Historia miedzi, właściwości, struktura, zastosowania, papier biologiczny

On miedź Jest to metal przejściowy, który należy do grupy 11 stolika okresowego i jest reprezentowany przez symbol chemiczny Cu. Charakteryzuje się i wyróżnia się jako metal z czerwoną pomarańczową, bardzo plastycznym i plastycznym, będąc również doskonałym przewodnikiem elektryczności i ciepła.

W swojej metalicznej postaci znajduje się jako podstawowy minerał w skałach bazaltowych. Tymczasem zardzewiałe w siarkowych związkach (te z najwyższym wykorzystaniem górniczym), arseniurów, chlorków i węglanów; to znaczy ogromna kategoria minerałów.

Zespół alarmowy wykonany z miedzi. Źródło: Pixabay.

Wśród zawierających minerałów można wymienić kalcyt, chalkopiryt, stromy, preit, malachite i lazur. Miedź jest również obecna w popiołach alg, koralowcach morskich i stawonogach.

Ten metal ma obfitość 80 ppm w skórce Ziemi i średnie stężenie w wodzie morskiej 2,5 ∙ 10^-4 Mg/L. W naturze jest przedstawiany jako dwa naturalne izotopy: ⁶³Cu, z obfitością 69,15 %i ⁶⁵Cu, z obfitością 30,85%.

Istnieją dowody, że miedź została rzucona w 8000. C. I stop z cyną, tworząc brąz, w 4000 do. C. Uważa się, że tylko żelazo meteoryczne i złoto, poprzedzają je jako pierwsze metale używane przez człowieka. Jest zatem synonimem archaicznej i pomarańczowej jednocześnie.

Miedź jest używana głównie w opracowaniu kabli do jazdy elektrycznej w silnikach elektrycznych. Takie kable, małe lub duże maszyny do makijażu lub urządzenia branżowe oraz w życiu codziennym.

Miedź interweniuje w elektronicznym łańcuchu transportu, który umożliwia syntezę ATP; Główny związek energii żywych istot. Jest to współzałożyciel nadmiernej dysmutazy: enzym, który degraduje się do jonu nadtlenkowego, wysoce toksycznego związku dla żywych istot.

Ponadto, miedź jest zgodna z hemocyjaniną A w transporcie tlenu w niektórych pajęczakach, skorupiakach i mięczakach, które są podobne do tego, co jest wykonane przez żelazo w hemoglobinie.

Pomimo wszystkich jego korzystnych działań na rzecz człowieka, miedź, gdy gromadzi się w ludzkim ciele, w takim przypadku choroby Wilsona może powodować marskość wątroby, zaburzenia mózgu i uszkodzenie oka, między innymi zmianami.

[TOC]

Historia

Wiek miedzi

Native miedzi zastosowano do opracowania artefaktów jako substytutu kamienia w neolicie, prawdopodobnie między latami 9000 a 8000. C. Miedź jest jednym z pierwszych metali używanych przez człowieka, po żelazku obecnym w meteorytach i złota.

Istnieją dowody na zastosowanie wydobycia w uzyskiwaniu miedzi w 5000. C. Już na poprzednią datę zbudowano artykuły miedziane; Tak jest w przypadku zbocza wykonanego w Iraku w 8700 do. C.

Z kolei uważa się, że metalurgia urodziła się w Mezopotamii (obecny Irak) w 4000. C., Kiedy metal minerałów został zmniejszony przy użyciu pożaru i węgla. Następnie miedź celowo stopiła cyną do produkcji brązu (4000 do. C.).

Niektórzy historycy wskazują na wiek miedzi, który byłby chronologicznie zlokalizowany między epoką neolitu a epoką brązu. Następnie epoka żelaza zastąpiła epokę brązu między 2000 a 1000 na. C.

Epoka brązu

Wiek brązu rozpoczął się 4000 lat po tym, jak miedź była możliwa do stopienia. Brązowe artykuły kultury Vinca od 4500 do. C.; Podczas gdy w Sumerii i Egipcie są opracowane obiekty brązowe 3000 lat. C.

Zastosowanie radioaktywnego węgla pozwoliło na ustalenie istnienia wydobycia miedzi w Alderley Edge, Cheshire i Wielkiej Brytanii, w latach 2280–1890. C.

Można zauważyć, że Ötzi, „lodowy człowiek” z szacunkową datą od 3300 do 3200 do. C., Miałem topór z czystą miedzianą głową.

Rzymianie od siódmego wieku do. C. Używali miedzianych elementów, takich jak waluta. Julio Cesar użył mosiężnych monet, stopu miedzi i cynku. Ponadto monety Octavio wykonano ze stopu miedzi, ołowiu i cyny.

