Miedź – niezwykły, bardzo stary pierwiastek

Miedź to jeden z pierwiastków tablicy Mendelejewa, któremu przyporządkowana jest liczba atomowa równa 29, a jego masa atomowa wynosi 635 463. Znajduje się na 26. miejscu listy najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej pierwiastków. Miedź występuje w układzie okresowym wraz z metalami szlachetnymi, takimi jak złoto i srebro, w pierwszej grupie pobocznej. Dlaczego cały świat oszalał na punkcie miedzi? O tym w artykule.

Charakterystyka miedzi

Ten metal szlachetny został odkryty już w czasach prehistorycznych – prawdopodobnie 9000 lat p.n.e. na Bliskim Wschodzie. Najstarsze miedziane artefakty pochodzą sprzed 11 000 lat. Rudy miedzi po raz pierwszy zostały wytopione ok. 7000 lat temu, a pierwsze stopy (miedź z cyną) powstały ok. 5000 lat temu.

Miedź jest metalem pomarańczowoczerwonym i ma gęstość 8,96 g/cm3, a jej temperatura topnienia wynosi 1083°C. Należy do diamagnetyków, czyli substancji, które samorzutnie nie wykazują właściwości magnetycznych – nie są przyciągane przez magnes, nie iskrzą się, co jest pożądane w technologii tworzenia specjalnych narzędzi oraz w militarystyce.

Czysta miedź wystawiona na działanie powietrza będzie ciemnieć pod wpływem utleniania, tworząc matową powłokę tlenku miedzi. Pod wpływem dłuższej ekspozycji na tlen i dwutlenek węgla miedź pokrywa się charakterystycznym nalotem – zwanym patyną. 

Stopy miedzi

Stopami miedzi nazywa się stopy, w których metalem podstawowym jest miedź.

Stopy miedzi są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych materiałów konstrukcyjnych, zaraz po stopach żelaza i stopach aluminium.

Miedź może być stapiana z innymi metalami i tak na przykład:

    • mosiądz to stop miedzi i cynku,

    • miedzionikle to stopy miedzi i niklu,

    • kupale to stopy miedzi i aluminium,

    • brązy to stopy miedzi z cyną, aluminium, krzemem, berylem lub ołowiem.

Historia miedzi

Epoka brązu w Europie i Azji trwała od 3000 roku p.n.e. do 1000 roku p.n.e., stopniowo miedź została wyparta przez żelazo i stal. 

Miedź i stopy miedzi są znane i wykorzystywane od wielu wieków. Jeden z etapów dziejów nosi nazwę epoki brązu. W epoce tej odkryto technologię, dzięki której można było w łatwy sposób uzyskać metal z rudy. Najważniejsze ośrodki wydobywcze zlokalizowane były na Cyprze, stąd nasuwa się przypuszczenie, że od tej nazwy wywodzi się łacińska nazwa miedzi – Cuprum.

W starożytności stopy miedzi i cyny wykorzystywano do wytwarzania broni, pancerzy, przedmiotów codziennego użytku czy biżuterii. W dawnych czasach w obrocie handlowym były monety miedziane o zawartości 86 proc. miedzi i 14 proc. cyny.

Ciekawostki

• Statua Wolności wykonana jest z miedzi, ale w wyniku korozji atmosferycznej jej powłoka okryła się patyną, dzięki czemu uzyskała piękny, zielonkawy kolor.
• Największe pokłady miedzi znajdują się w południowej Ameryce, bogate pod tym względem są również tereny w Kanadzie i centralnej Afryce.
• Miedź i stopy miedzi są niezwykle wytrzymałe oraz odporne na działanie upływającego czasu. W starożytnym Egipcie rury wodociągowe wykonane były z miedzi, a archeolodzy obliczyli, że próbki pobrane z egipskich świątyń, datowane na 2750 p.n.e., zachowały się w dobrym stanie. Także starożytni Rzymianie używali miedzianych rur. Ponadto miedź jest idealnym materiałem do wyrobu narzędzi i broni.
• Z miedzi powstaje większość instalacji elektrycznych, uzwojenia elektromagnesów, transformatorów i silników.
• Miedź jest bardzo wygodna w użyciu, miękka, podatna na obrabianie, można ją ciąć, kuć, wyginać lub lutować w niewysokiej temperaturze. Można z niej wykonać zarówno ogromne arkusze, jak i cienki drut, robi się z niej rury do instalacji wodnych, gazowych czy grzewczych.
• Blisko 65 proc. wytwarzanej miedzi jest zużywane w przemyśle elektrycznym. Miedź ma najwyższą przewodność elektryczną właściwą spośród wszystkich metali (z wyjątkiem srebra). Co ciekawe, 25 proc. całej wyprodukowanej miedzi jest zużywane w budynkach z przeznaczeniem na instalacje rurowe, pokrycia dachowe i okładziny elewacyjne.
• Miedź jest niezbędna w transporcie – w pociągach, tramwajach, samochodach osobowych i ciężarowych, a udział transportu w zużyciu miedzi wynosi 7 proc. Pozostałe 3 proc. miedzi znajduje zastosowanie jako materiał na bilon, rzeźby, instrumenty muzyczne i naczynia kuchenne.
• Miedź może być powtórnie przetwarzana bez żadnej utraty jakości. Około 40 proc. zapotrzebowania Europy na miedź jest pokrywane miedzią pochodzącą z recyklingu.

Ważny dla zdrowia i życia pierwiastek 

Naukowcy z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa odkryli w 1928 roku, że szczury bardzo potrzebują miedzi (podobnie jak i żelaza) do produkcji hemoglobiny, która w układzie krwionośnym transportuje tlen. Czy to nie zbieg okoliczności, że te gryzonie do swojego miejsca bytowania upodobały sobie systemy rur kanalizacyjnych? 

Miedź odgrywa także ważną rolę w życiu ośmiornic i innych bezkręgowców – za sprawą tego pierwiastka zwierzęta produkują hemocyjaninę pełniącą funkcję analogiczną do hemoglobiny. 

Miedź odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu różnych enzymów i białek. Ludzkie ciało kumuluje do 10 g miedzi – z czego 90 proc. ulokowane jest w białku krwi zwanym ceruloplazminą (ferroksydazą). Dorosły człowiek potrzebuje dziennie ok. 1 g miedzi, którą może pozyskać z pożywienia. Dobrym jej źródłem są żółtka jaj, wątroba, orzechy nerkowca, awokado. 

Mimo iż miedź jest pierwiastkiem śladowym, nasze ciała nie potrafią bez niego prawidłowo funkcjonować. Co jeszcze warto wiedzieć o tym mikroelemencie? O tym w kolejnych artykułach.

Opracowała Agata Majcher

Źródła:

Europejski Instytut Miedzi: https://copperalliance.pl/

J.G. Małecki, Historia odkryć pierwiastków chemicznych, Katowice 2018.

Pierwiastki, czyli z czego zbudowany jest wszechświat, wyd. Publicat.pl, Poznań 2014.