ทองแดง: ประวัติคุณสมบัติโครงสร้างการใช้บทบาททางชีววิทยา - เคมี - 2026

ทองแดงเป็นโลหะทรานซิอยู่ในกลุ่ม 11 ของตารางธาตุและตัวแทนจากสัญลักษณ์ทางเคมี Cu มีความโดดเด่นและโดดเด่นด้วยการเป็นโลหะสีแดงส้มมีความเหนียวและอ่อนตัวได้มากนอกจากนี้ยังเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีอีกด้วย

ในรูปแบบโลหะพบว่าเป็นแร่ธาตุหลักในหินบะซอลต์ ในขณะเดียวกันก็ถูกออกซิไดซ์ในสารประกอบซัลฟูรัส (ซึ่งมีการใช้ประโยชน์จากการขุดมากขึ้น) อาร์เซไนด์คลอไรด์และคาร์บอเนต นั่นคือแร่ธาตุมากมาย

นาฬิกาปลุกทำจากทองแดง ที่มา: Pixabay

ในบรรดาแร่ธาตุที่มีอยู่เราสามารถกล่าวถึง chalcocite, chalcopyrite, bornite, cuprite, malachite และ azurite ทองแดงยังมีอยู่ในเถ้าของสาหร่ายในปะการังทะเลและในสัตว์ขาปล้อง

โลหะนี้มีปริมาณมากในเปลือกโลก 80 ppm และความเข้มข้นเฉลี่ยในน้ำทะเล 2.5 ∙ 10 ^-4 mg / L ในธรรมชาติมันเกิดขึ้นเป็นไอโซโทปธรรมชาติ 2 ไอโซโทปคือ⁶³ Cu โดยมีความอุดมสมบูรณ์ 69.15% และ⁶⁵ Cu โดยมีความอุดมสมบูรณ์ 30.85%

มีหลักฐานว่าทองแดงถูกหลอมเมื่อ 8000 ปีก่อนคริสตกาล C. และผสมด้วยดีบุกจนกลายเป็นทองสัมฤทธิ์เมื่อ 4000 ปีก่อนคริสตกาล C. ถือว่าเหล็กและทองอุกกาบาตเท่านั้นที่นำหน้าเป็นโลหะชนิดแรกที่มนุษย์ใช้ ดังนั้นจึงมีความหมายเหมือนกันกับแสงโบราณและสีส้มในเวลาเดียวกัน

ทองแดงส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสายเคเบิลสำหรับนำไฟฟ้าในมอเตอร์ไฟฟ้า สายเคเบิลขนาดเล็กหรือใหญ่ประกอบเป็นเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

ทองแดงมีส่วนเกี่ยวข้องกับห่วงโซ่การขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อนุญาตให้สังเคราะห์ ATP ได้ สารประกอบพลังงานหลักของสิ่งมีชีวิต มันเป็นปัจจัยร่วมของ superoxide dismutase: เอนไซม์ที่ย่อยสลายไอออนของ superoxide ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต

นอกจากนี้ทองแดงยังมีบทบาทในฮีโมไซยานินในการขนส่งออกซิเจนในสัตว์จำพวกแมงครัสเตเชียนและหอยซึ่งคล้ายกับธาตุเหล็กในฮีโมโกลบิน

แม้จะมีการกระทำที่เป็นประโยชน์สำหรับมนุษย์ แต่เมื่อทองแดงสะสมในร่างกายมนุษย์เช่นนี้เป็นกรณีของโรค Wilson ก็อาจทำให้เกิดโรคตับแข็งในตับความผิดปกติของสมองและความเสียหายต่อดวงตารวมถึงการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ

ประวัติศาสตร์

ยุคทองแดง

ทองแดงพื้นเมืองถูกใช้เพื่อสร้างสิ่งประดิษฐ์แทนหินในยุคหินใหม่ซึ่งอาจอยู่ระหว่าง 9000 ถึง 8000 ปีก่อนคริสตกาล C. ทองแดงเป็นโลหะชนิดแรกที่มนุษย์ใช้รองจากเหล็กที่มีอยู่ในอุกกาบาตและทองคำ

มีหลักฐานการใช้ในการขุดเพื่อให้ได้ทองแดงในปี 5000 ก่อนคริสต์ศักราช C. ก่อนหน้านี้มีการสร้างสิ่งของที่ทำด้วยทองแดง เช่นต่างหูที่ผลิตในอิรักประมาณ 8700 ปีก่อนคริสตกาล ค.

