Медные сплавы

Композитные ТПЖ как средство улучшение экономических параметров проекта и их основные свойства

Возможным направлением улучшения экономических параметров объекта является переход на биметаллические токопроводящие жилы (ТПЖ) витых пар. Суть этого решения состоит в том, что центральная часть ТПЖ формируется из алюминия, а оболочка оставляется медной (так называемые омедненные токопроводящие жилы). Передаточные параметры витых пар с такой структурой на высоких частотах за счет поверхностного эффекта не отличаются от медных.

Сформированный из них кабель оказывается:

• дешевле (цена меди примерно в 3 раза ниже);
• прочнее;
• легче (удельный вес меди в 3,5 раза больше по сравнению с алюминием).

Кабели с композитными ТПЖ обладают следующими недостатками:

• несколько более высокое удельное сопротивление алюминия ограничивает возможности систем дистанционного питания РоЕ;
• пропускная способность кабеля с омедненными проводами при равной протяженности линии будет ниже по сравнению с чисто медным аналогом.

Последнее определяется правилами передачи данных, принятыми для сетевых интерфейсов Ethernet — они функционируют в так называемой базовой полосе. За счет этого пропускную способность канала связи задают его параметры в низкочастотной области, в которой композитные ТПЖ дают заметно более высокое затухание по сравнению с чисто медными.

За счет сохранения внешнего диаметра проводов, шага скрутки и точности его поддержания, переходное затухание кабелей с медными и композитными ТПЖ отличий не имеет. Таким образом, шумовые параметры тракта на основе кабелей данных разновидностей не имеют существенных отличий.

Получение

Оксид меди(I) может быть получен:

нагреванием металлической меди при недостатке кислорода

4Cu + O2 →>200 ∘C 2Cu2O{\displaystyle {\mathsf {4Cu\ +\ O_{2}\ {\xrightarrow {>200\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O}}}

нагреванием металлической меди в токе оксида азота(I) или оксида азота(II)

2Cu + N2O →500−600 ∘C Cu2O + N2{\displaystyle {\mathsf {2Cu\ +\ N_{2}O\ {\xrightarrow {500-600\ ^{\circ }C}}\ Cu_{2}O\ +\ N_{2}}}}

4Cu + 2NO →500−600 ∘C 2Cu2O + N2{\displaystyle {\mathsf {4Cu\ +\ 2NO\ {\xrightarrow {500-600\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ N_{2}}}}

нагреванием металлической меди с оксидом меди(II)

Cu + CuO →1000−1200 ∘C Cu2O{\displaystyle {\mathsf {Cu\ +\ CuO\ {\xrightarrow {1000-1200\ ^{\circ }C}}\ Cu_{2}O}}}

термическим разложением оксида меди(II)

4CuO →1026−1100 ∘C 2Cu2O + O2{\displaystyle {\mathsf {4CuO\ {\xrightarrow {1026-1100\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ O_{2}}}}

нагреванием сульфида меди(I) в токе кислорода

2Cu2S + 3O2 →1200−1300 ∘C 2Cu2O + 2SO2{\displaystyle {\mathsf {2Cu_{2}S\ +\ 3O_{2}\ {\xrightarrow {1200-1300\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\ +\ 2SO_{2}}}}

В лабораторных условиях оксид меди(I) может быть получен восстановлением гидроксида меди(II) (например, гидразином):

4Cu(OH)2 + N2H4⋅H2O →100 ∘C 2Cu2O↓+ N2↑+ 7H2O{\displaystyle {\mathsf {4Cu(OH)_{2}\ +\ N_{2}H_{4}\cdot H_{2}O\ {\xrightarrow {100\ ^{\circ }C}}\ 2Cu_{2}O\downarrow +\ N_{2}\uparrow +\ 7H_{2}O}}}

Также, оксид меди(I) образуется в реакциях ионного обмена солей меди(I) с щелочами, например:

