błyszcząca, czerwonawa miedź była pierwszym metalem manipulowanym przez ludzi i nadal pozostaje ważnym metalem w przemyśle.
najstarszy metalowy przedmiot znaleziony na Bliskim Wschodzie składa się z miedzi; był to maleńki awl datowany na 5100 pne, a grosz amerykański był pierwotnie wykonany z czystej miedzi (chociaż obecnie jest to 97,5 procent cynku z cienką miedzianą skórką).
miedź jest trzecim najczęściej spożywanym metalem przemysłowym na świecie, po żelazie i aluminium, według amerykańskiego badania Geologicznego (USGS)., Około trzy czwarte tej miedzi przeznacza się na druty elektryczne, kable telekomunikacyjne i elektronikę.
oprócz złota, miedź jest jedynym metalem w układzie okresowym, którego kolor nie jest naturalnie srebrny lub szary.
opis chemiczny
- liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 29
- symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): Cu
- masa atomowa (średnia masa atomu): 63,55
- gęstość: 8,92 gramów na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
- temperatura topnienia: 1,984.32 stopni Fahrenheit (1084.,62 stopnie Celsjusza)
- temperatura wrzenia: 5301 stopni F (2927 stopni C)
- liczba izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): 35; 2 stabilny
- najczęściej spotykane izotopy: Cu-63 (69,15 procent naturalnej obfitości) i Cu-65 (30,85 procent naturalnej obfitości)
Historia i charakterystyka
większość miedzi występuje w Rudzie i musi być wytapiana lub wydobywana z rudy, dla czystości, zanim będzie mogła być użyta. Ale naturalne reakcje chemiczne mogą czasami uwalniać rodzimą miedź, zgodnie ze stroną chemistry database, Chemicool.,
ludzie wytwarzają rzeczy z miedzi od co najmniej 8000 lat i wymyślili, jak wytopić metal około 4500 p. n. e.następnym krokiem technologicznym było tworzenie stopów miedzi poprzez dodanie cyny do miedzi, która stworzyła twardszy metal niż poszczególne jego części: brąz. Rozwój technologiczny zapoczątkowany został w epoce brązu, w okresie obejmującym około 3300 do 1200 p. n. e., i zgodnie z historią jest rozwijany przez użycie narzędzi i broni z brązu.
, Archeolodzy odkryli maleńkie narzędzie, lub spiczaste, datowane na 5100 p. n. e., które zostało pochowane z kobietą w średnim wieku w starożytnej wiosce w Izraelu. Awl reprezentuje najstarszy metalowy obiekt, jaki kiedykolwiek znaleziono na Bliskim Wschodzie. Miedź prawdopodobnie pochodziła z regionu Kaukazu, położonego w górzystym regionie obejmującym Południowo-Wschodnią Rosję, Armenię, Azerbejdżan i Gruzję, oddalonym o ponad 600 mil (1000 kilometrów), zgodnie z artykułem opublikowanym w 2014 roku w PLOS ONE. W starożytnym Egipcie ludzie używali stopów miedzi do wyrobu biżuterii, w tym pierścieni na palce., Badacze odkryli również ogromne kopalnie miedzi z X wieku p. n. e.w Izraelu.
około dwie trzecie miedzi na Ziemi znajduje się w skałach magmowych (wulkanicznych), a około jedna czwarta występuje w skałach osadowych, zgodnie z USGS. Metal jest ciągliwy i ciągliwy oraz dobrze przewodzi ciepło i energię elektryczną-powody, dla których miedź jest szeroko stosowana w elektronice i okablowaniu.
Miedź zmienia kolor na zielony z powodu reakcji utleniania, czyli traci elektrony, gdy jest wystawiona na działanie wody i powietrza. Powstały tlenek miedzi jest matowy zielony., Ta reakcja utleniania jest powodem, dla którego miedziana Statua Wolności jest zielona, a nie pomarańczowo-czerwona. Według Copper Development Association, zwietrzała warstwa tlenku miedzi o grubości zaledwie 0,005 cala (0,127 milimetra) pokrywa Lady Liberty, a pokrycie waży około 80 ton (73 Tony metryczne). Zmiana koloru miedzi na zielony nastąpiła stopniowo i została zakończona w 1920 roku, 34 lata po poświęceniu i odsłonięciu pomnika, według New York Historical Society.
kto by pomyślał?,
oto kilka interesujących faktów na temat miedzi:
- według Petera van der Krogta, holenderskiego historyka, słowo „miedź” ma kilka korzeni, z których wiele pochodzi od łacińskiego słowa Cuprum, które pochodzi od wyrażenia Cyprium aes, co oznacza „metal z Cypru”, ponieważ większość miedzi używanej w tym czasie była wydobywana na Cyprze.
- gdyby wszystkie przewody miedziane w przeciętnym samochodzie były ułożone, rozciągałoby się to o 1,5 km( według USGS).,
- Przewodność elektryczna (jak łatwo prąd może przepływać przez metal) miedzi jest druga tylko do srebra, zgodnie z Jefferson Laboratory.
