000 př. n. l.; první kov odlitý do tvaru ve formě, c. 4000 př. n. l.; a první kov, který byl záměrně legován s jiným kovem, cínem , za účelem vytvoření bronzu , c. 3500 před naším letopočtem.

V římské době se měď těžila hlavně na Kypru , původ názvu kovu, z aes cyprium (kyperský kov), později zkaženého na měď (latinka). Coper ( stará angličtina ) a měď byly odvozeny z toho, pozdější hláskování bylo poprvé použito kolem roku 1530.

Běžně se vyskytujícími sloučeninami jsou soli mědi (II), které často dodávají modrou nebo zelenou barvu takovým minerálům, jako je azurit , malachit a tyrkys , a byly široce a historicky používány jako pigmenty.

Měď používaná v budovách, obvykle pro střešní krytiny, oxiduje za vzniku zelené měděnky (nebo patiny ). Měď se někdy používá v dekorativním umění , a to jak ve své elementární kovové formě, tak ve sloučeninách jako pigmenty. Sloučeniny mědi se používají jako bakteriostatická činidla , fungicidy a prostředky na ochranu dřeva.

Měď je nezbytná pro všechny živé organismy jako stopový minerál v potravě, protože je klíčovou složkou respiračního enzymového komplexu cytochrom c oxidázy . U měkkýšů a korýšů je měď složkou krevního barviva hemocyaninu , kterou u ryb a jiných obratlovců nahrazuje hemoglobin s komplexem železa . U lidí se měď nachází hlavně v játrech, svalech a kostech. Tělo dospělého obsahuje 1,4 až 2,1 mg mědi na kilogram tělesné hmotnosti.

Charakteristika

Fyzický

Měděný kotouč (čistota 99,95 %) vyrobený kontinuálním litím ; leptané k odhalení krystalitů
Měď těsně nad bodem tání si zachovává svůj růžový lesk, když dostatek světla přesvítí oranžovou barvu žhavení

Měď, stříbro a zlato jsou ve skupině 11 periodické tabulky; tyto tři kovy mají jeden s-orbitální elektron na vrcholu naplněného d- elektronového obalu a vyznačují se vysokou tažností a elektrickou a tepelnou vodivostí. Vyplněné d-slupky v těchto prvcích málo přispívají k meziatomovým interakcím, kterým dominují s-elektrony prostřednictvím kovových vazeb . Na rozdíl od kovů s neúplnými d-slupkami, kovové vazby v mědi postrádají kovalentní charakter a jsou relativně slabé. Toto pozorování vysvětluje nízkou tvrdost a vysokou tažnost monokrystalů mědi. V makroskopickém měřítku zavedení rozšířených defektů do krystalové mřížky , jako jsou hranice zrn, brání toku materiálu pod aplikovaným napětím, čímž se zvyšuje jeho tvrdost. Z tohoto důvodu se měď obvykle dodává v jemnozrnné polykrystalické formě, která má větší pevnost než monokrystalické formy.

Měkkost mědi částečně vysvětluje její vysokou elektrickou vodivost (59,6 × 10 6  S /m ) a vysokou tepelnou vodivostí, druhou nejvyšší (druhá po stříbře) mezi čistými kovy při pokojové teplotě. Je to proto, že odpor vůči transportu elektronů v kovech při pokojové teplotě pochází primárně z rozptylu elektronů na tepelných vibracích mřížky, které jsou v měkkém kovu relativně slabé. Maximální přípustná proudová hustota mědi na volném prostranství je přibližně3,1 × 10 6  A/m2 plochy průřezu, nad kterou se začne nadměrně topit.

Měď je jedním z mála kovových prvků s přirozenou barvou jinou než šedá nebo stříbrná. Čistá měď je oranžově červená a na vzduchu získává načervenalý nádech . Je to kvůli nízké plazmové frekvenci kovu, která leží v červené části viditelného spektra, což způsobuje, že absorbuje vysokofrekvenční zelené a modré barvy.

Stejně jako u jiných kovů, pokud se měď dostane do kontaktu s jiným kovem, dojde ke galvanické korozi .

Chemikálie

Neoxidovaný měděný drát (vlevo) a oxidovaný měděný drát (vpravo)
Východní věž Královské observatoře v Edinburghu ukazuje kontrast mezi renovovanou mědí instalovanou v roce 2010 a zelenou barvou původní mědi z roku 1894.

Měď nereaguje s vodou, ale pomalu reaguje se vzdušným kyslíkem a vytváří vrstvu hnědočerného oxidu mědi, který na rozdíl od rzi, která se tvoří na železe ve vlhkém vzduchu, chrání podkladový kov před další korozí ( pasivace ). Zelenou vrstvu měděnky (uhličitan měďnatý) lze často vidět na starých měděných konstrukcích, jako jsou střechy mnoha starších budov a Socha svobody . Měď se zabarvuje , když je vystavena některým sloučeninám síry , se kterými reaguje za vzniku různých sulfidů mědi .

Izotopy

Existuje 29 izotopů mědi.63
Cu
a65
Cu
jsou stabilní, s63
Cu
obsahující přibližně 69 % přirozeně se vyskytující mědi; oba mají rotaci 32 . Ostatní izotopy jsou radioaktivní , přičemž nejstabilnější jsou67
Cu
s poločasem rozpadu 61,83 hodin. Bylo charakterizováno sedm metastabilních izotopů ;68m
Cu
je nejdelší s poločasem rozpadu 3,8 minuty. Izotopy s hmotnostním číslem nad 64 se rozpadají o β , zatímco izotopy s hmotnostním číslem pod 64 se rozpadají o β + .64
Cu
, který má poločas rozpadu 12,7 hodiny, se rozpadá oběma způsoby.

62
Cu
a64
Cu
mají významné aplikace.62
Cu
se používá v62
Cu
Cu-PTSM jako radioaktivní indikátor pro pozitronovou emisní tomografii .

Výskyt

Původní měď z poloostrova Keweenaw, Michigan, asi 2,5 palce (6,4 cm) dlouhá

Měď se vyrábí v masivních hvězdách a je přítomna v zemské kůře v poměru asi 50 ppm. V přírodě se měď vyskytuje v různých minerálech, včetně přírodní mědi , sulfidů mědi, jako je chalkopyrit , bornit , digenit , covellit a chalkocit , sulfosali mědi , jako je tetrahedit-tennantit , a enargitu , uhličitanů mědi, jako je azurit a malachit , a jako oxidy mědi (I) nebo mědi (II), jako je kuprit a tenorit . Největší množství objevené elementární mědi vážilo 420 tun a bylo nalezeno v roce 1857 na poloostrově Keweenaw v Michiganu v USA. Nativní měď je polykrystal , s největším popsaným monokrystalem o rozměrech 4,4 × 3,2 × 3,2 cm . Měď je 25. nejhojnější prvek v zemské kůře , představuje 50 ppm ve srovnání se 75 ppm pro zinek a 14 ppm pro olovo .