в реакции иодида меди(I) с горячим концентрированным раствором гидроксида калия

2CuI + 2KOH ⟶ Cu2O↓+ 2KI + H2O{\displaystyle {\mathsf {2CuI\ +\ 2KOH\ \longrightarrow \ Cu_{2}O\downarrow +\ 2KI\ +\ H_{2}O}}}

в реакции дихлорокупрата(I) водорода с разбавленным раствором гидроксида натрия

2HCuCl2 + 4NaOH ⟶ Cu2O↓+ 4NaCl + 3H2O{\displaystyle {\mathsf {2H\ +\ 4NaOH\ \longrightarrow \ Cu_{2}O\downarrow +\ 4NaCl\ +\ 3H_{2}O}}}

В двух последних реакциях не образуется соединения с составом, соответствующим формуле CuOH{\displaystyle {\mathsf {CuOH}}} (гидроксид меди(I)). Образование оксида меди(I) происходит через промежуточную гидратную форму переменного состава Cu2O⋅xH2O{\displaystyle {\mathsf {Cu_{2}O\cdot xH_{2}O}}}.

Окисление альдегидов  гидроксидом меди(II). Если к голубому осадку гидроксида меди(II) прилить раствор альдегида и смесь нагреть , то сначала появляется жёлтый осадок гидроксида меди (I):

R−CHO+2Cu(OH)2 →t R−COOH+2CuOH↓+H2O{\displaystyle {\mathsf {R-CHO+2Cu(OH)_{2}\ {\xrightarrow{t}}\ R-COOH+2CuOH\downarrow +H_{2}O}}}

при дальнейшем нагревании желтого осадка гидроксида меди (I) превращается в красный оксид меди (I):

2CuOH →t Cu2O+H2O{\displaystyle {\mathsf {2CuOH\ {\xrightarrow{t}}\ Cu_{2}O+H_{2}O}}}

Интересное о меди

Изначально процесс восстановления этого металла выглядел очень примитивно: медную руду просто нагревали на кострах, а затем подвергали резкому охлаждению, что приводило к растрескиванию кусков руды, из которых уже можно было извлекать медь.

Дальнейшее развитие такой технологии привело к тому, что в костры начали вдувать воздух: это повышало температуру нагревания руды. Затем нагрев руды стали выполнять в специальных конструкциях, которые и стали первыми прототипами шахтных печей.

О том, что медь используется человечеством с древних времен, свидетельствуют археологические находки, в результате которых были найдены изделия из данного металла. Историками установлено, что первые изделия из меди появились уже в 10 тысячелетии до н.э, а наиболее активно она стала добываться, перерабатываться и использоваться спустя 8–10 тысяч лет.

Естественно, предпосылками к такому активному использованию данного металла стали не только относительная простота его получения из руды, но и его уникальные свойства: удельный вес, плотность, магнитные свойства, электрическая, а также удельная проводимость и др.

В наше время уже сложно найти медь в природе в виде самородков, обычно ее добывают из руды, которая подразделяется на следующие виды.

• Борнит — в такой руде медь может содержаться в количестве до 65%.
• Халькозин, который также называют медным блеском. В такой руде меди может содержаться до 80%.
• Медный колчедан, также называемый халькопиритом (содержание до 30%).
• Ковеллин (содержание до 64%).

Медь – функции, нормы, причины повышения, снижения содержания в организме

Применение меди в медицинской отраслиНорма содержания меди, ежесуточного потребления. Какие продукты богаты медью?Биологическая роль медиревматоидного артритаПричины развития недостатка меди в организмеантибиотикинестероидные противовоспалительные средствааспирининдометацинибупрофенСимптомы дефицита меди в организме

• нарушение усвоения железа, и как следствие, развитие анемии
• развитие ишемической болезни сердца, дистрофии сердечной мышцы и патологии сосудов (аневризмы стенок)
• склонность к переломам, остеопороз
• усиление склонности к аллергическим заболеваниям – бронхиальная астма, дерматозы
• нарушение пигментации кожи (витилиго), волос
• разрушение защитной оболочки нервных волокон с последующим развитием рассеянного склероза
• увеличение размеров щитовидной железы с одновременным угасанием функциональной активности
• нарушение полового развития, менструального цикла у женщин, снижение либидо, формирование бесплодия
• нарушение обмена липидов с формированием ожирения, атеросклероза
• угнетение иммунитета и ускорение процесса старения