ในทางกลับกันเชื่อกันว่าโลหะวิทยาถือกำเนิดขึ้นในเมโสโปเตเมีย (ปัจจุบันคืออิรัก) เมื่อ 4000 ปีก่อนคริสตกาล C. เมื่อสามารถลดโลหะของแร่ธาตุโดยการใช้ไฟและถ่านหิน ต่อมามีการนำทองแดงมาผสมกับดีบุกโดยเจตนาเพื่อผลิตทองสัมฤทธิ์ (4000 ปีก่อนคริสตกาล)

นักประวัติศาสตร์บางคนชี้ไปที่ยุคทองแดงซึ่งจะอยู่ตามลำดับเวลาระหว่างยุคหินใหม่และยุคสำริด ต่อมายุคเหล็กเข้ามาแทนที่ยุคสำริดระหว่าง 2000 ถึง 1,000 ปีก่อนคริสตกาล ค.

ยุคสำริด

ยุคสำริดเริ่มขึ้นเมื่อ 4000 ปีหลังจากการหลอมทองแดง สิ่งของสำริดจากวัฒนธรรม Vinca ย้อนกลับไปถึง 4500 ปีก่อนคริสตกาล ค .; ในขณะที่ในสุเมเรียและอียิปต์มีวัตถุทองสัมฤทธิ์ที่สร้างขึ้นเมื่อ 3000 ปีก่อนคริสต์ศักราช ค.

การใช้คาร์บอนกัมมันตภาพรังสีได้สร้างการขุดทองแดงใน Alderley Edge, Cheshire และสหราชอาณาจักรระหว่างปี 2280 ถึง 1890 ปีก่อนคริสตกาล ค.

สังเกตได้ว่าÖtziซึ่งเป็น "มนุษย์น้ำแข็ง" ที่มีวันที่โดยประมาณระหว่าง 3300 ถึง 3200 ปีก่อนคริสตกาล C. มีขวานที่มีหัวเป็นทองแดงบริสุทธิ์

ชาวโรมันตั้งแต่ศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช พวกเขาใช้ชิ้นส่วนของทองแดงเป็นเงินตรา Julius Caesar ใช้เหรียญที่ทำจากทองเหลืองทองแดงและโลหะผสมสังกะสี นอกจากนี้เหรียญของ Octavian ยังทำด้วยโลหะผสมของทองแดงตะกั่วและดีบุก

การผลิตและชื่อ

การผลิตทองแดงในอาณาจักรโรมันสูงถึง 150,000 ตันต่อปีซึ่งเป็นตัวเลขที่สูงกว่าในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมเท่านั้น ชาวโรมันนำทองแดงมาจากไซปรัสโดยรู้จักกันในชื่อ aes Cyprium ("โลหะจากไซปรัส")

ต่อมาคำนี้เสื่อมสภาพลงในคิวรัม: ชื่อที่ใช้ในการกำหนดทองแดงจนถึงปี 1530 เมื่อมีการนำคำศัพท์ภาษาอังกฤษ "copper" มาใช้ในการกำหนดโลหะ

Great Copper Mountain ในสวีเดนซึ่งดำเนินการตั้งแต่ศตวรรษที่ 10 ถึง 1992 ครอบคลุมการบริโภค 60% ของยุโรปในศตวรรษที่ 17 โรงงาน La Norddeutsche Affinerie ในฮัมบูร์ก (พ.ศ. 2419) เป็นโรงไฟฟ้าสมัยใหม่แห่งแรกที่ใช้ทองแดง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

การปรากฏ

ทองแดงเป็นโลหะสีส้มแดงแวววาวในขณะที่โลหะพื้นเมืองส่วนใหญ่เป็นสีเทาหรือเงิน

เลขอะตอม (Z)

29

น้ำหนักอะตอม

63,546 ยู

จุดหลอมเหลว

1,084.62 ºC

ก๊าซทั่วไปเช่นออกซิเจนไนโตรเจนคาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถละลายได้ในทองแดงที่หลอมเหลวและมีผลต่อคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าของโลหะเมื่อแข็งตัว