Produkcja i nazwa

Produkcja miedzi w Imperium Rzymskim osiągnęła 150.000 ton rocznie, liczba tylko podczas rewolucji przemysłowej. Rzymianie przynieśli miedź Cypr, wiedząc o tym jako AES Cyprium („Chipre Metal”).

Następnie termin zdegenerowany w cuprum: nazwa używana do wyznaczenia miedzi do 1530 r.

Wielka miedziana góra w Szwecji, która działała od dziesiątego wieku do 1992 roku, obejmowała 60% konsumpcji Europy w XVII wieku. Plant Norddeutsche Affinerie w Hamburgu (1876) była pierwszą nowoczesną rośliną galwanoplastyki, która użyła miedzi.

Może ci służyć: kwas bursztynowy: struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Fizyczne i chemiczne właściwości

Wygląd

Miedź to lśniący pomarańczowy czerwony metal, a większość rodzimych metali jest szaro lub srebrna.

Liczba atomowa (z)

29

Masa atomowa

63 546 u

Temperatura topnienia

1.084.62 ºC

Wspólne gazy, takie jak tlen, azot, dwutlenek węgla i dwutlenek siarki, są rozpuszczalne w stopionej miedzi i wpływają na właściwości mechaniczne i elektryczne metalu po zestalonym.

Punkt wrzenia

2.562 ° C

Gęstość

- 8,96 g/ml w temperaturze pokojowej.

- 8,02 g/ml w temperaturze topnienia (ciecz).

Należy zauważyć, że nie ma znacznego spadku gęstości między fazą stałą i ciekłą; Oba reprezentują bardzo gęste materiały.

Fusion Heat

13.26 kJ/mol.

Ciepło parowe

300 kJ/mol.

Pojemność kaloryczna trzonowa

24,44 J/(mol ∙ k).

Rozszerzalność cieplna

16,5 µm/(m ∙ k) w 25 ° C.

Przewodność cieplna

401 w/(m ∙ k).

Rezystancja

16,78 Ω ∙ m do 20 ° C.

Przewodność elektryczna

59,6 ∙ 10⁶ CZŁEK.

Miedź przedstawia bardzo wysokie przewodnictwo elektryczne, przewyższone tylko przez La Plata.

Twardość mohs

3.0.

Jest to zatem miękki, a także dość plastyczny metal. Odporność i twardość rosną dzięki zimnej pracy z powodu powstawania wydłużonych kryształów tej samej struktury sześciennej wyśrodkowanej na twarzy obecnej w miedzi.

Reakcje chemiczne

Próba płomienia miedzianego, która jest identyfikowana przez kolor jego niebieskawego zielonego płomienia. Źródło: SWN (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/plik: flametest-co-cu.Swn.JPG)

Miedź nie reaguje z wodą, ale z tlenem atmosferycznym, pokrywając warstwę tlenku czarnego grilla, który zapewnia ochronę korozji leżącym u podstaw warstw metalu:

2CU (s) + o₂(g) → 2cuo

Miedź nie jest rozpuszczalna w rozcieńczonych kwasach, jednak reaguje z gorącymi i stężonymi kwasami siarkowymi i azotowymi. Jest również rozpuszczalny w amoniaku w roztworze wodnym i cyjanku potasu.

Możesz oprzeć się atmosferycznej działaniu powietrza i wody morskiej. Jednak jej przedłużona wystawa powoduje utworzenie drobnej zielonej warstwy obrońcy (skate).

Przednia warstwa jest mieszaniną miedzianego węglanu i siarczanu, obserwowanego w starych budynkach lub rzeźbach, takich jak Statua Wolności w Nowym Jorku.

Miedź reaguje czerwone ogrzewanie z tlenem, aby zapewnić tlenek miedzi (CUO) i w wyższych temperaturach kształtuje tlenek miedziony (Cu₂ALBO). Reaguje również na gorąco z siarką, powodując siarczek miedzi; Dlatego jest zniszczony, gdy jest narażony na niektóre związki siarki.

Miedź i pali się niebieskim płomieniem w teście płomienia; Podczas gdy Copper II emituje zielony płomień.

Struktura elektroniczna i konfiguracja

Kryształy miedzi krystalizują w strukturze sześciennej wyśrodkowanej na twarzach (FCC) Twarz Cenred Cubic). W tym krysztale FCC atomy są zjednoczone dzięki wiązaniu metalicznym, które jest stosunkowo słabsze niż inne metale przejściowe; Wykonane w wielkiej plastyczności i niskiej temperaturze topnienia (1084 ° C).