Причины избытка меди в организмеПроявления избытка меди в организме

• нарушение работу нервной системы – ухудшение памяти, нарушение сна, депрессии, апатия
• нарушение работы печени и почек
• аллергические дерматиты
• болезнь Вильсона-Коновалова
• высокий риск развития атеросклероза
• развитие гемолитической анемии
• появление крови в моче

судорогамиВ чем определяют содержание меди. Метод определения

Температура плавления меди

Историки предполагают, что первобытные люди находили медь в виде самородков, порой достигающих значительных размеров. Свое название на латинском языке медь (Cuprum) получила от острова Кипр, где ее добывали древние греки. Благодаря тому, что температура плавления меди не слишком высока и составляет 1083 °С, самородки или руду, содержащую медь, можно было плавить на костре. Это обеспечивало получение меди и позволяло использовать ее для изготовления оружия и предметов быта.

Несмотря на то, что медь широко применялась людьми еще с древних времен, по распространению в земной коре она занимает 23 место среди других элементов. Чаще всего она в природе встречается в виде соединений, входящих в состав сульфидных руд. Наиболее распространенные из них – медный блеск и медный колчедан. Существует несколько технологий получения меди из руды, причем по каждой из них процесс происходит в несколько этапов.

Как уже отмечалось, невысокая температура плавления меди позволяла успешно ее обрабатывать еще на самом начальном этапе развития цивилизации. И надо отдать должное древним металлургам, ими были найдены варианты получения и использования не только чистой меди, но и ее сплавов. Плавление – это переход металла из твердого состояния в жидкое. Для этого использовали нагрев, и низкая температура плавления меди позволяла успешно проводить подобную операцию.

Затем в жидкую медь добавляли олово или производили его восстановление из касситерита (руды, содержащей олово) на поверхности меди. В итоге получали бронзу, по прочности превосходящую Cuprum и применяемую для изготовления оружия. Однако сейчас хотелось бы остановиться более подробно на операции плавления, позволяющей получить достаточно чистый материал из руды.

Температура плавления у каждого металла своя и зависит от наличия примесей в составе исходного материала. Так, медь, температура плавления которой составляет 1083 °С, после добавления олова образует бронзу, которая плавится при температуре 930-1140°С в зависимости от содержания олова. Латунь же, сплав меди и цинка, имеет температуру плавления 900-1050°С.

В процессе нагрева металла происходит разрушение кристаллической решетки. Первоначально, по мере нагрева, температура возрастает, а затем, начиная с некоторого значения, остается постоянной, хотя нагрев и продолжается. В этот момент и происходит плавление. Так продолжается в течение всего времени, пока весь металл не расплавится, и только потом температура начнет повышаться. Это справедливо для всех металлов, температура плавления меди также не изменяется.

При охлаждении картина обратная: сначала температура снижается до начала затвердевания металла, потом держится постоянной и после полного отвердения металла начинает опять понижаться. Такое поведение металла, если его изобразить на графике, называется фазовой диаграммой, показывающей, в каком состоянии находится вещество при конкретной температуре. Для ученых фазовая диаграмма является одним из инструментов в изучении поведения металлов при плавлении.

Если продолжить нагрев расплавленного металла, то при некоторой температуре начинается процесс, похожий на кипение. Так, температура кипения меди составляет 2560 °С. Это название процесс получил за внешнее сходство с кипением жидкости, когда из нее начинают выделяться пузырьки газа. То же самое происходит и с металлом, например, при достаточно высокой температуре из жидкого железа начинает выходить углерод, образующийся в ходе его окисления.

В статье рассмотрен процесс плавления металлов, описано понятие температуры плавления, ее поведение в процессе проведения плавки. Объясняется, какое влияние низкая температура плавления меди оказала на развитие цивилизации и металлургии.

