História medi, vlastnosti, štruktúra, použitie, biologický papier

On meď Je to prechodný kov, ktorý patrí do skupiny 11 periodickej tabuľky a predstavuje ho chemický symbol cu. Vyznačuje sa a vyznačuje sa tým, že je červenooranžovým kovom, veľmi ťažkým a kravským, je tiež veľkým vodičom elektriny a tepla.

Vo svojej kovovej podobe sa nachádza ako primárny minerál v čadičových skalách. Medzitým hrdzavé v sírnych zlúčeninách (tie s najvyšším vykorisťovaním ťažby), arzeniur, chloridy a uhličitany; to znamená rozsiahla kategória minerálov.

Budík vyrobený z medi. Zdroj: Pixabay.

Medzi minerálmi, ktoré ho obsahujú. Meď je tiež prítomná v rianoch, morských koraloch a článkonožci.

Tento kov má množstvo 80 ppm v zemskej kôre a priemerná koncentrácia v morskej vode 2,5 ∙ 10^-4 mg/l. V prírode je prezentovaný ako dva prírodné izotopy: ⁶³Cu, s množstvom 69,15 %a ⁶⁵Cu, s množstvom 30,85%.

Existujú dôkazy o tom, že meď bola obsadená v 8000 až. C. A zliatiny s cínu na vytvorenie bronzu, v 4000 až. C. Predpokladá sa, že iba meteorické železo a zlato, predchádzajú tomu ako prvé kovy používané človekom. Je preto synonymom archaického a oranžového jasu súčasne.

Meď sa používa hlavne pri vypracovaní káblov pre jazdu elektriny v elektrických motoroch. Takéto káble, malé alebo veľké, make -upové zariadenia alebo priemyselné zariadenia a v každodennom živote.

Meď zasahuje do elektronického transportného reťazca, ktorý umožňuje syntézu ATP; Hlavná energetická zlúčenina živých bytostí. Je to spoločná founderka nadmernej dysmutázy: enzým, ktorý sa degraduje na superoxidový ión, vysoko toxickú zlúčeninu pre živé bytosti.

Okrem toho meď v súlade s hemokyanínom úlohou pri transporte kyslíka v niektorých arachnidoch, kôrovcoch a mäkkýšoch, ktoré sú podobné úlohe vyrobenou železom v hemoglobíne.

Napriek všetkým svojim prospešným činnostiam pre človeka, meď, keď sa hromadí v ľudskom tele, tak je to prípad Wilsonovej choroby, môže okrem iných zmien spôsobiť cirhózu pečene, poruchy mozgu a poškodenie očí.

[TOC]

História

Medený vek

Natívna meď sa použila na vypracovanie artefaktov ako náhrada za kameň v neolitu, pravdepodobne medzi rokmi 9000 a 8000 až. C. Meď je jedným z prvých kovov, ktoré používa človek, po železnom prítomnom v meteoritoch a zlato.

Existujú dôkazy o použití ťažby pri získavaní medi v 5000 až. C. Už na predchádzajúci dátum boli postavené medené články; Taký je prípad svahu vyrobeného v Iraku stimubilne v roku 8700. C.

Na druhej strane sa verí, že metalurgia sa narodila v Mezopotámii (súčasný Irak) v 4000. C., Keď sa kov minerálov znížil pomocou požiaru a uhlia. Potom meď úmyselne legovaná s cínu na výrobu bronzu (4000 až. C.).

Niektorí historici poukazujú na medený vek, ktorý by bol chronologicky umiestnený medzi neolitom a bronzovou dobou. Následne vek železa nahradil bronz medzi rokmi 2000 a 1000. C.

Doba bronzová

Vek bronzovej sa začal 4000 rokov po tom, čo bola možná roztavená. Bronzové články o kultúre Vinca pochádzajú od 4500 do. C.; Zatiaľ čo v Sumerii a Egypte sú vypracované bronzové objekty 3000 rokov. C.

Použitie rádioaktívneho uhlíka umožnilo stanovenie existencie ťažby medi v Alderley Edge, Cheshire a Spojenom kráľovstve medzi rokmi 2280 až 1890. C.

Dá sa poznamenať, že Ötzi, „ľadový muž“ s odhadovaným dátumom medzi 3300 a 3200 až. C., Mal som sekeru s čistou medenou hlavou.

Rimania z siedmeho storočia do. C. Použili medené kusy ako mena. Julio Cesar použil mosadzné mince, zliatinu medi a zinok. Okrem toho sa Octavio's Coins vyrábali so zliatinou medi, olova a cínu.