Typické koncentrace pozadí mědi nepřekračují1 ng/m 3 v atmosféře;150 mg/kg v půdě;30 mg/kg ve vegetaci; 2 μg/l ve sladké vodě a0,5 μg/l v mořské vodě.

Výroba

Chuquicamata v Chile je jedním z největších světových povrchových měděných dolů
Světový výrobní trend

Většina mědi se těží nebo získává jako sulfidy mědi z velkých povrchových dolů v porfyrových měděných ložiscích, které obsahují 0,4 až 1,0 % mědi. Místa zahrnují Chuquicamata , v Chile, Bingham Canyon důl , v Utahu, Spojené státy, a El Chino důl , v Novém Mexiku, Spojené státy. Podle British Geological Survey bylo v roce 2005 Chile největším producentem mědi s nejméně jednou třetinou světového podílu následované Spojenými státy, Indonésií a Peru. Měď lze také získat prostřednictvím procesu vyluhování in-situ . Několik míst ve státě Arizona je považováno za hlavní kandidáty pro tuto metodu. Množství používané mědi se zvyšuje a dostupné množství sotva postačuje k tomu, aby všechny země dosáhly úrovně využití ve vyspělém světě. Alternativním zdrojem mědi pro sběr , který je v současnosti zkoumán, jsou polymetalické noduly , které se nacházejí v hlubinách Tichého oceánu přibližně 3000–6500 metrů pod hladinou moře. Tyto uzliny obsahují další cenné kovy, jako je kobalt a nikl .

Rezervy a ceny

Cena mědi 1959-2022

Měď se používá nejméně 10 000 let, ale více než 95 % veškeré mědi, která se kdy vytěžila a vytavila , bylo vytěženo od roku 1900. Stejně jako u mnoha přírodních zdrojů je celkové množství mědi na Zemi obrovské, s přibližně 10 14 tunami. horní kilometr zemské kůry, což je při současné rychlosti těžby asi 5 milionů let. Avšak pouze nepatrný zlomek těchto zásob je při současných cenách a technologiích ekonomicky životaschopný. Odhady zásob mědi dostupných pro těžbu se liší od 25 do 60 let v závislosti na základních předpokladech, jako je rychlost růstu. Recyklace je hlavním zdrojem mědi v moderním světě. Kvůli těmto a dalším faktorům je budoucnost výroby a dodávek mědi předmětem mnoha diskusí, včetně konceptu vrcholové mědi , analogického s ropným vrcholem .

Cena mědi byla historicky nestabilní a její cena vzrostla z 60letého minima 0,60 USD/lb (1,32 USD/kg) v červnu 1999 na 3,75 USD za libru (8,27 USD/kg) v květnu 2006. Klesla na 2,40 USD /lb (5,29 dolaru/kg) v únoru 2007, poté se v dubnu 2007 odrazila na 3,50 dolaru/lb (7,71 dolaru/kg). /lb (3,32 $/kg). Mezi zářím 2010 a únorem 2011 vzrostla cena mědi z 5 000 GBP za metrickou tunu na 6 250 GBP za metrickou tunu.

Metody

Schéma procesu bleskového tavení

Koncentrace mědi v rudách je v průměru pouze 0,6 % a většina komerčních rud jsou sulfidy, zejména chalkopyrit (CuFeS 2 ), bornit (Cu 5 FeS 4 ) a v menší míře covellit (CuS) a chalkocit (Cu 2 S) . Naopak průměrná koncentrace mědi v polymetalických nodulech se odhaduje na 1,3 %. Metody získávání mědi a dalších kovů, které se v těchto uzlinách nacházejí, zahrnují sírové loužení, tavení a aplikaci procesu Cuprion. Minerály nalezené v zemských rudách se koncentrují z drcených rud na úroveň 10–15 % mědi pěnovou flotací nebo bioloužením . Zahřívání tohoto materiálu s oxidem křemičitým při rychlém tavení odstraní velkou část železa ve formě strusky . Proces využívá snadnější přeměnu sulfidů železa na oxidy, které zase reagují s oxidem křemičitým za vzniku silikátové strusky , která plave na zahřáté hmotě. Výsledný měděný kamínek sestávající z Cu2S se praží, aby se sulfidy přeměnily na oxidy:

2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2

Oxid měďný reaguje se sulfidem měďným, aby se po zahřátí přeměnil na bublinkovou měď:

2 Cu 2 O + Cu 2 S → 6 Cu + 2 SO 2

Proces Sudbury matte přeměnil pouze polovinu sulfidu na oxid a poté použil tento oxid k odstranění zbytku síry jako oxidu. Poté byl elektrolyticky rafinován a anodové bahno bylo využito pro platinu a zlato, které obsahovalo. Tento krok využívá relativně snadné redukce oxidů mědi na kov mědi. Zemní plyn je vháněn přes blistr, aby se odstranila většina zbývajícího kyslíku, a na výsledném materiálu se provádí elektrorafinace za účelem výroby čisté mědi:

Cu 2+ + 2 e → Cu
Vývojový diagram rafinace mědi (zařízení na odlévání anod společnosti Uralelektromed)
  1. Měděný blistr
  2. Tavení
  3. Reverberatorní pec
  4. Odstraňování strusky
  5. Měděné odlévání anod
  6. Odlévací kolo
  7. Stroj na odstraňování anod
  8. Odebírání anod
  9. Železniční vozy
  10. Převoz do tankovny
Vývojový diagram rafinace mědi (zařízení na odlévání anod Uralelektromed) # Blistrová měď # Tavení # Reverberační pec # Odstraňování strusky # Měděné odlévání anod # Licí kolo # Stroj na odstraňování anod # Odebírání anod # Kolejové vozy # Doprava do tankovny

Recyklace

Stejně jako hliník je i měď recyklovatelná bez ztráty kvality, a to jak ze surového stavu, tak z vyrobených produktů. Co do objemu je měď třetím nejvíce recyklovaným kovem po železe a hliníku. Odhaduje se, že 80 % veškeré mědi, která se kdy vytěžila, se dodnes používá. Podle zprávy International Resource Panel 's Metal Stocks in Society je celosvětová zásoba mědi na hlavu používaná ve společnosti 35–55 kg. Velká část z toho je ve více rozvinutých zemích (140–300 kg na hlavu) spíše než v méně rozvinutých zemích (30–40 kg na hlavu).