Причины и симптомы недостачи меди

Дефицит меди чаще всего является следствием тяжелого истощения у недоношенных детей, периода реабилитации после травм, кровопотерь или оперативных вмешательств.

У взрослых людей наиболее распространенная причина отклонений в минеральном обмене веществ – несбалансированность питания и подверженность факторам, угнетающим усвоение меди (нездоровый образ жизни, особенности профессиональной деятельности и др.)

Признаки недостатка меди:

• повышенная утомляемость;
• ослабление иммунитета;
• локальное выпадение волос;
• остеопорозные проявления;
• нарушения пигментации кожи;
• снижение уровня гемоглобина в крови;
• изменения в работе сердечной мышцы (ишемические проявления).

Видео: «Описание микроэлемента медь»

Трудности с ходьбой

Одним из симптомов и признаков нехватки меди является трудности с ходьбой (, ). Ферменты используют медь для поддержания оптимального здоровья спинного мозга. Некоторые ферменты помогают изолировать спинной мозг, поэтому сигналы могут нормально передаваться между мозгом и телом ().

Недостаток меди может привести к тому, что эти ферменты не будут работать так эффективно, что приведет к меньшей изоляции спинного мозга. Это, в свою очередь, приводит к тому, что сигналы не передаются эффективно (, ). Фактически, исследования на животных показали, что дефицит меди может уменьшить изоляцию спинного мозга на целых 56% ().

Ходьба регулируется сигналами между мозгом и телом. По мере воздействия этих сигналов недостаток меди может привести к потере координации и неустойчивости (, ).

Усталость и слабость

Дефицит меди может быть одной из многих причин усталости и слабости. Этот минерал необходим для усвоения железа в кишечнике ().

Когда уровень меди низкий, организм может усваивать меньше железа. Это может вызвать железодефицитную анемию – состояние, при котором организм не способен переносить достаточное количество кислорода в его ткани. Недостаток кислорода может сделать вас слабее и вызывать чувство усталости.

Несколько исследований на животных показали, что дефицит меди может вызвать анемию (, ). Кроме того, клетки используют медь для получения аденозинтрифосфата (АТФ) – основного источника энергии организма. Это означает, что недостаток меди в организме может повлиять на ваши энергетические уровни, что снова способствует усталости и слабости (, ).

К счастью, употребление богатых медью продуктов питания может помочь устранить анемию, вызванную нехваткой этого микроэлемента ().

Получение Меди

Медные руды характеризуются невысоким содержанием меди. Поэтому перед плавкой тонкоизмельченную руду подвергают механическому обогащению; при этом ценные минералы отделяются от основные массы пустой породы; в результате получают ряд товарных концентратов (например, медный, цинковый, пиритный).

В мировой практике 80% медь извлекают из концентратов пирометаллургическими методами, основанными на расплавлении всей массы материала. В процессе плавки, вследствие большего сродства меди к сере, а компонентов пустой породы и железа к кислороду, медь концентрируется в сульфидном расплаве (штейне), а оксиды образуют шлак. На большинстве современных заводов плавку ведут в отражательных или в электрических печах. В отражательных печах рабочее пространство вытянуто в горизонтальном направлении; площадь пода 300 м2и более (30 м х 10 м); необходимое для плавления тепло получают сжиганием углеродистого топлива (природный газ, мазут) в газовом пространстве над поверхностью ванны. В электрических печах тепло получают пропусканием через расплавленный шлак электрического тока (ток подводится к шлаку через погруженные в него графитовые электроды).

Богатые кусковые сульфидные руды (2-3% Сu) с высоким содержанием серы (35-42% S) в ряде случаев непосредственно направляются на плавку в шахтных печах (печи с вертикально расположенным рабочим пространством). В одной из разновидностей шахтной плавки (медносерная плавка) в шихту добавляют мелкий кокс, восстановляющий в верхних горизонтах печи SO2 до элементарной серы. Медь в этом процессе также концентрируется в штейне.

Источники меди

Основным способом восполнения запасов меди для людей без врожденных патологий обменных процессов является полноценное питание. 

