Měď www.tool-tool.com @ BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.

Měď


Atomové číslo	29
Relativní atomová hmotnost	63,546 amu
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d¹⁰ 4s¹
Skupenství	Pevné
Tvrdost	3
Teplota tání	1 084,62 °C, tj. 1 357,77 K
Teplota varu	2 562 °C, tj. 2835 K
Elektronegativita (Pauling)	1,9
Oxidační číslo	1, 2, 3
Hustota	8,960 g.cm^-3
Měrná tepelná kapacita	384,5 JK^-1kg^-1 při 25°C
Registrační číslo CAS	7440-50-8

Tento článek je o chemickém prvku. Pro informace o minerálu vizte článek Měď (minerál).

Měď , chemická značka: Cu (lat. Cuprum) je ušlechtilý kovový prvek načervenalé barvy, používaný člověkem již od starověku. Vyznačuje se velmi dobrou tepelnou a elektrickou vodivostí, dobře se mechanicky zpracovává a je odolný proti atmosférické korozi. Je základní součástí řady velmi důležitých slitin a mimořádně důležitý pro elektrotechniku.

Obsah

[skrýt]

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Typický kovový prvek načervenalé barvy, krystalizuje v krychlové plošně středěné soustavě. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Cu⁺¹ a Cu⁺², vzácně i Cu⁺³. Trojmocnou měď je nutné stabilizovat velkými anionty.

V minerálních kyselinách se měď rozpouští pouze za přítomnosti silných oxidačních činidel. V případě kyseliny dusičné je oxidačním činidlem sama kyselina a měď se v ní velmi snadno rozpouští za silného vývoje oxidů dusíku.

Se zředěnou kyselinou dusičnou (HNO₃) reaguje měď za vzniku oxidu dusnatého (NO):

3 Cu + 8 HNO₃ → 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O

Naproti tomu s koncentrovanou kyselinou dusičnou reaguje za vzniku oxidu dusičitého (NO₂):

Cu + 4 HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O

V kyselině chlorovodíkové (HCl) a ve zředěné kyselině sírové (H₂SO₄) se měď nerozpouští, ale s koncentrovanou kyselinou sírovou reaguje:

Cu + 2 H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2 H₂O

Na vzduchu je měď stálá, protože se za působení atmosférické vlhkosti a oxidu uhličitého rychle pokryje tenkou vrstvičkou nazelenalého zásaditého uhličitanu měďnatého (CuCO₃ . Cu(OH)₂), (měděnka), která ji účinně chrání proti další korozi vzdušným kyslíkem i vlhkostí (vodou). Sloučeniny mědi barví plamen zeleně.

Měď vede velmi dobře elektrický proud, po stříbře vykazuje druhou nejlepší vodivost ze všech kovových prvků. Zároveň je i výborným vodičem tepla. Čistá kovová měď je poměrně měkká a proto se pro praktické aplikace často používají její slitiny.

[editovat] Výskyt

Povrchový důl na měděnou rudu - Chino, Nové Mexiko

Měď je v zemské kůře přítomna poměrně vzácně. Odhaduje se, že její obsah činí 55 – 70 ppm (mg/kg). V mořské vodě se její koncentrace pohybuje pouze na úrovni 0,003 miligramů v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom mědi přibližně 1 miliarda atomů vodíku.

Ryzí měď se v přírodě nachází vzácně a vyskytuje se tedy převážně ve sloučeninách. Nejčastěji ji nacházíme ve formě sulfidů mezi něž patří například chalkosin (Cu₂S - sulfid měďný) nebo chalkopyrit (CuFeS₂ - sulfid měďnato-železnatý). Dalšími významnými minerály jsou kuprit (Cu₂O - oxid měďný), zelený malachit (CuCO₃ . Cu(OH)₂) a jemu chemicky podobný modrý azurit (2 CuCO₃ . Cu(OH)₂).

Mezi největší světové producenty mědi patří především Chile, Peru a USA v Novém Mexiku a Utahu. Významná ložiska měděných rud se dále nalézají v Zairu, Zambii, Kanadě, Kazachstánu a Polsku.

Měď patří také mezi biogenní prvky, protože je součástí hemocyaninu obsaženého v krvi měkkýšů.