จุดเดือด

2,562 ºC

ความหนาแน่น

- 8.96 g / mL ที่อุณหภูมิห้อง

- 8.02 g / mL ที่จุดหลอมเหลว (ของเหลว)

โปรดสังเกตว่าความหนาแน่นระหว่างเฟสของแข็งและของเหลวไม่มีการลดลงอย่างมาก ทั้งสองเป็นตัวแทนของวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง

ความร้อนของฟิวชั่น

13.26 กิโลจูล / โมล

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

300 กิโลจูล / โมล

ความจุของแคลอรี่โมลาร์

24.44 J / (โมล * K)

การขยายตัวทางความร้อน

16.5 µm / (m * K) ที่ 25 ° C

การนำความร้อน

401 W / (ม. ∙ K)

ความต้านทานไฟฟ้า

16.78 Ω∙ m ที่ 20 ° C

การนำไฟฟ้า

59.6 ∙ 10 ⁶วินาที / ม.

ทองแดงมีการนำไฟฟ้าสูงมากโดยมีเพียงเงินเท่านั้น

ความแข็ง Mohs

3.0

ดังนั้นจึงเป็นโลหะที่อ่อนนุ่มและค่อนข้างเหนียว ความแข็งแรงและความเหนียวจะเพิ่มขึ้นโดยการทำงานเย็นเนื่องจากการก่อตัวของผลึกที่ยืดออกของโครงสร้างลูกบาศก์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลางเดียวกันที่มีอยู่ในทองแดง

ปฏิกริยาเคมี

การทดสอบเปลวไฟทองแดงซึ่งระบุโดยสีของเปลวไฟสีเขียวอมฟ้า ที่มา: Swn (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flametest-Co-Cu.swn.jpg)

ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ แต่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศถูกปกคลุมด้วยชั้นของออกไซด์สีน้ำตาลดำที่ให้การป้องกันการกัดกร่อนของชั้นโลหะ:

2Cu (s) + O ₂ (g) → 2CuO

ทองแดงไม่ละลายในกรดเจือจาง แต่จะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกและไนตริกที่ร้อนและเข้มข้น นอกจากนี้ยังละลายได้ในแอมโมเนียในสารละลายในน้ำและโพแทสเซียมไซยาไนด์

สามารถต้านทานการกระทำของอากาศในชั้นบรรยากาศและน้ำทะเล อย่างไรก็ตามการได้รับสารเป็นเวลานานส่งผลให้เกิดชั้นป้องกันสีเขียวบาง ๆ (คราบ)

ชั้นก่อนหน้านี้เป็นส่วนผสมของคาร์บอเนตและคอปเปอร์ซัลเฟตซึ่งสังเกตได้จากอาคารหรือประติมากรรมเก่า ๆ เช่นเทพีเสรีภาพในนิวยอร์ก

ทองแดงทำปฏิกิริยาให้ความร้อนเป็นสีแดงกับออกซิเจนเพื่อให้ cupric oxide (CuO) และที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะกลายเป็น cuprous oxide (Cu ₂ O) นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยาร้อนกับกำมะถันเพื่อผลิตคอปเปอร์ซัลไฟด์ ดังนั้นจึงกลายเป็นหมอกเมื่อสัมผัสกับสารประกอบกำมะถันบางชนิด

ทองแดงฉันเผาด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินในการทดสอบเปลวไฟ ในขณะที่ copper II ปล่อยเปลวไฟสีเขียว

โครงสร้างและการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

ผลึกทองแดงตกผลึกในโครงสร้างลูกบาศก์ตรงกลางใบหน้า (fcc) ในผลึก fcc นี้อะตอม Cu ยังคงติดอยู่เนื่องจากพันธะโลหะซึ่งค่อนข้างอ่อนกว่าโลหะทรานซิชันอื่น ๆ ข้อเท็จจริงที่ปรากฏในความเหนียวมากและจุดหลอมเหลวต่ำ (1084 ºC)

ตามการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์:

3 มิติ¹⁰ 4 วินาที¹

ออร์บิทัล 3 มิติทั้งหมดเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนในขณะที่มีตำแหน่งว่างในออร์บิทัล 4s ซึ่งหมายความว่าวงโคจร 3 มิติไม่ทำงานร่วมกันในพันธะโลหะอย่างที่คาดหวังจากโลหะอื่น ๆ ดังนั้นอะตอม Cu ตามคริสตัลจึงทับซ้อนกันของวงโคจร 4s เพื่อสร้างวงดนตรีซึ่งมีอิทธิพลต่อพลังที่ค่อนข้างอ่อนของปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน

ในความเป็นจริงความแตกต่างทางพลังที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนออร์บิทัล 3 มิติ (เต็ม) และ 4 วินาที (ครึ่งเต็ม) มีหน้าที่ทำให้ผลึกทองแดงดูดซับโฟตอนจากสเปกตรัมที่มองเห็นได้สะท้อนให้เห็นถึงสีส้มที่โดดเด่น

ผลึกทองแดง fcc อาจมีขนาดแตกต่างกันซึ่งยิ่งมีขนาดเล็กชิ้นโลหะก็จะยิ่งแข็งแรง เมื่อมีขนาดเล็กมากเราจะพูดถึงอนุภาคนาโนที่ไวต่อการเกิดออกซิเดชันและสงวนไว้สำหรับการใช้งานที่เลือก

เลขออกซิเดชัน

จำนวนแรกหรือสถานะออกซิเดชั่นที่สามารถคาดหวังได้ของทองแดงคือ +1 เนื่องจากการสูญเสียอิเล็กตรอนจากออร์บิทัล 4s เมื่อมีมันอยู่ในสารประกอบจะถือว่าการดำรงอยู่ของไอออนบวก Cu ⁺ (โดยทั่วไปเรียกว่าไอออนคิวรัส)

นี่และเลขออกซิเดชัน +2 (Cu ²⁺ ) เป็นที่รู้จักกันดีและมีมากที่สุดสำหรับทองแดง โดยทั่วไปแล้วพวกเขาเป็นคนเดียวที่สอนในระดับมัธยมปลาย อย่างไรก็ตามยังมีเลขออกซิเดชัน +3 (Cu ³⁺ ) และ +4 (Cu ⁴⁺ ) ซึ่งไม่ได้หายากอย่างที่คิดในตอนแรก

ตัวอย่างเช่นเกลือของไอออนบวก CuO ₂ ^-แสดงถึงสารประกอบที่มีทองแดง (III) หรือ +3; เช่นกรณีของโพแทสเซียมคัพเรต KCuO ₂ (K ⁺ Cu ³⁺ O ₂ ^2- )

ทองแดงแม้ว่าจะอยู่ในระดับที่น้อยกว่าและในบางครั้งที่หายากมาก แต่ก็สามารถมีเลขออกซิเดชันเป็นลบ: -2 (Cu ^2- )

ได้มาอย่างไร

วัตถุดิบ

แร่ธาตุที่ใช้มากที่สุดในการสกัดทองแดง ได้แก่ โลหะซัลไฟด์ซึ่งส่วนใหญ่เป็น Chalcopyrite (CuFeS ₂ ) และBornite (Cu ₅ FeS ₄ ) แร่ธาตุเหล่านี้มีส่วนร่วม 50% ของทองแดงที่สกัดได้ทั้งหมด นอกจากนี้ยังใช้ Calellite (CuS) และ chalcocite (Cu ₂ S) เพื่อให้ได้ทองแดง

บดและบด

เริ่มแรกหินจะถูกบดเพื่อให้ได้เศษหิน 1.2 ซม. จากนั้นก็ทำการบดเศษหินต่อไปจนได้อนุภาคขนาด 0.18 มม. มีการเติมน้ำและรีเอเจนต์เพื่อให้ได้ส่วนผสมจากนั้นจะลอยเพื่อให้ได้ทองแดงเข้มข้น

floatation

ในขั้นตอนนี้ฟองอากาศจะเกิดขึ้นเพื่อดักจับแร่ทองแดงและกำมะถันที่มีอยู่ในเยื่อกระดาษ มีกระบวนการหลายขั้นตอนในการรวบรวมโฟมทำให้แห้งเพื่อให้ได้สารเข้มข้นที่ยังคงทำให้บริสุทธิ์