Оно может включать в себя продукты как животного, так и растительного происхождения.

Наиболее богаты этим микроэлементом:

Продукты
Количество меди на 100 г
субпродукты животного и рыбного происхождения
3,7 – 12,5 мг
морепродукты
в среднем 1-1,5 мг
зеленые листовые овощи, в первую очередь шпинат
7 мг

орехи всех видов и семечки подсолнечника
1,7-1,8 мг

Также, для поддержания нормальной концентрации меди в организме, в рационе обязательно должны присутствовать блюда из бобов, разнообразные каши, ягоды, фрукты и овощи.

Хорошая новость для любителей сладкого: в шоколаде содержится приблизительно 1,2 мг данного микроэлемента, а в какао-порошке и того больше – 4,3 мг на 100 г.

Граничная норма, ведущая к отравлению медью, составляет в среднем 200 мг.

Учитывая, что усваивается лишь от 5 до 30% поступающей в организм с пищей меди, отравиться ею из-за повышенного содержания в продуктах питания практически невозможно.

При критическом дефиците меди применяют медикаментозную терапию, которая длится в течение нескольких недель. 

Однако изменение рациона питания и прием медьсодержащих комплексных препаратов оказываются бессильны в случае болезнь Менкеса.

Это врожденное отклонение в обмене веществ, вызванное изменениями в гене, отвечающем за усвоение меди из пищи и транспорт ее в клетки организма. Больные с таким диагнозом редко достигают трехлетнего возраста.

Референсные значения

Прежде, чем говорить о причинах дефицита, необходимо понять, каковы нормальные значения микроэлемента в сыворотке крови, и когда эти значения могут изменяться.

В норме у здорового человека содержание меди в плазме крови у мужчин немного меньше, чем у женщин. Для женщин норма — от 800 до 1550 микрограмм на литр (мкг/л), а у мужчин примерно на 100-150 мкг меньше, от 700 до 1400 мкг/л. Такой дисбаланс связан с особенностью строения репродуктивной и гормональной системы женщины. Во врачебной практике нечасто встречаются такие ситуации, когда есть избыток, или, напротив, нехватка меди в организме

Тем не менее, они успешно маскируются под другие болезни, и поэтому важно помнить эти непростые признаки и симптомы дефицита меди

Применение меди

Большая роль меди в технике обусловлена рядом ее ценных свойств и прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью. Благодаря этим свойствам медь — основные материал для проводов; свыше 50% добываемой меди применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность меди, а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9% Cu. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из меди ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т. п. Около 30-40% меди используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50% Zn) и различные виды бронз: оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые и т. д. Кроме нужд тяжелой промышленности, связи, транспорта, некоторое количество меди (главным образом в виде солей) потребляется для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов, а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве искусственного шелка.

Медь как художественный материал используется с медного века (украшения, скульптура, утварь, посуда). Легкость обработки меди (обусловленная ее мягкостью) позволяет мастерам добиваться разнообразия фактур, тщательности проработки деталей, тонкой моделировки формы. Изделия из меди отличаются красотой золотистых или красноватых тонов, а также свойством обретать блеск при шлифовке. С XV века Медь применяется также для изготовления печатных форм.

Причины дефицита меди

Дефицит меди бывает врожденным и приобретенным. Врожденная форма патологии – это болезнь Менкеса, при которой нарушается усвоение и клеточный транспорт меди. Диагностируют этот недуг в раннем детском возрасте по серьезным неврологическим расстройствам, замедлению роста ребенка, характерному виду волосяного покрова (волоски обесцвечены и сильно закручены). Болезнь Менкеса не лечится, больные долго не живут.

Приобретенная форма дефицита меди встречается чаще, чем врожденная, но при обычном питании недостатка в меди человеческий организм не испытывает, поскольку этот микроэлемент содержится во многих доступных продуктах (печени, мясе, горохе, гречке, рисе, пшенице, грибах и т.д.). Страдают от патологии преимущественно люди, находящиеся долгое время на парентеральном введении питательных смесей (указанный путь введения минует пищеварительный тракт).