Według konfiguracji elektronicznej:

[AR] 3D¹⁰ 4s¹

Wszystkie orbitale 3D są pełne elektronów, podczas gdy na orbicie 4S występuje wakat. Oznacza to, że orbitale 3D nie współpracują w metalowym połączeniu w połączeniu z innymi metaliami. Zatem atomy Cu wzdłuż szkła nakładają się na swoje orbitale 4S, aby stworzyć pasma, wpływając na stosunkowo słabą siłę ich interakcji.

W rzeczywistości wynikowa różnica energetyczna między elektronami orbity 3D (pełne) i 4s (nasiona) jest odpowiedzialna za kryształy miedzi wchłaniające fotony widma widzialnego, odzwierciedlając ich charakterystyczne kolor pomarańczowy.

Miedziane kryształy FCC mogą mieć różne rozmiary, które, im mniejsze, będą silniejsze niż metalowy kawałek. Kiedy są bardzo małe, mówi się o nanocząstkach, wrażliwych na utlenianie i zarezerwowane do zastosowań selektywnych.

Liczby utleniania

Pierwsza liczba lub status utleniania, którego można oczekiwać od miedzi, wynosi +1, po utracie elektronu jego orbity 4s. Mając to w związku, zakłada się istnienie kationu⁺ (Powszechnie nazywane Cuproso).

Ten i numer utleniania +2 (cu²⁺) są najbardziej znane i obfite dla miedzi; Na ogół są jedynymi nauczanymi w liceum. Istnieją jednak również liczby utleniania +3 (Cu³⁺) i +4 (cu⁴⁺), które na pierwszy rzut oka nie są tak rzadkie.

Na przykład sole anionu cuprato, cuo₂^-, Reprezentują związki miedzi (iii) lub +3; Tak jest w przypadku potasu coprato, kcuo₂ (K⁺Cu³⁺ALBO₂^2-).

Miedź, choć w mniejszym stopniu i w bardzo rzadkich przypadkach, może mieć ujemną liczbę utleniania: -2 (Cu^2-).

Może ci służyć: octan etylu

Jak to jest uzyskiwane

Surowiec

Najczęściej używanymi minerałami do ekstrakcji miedzi są siarczki metali, głównie chalkopirytu (kubki₂) I bornita (cu₅Fes₄). Minerały te wnoszą 50% całkowitego wyodrębnionego miedzi. Są również używane do uzyskania miedzi Calellita (cus) i kalcitita (cu₂S).

Miażdżące i szlifowanie

Początkowo skały są kruszone, dopóki nie otrzymają 1,2 cm fragmentów skały. Następnie kontynuuj szlifowanie fragmentów skały, aż do uzyskania cząstek 0,18 mm. Woda i odczynniki są dodawane w celu uzyskania pasty, która jest następnie przeprowadzana w celu uzyskania koncentratu miedzianego.

Flotacja

Na tym etapie powstają pęcherzyki, które łapią miedź i siarkowane minerały, które są obecne w miazie. Przeprowadzane jest kilka procesów zbierania pianki, susząc je w celu uzyskania koncentratu, który kontynuuje jego oczyszczenie.

Oczyszczenie

Aby oddzielić miedź od innych metali i zanieczyszczeń, suchy koncentrat podlega wysokim temperaturom w specjalnych piecach. Fire Rafined Copper (RAF) jest uformowana na płytkach przybliżona waga 225 kg, która będzie stanowić anody.

Elektroliza

Elektroliza stosuje się w rafinacji miedzi. Anody z odlewni są przenoszone do komórek elektrolitycznych w celu rafinacji. Miedź przesuwa się do katody i osadów zanieczyszczeń na dole komórek. W tym procesie katody miedzi są uzyskiwane z 99,99% czystością.

Stopy miedzi

Brązowy

Brąz to stop z miedzi i cyny, stanowi miedź między 80 a 97% tego samego. Był używany do produkcji broni i przyborów. Jest obecnie stosowany w opracowaniu części mechanicznych odpornych na wcieranie i korozję.

Ponadto jest stosowany w budowie instrumentów muzycznych, takich jak dzwonki, gong, naczynia, saksofonie i struny harf, gitary i fortepian.

Mosiądz

Mosiądz to stop i cynk. W bramkach przemysłowych procent cynku jest mniejszy niż 50%. Jest stosowany w opracowaniu metalowych pojemników i konstrukcji.