Výroba a meno

Výroba medi v Rímskej ríši dosiahla 150.000 ton za rok, uvedené iba počas priemyselnej revolúcie. Rimania priniesli Cyprusovu meď a vedeli, že je to Cyprium („Chipre Metal“).

Potom termín degeneračný v cuprume: názov použitý na označenie meďnatého až do roku 1530, keď bol zavedený termín anglického koreňového „meď.

Veľká horská medená hory vo Švédsku, ktorá pracovala od 10. storočia do roku 1992, pokryla 60% spotreby Európy v sedemnástom storočí. Affinerie závod Norddeutsche v Hamburgu (1876) bol prvou modernou galvanoplastickou rastlinou, ktorá používala meď.

Môže vám slúžiť: kyselina sukcinová: štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Vzhľad

Meď je lesklý oranžový červený kov, zatiaľ čo väčšina natívnych kovov je šedá alebo strieborná.

Atómové číslo (z)

29

Atómová hmotnosť

63 546 u

Bod topenia

1.084,62 ° C

Bežné plyny, ako je kyslík, dusík, oxid uhličitý a oxid siričitý, sú rozpustné v roztavenej medi a ovplyvňujú mechanické a elektrické vlastnosti kovu, keď silní.

Bod varu

2.562 ° C

Hustota

- 8,96 g/ml pri izbovej teplote.

- 8,02 g/ml v bode topenia (kvapalina).

Všimnite si, že medzi fázou tuhej a kvapalnej fázy nedochádza k výraznému zníženiu hustoty; Obidve predstavujú veľmi husté materiály.

Fúzne teplo

13,26 kJ/mol.

Odparovanie

300 kJ/mol.

Molárna kalikára

24,44 J/(mol ∙ k).

Tepelná rozťažnosť

16,5 um/(M ∙ K) pri 25 ° C.

Tepelná vodivosť

401 w/(m ∙ k).

Elektrický odpor

16,78 Ω ∙ m až 20 ° C.

Elektrická vodivosť

59,6 ∙ 10⁶ Ty.

Meď predstavuje veľmi vysoké elektrické vedenie, ktoré prekročilo iba La Plata.

Mohs tvrdosť

3,0.

Je to preto mäkký a tiež dosť ťažký kov. Odolnosť a tvrdosť sa zvyšuje prostredníctvom práce nachladnutia v dôsledku tvorby predĺžených kryštálov tej istej kubickej štruktúry sústredené na tvár prítomnú v medi.

Chemické reakcie

Pokus medi, ktorý je identifikovaný farbou svojho modom zeleného plameňa. Zdroj: SWN (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/súbor: FlameTest-Co-Cu.Zachytiť.Jpg)

Meď nereaguje s vodou, ale s atmosférickým kyslíkom, ktorý pokrýva vrstvu oxidu čierneho mriežky, ktorá poskytuje ochranu proti korózii podkladovým vrstvám kovu:

2CU (s) + o₂g) → 2CUO

Meď nie je rozpustná v zriedených kyselinách, avšak reaguje s horúcimi a koncentrovanými kyselinami sulfúrových a dusičných kyselín. Je tiež rozpustný vo amoniaku vo vodnom roztoku a vo kyanide draselného.

Môžete odolať atmosférickému vzduchu a morskej vode. Jej predĺžená výstava však vedie k tvorbe jemnej zelenej ochrannej vrstvy (korčule).

Predná vrstva je zmes uhličitanu medi a síranu, pozorovaná v starých budovách alebo sochách, ako je napríklad socha slobody v New Yorku.

Meď reaguje na červené zahrievanie kyslíkom, čím sa poskytne oxid cupric (CUO) a pri vyšších teplotách tvaru oxidu CUPROUS (CU (CU₂Buď). Reaguje tiež horúco so síry, aby spôsobil sulfid medi; Preto je poškvrnený, keď je vystavený niektorým zlúčeninám síry.

Copper I Spaľujem s modrým plameňom v teste plameňa; Zatiaľ čo meď II emituje zelený plameň.

Elektronická štruktúra a konfigurácia

Medené kryštály kryštalizujú v kubickej štruktúre sústredené na tváre (FCC) Tvár Cenred Cubic). V tomto kryštáli FCC sú atómy zjednotené vďaka kovovej väzbe, ktorá je pomerne slabšia ako iné prechodné kovy; Vyrobené vo svojej veľkej ťažnosti a nízkom bode topenia (1084 ° C).