Proces recyklace mědi je zhruba stejný jako při získávání mědi, ale vyžaduje méně kroků. Vysoce čistý šrot mědi se taví v peci a poté se redukuje a odlévá do sochorů a ingotů ; šrot nižší čistoty se zušlechťuje galvanickým pokovováním v lázni kyseliny sírové .

Slitiny

Slitiny mědi jsou široce používány při výrobě mincí; zde jsou dva příklady - americké desetníky po roce 1964 , které se skládají ze slitiny kupronickel a kanadský desetník před rokem 1968 , který se skládá ze slitiny 80 procent stříbra a 20 procent mědi.

Byly vytvořeny četné slitiny mědi , z nichž mnohé mají důležité použití. Mosaz je slitina mědi a zinku . Bronz obvykle odkazuje na slitiny mědi a cínu , ale může se vztahovat na jakoukoli slitinu mědi, jako je hliníkový bronz . Měď je jednou z nejdůležitějších složek pájek ze stříbra a karátového zlata používaných ve šperkařském průmyslu, která upravuje barvu, tvrdost a bod tání výsledných slitin. Některé bezolovnaté pájky se skládají z cínu legovaného malým podílem mědi a dalších kovů.

Slitina mědi a niklu , nazývaná cupronickel , se používá v mincích s nízkou nominální hodnotou, často pro vnější plášť. Americká pěticentová mince (v současnosti nazývaná nikl ) se skládá ze 75 % mědi a 25 % niklu v homogenním složení. Před zavedením cupronickelu, který byl široce přijat zeměmi ve druhé polovině 20. století, se také používaly slitiny mědi a stříbra , přičemž Spojené státy používaly slitinu 90 % stříbra a 10 % mědi až do roku 1965, kdy oběžné stříbro bylo odstraněno ze všech mincí s výjimkou půldolaru - ty byly v letech 1965 až 1970 znehodnoceny na slitinu 40 % stříbra a 60 % mědi. Slitina 90 % mědi a 10 % niklu, pozoruhodná svou odolností vůči koroze, se používá pro různé předměty vystavené mořské vodě, i když je zranitelný vůči sulfidům, které se někdy vyskytují ve znečištěných přístavech a ústích řek. Slitiny mědi s hliníkem (asi 7 %) mají zlatou barvu a používají se v dekoracích. Shakudō je japonská dekorativní slitina mědi obsahující nízké procento zlata, typicky 4–10 %, kterou lze patinovat do tmavě modré nebo černé barvy.

Sloučeniny

Měď tvoří bohatou škálu sloučenin, obvykle s oxidačním stavem +1 a +2, které se často nazývají měďnaté a měďnaté . Sloučeniny mědi, ať už organické komplexy nebo organokovy , podporují nebo katalyzují četné chemické a biologické procesy.

Binární sloučeniny

Stejně jako u jiných prvků jsou nejjednoduššími sloučeninami mědi binární sloučeniny, tj. ty, které obsahují pouze dva prvky, hlavní příklady jsou oxidy, sulfidy a halogenidy . Jsou známy jak oxidy měďnaté , tak oxidy měďnaté . Mezi četnými sulfidy mědi patří mezi důležité příklady sulfid měďný a sulfid měďnatý .

Jsou známy halogenidy měďnaté s fluorem , chlorem , bromem a jodem , stejně jako halogenidy měďnaté s fluorem , chlorem a bromem . Pokusy připravit jodid měďný poskytují pouze jodid měďný a jod.

2 Cu 2+ + 4 I → 2 CuI + I 2

Koordinační chemie

Měď(II) poskytuje tmavě modré zbarvení v přítomnosti ligandů amoniaku. Ten, který se zde používá, je síran tetraamminměďnatý (II) .

Měď tvoří s ligandy koordinační komplexy . Ve vodném roztoku se měď(II) vyskytuje jako [Cu(H
2
Ó)
6
]2+
. Tento komplex vykazuje nejrychlejší rychlost výměny vody (rychlost připojení a odpojení vodních ligandů) pro jakýkoli komplex přechodného kovu aquo . Přidání vodného hydroxidu sodného způsobí vysrážení světle modrého pevného hydroxidu měďnatého (II) . Zjednodušená rovnice je:

Pourbaixův diagram pro měď v nekomplexních médiích (jiné anionty než OH- se neberou v úvahu). Koncentrace iontů 0,001 m (mol/kg vody). Teplota 25 °C.
Cu 2+ + 2 OH → Cu(OH) 2

Vodný amoniak vede ke stejné sraženině. Po přidání přebytku amoniaku se sraženina rozpustí a vytvoří tetraamminměď (II) :

Cu(H
2
Ó)
4
(ACH)
2
+ 4 NH3 - > [Cu(H
2
Ó)
2
(NH
3
)
4
]2+
+ 2 H20 + 2 OH-

Mnoho dalších oxyaniontů tvoří komplexy; mezi ně patří octan měďnatý , dusičnan měďnatý a uhličitan měďnatý . Síran měďnatý tvoří modrý krystalický pentahydrát , nejznámější sloučeninu mědi v laboratoři. Používá se v fungicidu zvaném Bordeauxská směs .

Kuličkový model komplexu [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ] 2+ , ilustrující oktaedrickou koordinační geometrii společnou pro měď(II).

Polyoly , sloučeniny obsahující více než jednu alkoholovou funkční skupinu , obecně interagují se solemi mědi. Například soli mědi se používají k testování redukujících cukrů . Konkrétně při použití Benediktova činidla a Fehlingova roztoku je přítomnost cukru signalizována změnou barvy z modrého Cu(II) na načervenalý oxid měďnatý. Schweizerovo činidlo a příbuzné komplexy s ethylendiaminem a dalšími aminy rozpouštějí celulózu . Aminokyseliny , jako je cystin, tvoří velmi stabilní chelátové komplexy s mědí(II), a to i ve formě kov-organických biohybridů (MOB). Existuje mnoho mokrých chemických testů na ionty mědi, jeden zahrnující ferrokyanid draselný , který poskytuje hnědou sraženinu se solemi mědi (II).