Monel

Stop Monel to stop z niklu, o stosunku 2: 1 między niklem a miedź. Jest odporny na korozję i jest stosowany w wymiennikach ciepła, prętów i łuków soczewek.

Constatan

Weryfikacja to stop składający się z 55% miedzi i 45% niklu. Służy do tworzenia monet i charakteryzuje się stałym oporem. Również stop cuproníquel jest używany do zewnętrznej powłoki monety o niskiej nominalnej.

Becu

Stop miedzi-Berilio ma 2% procent beryl. Ten stop łączy wytrzymałość, twardość, przewodność elektryczną i odporność na korozję. Stop jest powszechnie stosowany w złączach elektrycznych, produktach telekomunikacyjnych, składnikach małych komputerów i źródeł.

Narzędzia takie jak klawisze, śrubokręt i młoty używane w kopalniach oleju i węgla mają inicjały BECEC jako gwarancję, że nie wytwarzają iskry.

Inni

90% stopów srebra i 10% miedzi były używane w walutach, do 1965 r., Kiedy użycie srebra zostało wyeliminowane we wszystkich walutach, z wyjątkiem waluty półprodukcyjnej.

Miedź i 7% stop aluminium ma złoty kolor i jest używany w dekoracji. Tymczasem Shakudo jest japońskim dekoracyjnym stopem miedzi i złota, w niskim odsetku (4 do 10%).

Aplikacje

Okablowanie elektryczne i silniki

Miedziane okablowanie elektryczne. Źródło: Scott Ehardt [domena publiczna]

Miedź ze względu na wysokie elektryczne i niskie koszty jest preferowanym metalem do użytku w okablowaniu elektrycznym. Kabel miedziany jest używany w różnorodnych stadiach energii elektrycznej, takich jak wytwarzanie energii elektrycznej, przekładni, dystrybucji itp.

50% miedzi wytwarzanej na świecie jest stosowane w opracowaniu kabli elektrycznych i drutów, ze względu na ich wysoką przewodność elektryczną, łatwość drutu (ciągliwość), odporność na deformację i korozję.

Miedź jest również stosowana w opracowaniu zintegrowanych obwodów i krawędzi obwodów drukowanych. Metal jest stosowany w ciepłach i wymiennikach ciepła ze względu na jego wysokie przewodnictwo termiczne, co ułatwia rozpraszanie ciepła.

Miedź jest stosowana w elektromagnetach, rurkach próżniowych, katodach i rurkach magnetronów pieców mikrofalowych.

Podobnie jest stosowany w budowie silników i systemów elektrycznych, które umieszczają silniki, reprezentując te przedmioty około 40% światowego zużycia energii elektrycznej.

Budowa

Miedź, ze względu na odporność na korozję i atmosferyczne działanie powietrzne, od dłuższego czasu jest używana na dachach domu, domieszkowaniu, kopułach, drzwiach, oknach itp.

Obecnie jest używany w podszewku ścian i przedmiotów dekoracyjnych, takich jak akcesoria łazienkowe, drzwi i lampy. Ponadto jest stosowany w produktach przeciwdrobnoustrojowych.

Może ci służyć: chlorek wapnia (CACL2)

Działanie bioestatyczne

Miedź zapobiega na nim licznych form życia. Zastosowano go w arkuszach, które umieszczono w dolnej części łodzi statków, aby zapobiec wzrostowi mięczaków, takich jak małże, a także perclabes.

Obecnie do wyżej wspomnianej ochrony statków używane są obrazy oparte na miedzi. Metaliczna miedź może zneutralizować liczne bakterie przez kontakt.

Zbadano jego mechanizm działania oparty na jego właściwości jonowych, korozyjnych i fizycznych. Wniosek był taki, że zachowanie utleniające miedź, wraz z właściwościami rozpuszczalności jej tlenków, są czynnikami, które powodują, że metaliczna miedź jest przeciwbakteryjna.

Metaliczna miedź działa na niektóre szczepy I. coli, S. aureus I Clostridium difficile, Virus grupy A, adenowirus i grzyby. Dlatego przewiduje się, że użyje stopów miedzi, które są w kontakcie z rękami pasażerów w różnych środkach transportu.

Nanocząstki

Działanie przeciwdrobnoustrojowe miedzi jest dalej wzmacniane, gdy stosuje się ich nanocząstki, które okazały się przydatne do leczenia endodontycznego.

Podobnie nanocząstki miedzi są doskonałymi adsorbentami, a ponieważ są pomarańczowe, zmiana koloru w nich reprezentuje utajoną metodę kolorymetryczną; Na przykład opracowany do wykrywania pestycydów ditiokarbamatów.