Обратите внимание

Также привести к недостаточному усвоению меди может переизбыток цинка в продуктах питания или лечение цинксодержащими медикаментами. Это химическое вещество конкурирует с медью и не дает ей проникать в клетки кишечника.

Однако к наиболее распространенным причинам недостаточного поступления в организм меди относят заболевания желудка, кишечника, почек:

• Хронический энтерит.
• Длительную диарею (может быть следствием недостаточности пищеварительных ферментов, угнетения иммунитета и активизации условно-патогенной бактериальной флоры кишечника, заселения кишечника паразитами).
• Состояния после удаления части кишечника или желудка.
• Целиакию – смешанное генетически-аутоиммунное заболевание, при котором ворсины кишечника повреждаются глютеном пищевых продуктов, что приводит к нарушению усвоения питательных веществ.
• Нефротический синдром, который возникает при поражении почек и проявляется повышенным выведением белков из организма.

Вызвать дефицит меди в организме может также длительное лечение гормональными препаратами и лекарствами, подавляющими секрецию желудка.

Помимо врожденной и приобретенной форм дефицита меди выделяют еще истинную и ложную. К первой относятся все описанные выше состояния. А вот вторая представлена одним недугом – болезнью Вильсона-Коновалова. При этой патологии медь нормально всасывается в кишечнике и попадает в печень, но покинуть гепатоциты не может, поэтому накапливается в них. Со временем происходит разрушение клеток печени и замещение их фиброзной тканью – развивается цирроз. На начальных стадиях заболевания в крови отмечается пониженное содержание меди, но с прогрессированием патологических изменений это вещество начинает проникать в кровоток в несвязанном с белками виде и откладываться в различных органах, вызывая их токсическое повреждение.

Химические свойства металлов. Коррозия

Химические и физические свойства металлов определяются атомной структурой и особенностями металлической связи. Все металлы отличаются способностью легко отдавать валентные электроны. В связи с этим они проявляют ярко выраженные восстановительные свойства. Степень восстановительной активности металлов отражает электрохимический ряд напряжений.

Зная положение металла в этом ряду, можно сделать вывод о сравнительной величине энергии, затрачиваемой на отрыв от атома валентных электронов. Чем ближе к началу ряда, тем легче окисляется металл. Наиболее активные металлы вытесняют водород из воды при обычных условиях с образованием щелочи:

2Na + 2Н2О = 2NaOH + H2

Менее активные металлы вытесняют водород из воды в виде перегретого пара и образуют окислы

2Fe + 4Н2О = Fe3О4 + 4H2

реагируют с разбавленными и бескислородными кислотами, вытесняя из них водород:

Zn + 2НСl = ZnCl2 + H2

Металлы, стоящие после водорода, не могут вытеснять его из воды и из кислот, а вступают с кислотами в окислительно-восстановительные реакции без вытеснения водорода:

Сu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + Н2O

Все предшествующие металлы вытесняют последующие из их солей:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Сu

FeО + Сu2+ = Fe2+ + СuО

Во всех случаях вступающие в реакции металлы окисляются. Окисление металлов наблюдается и при непосредственном взаимодействии металлов с неметаллами:

2Na + S = Na2S

2Fe + 3Сl2 = 2FeCl3

Большинство металлов активно реагируют с кислородом, образуя разного состава окислы.

■ 5. Как можно охарактеризовать восстановительную активность металла, пользуясь рядом напряжений? (См. Ответ)

6. Приведите примеры металлов, реагирующих с водой по типу натрия, железа. Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.

7. Сравните взаимодействие с водой активных металлов и активных неметаллов. 8. Перечислите химические свойства металлов, подтверждая свой ответ уравнениями реакций. 9. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать железо: а) кислород, б) гашеная известь, в) карбонат меди, г) соляная кислота, д) сульфат цинка, е) нитрат серебра? 10. Какой газ и в каком объеме может быть получен при действии на 5 кг смеси меди и окиси меди концентрированной азотной кислотой, если окиси меди в смеси 20%? (См. Ответ)

Как получают медь?

Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.

На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).

название минерала	хим.формула	% меди	цвет
халькопирит	CuFeS2	34,5	золотой, желтый
халькозин	Cu2S	79,8	черный, серый, синий
борнит	Cu5FeS4	63,3	красный, медный

В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.

Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.

Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.

Причины развития медного дефицита

Медь играет важнейшую роль в нормальном функционировании многих систем организма человека. Она содержится во всех тканях и органах, участвует в метаболических процессах. Без этого вещества невозможен кроветворный процесс, не будут расти клетки, образовываться белки и синтезироваться гормоны.

В человеческом теле содержится 75-150 мг вещества. Наибольшее количество микроэлемента сконцентрировано в:

• костях;
• мышцах;
• головном мозге;
• почках;
• печени.

Здоровый человек должен ежедневно удовлетворять потребность в меди. Ежедневная норма поступления микроэлемента в организм с водой и едой (мг):

• нормальный средний показатель взрослого – 1-2;
• периоды беременности и грудного вскармливания – 2-2,5;
• спортсмены – 2,5-3;
• 1-3 года – 1;
• 4-6 лет – 1,5;
• 7-12 лет – 1,5-2;
• 12-18 лет – 2;
• старше 18 лет – 2,5.

Медный дефицит диагностируют, если показатель становится ниже 1мг. Однако избыток вещества не менее вреден, чем его нехватка. Верхний допустимый предел содержания микроэлемента в крови – 5 мг.

Причины нехватки меди:

1. Наследственные патологии выработки ферментов (ферментопатия).
2. Раннее введение прикорма или неправильно организованное грудное вскармливание.
3. Несбалансированная пища или длительное нахождение на парентеральном питании в результате травм или других патологий.
4. Болезни ЖКТ (энтерит, целиакия, колит).
5. Тяжёлые патологии почек (пиелонефрит, гломерулонефрит, нефрит).
6. Нарушения работы печени, воспалительные и инфекционные патологические процессы в органе.
7. Моно и другие строгие диеты или вегетарианство.
8. Приём некоторых медикаментов (кортикостероиды, антигипертензивные лекарства).

Важно знать, что алкоголь способен сильно понизить эффективность всасывания меди и усугубить её дефицит

Физические свойства

Медь в чистом виде представляет собой металл, цвет которого может варьироваться от розового до красного оттенка.

Радиус ионов меди, имеющих положительный заряд, может принимать следующие значения:

• если координационный показатель соответствует 6-ти — до 0,091 нм;
• если данный показатель соответствует 2 — до 0,06 нм.

Радиус атома меди составляет 0,128 нм, также он характеризуется сродством к электрону, равном 1,8 эВ. При ионизации атома данная величина может принимать значение от 7,726 до 82,7 эВ.

Медь — это переходный металл, показатель электроотрицательности которого составляет 1,9 единиц по шкале Полинга. Кроме этого, его степень окисления может принимать различные значения. При температурах, находящихся в интервале 20–100 градусов, его теплопроводность составляет 394 Вт/м*К. Электропроводность меди, которую превосходит лишь серебро, находится в интервале 55,5–58 МСм/м.

Так как медь в потенциальном ряду стоит правее водорода, она не может вытеснять этот элемент из воды и различных кислот. Ее кристаллическая решетка имеет кубический гранецентрированный тип, величина ее составляет 0,36150 нм. Плавится медь при температуре 1083 градусов, а температура ее кипения — 26570. Физические свойства меди определяет и ее плотность, которая составляет 8,92 г/см3.

Из ее механических свойств и физических показателей стоит также отметить следующие:

• термическое линейное расширение — 0,00000017 единиц;
• предел прочности, которому медные изделия соответствуют при растяжении, составляет 22 кгс/мм2;
• твердость меди по шкале Бринелля соответствует значению 35 кгс/мм2;
• удельный вес 8,94 г/см3;
• модуль упругости составляет 132000 Мн/м2;
• значение относительного удлинения равно 60%.