- grosze były wykonane z czystej miedzi dopiero w latach 1783-1837. W latach 1837-1857 grosze były wykonane z brązu (95% miedzi, pozostałe 5% z cyny i cynku). W 1857 roku ilość miedzi w groszach spadła do 88 procent (pozostałe 12 procent to nikiel) i powróciła do poprzedniej receptury w 1864 roku. W 1962 zawartość grosza zmieniła się na 95 procent miedzi i 5 procent cynku., Od 1982 do dziś grosze to 97,5 procent cynku i 2,5 procent miedzi.
- ludzie potrzebują miedzi w diecie. Metal jest niezbędnym minerałem śladowym, który ma kluczowe znaczenie dla tworzenia czerwonych krwinek, zgodnie z Narodową Biblioteką medycyny Stanów Zjednoczonych. Na szczęście miedź można znaleźć w różnych produktach spożywczych, w tym ziarnach, fasoli, ziemniakach i zielonych liściach.
- za dużo miedzi to jednak zła rzecz., Spożywanie dużych ilości metalu może powodować bóle brzucha, wymioty i żółtaczkę (żółtawy odcień skóry i biel oczu, które mogą wskazywać, że wątroba nie działa prawidłowo) w krótkim okresie. Długotrwałe narażenie może prowadzić do objawów, takich jak Niedokrwistość, Drgawki i biegunka, która jest często krwawa i może być niebieska.
- czasami w wodociągach występują podwyższone poziomy miedzi z powodu starych rur miedzianych., Na przykład w sierpniu 2018 roku system szkół publicznych w Detroit wyłączył wodę pitną w szkołach publicznych jako środek ostrożności z powodu wysokiego poziomu miedzi i żelaza znalezionego w wodzie, zgodnie z Seattle Times.
- miedź ma właściwości antybakteryjne i zabija bakterie, wirusy i drożdże w kontakcie, zgodnie z artykułem z 2011 roku w czasopiśmie Applied and Environmental Microbiology. W rezultacie miedź może być nawet wpleciona w tkaniny, aby zrobić odzież antybakteryjną, jak skarpety, które zwalczają grzybicę stóp.,
- Przewody miedziane wywołują reakcję zapalną, która jest toksyczna zarówno dla plemników, jak i jaj, w celu zapobiegania ciąży. W przypadku każdej procedury medycznej istnieje ryzyko wystąpienia działań niepożądanych. Chociaż toksyczność miedzi nie wydaje się być jednym, zgodnie z artykułem z 2017 opublikowanym w Medical Science Monitor.,
Current research
Medicine: Copper’s anti-microbial properties have made it a popular metal in the medical field., Wiele szpitali eksperymentowało z pokrywaniem często dotykanych powierzchni, takich jak szyny łóżkowe i przyciski wywołania, miedzią lub stopami miedzi, próbując spowolnić rozprzestrzenianie się zakażeń szpitalnych. Miedź zabija drobnoustroje, zakłócając ładunek elektryczny błon komórkowych organizmów, powiedziała Cassandra Salgado, profesor chorób zakaźnych i epidemiolog szpitalny na Uniwersytecie Medycznym w Karolinie Południowej.,
w 2013 roku zespół naukowców pod kierownictwem Salgado przetestował powierzchnie w oddziałach intensywnej terapii (ICU) w trzech szpitalach, porównując pomieszczenia zmodyfikowane powierzchniami miedzianymi przymocowanymi do sześciu wspólnych obiektów, które są poddawane wielu dłoniom pomieszczeniom nie zmodyfikowanym miedzią. Naukowcy odkryli, że w tradycyjnych salach szpitalnych (bez powierzchni miedzianych) u 12,3% pacjentów rozwinęły się infekcje oporne na antybiotyki, takie jak oporny na metycylinę Staphylococcus aureus (MRSA) i oporny na wankomycynę Enterococcus (VRE). Dla porównania, w pomieszczeniach modyfikowanych miedzią, tylko 7.,1 procent pacjentów zachorowało na jedną z tych potencjalnie niszczących infekcji.
„wiemy, że jeśli umieścisz miedź w pokoju pacjenta, zmniejszysz obciążenie mikrobiologiczne” – powiedział Salgado Live Science. „Myślę, że to jest coś, co było pokazywane raz po raz. Nasze badanie jako pierwsze wykazało, że może to przynieść korzyści kliniczne.”
badacze nie zmienili nic innego na temat warunków OIOM poza miedzią.lekarze i pielęgniarki nadal myli ręce, a sprzątanie trwało jak zwykle., Naukowcy opublikowali swoje wyniki w 2013 roku w czasopiśmie Infection Control and Hospital Epidemiology.
Salgado i jej zespół testowali również miedzianą wykładzinę na stetoskopach, zgodnie z artykułem z 2017 roku opublikowanym w American Journal of Infection Control, w którym naukowcy odkryli, że na stetoskopach pokrytych miedzią było znacznie mniej bakterii, a 66 procent stetoskopów było całkowicie wolnych od bakterii. Dalsze badania są kontynuowane w celu przetestowania idei miedziowania na innych oddziałach medycznych, szczególnie w obszarach, w których pacjenci są bardziej mobilni niż na OIOM., Trzeba też przeprowadzić analizę kosztów i korzyści, porównując koszt instalacji miedzianej z oszczędnościami uzyskanymi dzięki zapobieganiu kosztownym infekcjom-powiedziała.
