Что тверже железо или медь. Железо сталь и прочие металлы

Из множества микроэлементов можно выделить два металла, которые играют решающую роль. Железо и медь в организме отвечают за важнейшие жизненные функции. Это синтез эритроцитов (важнейших клеток крови) и аминокислот РНК (строительных элементов для любой живой клетки организма. О том, что делает железо в организме, знает каждый школьник из курса первичной биологии. Первое, для чего нужно железо в организме, это для продукции большого количества полноценных эритроцитов, способных переносить молекулы кислорода к тканям и углерода к альвеолам легких.

А вот для чего нужна медь в организме, знает очень небольшое количество людей. В основном это медработники и лица, по профессиональной стезе связанные с биохимией человеческого тела. Поэтому данный элемент часто выпадает из поля зрения. Между тем, стоит знать о том, для чего нужна медь в организме человека, а получить эти знания можно из предлагаемой вашему вниманию статьи.

Что делает железо в организме: роль и функции

Железо в организме широко известно как средство, применяемое при малокровии. Оно действительно является важнейшим компонентом гемоглобина, несущего кислород всем клеткам организма.

Но при определенных условиях железо в организме человека может вносить вклад в развитие атеросклероза. Поэтому прием железа требует очень ответственного подхода.

Результатом дефицита железа в организме является анемия. Человек быстро утомляется, теряет способность к обучению, у него снижается иммунитет, понижается температура тела, уменьшается выносливость, выработка гормона щитовидной железы. Женщины не могут сбросить лишний вес из-за снижения активности щитовидной железы. Это может быть признаком дефицита железа. Рак желудка тоже зачастую связан с дефицитом железа.

Роль железа в организме такова, что потребность повышена в детском и юношеском возрасте, в период беременности, а в старческом возрасте способность усваивать железо уменьшается. Теряется железо при менструациях. Дефицит бывает при отсутствии в рационе мяса; если запивать пищу чаем или кофе; при приеме аспирина и других препаратов, способных вызвать внутреннее кровотечение.

В организме основная часть железа не выводится и не расходуется, а используется организмом повторно. С мочой выводится очень мало железа, частично оно теряется с отмершими клетками кожи. Излишек железа, не связанный с гемоглобином или другими белками, блуждает по организму свободным, подвергаясь окислению. Можно сказать, «ржавеет». Молекулы превращаются в свободные радикалы, которые начинают повреждать все клетки, с которыми сталкиваются. Этим объясняется применение таких методов лечения глубокой древности, как кровопускание и использование пиявок, избавляющих от излишков железа.

Именно регулярное выведение из организма железа во время менструаций играет роль в снижении болезней сердца у молодых женщин. Эта роль железа в организме человека стала известна недавно, раньше считали, что этому способствует высокий уровень эстрогена.

Избыток железа накапливается до токсической концентрации в тканях суставов, печени, сердца и эндокринных желез. Железо может создавать питательную среду для роста вредных микробов, раковых клеток. Избыток железа расходуется при физической нагрузке. От его избытка клетчатка защищает толстый кишечник, связывая свободное железо и предупреждая его окисление. Но и дефицит железа может стать причиной онкологического заболевания. Поддержать баланс железа в организме сложно. Это проблема самого организма, а не лекарств и диет.

Огромное количество железа содержится в тонизирующих напитках, употребление которых - процесс часто неконтролируемый.

Рассматривая функции железа в организме, следует отметить, что есть темное железо, связанное с гемоглобином. Эта форма натуральная, не способная накапливаться в избытке. За один прием пищи организм способен усвоить 2 мг темного железа, поступающего с красным мясом, курятиной, рыбой. Передозировка его невозможна.

Негемное железо - синтетическая форма, используется в витаминных препаратах, продаваемых в аптеках, но именно ее и следует избегать. Это глюконат, сульфат и фумарат железа.

За один прием усваивается до 20 мг такой синтетической формы, что приводит к нарушению функции железа в организме человека, накоплению и вызывает риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. А муку обогащают именно таким железом.

