Metale ciężkie: miedź.

Miedź jest metalicznym, wystepujacym w sladowych ilosciach mineralem niezbednym do zycia dla wszystkich kregowców i kilku gatunków bezkregowców. Miedz jest szeroko rozpowszechniona w skorupie ziemskiej i kazdy kilogram zawiera 70 mg miedzi. Woda morska zawiera 1 do 2 mg miedzi na litr. W przyrodzie wystepuje glównie w postaci wielu mineralów, ale takze jako czysty metal. Ilosc miedzi w ciele dorosłego człowieka waha się między 75 a 150 mg. Miedź występuje w małym stężeniu w gruczołach, kościach i mięśniach, lecz wskutek ich dużej masy szkielet i mięśnie zawierają prawie 50% miedzi w organizmie. Wątroba jest bogatym źródłem miedzi, ponieważ zawiera około 10% całkowitej jej ilości w ciele ludzkim. Innymi organami o znacznej jej ilości są: mózg, serce i nerki. Od narodzin do osiągnięcia dojrzałości, poziom miedzi w wątrobie stopniowo spada, podczas gdy w mózgu stopniowo wzrasta. W końcu stężenia wyrównują się w obu miejscach, choć znaczenie tego zjawiska nie jest do końca poznane. W rozwijającym się płodzie połowa całkowitej ilości miedzi zawiera się w wątrobie. Uważa się, że te rezerwy mogą chronić niemowlę przed niedoborem miedzi podczas czterech pierwszych miesięcy życia. Dorośli w społeczeństwach dobrze odżywiających się utrzymują ustabilizowaną i równomierną koncentrację miedzi w tkankach, co sugeruje, że człowiek jest zdolny do regulacji poziomu minerałów pomimo różnorodności spożywanych pokarmów.

POŁOŻENIE W UKŁADZIE OKRESOWYM

Grupa Okres Liczba atomowa Liczba masowa Stan skupienia
I b miedziowce 4 29 63546 Ciało stałe

WŁASNOŚCI CHEMICZNE

Jedną z najważniejszych własności chemicznych miedzi jest jej stosunkowo duża odporność na korozję.W wilgotnym powietrzu miedź pokrywa się warstwą tzw. patyny, która jest zasadowym węglanem miedzi, chroniącą w pewnym stopniu miedź przed dalszą korozją.Na działanie wilgotnej atmosfery przemysłowej, zawierającej dwutlenek siarki, jest miedź jednak nieodporna, ponieważ wytwarzająca się wtedy na jej powierzchni warstewka zasadowego siarczanu miedzi nie zabezpiecza jej przed dalszą korozją.Miedź w mniejszym lub w większym stopniu utleniona, z jaką przeważnie ma się do czynienia w przemyśle, traci zdolność do obróbki plastycznej po wyżarzeniu jej w temperaturze 500C lub w temperaturze wyższej w atmosferze redukującej, zawierającej wodór, a więc przede wszystkim w czystym wodorze, gazie świetlnym, gazie koksowniczym, gazie generatorowym wodnym itp.To szkodliwe zjawisko, zwane chorobą wodorową miedzi, spowodowane jest stosunkowo dużą zdolnością wodoru do dyfundowania do miedzi, szczególnie w wyższych temperaturach i reakcją wodoru z tlenkiem miedziawym w myśl równania

Cu2 + H2 = 2Cu + H20

przy czym powstaje czysta miedź oraz para wodna, która z powodu braku zdolności do dyfuzji nie może się z miedzi wydostać na zewnątrz. Ponieważ wytworzona para wodna może mieć duże ciśnienie, przeto może ono wywołać lokalne mikroskopowe pęknięcia miedzi, których wpływ na własności uwidacznia się wyraźnie dopiero podczas następnej obróbki plastycznej. Uniknięcie tego szkodliwego zjawiska jest możliwe przez użycie miedzi nie zawierającej tlenu lub przez zastosowanie wyżarzania w atmosferze nie zawierającej wodoru, ani łatwo rozkładających się związków zawierających wodór. Z technicznie ważnych materiałów chemicznych silnie działają na miedź: chlor, chlorek amonu, chlorek glinu, chlorek żelaza, fluorek amonu, kwas siarkowy w wyższych temperaturach, siarkowodór, a nieco słabiej: acetylen (niebezpieczeństwo eksplozji), chlorek sodowy, chlorek wapnia, chlorowodór, kwas solny, siarczek sodowy, wapno bielące, zaprawa murarska itp.Rozpuszczalnikiem miedzi jest kwas azotowy, w którym rozpuszcza się ona bardzo łatwo, szczególnie przy użyciu go w stanie stężonym.