Elektronika: Miedź odgrywa również ogromną rolę w elektronice, a ze względu na jej obfitość i niską cenę, naukowcy pracują nad integracją metalu w coraz większej liczbie najnowocześniejszych urządzeń.
w rzeczywistości miedź może pomóc w produkcji futurystycznego papieru elektronicznego, biosensorów do noszenia i innej” miękkiej ” elektroniki, powiedział Wenlong Cheng, profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Monash w Australii., Cheng i jego współpracownicy użyli nanowirów miedzi do stworzenia „aerogel monolith”, materiału, który jest bardzo porowaty, bardzo lekki i wystarczająco mocny, aby samodzielnie wstać, podobnie jak sucha gąbka kuchenna. W przeszłości te monolity aerogel były wykonane ze złota lub srebra, ale miedź jest bardziej ekonomiczną opcją.
mieszając nanowiry miedzi z niewielkimi ilościami alkoholu poliwinylowego, naukowcy stworzyli monolity aerożelowe, które mogłyby przekształcić się w rodzaj krojonej, kształtnej gumy przewodzącej elektryczność. Naukowcy opisali swoje odkrycia w 2014 roku w czasopiśmie ACS Nano., Ostatecznym rezultatem może być miękki robot lub czujnik medyczny, który idealnie łączy się z zakrzywioną skórą, Cheng powiedział żywej nauce. On i jego zespół pracują obecnie nad stworzeniem czujników ciśnienia krwi i temperatury ciała z miedzianych monolitów aerogel — innym sposobem miedź może pomóc monitorować ludzkie zdrowie.
fizyka: w eksperymencie z 2014 roku kawałek miedzi stał się najzimniejszym metrem sześciennym (35,3 stóp sześciennych) na ziemi, gdy naukowcy schłodzili go do 6 milikelwinów, czyli sześciu tysięcznych stopni powyżej zera bezwzględnego (0 kelwinów)., Jest to najbliższa substancja o tej masie i objętości, jaka kiedykolwiek doszła do zera absolutnego.
(400 kg) miedziana kostka wewnątrz pojemnika zwanego kriostatem, który jest specjalnie zaprojektowany, aby utrzymać przedmioty wyjątkowo zimne. Jest to pierwszy kriostat, czyli urządzenie do utrzymywania rzeczy w niskich temperaturach, które jest w stanie utrzymać substancje tak blisko zera absolutnego.
Budowa kriostatu w ekstremalnych temperaturach to tylko pierwszy krok w nowym eksperymencie, w którym kriostat będzie działał jako detektor cząstek., Badacze mają nadzieję, że detektor, który jest w trakcie uruchamiania zgodnie z aktualizacją stanu z 2018 roku, ujawni więcej o cząstkach subatomowych zwanych neutrinami i dlaczego we wszechświecie jest o wiele więcej materii niż antymaterii.
Rolnictwo: naukowcy z Cornell University badają skutki niedoborów miedzi w uprawach, zwłaszcza pszenicy. Pszenica jest jednym z najważniejszych produktów spożywczych na świecie, a niedobory miedzi mogą prowadzić zarówno do niższych plonów, jak i niższej płodności.,
naukowcy badają, w jaki sposób rośliny absorbują i przetwarzają miedź. Według amerykańskiego Departamentu Rolnictwa, w pszenicy znaleziono dwa białka, AtCITF1 i AtSPL7, które są niezbędne do pobierania i dostarczania miedzi do narządów rozrodczych pszenicy.
wczesne testy wykazały, że gdy miedź i inne składniki odżywcze są wzbogacane w soiland, a następnie wchłaniane przez pszenicę, plony rosną nawet siedmiokrotnie., Podczas gdy wiedza o miedzi i innych minerałach jest znana jako korzystna dla zdrowia i płodności upraw, jak i dlaczego tego faktu nie jest dobrze zrozumiane. Wiedza o tym, dlaczego miedź jest korzystna i jak działa w ramach wzrostu i rozmnażania rośliny, może być dalej stosowana w uprawach, takich jak ryż, jęczmień i owies, i może wprowadzić te uprawy za pomocą nawozu bogatego w minerały, w tym miedź, do gleby, która kiedyś nie nadawała się do uprawy rolnej.,
dodatkowe zasoby
- American Cancer Society analizuje badania na temat miedzi i twierdzi, że może ona odgrywać rolę w zapobieganiu lub leczeniu raka.
- Agencja Ochrony Środowiska dostarcza informacji na temat narażenia na wysokie poziomy miedzi i skutków korozji miedzi w rurach domowych.
- Thomas Jefferson National Accelerator facility (Jefferson Lab) bada historię i zastosowania miedzi.
12.05.2018 r.