Chemie organické mědi

Sloučeniny, které obsahují vazbu uhlík-měď, jsou známé jako organické sloučeniny mědi. Jsou velmi reaktivní vůči kyslíku za vzniku oxidu měďného a mají mnoho použití v chemii . Jsou syntetizovány zpracováním sloučenin mědi(I) s Grignardovými činidly , terminálními alkyny nebo organolithnými činidly ; konkrétně poslední popsaná reakce produkuje Gilmanovo činidlo . Ty mohou podstoupit substituci alkylhalogenidy za vzniku vazebných produktů ; jako takové jsou důležité v oblasti organické syntézy . Acetylid měďný je vysoce citlivý na nárazy, ale je meziproduktem v reakcích, jako je Cadiot-Chodkiewiczova vazba a Sonogashirova vazba . Adice konjugátu k enonům a karbokupace alkynů lze také dosáhnout organickými sloučeninami mědi. Měď(I) tvoří různé slabé komplexy s alkeny a oxidem uhelnatým , zejména v přítomnosti aminových ligandů.

Měď (III) a měď (IV)

Měď (III) se nejčastěji vyskytuje v oxidech. Jednoduchým příkladem je kuprát draselný , KCuO 2 , modročerná pevná látka. Nejrozsáhleji studovanými sloučeninami mědi (III) jsou kuprátové supravodiče . Yttriumbarnatý oxid měďnatý (YBa 2 Cu 3 O 7 ) se skládá z Cu(II) a Cu(III) center. Stejně jako oxid je fluorid vysoce bazický anion a je známo, že stabilizuje kovové ionty ve vysokých oxidačních stavech. Jsou známy jak fluoridy měďnaté , tak i fluoridy měďnaté , K3CuF6 a Cs2CuF6 .

Některé proteiny mědi tvoří oxokomplexy , které také obsahují měď (III). S tetrapeptidy jsou purpurově zbarvené komplexy mědi (III) stabilizovány deprotonovanými amidovými ligandy.

Komplexy mědi (III) se také nacházejí jako meziprodukty při reakcích organoměďnatých sloučenin. Například v reakci Kharasch–Sosnovsky .

Dějiny

Časová osa mědi ilustruje, jak tento kov pokročil lidskou civilizaci za posledních 11 000 let.

Prehistorický

Doba měděná

Zkorodovaný měděný ingot ze Zakrosu na Krétě ve tvaru zvířecí kůže ( volské kůže ) typické pro tu dobu.
Mnoho nástrojů během chalkolitické éry zahrnovalo měď, jako je čepel této repliky Ötziho sekery
Měděná ruda ( chrysocolla ) v kambrickém pískovci z chalkolitických dolů v údolí Timna , jižní Izrael .

Měď se přirozeně vyskytuje jako nativní kovová měď a byla známa některým z nejstarších zaznamenaných civilizací. Historie používání mědi se datuje do roku 9000 př. n. l. na Středním východě; v severním Iráku byl nalezen měděný přívěsek z roku 8700 před naším letopočtem. Důkazy naznačují, že zlato a meteorické železo (ale ne tavené železo) byly jedinými kovy, které lidé používali před mědí. Předpokládá se, že historie metalurgie mědi sleduje tuto sekvenci: Nejprve zpracování přírodní mědi za studena, poté žíhání , tavení a nakonec lití do ztraceného vosku . V jihovýchodní Anatolii se všechny čtyři tyto techniky objevují víceméně současně na počátku neolitu . 7500 před naším letopočtem.

Tavení mědi bylo nezávisle vynalezeno na různých místech. Pravděpodobně byl objeven v Číně před rokem 2800 před naším letopočtem, ve Střední Americe kolem roku 600 našeho letopočtu a v západní Africe asi v 9. nebo 10. století našeho letopočtu. Investiční lití bylo vynalezeno v letech 4500–4000 před naším letopočtem v jihovýchodní Asii a uhlíkové datování zavedlo těžbu v Alderley Edge v Cheshire , Spojené království, v letech 2280 až 1890 před naším letopočtem. Ledový muž Ötzi , muž z let 3300 až 3200 př. n. l., byl nalezen se sekerou s měděnou hlavou o čistotě 99,7 %; vysoké hladiny arsenu v jeho vlasech naznačují účast na tavení mědi. Zkušenosti s mědí pomohly vývoji dalších kovů; zejména tavení mědi vedlo k objevu tavení železa . Výroba v Old Copper Complex v Michiganu a Wisconsinu je datována mezi 6000 a 3000 před naším letopočtem. Přírodní bronz, typ mědi vyrobené z rud bohatých na křemík, arsen a (zřídka) cín, se na Balkáně začal běžně používat kolem roku 5500 před naším letopočtem.

Doba bronzová

Legování mědi s cínem k výrobě bronzu bylo poprvé praktikováno asi 4000 let po objevu tavení mědi a asi 2000 let poté, co se "přírodní bronz" začal obecně používat. Bronzové artefakty z kultury Vinča pocházejí z roku 4500 před naším letopočtem. Sumerské a egyptské artefakty ze slitin mědi a bronzu se datují do roku 3000 před naším letopočtem. Doba bronzová začala v jihovýchodní Evropě kolem roku 3700–3300 před naším letopočtem, v severozápadní Evropě kolem roku 2500 před naším letopočtem. To skončilo začátkem doby železné, 2000–1000 př.nl na Blízkém východě a 600 př.nl v severní Evropě. Přechod mezi obdobím neolitu a dobou bronzovou se dříve nazýval obdobím chalkolitu (měděný kámen), kdy se s kamennými nástroji používaly měděné nástroje. Termín postupně upadl v nemilost, protože v některých částech světa se chalkolit a neolit ​​na obou koncích shodují. Mosaz, slitina mědi a zinku, je mnohem novějšího původu. Znali ho Řekové, ale během římské říše se stal významným doplňkem bronzu.

Starověké a poklasické

V alchymii byl symbol mědi také symbolem bohyně a planety Venuše .
Chalkolitický měděný důl v údolí Timna , poušť Negev , Izrael.

V Řecku byla měď známá pod názvem chalkos (χαλκός). Byl to důležitý zdroj pro Římany, Řeky a další starověké národy. V římských dobách bylo známé jako aes Cyprium , což je obecný latinský termín pro slitiny mědi a Cyprium z Kypru , kde se těžilo hodně mědi. Fráze byla zjednodušena na měď , odtud anglická měď . Afrodita ( Venuše v Římě) reprezentovala měď v mytologii a alchymii kvůli její lesklé kráse a jejímu starověkému použití při výrobě zrcadel; Kypr, zdroj mědi, byl pro bohyni posvátný. Sedm nebeských těles známých starověku bylo spojeno se sedmi kovy známými ve starověku a Venuše byla přiřazena k mědi, a to jak kvůli spojení s bohyní, tak proto, že Venuše byla nejjasnějším nebeským tělesem po Slunci a Měsíci, a tak odpovídala nejlesklejší a nejžádanější kov po zlatu a stříbře.