Podľa elektronickej konfigurácie:

[AR] 3D¹⁰ 4s¹

Všetky 3D orbitály sú plné elektrónov, zatiaľ čo na orbitálnom 4S je neobsadené miesto. To znamená, že 3D orbitály nesúhlasia s kovovým odkazom v spojení s inými kovmi. Atómy Cu pozdĺž skla prekrývali svoje 4S orbitály, aby vytvorili pruhy, čo ovplyvňuje relatívne slabú silu ich interakcií.

V skutočnosti je výsledný energetický rozdiel medzi elektrónmi 3D orbitálu (plný) a 4S (semená) zodpovedný za medené kryštály absorbujúce fotóny viditeľného spektra, čo odráža ich výraznú pomarančovú farbu.

Medené kryštály FCC môžu mať rôzne veľkosti, ktoré, tým menšie, bude silnejší kovový kus. Keď sú veľmi malé, hovorí sa o nanočasticiach, citlivých na oxidáciu a vyhradené pre selektívne aplikácie.

Oxidácia

Prvé číslo alebo stav oxidácie, ktorý sa dá očakávať z medi, je +1, po strate elektrónu jeho orbitálu 4S. Tým, že ju má v zlúčenine, predpokladá sa existencia katiónu⁺ (Bežne nazývané cuproso).

Toto a oxidačné číslo +2 (cu²⁺) sú najznámejšie a hojné pre meď; Spravidla sú jediní, ktorí sa učia na strednej škole. Existujú však aj oxidačné čísla +3 (cu³⁺) a +4 (cu⁴⁺), ktoré nie sú také zriedkavé, ako si môžete myslieť na prvý pohľad.

Napríklad soli cuprato aniónu, cuo₂^-, Predstavujú medené zlúčeniny (III) alebo +3; Taký je prípad draselného couprato, KCUO₂ (K⁺Cu³⁺Ani₂^2-).

Aj meď, aj keď v menšej miere a vo veľmi zriedkavých prípadoch môže mať negatívne oxidačné číslo: -2 (Cu^2-).

Môže vám slúžiť: etylacetát

Ako sa získa

Surový materiál

Najpoužívanejšie minerály na extrakciu medi sú sulfidy kovov, hlavne chalkopyrit (šálky₂) A Bornita (cu₅Fes₄). Tieto minerály prispievajú 50% z celkového extrahovaného medi. Používajú sa tiež na získanie medi Calellita (CUS) a CalCoita (Cu₂S).

Drvenie a brúsenie

Spočiatku sa horniny rozdrví, až kým nezískajú 1,2 cm horninové fragmenty. Potom pokračujte brúsením fragmentov hornín, až kým nezískajte častice 0,18 mm. Voda a reagenty sa pridávajú, aby sa získala pasta, ktorá sa potom vykonáva, aby sa získal koncentrát medi.

Plavák

V tejto fáze sa tvoria bubliny, ktoré zachytávajú meď a sírne minerály, ktoré sú prítomné v buničine. Vykonáva sa niekoľko procesov zberu peny, ktoré ho sušia, aby sa získal koncentrát, ktorý pokračuje v čistení.

Čistenie

Na oddelenie medi od iných kovov a nečistôt je koncentrát sucha vystavený vysokým teplotám v špeciálnych pecách. Fire Rafined Copper (RAF) sa formuje na tanier.

Elektrolýza

Elektrolýza sa používa pri rafinácii medi. Anódy z zlievárne sa preberajú do elektrolytických buniek na rafináciu. Meď sa presúva do katódy a sedimentu nečistôt na spodku buniek. V tomto procese sa meďné katódy získajú s 99,99% čistotou.

Zliatiny medi

Bronz

Bronz je zliatinou medi a cínu, ktorá predstavuje meď medzi 80 a 97% toho istého. Používa sa na výrobu zbraní a náter. V súčasnosti sa používa pri vypracovaní mechanických častí odolných voči treniu a korózii.

Okrem toho sa používa pri konštrukcii hudobných nástrojov, ako sú zvončeky, gongy, riady, saxofóny a reťazce harfov, gitárov a klavíra.

Mosadz

Mosadz je meď a zliatina zinku. V priemyselných podprsenkách je percento zinku nižšie ako 50%. Používa sa pri vypracovaní kovových nádob a štruktúr.

Monel

Monel Alloy je zliatina niklu-kobre s pomerom 2: 1 medzi niklom a meďou. Je odolný proti korózii a používa sa v tepelných výmenníkoch, tyčí a oblúkoch šošoviek.