[editovat] Výroba

Hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu mědi jsou sulfidické rudy, které jsou poměrně bohaté na železo, ale obsah mědi se v nich pohybuje kolem 1 %. Vytěžená ruda se proto nejprve drtí a koncentruje, čímž obsah mědi stoupne na 15 až 20 %. Ke koncentrátu se přidává křemen SiO₂ a směs se při 1400 °C taví.

V rudě obsažený FeS, který se snadněji převede na oxid než Cu₂S, vytváří s přítomným křemenem křemičitanovou strusku, pod kterou se usazuje měděný lech tvořený převážně Cu₂S a FeS. Dalším vháněním vzduchu se převede zbývající FeS na FeO a dále do strusky, kdežto Cu₂S se zčásti přeměňuje na Cu₂O a dále na Cu:

2 FeS + 3O₂ → 2 FeO + 2 SO₂

2 Cu₂S + 3 O₂ → 2 Cu₂O + 2 SO₂

2 Cu₂O + Cu₂S → 6 Cu + SO₂

Oxidické měďnaté rudy se zpracovávají na kov přímou redukcí koksem za vysoké teploty.

Surová měď, tzv. černá měď se čistí elektrolyticky. Anodou je surová měď, jako elektrolyt se užívá kyselý roztok síranu měďnatého CuSO₄ a katodu tvoří čistá měď.

Nečistoty, které se hromadí v okolí anody jako anodické kaly jsou cenným zdrojem stříbra, zlata a dalších těžkých kovů.

[editovat] Použití

[editovat] Čistý kov

měděná trubka pro rozvod plynů

1. Čistá měď nalézá uplatnění pro svoji odolnost proti korozi, protože se na vzduchu působením atmosférické vlhkosti a oxidu uhličitého rychle pokryje tenkou vrstvičkou nazelenalého zásaditého uhličitanu měďnatého (CuCO₃ . Cu(OH)₂), (měděnka), který ji účinně chrání proti další korozi. Používá se např. pro:

střešní krytiny - vzhledem k vysokým nákladům především pro pokrývání střech chrámů, věží, historických staveb a podobně
materiál pro výrobu odolných okapů a střešních doplňků
trubic pro rozvody technických plynů (s výjimkou acetylenu, který tvoří s mědí acetelyd a materiál pak rychle koroduje)

2. Vysoká elektrická vodivost se uplatňuje při výrobě:

elektrických vodičů jak pro průmyslové aplikace (elektromotory, elektrické generátory, …), tak pro rozvody elektrické energie v bytech apod.
při výrobě elektronických součástek, např. integrovaných obvodů

3. Vynikající tepelná vodivost mědi se uplatní při výrobě:

kotlů a zařízení pro rychlý a bezeztrátový přenos tepla
chladičů např. v počítačích, automobilech a průmyslových zařízeních
kuchyňského nádobí

[editovat] Slitiny mědi

[editovat] Bronz

bronzová křtitelnice

Patrně nejvýznamnější slitinou mědi je bronz obsahující směs mědi a cínu. O jeho významu hovoří již skutečnost, že celá historická epocha vývoje lidstva se nazývá doba bronzová, sportovci za třetí umístění dostávají bronzové medaile atd.

Přídavek cínu do kovové mědi odstraňuje její hlavní nedostatek pro výrobu prakticky použitelných nástrojů – malou tvrdost. Přitom zůstává zachována vysoká odolnost proti korozi a relativně snadná opracovatelnost. V době bronzové sloužil tento kov jak pro výrobu zbraní tak pro zhotovování celé řady nástrojů pro řemeslnou výrobu, užití v domácnosti i dekorativních předmětů. Existuje dokonce teorie, která tvrdí, že k přechodu na daleko obtížněji vyrobitelné železo nedošlo pro lepší vlastnosti železa, ale díky vyčerpání snadno těžitelných cínových rud.

I v současné době má bronz mimořádný význam. Existují stovky slitin tohoto typu, z nichž mnohé obsahují kromě mědi a cínu řadu dalších kovů jako nikl (dělovina), mangan, olovo, beryllium, hliník nebo i fosfor a křemík.

Praktické využití bronzů je spojeno především s jejich vysokou odolností proti korozi, protože jeho cena je výrazně vyšší než u železa nebo oceli. Z bronzu se vyrábějí kovové součástky čerpadel, která pracují s vysokými tlaky v agresivním prostředí, kuličková ložiska, pružinová pera a velmi často součásti lodí a ponorek, protože velmi dobře odolávají působení mořské vody. Stejně jako v minulosti je pak bronz materiálem pro výrobu soch, pamětních desek a mincí, medailí a podobných předmětů.