Měď byla poprvé těžena ve starověké Británii již v roce 2100 před naším letopočtem. Těžba v největším z těchto dolů, Great Orme , pokračovala až do pozdní doby bronzové. Zdá se, že těžba byla z velké části omezena na supergenní rudy, které bylo snazší tavit. Zdá se, že bohatá naleziště mědi v Cornwallu byla do značné míry nedotčena, navzdory rozsáhlé těžbě cínu v regionu, z důvodů pravděpodobně spíše sociálních a politických než technologických.

V Severní Americe začala těžba mědi okrajovými pracemi domorodých Američanů. Je známo, že původní měď byla získávána z míst na Isle Royale pomocí primitivních kamenných nástrojů mezi lety 800 a 1600. Hutnictví mědi vzkvétalo v Jižní Americe, zejména v Peru kolem roku 1000 našeho letopočtu. Byly odkryty měděné pohřební ozdoby z 15. století, ale komerční výroba kovu začala až na počátku 20. století.

Kulturní role mědi byla důležitá, zvláště v měně. Římané v 6. až 3. století před naším letopočtem používali měděné kusy jako peníze. Zpočátku byla ceněna měď samotná, ale postupně nabýval na důležitosti tvar a vzhled mědi. Julius Caesar měl své vlastní mince z mosazi, zatímco mince Octaviana Augusta Caesara byly vyrobeny ze slitin Cu-Pb-Sn. S odhadovanou roční produkcí kolem 15 000 t dosáhly římské těžby a tavby mědi rozsahu nepřekonaného až do doby průmyslové revoluce ; nejintenzivněji se těžily provincie Hispánie , Kypru a střední Evropy.

Brány jeruzalémského chrámu používaly korintský bronz ošetřený ochuzeným zlacením . Tento proces byl nejvíce převládající v Alexandrii , kde se předpokládá, že alchymie začala. Ve starověké Indii byla měď používána v holistické lékařské vědě ajurvédě pro chirurgické nástroje a další lékařské vybavení. Staří Egypťané ( ~2400 př. n. l. ) používali měď ke sterilizaci ran a pitné vodě a později k léčbě bolestí hlavy, popálenin a svědění.

Měděné ozdoby

Moderní

Odvodnění kyselých dolů ovlivňující potok vytékající z nepoužívaných měděných dolů Parys Mountain
Měděná konvice z 18. století z Norska vyrobená ze švédské mědi

Velká měděná hora byl důl ve Falunu ve Švédsku, který fungoval od 10. století do roku 1992. Pokryl dvě třetiny evropské spotřeby mědi v 17. století a pomohl financovat mnoho švédských válek v té době. To bylo odkazoval se na jako národní pokladnice; Švédsko mělo měnu krytou měnou .

Chalkografie města Vyborg na přelomu 17. a 18. století. Na tiskové desce vytesán letopočet 1709.

Měď se používá ve střešních krytinách, platidlech a ve fotografické technice známé jako daguerrotypie . Měď byla použita v renesančním sochařství a byla použita ke konstrukci Sochy svobody ; měď se nadále používá ve stavebnictví různých typů. Měděné pokovování a měděné opláštění byly široce používány k ochraně podvodních trupů lodí, což je technika propagovaná britskou admiralitou v 18. století. Norddeutsche Affinerie v Hamburku byla první moderní továrna na galvanické pokovování , která zahájila svou výrobu v roce 1876. Německý vědec Gottfried Osann vynalezl v roce 1830 práškovou metalurgii při určování atomové hmotnosti kovu; kolem té doby bylo objeveno, že množství a typ legujícího prvku (např. cínu) do mědi by ovlivnily zvonové tóny.

Během nárůstu poptávky po mědi pro věk elektřiny, od 80. let 19. století až do Velké hospodářské krize ve 30. letech, Spojené státy produkovaly jednu třetinu až polovinu nově vytěžené mědi na světě. Mezi hlavní okresy patřil okres Keweenaw v severním Michiganu, především původní ložiska mědi, která byla koncem 80. let 19. století zastíněna rozsáhlými ložisky sulfidů v Butte v Montaně , která sama byla zastíněna porfyrovými ložisky na jihu Spojených států, zejména v Bingham Canyon, Utah a Morenci, Arizona . Zavedení povrchové těžby parní lopatou a inovace v tavení, rafinaci, flotační koncentraci a dalších zpracovatelských krocích vedly k hromadné výrobě. Na počátku dvacátého století se na prvním místě umístila Arizona , následovaná Montanou , poté Utahem a Michiganem .

Flash tavení bylo vyvinuto společností Outokumpu ve Finsku a poprvé použito v Harjavaltě v roce 1949; energeticky účinný proces představuje 50 % světové primární produkce mědi.

Mezivládní rada zemí vyvážejících měď , vytvořená v roce 1967 Chile, Peru, Zairem a Zambií, působila na trhu s mědí jako OPEC s ropou, i když nikdy nedosáhla stejného vlivu, zejména proto, že druhý největší producent, Spojené státy , nikdy nebyl členem; byla rozpuštěna v roce 1988.

Aplikace

Měděné tvarovky pro pájené klempířské spoje

Hlavními aplikacemi mědi jsou elektrické dráty (60 %), pokrývačské a klempířské práce (20 %) a průmyslové stroje (15 %). Měď se používá většinou jako čistý kov, ale při požadavku na vyšší tvrdost se přidává do slitin jako je mosaz a bronz (5 % z celkového použití). Již více než dvě století se měděná barva používá na trupy lodí k regulaci růstu rostlin a měkkýšů. Malá část zásob mědi se používá pro doplňky výživy a fungicidy v zemědělství. Obrábění mědi je možné, i když se upřednostňují slitiny pro dobrou obrobitelnost při vytváření složitých součástí.

Drát a kabel

Navzdory konkurenci jiných materiálů zůstává měď preferovaným elektrickým vodičem téměř ve všech kategoriích elektrického vedení s výjimkou horního přenosu elektrické energie, kde je často preferován hliník . Měděný drát se používá při výrobě energie , přenosu energie , distribuci energie , telekomunikacích , elektronických obvodech a nesčetných typech elektrických zařízení . Elektrické rozvody jsou nejdůležitějším trhem pro měděný průmysl. To zahrnuje konstrukční elektrické vedení, napájecí kabel pro rozvody, drát spotřebiče, komunikační kabel, automobilový drát a kabel a magnetický drát. Zhruba polovina veškeré vytěžené mědi se používá na vodiče elektrických vodičů a kabelů. Mnoho elektrických zařízení se spoléhá na měděné vodiče, protože má mnoho přirozených prospěšných vlastností, jako je vysoká elektrická vodivost , pevnost v tahu , tažnost , odolnost proti tečení (deformaci) , odolnost proti korozi , nízká tepelná roztažnost , vysoká tepelná vodivost , snadné pájení , kujnost. a snadnost instalace.