WYSTĘPOWANIE W PRZYRODZIE

Miedź jest mało rozpowszechniona w przyrodzie, rzadko występuje w stanie rodzimym, tworzy minerały (chalkipryt, bronit, kowelin, kupiryt, malachit). Najwięcej rudy miedzi wydobywa się w Chile. Dochody ze sprzedaży miedzi stanowią aż 48 % krajowego zysku z eksportu. W Polsce występuje w Lubińsko-Głogowskim Okręgu Miedziowym. Nasz kraj znajduje się w pierwszej dziesiątce producentów miedzi. Na pierwszym miejscu pod względem wielkości wydobycia miedzi są Stany Zjednoczone.

ROLA MIEDZI W ORGANIŹMIE

Miedź jest kofaktorem (aktywatorem Cu2+) wielu enzymów, które ułatwiają następujące procesy w ludzkim ciele:
- tworzenie melaminy, pigmentu warunkującego kolor skóry i włosów,
- tworzenie białek fibrylarnych: kolagen i elastyn,
- reakcje chemiczne nadtlenku dyzmutazy - czynnika, który chroni przed wolnymi rodnikami,
- stymuluje funkcjonowanie cytochromów: oksydazy cytochromowej i oksydazy askorbinowej enzymów odpowiedzialnych za transport tlenu w mięśniach i innych tkankach,
- transmisje impulsów nerwowych w mózgu.
Miedź jest ponadto potrzebna :
- w tworzeniu krwi, gdzie bierze udział w biosyntezie hemu (czerwonego barwnika krwi),
- w tworzeniu zdrowych kości (osteogeneza),
- w podtrzymywaniu skuteczności białych ciałek krwi (leukocytów) w swojej odpowiedzi immunologicznej przeciw antygenom.

POBIERANIE I WYKORZYSTYWANIE MIEDZI PRZEZ ORGANIZM CZŁOWIEKA

Na skuteczność absorpcji miedzi z pożywienia wpływają: typ kompleksu miedzi, obecność witaminy C lub pierwiastka cynku. Ponadto rodzaj węglowodanu wchłanianego z pożywieniem wpływa na absorpcję miedzi, np. glukoza oraz skrobia sprzyjają bardziej niż czyni to fruktoza. Podczas gdy witamina C w sposób widoczny pomaga w absorpcji miedzi, to duże ilości spożywanego cynku hamują ją. Dzieje się tak, ponieważ oba mikroelementy /cynk i miedź/ konkurują ubiegając się o te same miejsca absorpcji.

Wewnątrzkompleksowy związek miedzi z aminokwasem i glikonian miedzi są lepiej absorbowane z jelita niż zwykłe sole miedzi prawdopodobnie dzięki obecności aminokwasów i kwasu glikonowego, które sprzyjają absorbcji. 90% miedzi pochodzącej z krwi występuje w osoczu krwi, a dokładniej jest związana ze specyficznym białkiem zwanym ceruloplazminą. Pozostałe 10% miedzi występuje w czerwonych ciałkach krwi /erytrocytach/. Kompleks białkowy jest bardzo trwały i nie uwalnia miedzi do moczu, tak, więc większość miedzi wydalana jest z ciała wraz z kałem. Raz zaabsorbowana miedź dociera do wątroby, gdzie jest magazynowana i gdzie znajduje się główne centrum kontroli poziomu. Nadmiar miedzi jest wcielony do żółci i drogą sekrecji dostaje się do jelita. Tam następuje ponowne wchłonięcie części, lecz większość jest wydalana z kałem.