การฟอก

ในการแยกทองแดงออกจากโลหะและสิ่งสกปรกอื่น ๆ สารสกัดแห้งจะต้องอยู่ภายใต้อุณหภูมิสูงในเตาเผาพิเศษ ทองแดงที่ผ่านการกลั่นด้วยไฟ (RAF) ถูกขึ้นรูปเป็นแผ่นที่มีน้ำหนักประมาณ 225 กก. ซึ่งจะประกอบเป็นขั้วบวก

กระแสไฟฟ้า

Electrolysis ใช้ในการกลั่นทองแดง แอโนดจากโรงหลอมจะถูกนำไปยังเซลล์อิเล็กโทรไลต์เพื่อการกลั่น ทองแดงเดินทางไปยังแคโทดและสิ่งสกปรกจะเกาะอยู่ที่ด้านล่างของเซลล์ ในกระบวนการนี้จะได้รับแคโทดทองแดงที่มีความบริสุทธิ์ 99.99%

โลหะผสมทองแดง

บรอนซ์

บรอนซ์เป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุกโดยมีทองแดงอยู่ระหว่าง 80 ถึง 97% ใช้ในการผลิตอาวุธและเครื่องใช้ ปัจจุบันใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่ทนต่อแรงเสียดทานและการกัดกร่อน

นอกจากนี้ยังใช้ในการสร้างเครื่องดนตรีเช่นระฆังฆ้องฉาบแซ็กโซโฟนและสายพิณกีตาร์และเปียโน

ทองเหลือง

ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสี ในทองเหลืองอุตสาหกรรมเปอร์เซ็นต์ของสังกะสีน้อยกว่า 50% ใช้ในการทำภาชนะและโครงสร้างโลหะอย่างละเอียด

Monel

Monel alloy เป็นโลหะผสมนิกเกิล - ทองแดงโดยมีอัตราส่วนนิกเกิลต่อทองแดง 2: 1 ทนต่อการกัดกร่อนและใช้ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแท่งและซุ้มเลนส์

พวกเขายืนยัน

Constatánเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยทองแดง 55% และนิกเกิล 45% ใช้ทำเหรียญและมีความต้านทานคงที่ นอกจากนี้ยังใช้โลหะผสม cupro-nickel สำหรับเคลือบด้านนอกของเหรียญนิกายขนาดเล็ก

BeCu

โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมมีเปอร์เซ็นต์เบริลเลียม 2% โลหะผสมนี้รวมความแข็งแรงความแข็งการนำไฟฟ้าและความต้านทานการกัดกร่อน โลหะผสมมักใช้ในขั้วต่อไฟฟ้าผลิตภัณฑ์โทรคมนาคมส่วนประกอบคอมพิวเตอร์และสปริงขนาดเล็ก

เครื่องมือเช่นประแจไขควงและค้อนที่ใช้กับแท่นขุดเจาะน้ำมันและเหมืองถ่านหินมีชื่อย่อว่า BeCu เพื่อรับประกันว่าจะไม่ก่อให้เกิดประกายไฟ

อื่น ๆ

โลหะผสมเงิน 90% และทองแดง 10% ถูกใช้ในเหรียญจนกระทั่งปีพ. ศ. 2508 เมื่อมีการยกเลิกการใช้เงินในทุกสกุลเงินยกเว้นเหรียญครึ่งดอลลาร์

โลหะผสมทองแดงอลูมิเนียม 7% เป็นสีทองและใช้ในการตกแต่ง ในขณะเดียวกัน Shakudo เป็นโลหะผสมทองแดงและทองตกแต่งของญี่ปุ่นในเปอร์เซ็นต์ต่ำ (4 ถึง 10%)

การประยุกต์ใช้งาน

สายไฟและมอเตอร์

สายไฟฟ้าทองแดง. ที่มา: Scott Ehardt

ทองแดงเนื่องจากการนำไฟฟ้าสูงและต้นทุนต่ำเป็นโลหะที่เลือกใช้ในการเดินสายไฟฟ้า สายทองแดงใช้ในขั้นตอนต่างๆของกระแสไฟฟ้าเช่นการผลิตพลังงานไฟฟ้าการส่งการกระจาย ฯลฯ

50% ของทองแดงที่ผลิตในโลกถูกนำไปใช้ในการผลิตสายไฟฟ้าและสายไฟเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าสูงความง่ายในการขึ้นรูปสายไฟ (ความเหนียว) ความต้านทานต่อการเสียรูปและการกัดกร่อน

