Fakta o mědi

Lesklá, načervenalá měď byla prvním kovem, s nímž lidé manipulovali, a v průmyslu zůstává dodnes důležitým kovem. 

Nejstarší kovový předmět na Středním východě se skládá z mědi; byla to malá šída, která se datuje až k 5100 B.C. A americký penny byl původně vyroben z čisté mědi (i když dnes je to 97,5% zinku s tenkou měděnou kůží).

Měď se podle amerického geologického průzkumu (USGS) řadí mezi třetí nejspotřebovanější průmyslový kov na světě, po železě a hliníku. Přibližně tři čtvrtiny z toho měď vyrábí elektrické dráty, telekomunikační kabely a elektroniku. 

Kromě zlata je měď jediným kovem v periodické tabulce, jehož zbarvení není přirozeně stříbrné nebo šedé.

Chemický popis

• Atomové číslo (počet protonů v jádru): 29
• Atomový symbol (v periodické tabulce prvků): Cu
• Atomová hmotnost (průměrná hmotnost atomu): 63,55
• Hustota: 8,92 gramů na krychlový centimetr
• Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
• Bod tání: 1 984,32 ° Fahrenheita (1 084,62 ° C)
• Bod varu: 5 311 ° F (2 927 ° C)
• Počet izotopů (atomů stejného prvku s různým počtem neutronů): 35; 2 stabilní
• Nejběžnější izotopy: Cu-63 (69,15 procent přirozené hojnosti) a Cu-65 (30,85 procent přirozené hojnosti)

Historie a charakteristika

Většina mědi se vyskytuje v rudách a musí být roztavena nebo extrahována ze své rudy, aby mohla být použita. Přirozené chemické reakce však mohou někdy uvolnit nativní měď, podle chemického databázového serveru Chemicool.

Lidé vyráběli věci z mědi nejméně 8 000 let a přišli na to, jak kov tavit asi o 4500 ° C. Dalším technologickým krokem bylo vytvoření slitin mědi přidáním cínu k mědi, což vytvořilo tvrdší kov než jeho jednotlivé části: bronz. Technologický vývoj předznamenal dobu bronzovou, období pokrývající přibližně 3300 až 1200 ° C, a podle historie se rozlišovalo pomocí nástrojů a zbraní z bronzu..

Měděné artefakty jsou posypány historickým záznamem. Archeologové objevili maličký šnek nebo špičatý nástroj z roku 5100 nl, který byl pohřben s ženou středního věku ve starobylé vesnici v Izraeli. Awl představuje nejstarší kovový předmět na Středním východě. Měď pravděpodobně pocházela z oblasti Kavkazu, která se nachází v hornaté oblasti pokrývající jihovýchodní Rusko, Arménii, Ázerbájdžán a Gruzii ve vzdálenosti více než 1 000 kilometrů. Podle článku z roku 2014 publikovaného v PLOS ONE. Ve starověkém Egyptě lidé používali slitiny mědi k výrobě šperků, včetně prstů na prstech. Vědci také našli masivní měděné doly z 10. století B.C. v Izraeli.

Asi dvě třetiny mědi na Zemi se vyskytují v vyvřelých (vulkanických) horninách a asi čtvrtina se vyskytuje v sedimentárních horninách podle USGS. Kov je tažný a kujný a dobře vede teplo a elektřinu - důvody, proč se měď v elektronice a elektroinstalaci široce používá.

Měď zezelená kvůli oxidační reakci; to znamená, že ztrácí elektrony, když je vystavena vodě a vzduchu. Výsledný oxid mědi je matně zelená. Tato oxidační reakce je důvodem, že Socha svobody pokovená mědí je spíše zelená než oranžově červená. Podle Asociace pro vývoj mědi, zvětralá vrstva oxidu mědi jen 0,005 palce (0,127 milimetrů), kabáty Lady Liberty, a krytí váží asi 80 tun (73 metrických tun). Přechod z měděné na zelenou nastal postupně a byl podle Newyorské historické společnosti dokončen do roku 1920, 34 let po zasvěcení a odhalení sochy.. 

Kdo ví? 