Konštantný

Overenie je zliatina pozostávajúca z 55% medi a 45% niklu. Používa sa na výrobu mincí a vyznačuje sa konštantným odporom. Zliatina Cuproníquel sa používa aj na vonkajší náter mincí s nízkou nominálnou hodnotou.

Biť

Zliatina Copper-Berilio má 2% Beryl percento. Táto zliatina kombinuje pevnosť, tvrdosť, elektrickú vodivosť a odolnosť proti korózii. Zliatina sa bežne používa v elektrických konektoroch, telekomunikačných výrobkoch, komponentoch malých počítačov a prameňov.

Nástroje, ako sú kľúče, skrutkovače a kladivá používané na olejových a uhoľných baniach, majú iniciály spoločnosti Becec ako záruka, že nevyrábajú iskry.

Ďalší

90% zliatiny striebra a 10% meď sa použili v menách, až do roku 1965, keď bolo použitie striebra eliminované vo všetkých menách, s výnimkou meny polovice dolára.

Meď a 7% zliatiny hliníka majú zlatú farbu a používa sa v dekorácii. Medzitým je shakudo japonská dekoratívna zliatina medi a zlata, v nízkom percentuálnom podiele (4 až 10%).

Žiadosti

Elektrické zapojenie a motory

Elektrické zapojenie medi. Zdroj: Scott Ehardt [verejná doména]

Meď z dôvodu vysokej elektrickej a nízkej ceny je preferovaný kov na použitie pri elektrickom zapojení. Kábel medi sa používa v rôznych fázach elektriny, ako je výroba elektriny, prenos, distribúcia atď.

50% medi vyrábanej na svete sa používa pri vypracovaní elektrických káblov a drôtov kvôli ich vysokej elektrickej vodivosti, ľahkej drôte (ťažnosť), odporu voči deformácii a korózii.

Meď sa používa aj pri vypracovaní integrovaných obvodov a dosiek s tlačenými obvodmi. Kov sa používa v tepelných a tepelných výmenníkoch kvôli svojmu vysokému tepelnému vedeniu, čo uľahčuje rozptyl tepla.

Meď sa používa v elektromagnetoch, vákuových skúmavkách, katódových a magnetrónových trubiach mikrovlnných pecí.

Podobne sa používa pri výstavbe elektrických motorov a systémov, ktoré kladú motory, čo predstavuje tieto položky okolo 40% svetovej spotreby elektrickej energie.

Výstavba

Meď sa kvôli svojej odolnosti voči korózii a atmosférickému pôsobeniu vzduchu už dlho používa na streche domu, dopingu, kupolov, dverí, okien atď.

V súčasnosti sa používa pri podšívaní stien a dekoratívnych predmetov, ako sú kúpeľňové doplnky, dvere a lampy. Okrem toho sa používa v antimikrobiálnych výrobkoch.

Môže vám slúžiť: chlorid vápenatý (CACL2)

Bioestačná akcia

Copper zabraňuje početným životným formám, ktoré na ňom nemôžu rásť. Používala sa v listoch, ktoré boli umiestnené v dolnej časti lodí lodí, aby sa zabránilo rastu mäkkýšov, ako sú mušle, ako aj Perclabes.

Obrazy založené na medi sa v súčasnosti používajú na vyššie uvedenú ochranu lodí. Kovová meď môže prostredníctvom kontaktu neutralizovať početné baktérie.

Bol študovaný mechanizmus pôsobenia založený na jeho iónových, korozívnych a fyzikálnych vlastnostiach. Záverom bolo, že oxidačné správanie medi, spolu s vlastnosťami rozpustnosti oxidov, sú faktory, ktoré spôsobujú antibakteriálny kovový meď.

Kovové medené koná na niektorých kmeňoch A. coli, Siež. aureus a Clostridium difficile, Vírus skupiny A, adenovírus a huby. Preto sa predpokladá, že používajú zliatiny medi, ktoré sú v kontakte s rukami cestujúcich v rôznych dopravných prostriedkoch.

Nanočastice

Antimikrobiálne pôsobenie medi sa ďalej zosilní, keď sa použijú nanočastice, ktoré sa ukázali ako užitočné pre endodontické ošetrenie.

Podobne sú nanočastice medi vynikajúcimi adsorbentmi a pretože sú oranžové, zmena farby v nich predstavuje latentnú kolorimetrickú metódu; Napríklad vyvinuté na detekciu ditiokarbamátov pesticídov.