[editovat] Mosaz

hudební nástroj vyrobený z mosazi

Slitina mědi se zinkem se nazývá mosaz. Obvykle obsahuje přibližně 30 % zinku, ale existují stovky různých mosazí, jejichž přesné složení je dáno mezinárodními normami a liší se od sebe mechanickými vlastnostmi (tvrdost, pevnost, mechanická opracovatelnost…), bodem tání a zpracovatelnost litím (možnost odlévání).

Běžná mosaz je poměrně měkký kov s jasně zlatavou barvou a s poměrně nízkou chemickou odolností vůči kyselinám a louhům. Proti působení atmosférických vlivů je však mosaz značně odolná.

Používá se často k výrobě různých hudebních nástrojů a dekorativních předmětů, zhotovují se z ní součásti pro vybavení koupelen a drobné bytové doplňky, slouží pro výrobu bižuterie jako tzv. kočičí zlato. Díky vizuální podobnosti se zlatem se mohou vyskytnout i pokusy o úmyslnou záměnu a podvedení důvěřivého zákazníka. Poměrně časté jsou zde případy, kdy většina předmětu (např. ozdobný masivní řetízek) je vyrobena z mosazi a pouze na povrchu pozlacena. Při testu na kameni (buližník) nebo metodou rentgenové fluorescence se pak předmět jeví jako skutečně zlatý, protože se obou případech analyzuje pouze povrch.

V současné době existují i způsoby elektrolytického vylučování mosazných vrstev na kovový podklad a tohoto elektrolytického mosazení se využívá k povrchové protikorozní ochraně především železných předmětů.

[editovat] Klenotnické, dentální a mincovní slitiny

Zlaté klenotnické slitiny obsahuji kromě zlata nejčastěji stříbro a měď, můžeme v nich nalézt ale i zinek, nikl, palladium a další. Základním důvodem pro výrobu zlatých šperků ze slitin je velmi malá mechanické odolnost čistého zlata (měkkost, snadný otěr). Přídavky doprovodných kovů zvyšují tvrdost slitiny a mohou mít i estetický efekt. Měď se ve zlatých klenotnických materiálech vyskytuje v rozmezí 0 – 30 % a podle jejího obsahu je možno docílit i zvoleného barevného odstínu slitiny od zářivě žluté až po téměř červenou.

Stříbrné šperky jsou obvykle vyráběny ze slitin stříbra s mědí, kde obsah mědi činí 3 – 10 %. Důvodem je opět zvýšená mechanická odolnost slitiny oproti čistému stříbru a navíc vyšší odolnost proti korozi atmosférickými plyny s obsahem síry (oxid siřičitý, sulfan…).

Dentální slitiny, používané pro výrobu zubních náhrad musí vykazovat především zdravotní nezávadnost tedy odolnost proti korozi materiálu v poměrně silně chemicky agresivním prostředí ústní dutiny. Pro jejich výrobu se proto užívá především drahých kovů jako je zlato, stříbro, palladium, platina nebo iridium a další kovy jako je měď, zinek, cín, antimon nebo indium mají za účel upravit mechanické vlastnosti slitina jako je tvrdost a opracovatelnost.

Jiným typem dentální slitiny, používané pro zubní výplně jsou dentální amalgámy. Uvedené materiály jsou obvykle tvořeny slitinou stříbra, mědi a cínu, které jsou velmi jemně rozmělněny. Před vlastním úkonem v zubní ordinaci se k definovanému množství táto směsi přidá elementární rtuť, která během několika minut vytvoří velmi pevnou a chemicky odolnou slitinu – amalgám. Proto je velmi důležité, aby zubní lékař vyplnil dutiny v zubu amalgámem v relativně krátké době po smíchání, kdy je směs ještě tvárná.

Pro mincovní kovy se slitiny mědi s niklem a zinkem používají pro výrobu mincí s vyšší nominální hodnotou právě pro poměrně vysokou cenu čisté mědi. Přídavky mědi zde mají účel upravit zbarvení slitiny do žluta až červena a zároveň zvyšují korozní odolnost mince.