Artykuł biologiczny

W elektronicznym łańcuchu transportu

Miedź jest niezbędnym elementem życia. Interweniuje w elektronicznym łańcuchu transportu, będąc częścią kompleksu IV. W tym kompleksie wykonuje się ostatni etap elektronicznego łańcucha transportu: zmniejszenie cząsteczki tlenu w celu utworzenia wody.

Kompleks IV składa się z dwóch grup, cytochromu A, cytochromu₃, a także dwa centra cen; Jeden o nazwie CUA i drugi Cub. Cytochrom a₃ i Cub tworzy centrum dwuklenkowe, w którym następuje redukcja tlenu do wody.

Na tym etapie Cu przechodzi ze stanu utleniania +1 do +2, nadając elektronom cząsteczce tlenu. Elektroniczny łańcuch transportu wykorzystuje NADH i FADH₂, z cyklu Krebsa, jako dawcy elektronów, z którymi tworzy elektrokemiczny gradient wodoru.

Ten gradient służy jako źródło energii do generowania ATP, w procesie znanym jako fosforylacja oksydacyjna. Tak więc, a ostatecznie obecność miedzi jest niezbędna do produkcji ATP w komórkach eukariotycznych.

W enzymu dysmutaza nadtlenku

Miedź jest częścią dysmutazy nadtlenkowej enzymu, enzymu, który katalizuje rozkład jonu nadtlenku (lub₂^-), Toksyczny związek dla żywych istot.

Supmutasa supplias katalizuje rozkład jonu nadtlenku, aby zamienić go w tlen i/lub nadtlenek wodoru.

Nadtlenek dysmutazy może zastosować redukcję miedzi w celu utleniania nadtlenku tlenu lub może powodować, że utlenianie miedzi tworzy nadtlenek wodoru z nadtlenku.

W hemocyjaninie

Hemocyjanina jest białkiem obecnym we krwi niektórych pajęczaków, skorupiaków i mięczaków. Wypełnia funkcję podobną do hemoglobiny u tych zwierząt, ale zamiast żelaza w miejscu transportu tlenu ma miedź.

Hemocyjanina ma dwa atomy miedzi w swoim aktywnym miejscu. Z tego powodu kolor hemocyjaniny jest zielonkawy. Centra miedziane nie są w bezpośrednim kontakcie, ale mają pobliską lokalizację. Cząsteczka tlenu przeplatana jest między dwoma atomami miedzi.

Koncentracja w ludzkim ciele

Ciało ludzkie zawiera od 1,4 do 2,1 mg Cu/kg masy ciała. Miedź jest wchłaniana w jelicie cienkim, a następnie zabrana do wątroby przymocowanej do albuminy. Stamtąd miedź jest transportowana do reszty ludzkiego ciała przymocowanego do ceruloplazminy białka w osoczu.

Nadmiar miedzi jest wydalany przez żółć. Jednak w niektórych przypadkach, podobnie jak w przypadku choroby Wilsona, miedź gromadzi się w ciele, manifestując toksyczne działanie metalu, które wpływają na układ nerwowy, nerki i oczy.

Bibliografia

1. Ghoto, s.DO., Khuhawar, m.I., Jahangir, t.M. i in. (2019). Zastosowania nanocząstek miedzi do wykrywania kolorymetrycznych pesicydów ditiokarbaminianowych. J Nanostruct Chem 9: 77. doi.Org/10.1007/S40097-019-0299-4
2. Sánchez-Sanhueza, Gabriela, Fuentes-Rodríguez, Daniela i Bello-Toledo, Helia. (2016). Nanocząsteczki miedzi jako środek przeciwdrobnoustrojowy w rozpraszając kanały korzeniowe: przegląd systematyczny. International Journal of Oodontastomatology, 10 (3), 547-554. Dx.doi.Org/10.4067/S0718-381x2016000300024
3. Wikipedia. (2019). Miedź. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Terence Bell. (19 września 2018 r.). Fizyczne właściwości miedzi berylu. Odzyskane z: balita.com
5. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (3 lipca 2019). Fakty miedzi: właściwości chemiczne i fizyczne. Odzyskane z: Thoughtco.com
6. Redaktorzy Enyclopaedia Britannica. (26 lipca 2019 r.). Miedź: element chemiczny. Britannica Encyclopaedia. Odzyskane z: Britannica.com
7. Redaktor. (10 listopada 2018 r.). Kalcyk. Odzyskane z: linia górnicza.com
8. Lentech b.V. (2019). Tabela okresu: miedź. Odzyskane z: lentech.com