Zde je několik zajímavých faktů o mědi:

• Podle nizozemského historika Petera van der Krogta má slovo „měď“ několik kořenů, z nichž mnohé pocházejí z latinského slova měď to bylo odvozeno z věty Cyprium aes, což znamená „kov z Kypru“, protože na Kypru bylo těženo tolik mědi, která byla v té době používána.
• Pokud by byly všechny měděné rozvody v průměrném vozidle rozloženy, podle USGS by se rozprostíralo 0,9 km (1,5 km).. 
• Podle Jeffersonovy laboratoře je elektrická vodivost (jak snadno může proudit kovem) mědi druhá než vodivost stříbra..
• Penny byly vyrobeny z čisté mědi pouze od roku 1783 do roku 1837. V letech 1837 - 1857 byly haly vyrobeny z bronzu (95 procent mědi, zbývajících 5 procent tvořilo cín a zinek). V roce 1857 kleslo množství mědi v haléřech na 88 procent (zbývajících 12 procent byl nikl) a vrátil se k předchozímu receptu v roce 1864. V roce 1962 se obsah penny změnil na 95 procent mědi a 5 procent zinku. Od roku 1982 do současnosti jsou haléře 97,5 procenta zinku a 2,5 procenta mědi. 
• Lidé potřebují ve své stravě měď. Podle Národní lékařské knihovny USA je tento kov nezbytným stopovým minerálem, který je klíčový pro tvorbu červených krvinek. Naštěstí se měď nachází v různých potravinách, včetně obilí, fazolí, brambor a listové zeleniny.
• Příliš mnoho mědi je však špatná věc. Požití vysokých hladin kovu může krátkodobě způsobit bolest břicha, zvracení a žloutenku (nažloutlý nádech na kůži a bílé oči, které mohou znamenat, že játra nefunguje správně). Dlouhodobá expozice může vést k příznakům, jako jsou anémie, křeče a průjem, které jsou často krvavé a mohou být modré.
• Příležitostně se v zásobování vodou objevují zvýšené hladiny mědi díky starým měděným trubkám. Například v srpnu 2018 veřejné školství v Detroitu vypustilo veškerou pitnou vodu na veřejných školách jako preventivní opatření kvůli vysokým hladinám mědi a železa ve vodě, podle Seattle Times.
• Měď má antimikrobiální vlastnosti a zabíjí bakterie, viry a kvasinky při kontaktu, uvádí časopis 2011 v časopise Applied and Environmental Microbiology. Výsledkem je, že měď může být dokonce tkaná do tkanin pro výrobu antimikrobiálních oděvů, jako jsou ponožky, které bojují proti plísním.
• Měď je podle Mayo Clinic také zahrnuta do některých typů nitroděložních zařízení (IUD) používaných k antikoncepci. Měděné zapojení vytváří zánětlivou reakci, která je toxická jak pro sperma, tak pro vejce, aby se zabránilo těhotenství. Při jakýchkoli lékařských procedurách existuje riziko nežádoucích účinků. Přestože se zdá, že toxicita pro měď není jedna, podle článku z roku 2017 publikovaného v Medical Science Monitor.

Aktuální výzkum

Lék: Antimikrobiální vlastnosti mědi z něj učinily populární kov v lékařské oblasti. Několik nemocnic experimentovalo s pokrytím často dotknutých povrchů, jako jsou kolejnice postele a volací tlačítka, mědí nebo slitinami mědi, aby se pokusilo zpomalit šíření infekcí získaných v nemocnici. Měď zabíjí mikroby narušením elektrického náboje buněčných membrán organismů, uvedla Cassandra Salgado, profesorka infekčních chorob a nemocniční epidemiolog na Lékařské univerzitě v Jižní Karolíně.

V roce 2013 tým vědců vedený Salgadem testoval povrchy v jednotkách intenzivní péče (ICU) ve třech nemocnicích, porovnával místnosti upravené s měděnými povrchy připojenými k šesti běžným objektům, které byly vystaveny mnoha rukama, pokojům neupraveným mědí. Vědci zjistili, že v tradičních nemocničních místnostech (ti bez měděných povrchů) se u 12,3 procent pacientů vyvinuly infekce rezistentní na antibiotika, jako je rezistentní na meticilin Staphylococcus aureus (MRSA) a vankomycin rezistentní Enterococcus (VRE). Pro srovnání, v místnostech modifikovaných mědí se na jednu z těchto potenciálně devastujících infekcí nakazilo pouze 7,1 procent pacientů.

„Víme, že pokud dáte měď do pacientova pokoje, snížíte mikrobiální zátěž,“ řekl Salgado. "Myslím, že to bylo něco, co se znovu a znovu ukázalo. Naše studie byla první, která prokázala, že by to mohlo mít klinický přínos."

Vědci nezměnili nic jiného ohledně podmínek JIP za mědí; Lékaři a sestry si stále umývali ruce a čištění pokračovalo jako obvykle. Vědci publikovali svá zjištění v roce 2013 v časopise Infection Control and Hospital Epidemiology.