[editovat] Sloučeniny

krystalická modrá skalice - síran měďnatý

Ve sloučeninách se vyskytuje především v mocenství Cu⁺¹ a Cu⁺², vzácně i Cu⁺³. Nejstálejší jsou sloučeniny Cu⁺², které mají obvykle modrou nebo zelenou barvu. Sloučeniny Cu⁺¹ svým chemickým chováním připomínají soli stříbrné zatímco sloučeniny Cu⁺³ jsou mimořádně nestálé a za běžných podmínek se samovolně rozkládají.

Sloučeninou mědi s největším praktickým uplatněním je síran měďnatý, krystalizující jako pentahydrát CuSO₄ . 5H₂O neboli modrá skalice. Opatrným zahříváním lze krystalickou vodu odstranit a vzniklá bezvodá sůl CuSO₄ má bílou barvu. Velmi ochotně přijímá vodu zpět, čehož lze využít k sušení některých nepolárních organických rozpouštědel, v nichž je síran měďnatý prakticky nerozpustný.
- Modrá skalice je poměrně dobře rozpustná ve vodě a je využívána pro výrobu galvanických lázní pro proudové poměďování.
- Protože soli Cu⁺² obecně jsou silně fungicidní - hubí houby a plísně, požívají se přípravky s vysokým podílem modré skalice k ošetřování zemědělských plodin nebo osiva na ochranu proti houbovým a plísňovým infekcím.

Modrý dusičnan měďnatý krystalizuje jako hexahydrát Cu(NO₃)₂ . 6H₂O a bezvodý je bezbarvý. Jeho roztoky se používají k povrchové úpravě povrchu železných slitků (moření) před dalším zpracováním.

Oxid měďnatý CuO je tmavohnědý, ve vodě nerozpustný prášek. Vniká tepelným rozkladem Cu(NO₃)₂ a používá se ve sklářském průmyslu k barvení skla nebo v keramické průmyslu k přípravě emailů pro zdobení keramiky. Za použití různých podmínek přípravy lze docílit modrého, zeleného nebo červeného vybarvení.

Oxid měďný Cu₂O je stejně jako dvojmocný oxid nerozpustný ve vodě a také se uplatňuje ve sklářství a keramice.

Reakcí měďnatých solí s amoniakem vzniká komplexní tetraamoměďnatý ion intenzivně fialové barvy. Tato reakce se v analytické chemii používá jako důkaz přítomnosti iontu Cu⁺² v roztoku.Tato komplexní sloučenina mědi může být připravena i jako pevná krystalická látka.

CuSO₄ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄ ]SO₄

Analyticky využitelná je redukce iontu Cu⁺² v alkalickém prostředí tzv. redukujícími cukry neboli sacharidy, obsahujícími aldehydickou skupinu. V přítomnosti těchto sloučenin poskytuje alkalický roztok měďnaté soli – Fehlingovo činidlo červenohnědou sraženinu, zatímco cukry obsahující pouze keto-skupiny (neredukující cukry) tuto reakci neposkytují.

[editovat] Biologický význam

Měděnka v pražském metru

Měď (podobně jako zinek) patří mezi prvky s významným vlivem na živý organizmus, vyskytuje se v řadě enzymatických cyklů nezbytných pro správnou funkci životních pochodů a její přítomnost v potravě ovlivňuje zdravotní stav organizmu. Tyto enzymy například ovlivňují metabolizmus sacharidů v organizmu, ovlivňují vytváření kostní hmoty a krvetvorbu, ovlivňují i fingování nervového systému.

Kromě toho je měď centrálním kovem organokovové sloučeniny hemocyaninu, který u měkkýšů a některých členovců ( např. krabů) funguje jako přenašeč kyslíku – analog hemoglobinu u teplokrevných živočichů.

Doporučená denní dávka mědi v potravě by se měla pohybovat kolem 1 mg Cu denně. Potraviny bohaté mědí jsou např. játra, kakao, ořechy, houby, korýši a měkkýši.

Nedostatek mědi se projevuje anémií (chudokrevností), zpomalením duševního vývoje a zhoršením metabolismu cukrů. Dochází ke ztrátě pigmentů a vypadávání vlasů, k poruše tvorby a kvality kostí a vaziva.

Přebytek mědi je u zdravých osob možný pouze po požití minimálně 250 mg mědi současně. Existuje však vzácná genetická porucha- tzv. Wilsonova choroba, při níž tělo nedokáže měď správně zpracovat a ta se pak ukládá ve tkáních. Postižené děti trpí poškozením jater, demencí, křečemi a třesem.