JAK ROZPOZNAĆ NIEDOBÓR MIEDZI W ORGANIŹMIE

Dzieci pozbawione rezerw miedzi nie rozwijają się i nie rosną prawidłowo. Zaobserwować można u nich objawy fizykalnego niedoboru, np. blada skóra, depigmentacja włosów i skóry, rozszerzone żyły i biegunka. Wskutek niedoboru miedzi u dorosłego człowieka rozwija się anemia, zwykła po długotrwałym dożylnym podawaniu pokarmu po poważnej operacji jelita. Pacjenci cierpią na opóźnienia wzrostu, zatrzymanie wody z przewlekłą lub nawracającą biegunką. Oprócz tego ludzie tacy są nadpobudliwi, mają kruche i łamliwe kości na skutek osteroporozy. Włosy odbarwiają się, chociaż u większości ludzi siwiejące włosy nie są związane z niedoborem miedzi. Liczba białych krwinek może być mała, co prowadzi do zmniejszenia odporności organizmu. Niedobór miedzi może także prowadzić do utraty wrażeń smakowych /zmysł smaku/. Powyższe objawy występujące u ludzi nie zawsze są spowodowane brakiem minerałów takich jak miedź.

ILE MIEDZI POTRZEBUJE NASZ ORGANIZM

Ani w Wielkiej Brytanii ani w USA ministerstwa zdrowia nie ustaliły zalecanej ilości dziennej racji miedzi, ale w USA podaje się następujące bezpieczne ilości spożywanej miedzi:
niemowlęta - 0,4 do 0,7 mg
dzieci 1 - 3 lat - 0,7 do 1,0 mg
dzieci 4 - 6 lat - 1,0 do 1,5 mg
dzieci 7 -10lat - 1,0 do 2,0 mg
dzieci pow.11lat - 1,5 do 2,5 mg
dorośli - 1,5 do 3,0 mg

CO POWODUJE NIEOBÓR MIEDZI

Niedobór w organizmie ludzkim zaobserwowano u:
źle odżywianych dzieci spożywających niskoproteinowy i niskokaloryczny pokarm
dzieci i dorosłych z różnymi objawami złego wchłaniania pokarmu, a dokładniej u których miedź nie może być pobierana z pokarmu
u wcześniaków z niedostateczną rezerwą miedzi w wątrobie
u dzieci z defektem genetycznym powodującym niezdolność absorbcji miedzi /tzw.syndrom Menka/
brak miedzi w pokarmie podawanym dożylnie, w płynie do dializy i w pożywieniu zawierającym duże ilości oczyszczonego pokarmu
u każdego z przewlekłą biegunką prowadzącą do pobierania Cu
u niektórych ludzi z nadmierną obecnością cholesterolu we krwi, upośledzoną tolerancją glukozy i nieprawidłowościami związanymi z sercem
u ludzi pobierających duże ilości cynku, kadmu, fluoru i molibdenu
u tych, którzy spożywają duże ilości kwasu fitynowego, co immobilizuje miedź, która przechodzi w nierozpuszczalny fitynian miedzi

CZY MIEDŹ JEST BEZPIECZNA

W 1971 r. Komitet Ekspertów FAO/WHO ustalił, że średnia zawartość miedzi na kilogram ciała wynosi 4 mg. Normalna ilość miedzi spożywana przez dorosłego człowieka może wynosić 5 mg dziennie. Regularne spożywanie do 10 mg miedzi dziennie uznane jest za bezpieczne. Większe ilości nie są wskazane.

JAKIE SKŁADNIKI POŻYWIENIA WPŁYWAJĄ NA POZIOM ZAWARTOŚCI MIEDZI W ORGANIŹMIE

Niski poziom żelaza w surowicy krwi prowadzi do niedoboru miedzi.Pobieranie dużych ilości cynku i magnezu, a ze związków organicznych fruktoza mogą obniżyć poziom miedzi w organizmie. Natomiast witamina C, skrobia oraz glukoza podnoszą zdolność organizmu do przyswajania miedzi.

BIOCHEMICZNE DZIAŁANIE NA USTRÓJ

Wchłanianie soli miedzi z przewodu pokarmowego następuje powoli. Mimo to mogą występować zatrucia drogą doustną. Szybko następujące wtedy gwałtowne wymioty od razu usuwają część jonów Cu. Oprócz wymiotów moze wystapic biegunka, osłabienie mięśnia sercowego, zmniejszenie wydalaia moczu, a w przypadku zatrucia ostrego (przyjęcie 10-15 g) uszkodzenie nerek i wątroby. Może wystapić mocznica z zejściem śmiertelnym. Tego rodzaju zatrucia solami miedzi są bardzo rzadkie.