Na krátkou dobu od konce 60. do konce 70. let byly měděné rozvody nahrazeny hliníkovými rozvody v mnoha projektech bytové výstavby v Americe. Nová elektroinstalace byla zapletena do řady požárů domů a průmysl se vrátil k mědi.

Elektronika a související zařízení

Měděné elektrické přípojnice distribuující energii do velké budovy

Integrované obvody a desky plošných spojů stále častěji obsahují měď místo hliníku kvůli své vynikající elektrické vodivosti; chladiče a výměníky tepla používají měď kvůli jejím vynikajícím vlastnostem rozptylu tepla. Elektromagnety , elektronky , katodové trubice a magnetrony v mikrovlnných troubách používají měď, stejně jako vlnovody pro mikrovlnné záření.

Elektromotory

Vynikající vodivost mědi zvyšuje účinnost elektrických motorů . To je důležité, protože motory a systémy poháněné motorem představují 43–46 % veškeré celosvětové spotřeby elektřiny a 69 % veškeré elektřiny spotřebované průmyslem. Zvýšení hmotnosti a průřezu mědi v cívce zvyšuje účinnost motoru. Měděné rotory motorů , nová technologie navržená pro motorové aplikace, kde jsou úspory energie primárním konstrukčním cílem, umožňují indukčním motorům pro všeobecné použití splňovat a překračovat prémiové normy účinnosti National Electrical Manufacturers Association (NEMA) .

Výroba obnovitelné energie

Obnovitelné zdroje energie, jako je sluneční , větrná , přílivová , vodní , biomasa a geotermální energie, se staly významnými sektory energetického trhu. Rychlý růst těchto zdrojů ve 21. století byl vyvolán rostoucími cenami fosilních paliv a také problémy s jejich dopadem na životní prostředí , které výrazně snížily jejich využití.

Měď hraje v těchto systémech obnovitelné energie důležitou roli. Spotřeba mědi je v průměru až pětkrát vyšší v systémech obnovitelné energie než v tradiční výrobě energie, jako jsou fosilní paliva a jaderné elektrárny. Vzhledem k tomu, že měď je vynikajícím tepelným a elektrickým vodičem mezi technickými kovy (po stříbře na druhém místě), elektrické systémy využívající měď generují a přenášejí energii s vysokou účinností as minimálními dopady na životní prostředí.

Při výběru elektrických vodičů plánovači zařízení a inženýři zohledňují investiční náklady na materiály oproti provozním úsporám díky jejich energetické účinnosti po dobu jejich životnosti a nákladům na údržbu. Měď si v těchto výpočtech často vede dobře. Faktor zvaný „intenzita využití mědi“ je mírou množství mědi potřebné k instalaci jednoho megawattu nové kapacity na výrobu energie.

Měděné dráty pro recyklaci

Při plánování nového zařízení na výrobu energie z obnovitelných zdrojů se inženýři a specifikátoři produktů snaží vyhnout nedostatkům vybraných materiálů. Podle United States Geological Survey se zásoby mědi v zemi od roku 1950 zvýšily o více než 700 %, z téměř 100 milionů tun na 720 milionů tun v roce 2017, a to navzdory skutečnosti, že světová rafinovaná spotřeba se za posledních 50 let více než ztrojnásobila. . Zásoby mědi se odhadují na více než 5 000 milionů tun.

Posílení dodávek z těžby mědi je skutečnost, že více než 30 procent mědi instalované během posledního desetiletí pocházelo z recyklovaných zdrojů. Míra jeho recyklace je vyšší než u jakéhokoli jiného kovu.

Tento článek pojednává o úloze mědi v různých systémech výroby obnovitelné energie.

Architektura

Měděná střecha na radnici v Minneapolis , potažená patinou
Staré měděné nádobí v jeruzalémské restauraci
Velká měděná mísa. Dhankar Gompa .

Měď se od starověku používá jako trvanlivý architektonický materiál odolný proti korozi a povětrnostním vlivům. Střechy , lemování , dešťové svody , svody , kupole , věže , klenby a dveře byly vyrobeny z mědi po stovky nebo tisíce let. Architektonické využití mědi se v moderní době rozšířilo o vnitřní a vnější obklady stěn , stavební dilatační spáry , stínění rádiových frekvencí a antimikrobiální a dekorativní interiérové ​​produkty, jako jsou atraktivní zábradlí, koupelnová zařízení a desky na pracovní desky. Mezi další důležité výhody mědi jako architektonického materiálu patří nízký tepelný pohyb , nízká hmotnost, ochrana před bleskem a recyklovatelnost.

Výrazná přírodní zelená patina kovu je již dlouho vyhledávaná architekty a designéry. Finální patina je obzvláště odolná vrstva, která je vysoce odolná vůči atmosférické korozi, čímž chrání podkladový kov proti dalšímu povětrnostním vlivům. Může to být směs uhličitanových a síranových sloučenin v různých množstvích v závislosti na podmínkách prostředí, jako je kyselý déšť obsahující síru. Architektonická měď a její slitiny mohou být také „dokončeny“ , aby získaly určitý vzhled, dojem nebo barvu. Povrchové úpravy zahrnují mechanické povrchové úpravy, chemické barvení a nátěry.

Měď má vynikající pájecí vlastnosti a lze ji svařovat ; nejlepších výsledků se dosáhne při obloukovém svařování kovů plynem .

Antibioznečištění

Měď je biostatická , což znamená, že na ní nebudou růst bakterie a mnoho dalších forem života. Z tohoto důvodu se odpradávna používal k obložení částí lodí na ochranu proti vilhelmům a slávkám . Původně se používal čistý, ale od té doby byl nahrazen barvou na bázi kovu a mědi Muntz . Podobně, jak bylo diskutováno u slitin mědi v akvakultuře , slitiny mědi se staly důležitými síťovinami v odvětví akvakultury , protože jsou antimikrobiální a zabraňují biologickému znečištění , a to i v extrémních podmínkách a mají silné strukturální a korozivzdorné vlastnosti v mořském prostředí.