Совершенно уникальными можно считать магнитные свойства данного металла, который является полностью диамагнитным. Именно эти свойства, наряду с физическими параметрами: удельным весом, удельной проводимостью и другими, в полной мере объясняют широкую востребованность данного металла при производстве изделий электротехнического назначения.

Похожими свойствами обладает алюминий, который также успешно используется при производстве различной электротехнической продукции: проводов, кабелей и др.

Основную часть характеристик, которыми обладает медь, практически невозможно изменить, за исключением предела прочности. Данное свойство можно улучшить практически в два раза (до 420–450 МН/м2), если осуществить такую технологическую операцию, как наклеп.

Роль минерала в организме

Медь участвует в синтезе многих жизненно необходимых белков и ферментов, оказывая тем самым существенное влияние на развитие тканей и клеток всего организма. 

В первую очередь, это касается клеток крови: функциональная полноценность красных и белых кровяных телец напрямую зависит от медьсодержащих ферментов.

Острая нехватка данного микроэлемента приводит к нарушениям клеточного транспорта: снижается уровень гемоглобина, ухудшается снабжение клеток кислородом. 

Нервные волокна при длительном купрум-дефиците необратимо гибнут, как и волокна сердечной мышцы.

Без меди нарушается работа желез внутренней секреции, пищеварения. В частности снижается толерантность к инсулину, а, следовательно, приводит к «голоданию» клеток всего организма.

Медь – один из главных компонентов красоты, поскольку без нее становится невозможной выработка коллагена и эластина, отвечающих за молодость и подтянутость кожи.

От данного минерала во многом зависит состояние сосудов и костей, цвет и блеск главного женского украшения — волос.

Заключительные мысли о признаках и симптомах дефицита меди

• Дефицит меди является очень редким состоянием, так как многие продукты обеспечивают достаточное количество этого минерала.
• Если вас беспокоит уровень меди, лучше всего вам следует поговорить об этом с врачом. Врач может направить вас на анализ крови, в результате которого можно выявить, есть ли у вас дефицит или нет.
• Простое сбалансированное питание должно помочь вам удовлетворить ваши ежедневные потребности в меди.
• Тем не менее, по оценкам, до четверти людей в некоторых развитых странах не употребляют достаточно меди, что может увеличить риск развития ее дефицита.
• Распространенными признаками и симптомами недостатка меди являются: усталость и слабость, частая заболеваемость, слабые и хрупкие кости, проблемы с памятью и обучением, трудности с ходьбой, повышенная чувствительность к холоду, бледная кожа, преждевременная седина волос и потеря зрения.
• К счастью, увеличение потребления меди должно устранить большинство этих признаков и симптомов.

Итог

Таким образом: 

• Медь необходима для полноценной работы всех систем организма.
• Опасен как дефицит, так и переизбыток данного микроэлемента в организме, поскольку возможно развитие необратимых последствий для здоровья.
• Наилучшим способом пополнения запасов меди в организме является полноценное сбалансированное питание.
• Решение о применении лекарственных медьсодержащих препаратов (в том числе витаминных и минеральных комплексов) должен принимать врач, поскольку симптомы недостаточной и чрезмерной концентрации меди во многом сходны.

Больше материала по теме:

• Как витамин H влияет на показатели сахара в крови и в каком количестве его нужно употреблять ежедневно? Подробная информация об этом находится на странице https://okvitamin.org/vitaminy-i-mineraly/vitamin-h-biotin-i-uglevodnyj-obmen.html
• Роль в организме и суточная доза витамина С для здорового человека
• Узнайте, в каких продуктах содержится витамин В12, и почему такая большая нехватка витамина у вегетарианцев? Для этого перейдите по этой ссылке

Автор статьи: Нефедов Василий Александрович

Аллерголог, Иммунолог
Проводит осмотр и консультации пациентов по вопросу укрепления иммунитета при различных нарушениях в функционировании организма. Также проводит полную комплексную диагностику на наличие аллергии и назначает лечение на основании результатов.

Комментарии для сайта Cackle