Примечание. Не нужно принимать железо пожилым людям, не страдающим анемией; людям с инфекционными заболеваниями ЖКТ; грудным детям. Без анализа крови не следует назначать препараты железа. Самый точный анализ - выявление уровня сывороточного ферритина, он показывает запасы железа в организме. Для улучшения усвоения железа нужно принимать витамины А и С. Содержится железо в пшеничных зародышах, дрожжах, мясе, печени, яйцах, белых грибах, персиках и абрикосах.

Значение меди в организме человека

Медь в организме человека необходима для нормальной работы сердца, она понижает уровень сахара, холестерина и мочевой кислоты в крови. Медь укрепляет кости, хорошо влияет на красные и белые кровяные клетки, укрепляет иммунитет, способствует росту детей младшего возраста.

Медь входит в состав многих ферментов, которые осуществляют синтез РНК, следовательно, необходима для воспроизведения наследственной генетигеской информации. А от этого зависит обновление всех тканей - костей, мозга, нервных волокон и др.

Значение меди в организме основывается на том, что этот микроэлемент поддерживает способность сердца к сокращениям, способствует прочности стенок артерий. Но избыток меди так же нежелателен, как и недостаток. При избытке меди холестерин оседает на стенках артерий, а нормальный уровень меди - профилактика атеросклероза. Избыток меди опасен, но имеет значение не количество препарата, а его форма - органическая или неорганическая. Женщины больше склонны к формированию избытка меди. Необходимо проведение анализа крови для определения уровня содержания меди.

Медь участвует в образовании пигментов, при дефиците меди их становится недостаточно, например, происходит осветление волос.

Значение меди в организме человека заключается также в том, что это основное средство лечения ревматоидного артрита. Но, как и при приеме железа, нужно соблюдать равновесие.

Медь нужна для выработки коллагена в костной ткани, это способствует быстрому срастанию костной ткани при переломах, особенно у пожилых людей.

Медь препятствует развитию кандидоза - дрожжевых грибков, которые нарушают баланс кишечной микрофлоры.

Примечание. Не следует применять медь женщинам без анализа на уровень содержания меди и цинка в сыворотке. Иногда нужно определить и содержание марганца. Мужчинам при отсутствии психических и сердечно-сосудистых заболеваний можно не проводить анализ. Но анализ нужен тем, кто принимает препараты железа, при анемии, например. Железо понижает содержание меди. При приеме меди необходимо внимательно наблюдать за признаками реакции на медь: умственная и физическая утомляемость, бессонница, депрессия и ухудшение памяти.

Источники меди - это орехи, семечки и соевые продукты, а также мясные субпродукты (печень, почки, мозги).

(Cu) - металл красного цвета, имеет высокую пластичность, то есть способность деформироваться, при этом не ломаясь. Чистая медь – отличный проводник тока. По проводимости она занимает третье место после золота и серебра.

Медь отлично проводит тепло. При контакте с горячей поверхностью очень быстро нагревается, поэтому не рекомендуется её использовать для переноса горячих предметов.

Чистая медь хорошо окисляется. При длительном пребывании в воде на её поверхности образуется зеленоватый налёт, - это гидроксид меди Cu(OH) 2 и карбонат меди CuCO 3 .

Чистая медь на воздухе быстро покрывается тонкой плёнкой тёмного оксида меди CuO, которая предохраняет её от дальнейшего разрушения. Разбавленная серная кислота и медь практически не реагируют, но концентрированная серная кислота и медь легко взаимодействуют друг с другом с образованием голубого раствора медного купороса CuSO 4 (используем для напыления деревьев), ядовитого сернистого газа SO 2 и воды.

При нагревании меди на воздухе происходит интенсивное окисление. Изделие из меди чернеют, покрываясь слоем оксида меди (II) CuО. При нагреве медных изделий до температуры свыше 1000 °С образуется другой оксид - Cu 2 О.

Находясь долгое время на воздухе, чистая медь покрывается плёнкой малахита, образующегося по химической реакции
2Cu+О 2 +Н 2 О+СО 2 =(CuОН) 2 СО 3 . Именно этому веществу обязаны своим цветом бронзовые памятники и старые крыши городов Западной Европы.