Salgado a její tým také testovali měděnou výstelku na stetoskopech. Podle článku z roku 2017 zveřejněného v American Journal of Infection Control, kde vědci zjistili, že na stetoskopech mědi potažených mědí bylo výrazně méně bakterií a 66 procent stetoskopů bylo zcela zdarma bakterií. Další výzkum pokračuje v testování myšlenky pokovování mědí na jiných lékařských odděleních, zejména v oblastech, kde jsou pacienti mobilnější než na JIP. Je také třeba provést analýzu nákladů a přínosů, která by zvážila náklady na instalaci mědi oproti úsporám získaným prevencí nákladných infekcí, uvedla. 

Elektronika: Měď také hraje obrovskou roli v elektronice, a kvůli její hojnosti a nízké ceně, vědci pracují na integraci kovu do rostoucího počtu špičkových zařízení. 

Ve skutečnosti může měď pomoci vyrábět futuristický elektronický papír, nositelné biosenzory a další „měkkou“ elektroniku, uvedl Wenlong Cheng, profesor chemického inženýrství na Monash University v Austrálii. Cheng a jeho kolegové použili měděné nanovlákna k vytvoření „aerogel monolitu“, což je materiál, který je vysoce porézní, velmi lehký a dostatečně silný, aby se postavil na vlastní pěst, podobně jako suchá kuchyňská houba. V minulosti byly tyto aerogel monolity vyrobeny ze zlata nebo stříbra, ale měď je ekonomičtější alternativou. 

Vědci vytvořili smícháním nanočástic mědi s malým množstvím polyvinylalkoholu monolity aerogelu, které by se mohly proměnit v jakýsi krájitelný tvarovatelný kaučuk, který vede elektřinu. Vědci uvedli svá zjištění v roce 2014 v časopise ACS Nano. Konečným výsledkem by mohl být robot s měkkým tělem nebo lékařský senzor, který se dokonale taví do zakřivené kůže, řekl Cheng. On a jeho tým v současné době pracují na tvorbě senzorů krevního tlaku a tělesné teploty z monolitů měděného aerogelu - další měď by mohla pomoci monitorovat lidské zdraví.

Fyzika: V experimentu z roku 2014 se kus mědi stal nejchladnějším kubickým metrem (35,3 kubických stop) na Zemi, když jej vědci ochladili na 6 milikelvinů, nebo šest tisícin stupně nad absolutní nulou (0 kelvinů). Toto je nejbližší látka této hmoty a objemu, která kdy dosáhla absolutní nuly.

Vědci z Italského národního institutu pro jadernou fyziku uvedli 880 lb. (400 kilogramů) měděné krychle uvnitř kontejneru zvaného kryostat, který je speciálně navržen tak, aby udržoval předměty velmi chladné. Toto je první kryostat nebo zařízení pro udržování věcí při nízkých teplotách, které je schopné udržovat látky tak blízko absolutní nuly.

Vytvoření kryostatu při extrémních teplotách je jen prvním krokem v novém experimentu, ve kterém bude kryostat fungovat jako detektor částic. Vědci doufají, že detektor, který je uveden do provozu podle aktualizace stavu v roce 2018, odhalí více o subatomických částicích zvaných neutrinos a proč je ve vesmíru mnohem více hmoty než antihmota.

Zemědělství: Vědci z Cornell University studovali účinky nedostatku mědi v plodinách, zejména pšenici. Pšenice je jednou z nejdůležitějších potravinových základen na světě a nedostatky mědi mohou vést jak k nižší úrodě, tak k nižší úrodnosti plodin..

Vědci studovali, jak rostliny absorbují a zpracovávají měď. Podle amerického ministerstva zemědělství našli dva proteiny v pšenici, AtCITF1 a AtSPL7, které jsou životně důležité pro příjem a dodávku mědi do reprodukčních orgánů pšenice..

Časné testy ukázaly, že když jsou měď a další živiny obohaceny v soilii a poté absorbovány pšenicí, výnosy plodin vzrostou až sedmkrát. I když je známo, že znalosti o mědi a dalších minerálech jsou prospěšné pro zdraví a plodnost plodin, jak a proč tomu tak není. Znalost toho, proč je měď prospěšná a jak funguje v rámci růstu a reprodukce rostlin, lze dále použít na plodinách, jako je rýže, ječmen a oves, a tyto plodiny lze zavést hnojivem bohatým na minerály, které zahrnuje měď, do půdy, která byl kdysi nevhodný pro zemědělství.

Dodatečné zdroje

• Americká společnost pro rakovinu zkoumá výzkum mědi a tvrdí, že může hrát roli při prevenci nebo léčbě rakoviny.
• Agentura pro ochranu životního prostředí poskytuje informace o vystavení vysokým hladinám mědi a účinkům koroze mědi v potrubích pro domácnost.
• Thomas Jefferson National Accelerator equipment (Jefferson Lab) zkoumá historii a použití mědi.

Tento článek byl aktualizován 12. září 2018 přispěvatelem Rachel Rossovou.