Biologický dokument

V elektronickom prepravnom reťazci

Meď je nevyhnutným prvkom pre život. Zasahuje do elektronického transportného reťazca, ktorý je súčasťou komplexu IV. V tomto komplexe sa vykonáva posledný krok elektronického transportného reťazca: redukcia molekuly kyslíka za vzniku vody.

IV komplex sa skladá z dvoch skupín, cytochrómu A, cytochrómu₃, ako aj dve centrá CEN; jeden sa volá Cua a druhý mláďa. Cytochróm a₃ a Cub tvorí binukleárne centrum, v ktorom dochádza k redukcii kyslíka na vodu.

V tejto fáze Cu prechádza z oxidačného stavu +1 na +2, čím sa elektróny dodáva molekule kyslíka. Elektronický transportný reťazec používa NADH a FADH₂, z cyklu Krebs, ako darcovia elektrónov, s ktorým vytvára elektrochemický gradient vodíka.

Tento gradient slúži ako zdroj energie na tvorbu ATP v procese známeho ako oxidačná fosforylácia. Takže a nakoniec, prítomnosť medi je potrebná na produkciu ATP v eukaryotických bunkách.

V enzýme superoxid dysmutáza

Meď je súčasťou enzýmovej superoxidovej dysmutázy, enzýmu, ktorý katalyzuje rozklad superoxidu iónu (alebo₂^-), Toxická zlúčenina pre živé bytosti.

Supmutasa Suppias katalyzuje rozklad superoxidu iónu, aby sa zmenil na kyslík a/alebo peroxid vodíka.

Superoxid dysmutázy môže použiť redukciu meďnatého na oxidizáciu superoxidu kyslíka alebo môže spôsobiť, že oxidácia meďnatého tvorí peroxid vodíka z superoxidu.

V hemokyaníne

Hemocyanín je proteín prítomný v krvi niektorých arachnidov, kôrovcov a mäkkýšov. Spĺňa funkciu podobnú hemoglobínu u týchto zvierat, ale namiesto toho, aby ste mali železo v mieste transportu kyslíka, má meď.

Hemocyanín má na svojom aktívnom mieste dva atómy medi. Z tohto dôvodu je farba hemocyanínu zelenkavou modrou farbou. Medené kovové centrá nie sú v priamom kontakte, ale majú blízke miesto. Molekula kyslíka je rozptýlená medzi dvoma atómami medi.

Koncentrácia v ľudskom tele

Ľudské telo obsahuje 1,4 a 2,1 mg Cu/kg telesnej hmotnosti. Meď sa absorbuje v tenkom čreve a potom sa prevezme do pečene pripojenej k albumínu. Odtiaľ sa meď transportuje do zvyšku ľudského tela pripojeného k plazmatickému proteínovému ceruloplazmínu.

Prebytočná meď sa vylučuje žlčou. V niektorých prípadoch však, ako je to v prípade Wilsonovej choroby, sa meď v tele hromadí a prejavuje toxické účinky kovu, ktoré ovplyvňujú nervový systém, obličky a oči.

Odkazy

1. Ghoto, s.Do., Khuhawar, m.A., Jahangir, T.M. a kol. (2019). Aplikácie nanočastíc medi na kolorimetrickú detekciu ditiokarbamátových pesicidov. J NanoSstruct Chem 9: 77. doi.org/10.1007/S40097-019-0299-4
2. Sánchez-Sanhueza, Gabriela, Fuentes-Rodríguez, Daniela a Bello-Toledo, Helia. (2016). Nanočastice medi ako činidlo antimikrobiálneho potenciálu pri dissinfekcii koreňových kanálov: systematický prehľad. International Journal of Oodontastomatology, 10 (3), 547-554. Dx.doi.org/10.4067/S0718-381X2016000300024
3. Wikipedia. (2019). Meď. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
4. Terenta. (19. september 2018). Fyzikálne vlastnosti meďnatiny berylia. Získané z: Thebalance.com
5. HelMestine, Anne Marie, PH.D. (3. júla 2019). Fakty o medi: Chemické a fyzikálne vlastnosti. Zotavené z: Thoughtco.com
6. Redaktori Enyclopaedia Britannica. (26. júla 2019). Meď: chemický prvok. Encyclopaedia Britannica. Získané z: Britannica.com
7. Editor. (10. novembra 2018). Kalkotit. Získané z: Ťažobnej línie.com
8. Šošovica B.Vložka. (2019). Tabuľka obdobia: Meď. Získané z: Lentech.com