Все соли меди ядовиты. Поэтому не рекомендуется использовать её при приготовлении или употреблении пищи. Азотная кислота и медь реагируют постепенно: сначала чистая медь окисляется до окисла меди, а после реагирует, образуя двуокись азота (NO 2), нитрат меди Cu(NO 3) 2 – голубоватый раствор и воду. Двуокись азота (NO 2) – ещё знакомо это вещество под названием “бурый газ”. Соляная кислота и чистая медь реагируют только при нагревании. Сначала чистая медь окисляется до оксида меди, а дальше образуется зеленоватый хлорид меди CuCl 2 и вода.

С медным купоросом Вам приходилось сталкиваться и в домашних условиях: он представляет собой кристаллики синего цвета, хорошо растворимые в воде. Сама молекула медного купороса уже содержит воду (5 молекул воды соединены с 1 молекулой медного купороса). Если нагреть синие кристаллики, то вскоре мы увидим, что они теряют свою форму и цвет, превращаясь в рыхлую белую безводную массу (безводный сульфат меди CuSO 4).

Медь влияет на цвет и окраску некоторых минералов, таких как малахит (от светло-голубого до тёмно-зелёного цвета), диоптаз (изумрудно-зелёный) и др.

Чистое железо

Что касается чистого железа, то оно используется, в основном, как катализатор в химических реакциях.

Определить наличие ионов железа (2-х или 3-х валентного) можно с помощью Качественной реакции

Железо образует 3 различных оксида железа , отличающихся степенью окисления железа и цветом химического соединения и его активностью.

Медь и железо входят в группу металлов. Поэтому общими признаками для них являются характерный блеск, пластичность, твердость. Оба они хорошие проводники тепла и электричества, что объясняется высокой подвижностью электронов. Оба являются переходными. Однако от объединяющих свойств перейдем к тому, чем отличаются медь и железо.

Некоторые сведения

Номер этого элемента в таблице Менделеева – 29. Буквенное обозначение – Cu. Медь входит в небольшое число металлов, о которых человек узнал раньше всего. Широкое освоение медь получила еще в древности из-за своей доступности, связанной с получением из руды. При работе с деревом медные орудия превосходили каменные.

Медь

Атомный номер элемента – 26. Символ – Fe. Железо находится в числе лидирующих по распространению в земной коре металлов (его опережает только алюминий). Изделия из железа производились еще с древнейших времен.

Сравнение

А теперь рассмотрим непосредственно отличие меди от железа:

1. Цвет. Железо бело-серебристое, что ставит его в один ряд с большинством металлов. Медь же относится к четверке металлов-исключений, имеющих явный цветовой оттенок. У меди он золотисто-розовый, а при контакте с воздухом металл темнеет до желто- или оранжево-красного.
2. Атомная масса. Эта величина, важная для стехиометрических расчетов, у меди больше – 63,5 а. е. м. Значение у железа – 55,8 а. е. м.
3. Температура плавления. Железо переходит в жидкое состояние при температуре 1539 °С. У меди показатель ниже – 1083 °С.
4. Теплопроводность у меди лучше. То же самое касается и электропроводности – у меди она выше, чем у железа, почти в шесть раз. Благодаря такой способности проводить ток медь широко используется в электропромышленности.
5. Магнитные свойства. У железа они ярко выражены, а у меди отсутствуют.
6. По прочности железо превосходит медь.
7. Удельное сопротивление. По этому показателю выигрывает железо.
8. В самородном виде медь в природе встречается чаще. Железо в чистом виде – редкость.
9. Железо очень восприимчиво к окислению и ржавеет, что называется, насквозь. Медь же характеризуется автозатуханием процессов коррозии. Это свойство меди с успехом используется, к примеру, в архитектуре – кровли и фасады из металла могут прослужить безаварийно до 150 лет.
10. Медь более дорогой металл.

Таковы основные критерии, поясняющие, в чем разница между медью и железом.

Для человека медь является очень важным веществом. В организме она концентрируется в мышцах и костях, в мозге, крови, печени и почках. Поэтому, при ее нехватке возможен сбой работы всех жизненно важных органов.
Медь принимает участие в построении необходимых белков и ферментов, в процессах роста клеток и тканей. Она необходима для процесса кроветворения, без меди организму практически невозможно превращать железо в гемоглобин.