BHP ZAPOBIEGANIE I PIERWSZA POMOC W ZATRUCIACH

Przy pracy ze zwiazkami miedzi nalezy uzywać rękawic ochronnych, a po pracy dokładnie się umyć. W wypadku zatrucia podawać mleko, białko z jaj i węgiel aktywowany (łyżka na szklankę wody). W cięższych przypadkach stosuje lekarz płukanie żałądka. Jako odtrutkę podaje się 1% roztwór żelazocyjanku potasowego (60 cm sześciennych).

ZASTOSOWANIE MIEDZI

Miedź znalazła bardzo duże zastosowanie, przede wszystkim z powodu swojej wysokiej przewodności elektrycznej i cieplnej oraz dużej odporności na korozję, znacznej plastyczności i zdolności do tworzenia wielu bardzo cennych stopów.Ponieważ miedź ma po srebrze największą przewodność elektryczną właściwą, wynoszącą w temperaturze 20C, 58,0 MS/m, przeto jest ona najważniejszym materiałem na przewody. Połowa całego zużycia miedzi przypada na elektrotechnikę, w której znajduje zastosowanie w postaci drutów, blach, taśm itp. Z powodu dużej przewodności cieplnej, miedź znalazła również zastosowanie w przemyśle chemicznym do wyrobu chłodnic, aparatów chemicznych itp. Na zastosowanie to wpływa również stosunkowo duża odporność miedzi na korozję. Zdolność miedzi do pokrywania się patyną spowodowała, że znalazła zastosowanie do krycia dachów zabytkowych budowli oraz do wyrobu dzieł sztuki. Dużą plastyczność miedzi umożliwia wykonanie z niej za pomocą obróbki plastycznej na zimno lub gorąco różnych półfabrykatów w postaci prętów, drutów, rur, blach, taśm itp., a duża zdolność do tworzenia bardzo cennych stopów, w których występuje jako składnik główny lub stopowy, czyni ją również niezmiernie cennym materiałem dla przemysłu maszynowego.

STOPY MIEDZI

Stopy miedzi są po stalach i stopach aluminium najbardziej rozpowszechnionymi stopami technicznymi. Zawartość miedzi jest w nich różna i zależy przede wszystkim od dodanego składnika stopowego.
Stopy podwójne miedzi z niklem, manganem, złotem, platyną i palladem, tworzą roztwory stałe ciągłe, a ze srebrem - w zależności od zawartości jednego składnika w drugim, tworzą roztwory stałe lub mieszaniny roztworów stałych granicznych. Z innymi składnikami, jak np. cynkiem, cyną, aluminium, krzemem, berylem, antymonem, kadmem i magnezem podwójne stopy miedzi tworzą układy dość skomplikowane na skutek występowania w nich różnych faz międzymetalicznych.
We wszystkich tych układach, od strony miedzi istnieją zawsze mniej lub bardziej szerokie zakresy roztworów stałych, oznaczonych jako µ. Roztwory te odznaczają się przeważnie dobrymi własność wytrzymałościowymi oraz dobrymi własnościami plastycznymi i z tego powodu stanowią zwykle użyteczne stopy przemysłowe.
Rzadziej natomiast stosowane są stopy wielofazowe, które oprócz roztworu µ zawierają jeszcze i inne roztwory na bazie faz międzymetalicznych. Stopy o takiej budowie są już mniej plastyczne i z tego powodu stosowane są przeważnie w stanie lanym.

INNE ZASTOSOWANIE MIEDZI

- Instalacje sanitarne do wody i gaz.
- Instalacje ogrzewania.
- Instalacje i systemy gazów medycznych.
- Przeciwpozarowe systemy zraszania.
- Systemy kanalizacyjne, wentylacyjne i sciekowe.
- Systemy klimatyzacyjne i chlodnicze.

ŹRÓDŁA

Miedź możemy znaleźć w:
-zbożu
-orzeszkach ziemnych
-małżach
-wątróbce
-płatkach
-żółtkach jaj

CIEKAWOSTKI

Jezeli do gotowania czerwonej kapusty, buraków uzywasz miedzianego garnka, czerwony barwnik zawarty w tych warzywach (antycyjnek) zmieni zabarwienie potrawy na kolor niebieskawy.

Jesteśmy energiczniejsi, szybciej myślimy, doświadczamy przypływu optymizmu.

Miedź odpowiada również za uczucie rozkochania się, oczarowania i zachwytu.

Ważną rolę pełni miedź w tworzeniu pigmentu skóry, oczu i włosów. Pierwiastek ten, pomaga likwidować opuchlizny i zaczerwienienia towarzyszące stanom zapalnym.