Antimikrobiální

Dotykové povrchy ze slitiny mědi mají přirozené vlastnosti, které ničí širokou škálu mikroorganismů (např. E. coli O157:H7, methicilin -rezistentní Staphylococcus aureus ( MRSA ), Staphylococcus , Clostridium difficile , virus chřipky A , adenovirus , SARS-Cov-2 a houby ). Indové používali měděné nádoby od starověku pro skladování vody, ještě předtím, než moderní věda zjistila její antimikrobiální vlastnosti. Bylo prokázáno, že některé slitiny mědi při pravidelném čištění zabíjejí více než 99,9 % choroboplodných bakterií během pouhých dvou hodin. Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) schválila registrace těchto slitin mědi jako „ antimikrobiálních materiálů s přínosem pro veřejné zdraví“; toto schválení umožňuje výrobcům činit právní nároky na přínosy produktů vyrobených z registrovaných slitin pro veřejné zdraví. Kromě toho EPA schválila dlouhý seznam antimikrobiálních měděných výrobků vyrobených z těchto slitin, jako jsou zábradlí, madla , stolky nad postel, dřezy , vodovodní baterie , kliky dveří , toaletní hardware, počítačové klávesnice , vybavení klubů zdraví a nákupní košík . rukojeti (úplný seznam viz: Antimikrobiální dotykové povrchy ze slitiny mědi#Schválené produkty ). Měděné kliky používají nemocnice ke snížení přenosu nemocí a legionářská nemoc je potlačována měděnými trubkami ve vodovodních systémech. Antimikrobiální produkty ze slitiny mědi jsou nyní instalovány ve zdravotnických zařízeních ve Spojeném království, Irsku, Japonsku, Koreji, Francii, Dánsku a Brazílii a také jsou požadovány v USA a v tranzitním systému metra v Santiagu v Chile, kde Zábradlí ze slitiny mědi a zinku byla v letech 2011 až 2014 instalována na přibližně 30 stanicích. Textilní vlákna lze smíchat s mědí a vytvořit tak antimikrobiální ochranné tkaniny.

Spekulativní investování

Měď může být použita jako spekulativní investice kvůli předpokládanému nárůstu využití z celosvětového růstu infrastruktury a důležité roli, kterou má při výrobě větrných turbín , solárních panelů a dalších obnovitelných zdrojů energie. Dalším důvodem předpokládaného nárůstu poptávky je skutečnost, že elektromobily obsahují v průměru 3,6krát více mědi než konvenční automobily, ačkoli se o vlivu elektromobilů na poptávku po mědi diskutuje. Někteří lidé investují do mědi prostřednictvím akcií na těžbu mědi, ETF a futures . Jiné skladují fyzickou měď ve formě měděných tyčí nebo kruhů, i když mají tendenci nést vyšší prémii ve srovnání s drahými kovy. Ti , kteří se chtějí vyhnout prémiím z měděných prutů , mohou alternativně skladovat staré měděné dráty , měděné trubky nebo americké groše vyrobené před rokem 1982 .

Lidová medicína

Měď se běžně používá ve špercích a podle některých lidových slov měděné náramky zmírňují příznaky artritidy . V jedné studii na osteoartrózu a jedné studii na revmatoidní artritidu nebyly nalezeny žádné rozdíly mezi měděným náramkem a kontrolním (neměděným) náramkem. Žádný důkaz neprokazuje, že by měď mohla být absorbována kůží. Pokud by tomu tak bylo, mohlo by to vést k otravě mědí .

Kompresní oblečení

Nedávno byly některé kompresní oděvy s propletenou mědí uváděny na trh se zdravotními tvrzeními podobnými tvrzení lidové medicíny. Vzhledem k tomu, že kompresní oblečení je platnou léčbou některých onemocnění, oblečení může mít tento přínos, ale přidaná měď nemusí mít žádný přínos kromě placebo efektu .

Degradace

Chromobacterium violaceum a Pseudomonas fluorescens mohou mobilizovat pevnou měď jako kyanidovou sloučeninu. Ericoidní mykorhizní houby spojené s Calluna , Erica a Vaccinium mohou růst v kovonosných půdách obsahujících měď. Ektomykorhizní houba Suillus luteus chrání mladé borovice před toxicitou mědi. Vzorek houby Aspergillus niger byl nalezen vyrůstající z roztoku pro těžbu zlata a bylo zjištěno, že obsahuje kyanokomplexy takových kovů, jako je zlato, stříbro, měď, železo a zinek. Houba také hraje roli při solubilizaci sulfidů těžkých kovů.

Biologická role

Bohatým zdrojem mědi jsou ústřice, hovězí a jehněčí játra, para ořechy, melasa, kakao a černý pepř. Mezi dobré zdroje patří humr, ořechy a slunečnicová semínka, zelené olivy, avokádo a pšeničné otruby.

Biochemie

Proteiny mědi mají různé role v biologickém transportu elektronů a transportu kyslíku, což jsou procesy, které využívají snadnou vzájemnou přeměnu Cu(I) a Cu(II). Měď je nezbytná pro aerobní dýchání všech eukaryot . V mitochondriích se nachází v cytochrom c oxidase , což je poslední protein v oxidativní fosforylaci . Cytochrom c oxidáza je protein, který váže O 2 mezi mědí a železem; protein přenese 8 elektronů na molekulu O 2 , aby ji redukoval na dvě molekuly vody. Měď se také nachází v mnoha superoxiddismutázách , proteinech, které katalyzují rozklad superoxidů jejich přeměnou (disproporcionací ) na kyslík a peroxid vodíku :

  • Cu 2+ -SOD + O 2 → Cu + -SOD + O 2 (redukce mědi; oxidace superoxidu)
  • Cu + -SOD + O 2 + 2H + → Cu 2+ -SOD + H 2 O 2 (oxidace mědi; redukce superoxidu)

Protein hemocyanin je nosičem kyslíku u většiny měkkýšů a některých členovců , jako je vrápenec ( Limulus polyphemus ). Protože je hemocyanin modrý, mají tyto organismy spíše modrou krev než červenou krev hemoglobinu na bázi železa . Strukturně příbuzné hemocyaninu jsou lakázy a tyrosinázy . Namísto reverzibilní vazby kyslíku tyto proteiny hydroxylují substráty, což ilustruje jejich role při tvorbě laků . Biologická role mědi začala s výskytem kyslíku v zemské atmosféře. Několik měděných proteinů, jako jsou „modré měděné proteiny“, neinteraguje přímo se substráty; proto to nejsou enzymy. Tyto proteiny přenášejí elektrony procesem nazývaným přenos elektronů .

Fotosyntéza funguje propracovaným elektronovým transportním řetězcem v thylakoidní membráně . Centrálním článkem tohoto řetězce je plastocyanin , modrý protein mědi.

Unikátní tetranukleární měděné centrum bylo nalezeno v reduktáze oxidu dusného .