Кроме того, медь снабжает клетки веществами, которые необходимы для нормального обмена: она транспортирует железо из печени, при ее нехватке переносить железо будет некому, оно будет накапливаться, а это может привести к серьёзными последствиями.

Медь делает крепкими и здоровыми наши кости. Людям, которые страдают хрупкостью костей, бывает достаточно начать употреблять добавки с медью, чтобы прекратить переломы. Благодаря меди кровеносные сосуды долго остаются прочными и , так как она способствует образованию эластина.

Вместе с витамином С медь поддерживает иммунную систему, помогает ей защищать организм от инфекций. Упругость и эластичность кожи обеспечивается присутствием , в составе которого тоже есть медь.

Этот микроэлемент стимулирует активность гормонов гипофиза, поддерживая работу эндокринной системы. Медь нормализует процесс пищеварения, защищая пищеварительную систему от различных повреждений и воспалений.

Обычно организму достаточно меди, попадающей с продуктами , а нехватка меди чаще обусловлена природными особенностями человека или нарушением обменных процессов.

Много меди содержат орехи, сырой яичный желток, печень, бобовые, злаки, кисломолочные , овощи, фрукты и ягоды. Медь присутствует в свежем мясе, рыбе, морепродуктах, сое, ржаном хлебе, спарже и картофеле. Достаточно много этого микроэлемента в укропе, лапчатке прямостоячей, сушенице, марене красильной, листьях чайного куста, лобелии. Питьевая вода также содержит медь – около 1 мг на литр.

Людям с темными волосами нужно больше меди, чем светловолосым, так как она необходима для поддержания цвета волос. Нехватка ее проявляется ранней сединой.

Среди необходимых микроэлементов железо является одним из самых важных. Без него не может происходить образование миоглобина и гемоглобина. Многие ферменты образуются с участием железа, оно регулирует работу иммунной системы. Практически все биохимические процессы в наших клетках протекают с участием железа.

Этот незаменимый микроэлемент помогает работе щитовидной железы, поддерживает высокий уровень иммунной защиты. Железо способствует выведению токсинов, участвует в процессах регенерации, оно улучшает состояние кожи, волос и ногтей.

С его помощью контролируется синтез ДНК и холестериновый обмен, протекают окислительно-восстановительные реакции, замедляется образование свободных радикалов.

Обычное сбалансированное питание полностью обеспечивает человека необходимым количеством железа, но его нехватку все-таки испытывают многие люди, так как усвоение железа происходит по-разному.

Железо, которое в красном мясе, называется «органическим», оно усваивается лучше, чем «неорганическое» железо из растений. Всасывание железа в кишечнике замедляется в присутствии щавелевой и фитиновой кислот. Наоборот, лучшему усвоению железа помогают витамины группы В и С.

Основные источники железа - говяжья и телячья печень, рыба, яйца, моллюски, патока, сушеные грибы, какао, крупа, зерна ржи и пшеницы. Довольно много железа в луке, сельдерее, петрушке, в ботве репы, моркови, в салате, щавеле, крапиве, цветной и белокочанной капусте, фасоли, горохе, чечевице, огурцах и помидорах, хрене и чесноке.

Меньшее количество этого элемента содержат земляника, клубника, абрикосы, яблоки, персики, груши, черника, вишня, малина, смородина, сливы, свекла, тыква, картофель.

Дефицит железа может привести к анемии, сильной утомляемости, понижению способности к обучению, чувствительности к холоду, к потере работоспособности и выносливости, нарушению работы щитовидной железы, мышечной слабости, деформации ногтей, потере вкуса и нервным расстройствам.

Медь - это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КуПрум».

По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.

Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой - бронзы.

Основные свойства меди

1. Физические свойства.

На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.

Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.

Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.

Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток , протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.

Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) - верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.

Способы получения меди

В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды - это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.

1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.

Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.

Следующий этап пирометаллургического способа получения меди - это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.

В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.

Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.

2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.

Применение меди

Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).

Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.

Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.

Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.

В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.