ทองแดงยังใช้ในการทำวงจรรวมและแผงวงจรพิมพ์ โลหะถูกใช้ในอ่างระบายความร้อนและตัวแลกเปลี่ยนความร้อนเนื่องจากมีการนำความร้อนสูงซึ่งจะช่วยกระจายความร้อน

ทองแดงใช้ในแม่เหล็กไฟฟ้าหลอดสุญญากาศหลอดรังสีแคโทดและแมกนีตรอนในเตาไมโครเวฟ

ในทำนองเดียวกันมันถูกใช้ในการสร้างขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้าและระบบที่ทำให้มอเตอร์ทำงานรายการเหล่านี้คิดเป็นประมาณ 40% ของการใช้ไฟฟ้าของโลก

อาคาร

ทองแดงเนื่องจากความต้านทานต่อการกัดกร่อนและการกระทำของอากาศในชั้นบรรยากาศถูกนำมาใช้เป็นเวลานานในหลังคาบ้านท่อระบายน้ำโดมประตูหน้าต่าง ฯลฯ

ปัจจุบันใช้ในงานหุ้มผนังและของตกแต่งเช่นอุปกรณ์ห้องน้ำมือจับประตูและโคมไฟ นอกจากนี้ยังใช้ในผลิตภัณฑ์ต้านจุลชีพ

การกระทำทางชีวภาพ

ทองแดงป้องกันไม่ให้สิ่งมีชีวิตจำนวนมากเติบโตขึ้นด้านบน ใช้เป็นแผ่นที่วางอยู่ด้านล่างของลำเรือเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของหอยเช่นหอยแมลงภู่และเพรียง

ในปัจจุบันมีการใช้สีทองแดงเพื่อป้องกันตัวเรือดังกล่าวข้างต้น โลหะทองแดงสามารถต่อต้านแบคทีเรียจำนวนมากเมื่อสัมผัส

กลไกการออกฤทธิ์ของมันได้รับการศึกษาโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของไอออนิกการกัดกร่อนและทางกายภาพ ข้อสรุปคือพฤติกรรมการออกซิไดซ์ของทองแดงร่วมกับคุณสมบัติการละลายของออกไซด์เป็นปัจจัยที่ทำให้ทองแดงโลหะสามารถต้านเชื้อแบคทีเรียได้

โลหะทองแดงทำหน้าที่กับเชื้อ E. coli, S. aureus และ Clostridium difficile, ไวรัสกลุ่ม A, adenoviruses และเชื้อรา ดังนั้นจึงมีการวางแผนที่จะใช้โลหะผสมทองแดงที่สัมผัสกับมือของผู้โดยสารในวิธีการขนส่งที่แตกต่างกัน

อนุภาคนาโน

ฤทธิ์ต้านจุลชีพของทองแดงจะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อใช้อนุภาคนาโนซึ่งพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์สำหรับการรักษารากฟัน

ในทำนองเดียวกันอนุภาคนาโนของทองแดงเป็นตัวดูดซับที่ดีเยี่ยมและเนื่องจากเป็นสีส้มการเปลี่ยนสีจึงแสดงถึงวิธีการวัดสีที่แฝงอยู่ ตัวอย่างเช่นพัฒนาขึ้นสำหรับการตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืช dithiocarbamates

บทบาททางชีวภาพ

ในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กทรอนิกส์

ทองแดงเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับชีวิต มีส่วนเกี่ยวข้องกับห่วงโซ่การขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ IV ที่ซับซ้อน ขั้นตอนสุดท้ายของห่วงโซ่การขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้นในคอมเพล็กซ์นี้: การลดโมเลกุลของออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ

Complex IV ประกอบด้วยกลุ่มแฮสองกลุ่มคือไซโตโครมเอไซโตโครม₃และศูนย์ Cu ​​สองแห่ง หนึ่งเรียกว่า CuA และ CuB อื่น ๆ Cytochrome a ₃และ CuB เป็นศูนย์ทวินิวเคลียร์ซึ่งการลดออกซิเจนลงในน้ำจะเกิดขึ้น