Chemické sloučeniny, které byly vyvinuty pro léčbu Wilsonovy choroby, byly zkoumány pro použití v terapii rakoviny.

Výživa

Měď je nezbytným stopovým prvkem v rostlinách a zvířatech, ale ne ve všech mikroorganismech. Lidské tělo obsahuje měď v množství asi 1,4 až 2,1 mg na kg tělesné hmotnosti.

Vstřebávání

Měď je absorbována ve střevě, poté transportována do jater vázaná na albumin . Po zpracování v játrech je měď distribuována do ostatních tkání ve druhé fázi, která zahrnuje protein ceruloplasmin , který přenáší většinu mědi v krvi. Ceruloplasmin také nese měď, která se vylučuje do mléka, a je zvláště dobře vstřebatelný jako zdroj mědi. Měď v těle normálně prochází enterohepatální cirkulací (asi 5 mg denně vs. asi 1 mg denně absorbováno ve stravě a vyloučeno z těla) a tělo je schopno v případě potřeby vylučovat část přebytečné mědi žlučí . který odvádí část mědi z jater, která pak není střevem zpětně absorbována.

Dietní doporučení

Americký lékařský institut (IOM) aktualizoval odhadované průměrné požadavky (EAR) a doporučené dietní dávky (RDA) pro měď v roce 2001. Pokud není dostatek informací pro stanovení EAR a RDA, použije se odhad označený Adekvátní příjem (AI ) . namísto. AI pro měď jsou: 200 μg mědi pro samce a samice ve věku 0–6 měsíců a 220 μg mědi pro samce a samice ve věku 7–12 měsíců. Pro obě pohlaví jsou RDA pro měď: 340 μg mědi pro 1–3 roky, 440 μg mědi pro 4–8 let, 700 μg mědi pro 9–13 let, 890 μg mědi pro 14– 18 let a 900 μg mědi pro věk 19 let a starší. Pro těhotenství 1 000 μg. Pro laktaci 1 300 μg. Pokud jde o bezpečnost, IOM také stanoví tolerovatelné horní úrovně příjmu (UL) pro vitamíny a minerály, pokud jsou důkazy dostatečné. V případě mědi je UL stanovena na 10 mg/den. Souhrnně se EAR, RDA, AI a UL označují jako dietní referenční příjem .

Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) označuje souhrnný soubor informací jako dietetické referenční hodnoty s referenčním příjmem populace (PRI) namísto RDA a průměrným požadavkem namísto EAR. AI a UL jsou definovány stejně jako ve Spojených státech. Pro ženy a muže ve věku 18 let a starší jsou AI stanoveny na 1,3 a 1,6 mg/den, v daném pořadí. AI pro těhotenství a kojení je 1,5 mg/den. U dětí ve věku 1–17 let se AI zvyšuje s věkem z 0,7 na 1,3 mg/den. Tyto AI jsou vyšší než americké RDA. Evropský úřad pro bezpečnost potravin přezkoumal stejnou bezpečnostní otázku a stanovil UL na 5 mg/den, což je polovina hodnoty v USA.

Pro účely označování potravin a doplňků stravy v USA je množství v porci vyjádřeno jako procento denní hodnoty (% DV). Pro účely označování mědi bylo 100 % denní hodnoty 2,0 mg, ale od 27. května 2016 byla revidována na 0,9 mg, aby byla v souladu s RDA. Tabulka starých a nových denních hodnot pro dospělé je uvedena v Referenčním denním příjmu .

Nedostatek

Kvůli své úloze při usnadnění vychytávání železa může nedostatek mědi vyvolat příznaky podobné anémii , neutropenii , kostní abnormality, hypopigmentaci, poruchu růstu, zvýšený výskyt infekcí, osteoporózu, hypertyreózu a abnormality v metabolismu glukózy a cholesterolu. Naopak Wilsonova choroba způsobuje hromadění mědi v tělesných tkáních.

Těžký nedostatek lze zjistit testováním nízkých hladin mědi v plazmě nebo séru, nízkého ceruloplasminu a nízkých hladin superoxiddismutázy červených krvinek; tyto nejsou citlivé na mezní stav mědi. Jako další faktor nedostatku byla uvedena „aktivita cytochrom c oxidázy leukocytů a krevních destiček“, ale výsledky nebyly potvrzeny replikací.

Toxicita

Gramová množství různých solí mědi byla vzata při pokusech o sebevraždu a vyvolala akutní toxicitu mědi u lidí, pravděpodobně kvůli redoxnímu cyklování a vytváření reaktivních kyslíkových druhů , které poškozují DNA . Odpovídající množství solí mědi (30 mg/kg) je pro zvířata toxické. Minimální dietní hodnota pro zdravý růst králíků byla hlášena jako alespoň 3 ppm v potravě. Vyšší koncentrace mědi (100 ppm, 200 ppm nebo 500 ppm) ve stravě králíků však mohou příznivě ovlivnit účinnost konverze krmiva , rychlost růstu a procento opracování jatečně upravených těl.

Chronická toxicita mědi se u lidí normálně nevyskytuje kvůli transportním systémům, které regulují absorpci a vylučování. Autozomálně recesivní mutace v transportních proteinech pro měď mohou tyto systémy vyřadit, což vede k Wilsonově chorobě s akumulací mědi a cirhózou jater u osob, které zdědily dva defektní geny.

Zvýšené hladiny mědi byly také spojeny se zhoršením příznaků Alzheimerovy choroby .

Expozice člověka

V USA úřad pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (OSHA) stanovil přípustný expoziční limit (PEL) pro měděný prach a výpary na pracovišti jako časově vážený průměr (TWA) 1 mg/m 3 . Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH) stanovil doporučený expoziční limit (REL) na 1 mg/m 3 , časově vážený průměr. Hodnota IDLH (bezprostředně životu a zdraví nebezpečné) je 100 mg/ m 3 .

Měď je součástí tabákového kouře . Rostlina tabáku snadno absorbuje a hromadí těžké kovy , jako je měď z okolní půdy do svých listů. Ty jsou po vdechnutí kouře snadno absorbovány do těla uživatele. Zdravotní důsledky nejsou jasné.

Viz také

Reference

Poznámky

Pourbaixovy diagramy pro měď
Měď ve vodě pourbiax diagram.png
Měď v sulfidických médiích pourbiax diagram.png
Měď v 10M čpavku pourbiax diagram.png
Měď v chloridových médiích více mědi pourbiax.png
v čisté vodě nebo v kyselých nebo alkalických podmínkách. Měď v neutrální vodě je ušlechtilejší než vodík. ve vodě obsahující sulfid v 10M roztoku amoniaku v roztoku chloridu

Další čtení

externí odkazy