ในขั้นตอนนี้ Cu จะผ่านจากสถานะออกซิเดชัน +1 ถึง +2 โดยให้อิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลออกซิเจน ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กทรอนิกส์ใช้ NADH และ FADH ₂จากวงจร Krebs เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนซึ่งจะสร้างการไล่ระดับไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าเคมี

การไล่ระดับสีนี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการสร้าง ATP ในกระบวนการที่เรียกว่าฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน ดังนั้นและในที่สุดการมีทองแดงจึงจำเป็นสำหรับการผลิต ATP ในเซลล์ยูคาริโอต

ในเอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมูเทส

ทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมูเทสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของซูเปอร์ออกไซด์ไอออน (O ₂ ^- ) ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต

ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมูเทสเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของซูเปอร์ออกไซด์ไอออนเป็นออกซิเจนและ / หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

Superoxide dismutase สามารถใช้การลดลงของทองแดงเพื่อออกซิไดซ์ superoxide เป็นออกซิเจนหรืออาจทำให้เกิดการออกซิเดชันของทองแดงเพื่อสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จาก superoxide

ในฮีโมไซยานิน

เฮโมไซยานินเป็นโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของสัตว์จำพวกแมงครัสเตเชียนและหอย มันทำหน้าที่คล้ายกับฮีโมโกลบินในสัตว์เหล่านี้ แต่แทนที่จะมีธาตุเหล็กที่จุดลำเลียงออกซิเจนกลับมีทองแดง

เฮโมไซยานินมีทองแดงสองอะตอมในบริเวณที่ใช้งานอยู่ ด้วยเหตุนี้สีของเฮโมไซยานินจึงเป็นสีเขียวอมฟ้า ศูนย์โลหะทองแดงไม่ได้สัมผัสโดยตรง แต่มีสถานที่ใกล้เคียง โมเลกุลของออกซิเจนถูกคั่นกลางระหว่างอะตอมของทองแดงทั้งสอง

ความเข้มข้นในร่างกายมนุษย์

ร่างกายมนุษย์มี Cu / kg ของน้ำหนักตัวอยู่ระหว่าง 1.4 ถึง 2.1 มก. ทองแดงจะถูกดูดซึมที่ลำไส้เล็กและถูกพาไปที่ตับพร้อมกับอัลบูมิน จากนั้นทองแดงจะถูกลำเลียงไปยังส่วนที่เหลือของร่างกายมนุษย์ซึ่งติดอยู่กับเซรูโลพลาสมินโปรตีนในพลาสมา

ทองแดงส่วนเกินจะถูกขับออกทางน้ำดี อย่างไรก็ตามในบางกรณีเช่นในโรค Wilson ทองแดงสะสมในร่างกายทำให้เกิดพิษของโลหะที่มีผลต่อระบบประสาทไตและดวงตา

อ้างอิง

1. Ghoto, SA, Khuhawar, MY, Jahangir, TM และคณะ (2019) การใช้อนุภาคนาโนทองแดงสำหรับการตรวจหาสีของสารกำจัดศัตรูพืช dithiocarbamate J Nanostruct Chem 9: 77 doi.org/10.1007/s40097-019-0299-4
2. Sánchez-Sanhueza, Gabriela, Fuentes-Rodríguez, Daniela และ Bello-Toledo, Helia (2016) อนุภาคนาโนทองแดงเป็นสารต้านจุลชีพที่มีศักยภาพในการฆ่าเชื้อคลองรากฟัน: การทบทวนอย่างเป็นระบบ วารสารนานาชาติของ odontostomatology, 10 (3), 547-554 dx.doi.org/10.4067/S0718-381X2016000300024
3. วิกิพีเดีย (2019) ทองแดง. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
4. เทอเรนซ์เบลล์ (19 กันยายน 2561). คุณสมบัติทางกายภาพของทองแดงเบริลเลียม ดึงมาจาก: thebalance.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 กรกฎาคม 2562). ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทองแดง: คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ ดึงมาจาก: thoughtco.com
6. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (26 กรกฎาคม 2019). ทองแดง: องค์ประกอบทางเคมี สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
7. บรรณาธิการ (10 พฤศจิกายน 2561). chalcopyrite สืบค้นจาก: mineriaenlinea.com
8. Lenntech BV (2019). ตารางธาตุ: ทองแดง สืบค้นจาก: lenntech.com