Miedź obok żelaza odegrała wyjątkową rolę w rozwoju cywilizacji ludzkiej. Epoka brązu zawdzięcza swoją nazwę jednemu ze stopów miedzi. Pierwiastek ten znany jest od starożytności, od kiedy to był podstawowym składnikiem brązów.
Głównym zastosowaniem miedzi jest produkcja kabli elektrycznych (60%), pokryć dachów i instalacji wodociągowych (20%) i maszyn przemysłowych (15%). Miedź głównie używana jest jako metal, ale gdy wymagana jest większa twardość, wtedy łącząc z innymi metalami tworzy się stopy (5% całkowitego zużycia), takie jak brąz czy mosiądz. Mała część miedzi jest używana w produkcji związków będących dodatkami do żywności i fungicydami w rolnictwie oraz stosowana jako barwnik szkła czy katalizator.

Urządzenia elektryczne

Właściwości elektryczne miedzi są wykorzystywane w przewodach miedzianych i urządzeniach jak elektromagnesy. Układy scalone i obwody drukowane zawierają miedź, ze względu na jej bardzo dobrą przewodność elektryczną; radiatory i wymienniki ciepła wytwarzane są z miedzi, ze względu na wyższe rozpraszanie ciepła, w stosunku do powszechnie używanego aluminium. Miedź jest używana także do budowy lamp elektronowych, monitorów CRT i magnetronów jako falowodów promieniowania mikrofalowego.

Stopy

Metal jest dodawany do wielu stopów, zarówno do stali jak i do stopów aluminium. Jest też dodawany do srebra i złota poprawiając znacznie ich własności mechaniczne. Miedź z cyną, cynkiem, molibdenem i innymi metalami przejściowymi tworzy cały zestaw stopów zwanych ogólnie brązami. Najbardziej znane z nich to: udający złoto tombak i posiadający bardzo dobre własności mechaniczne oraz znaczną odporność na korozję mosiądz. Stopy miedzi stosuje się do wyrobu kosztownej armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie.

Budownictwo i przemysł

Ze względu na odporność metalu na wodę, miedź była używana już od czasów starożytnych jako materiał pokryć dachowych. Zielony kolor starszych budynków pochodzi od zachodzącej przez długi czas reakcji, w której miedź jest utleniana najpierw do tlenku miedzi(II), następnie przechodzi w siarczek miedzi (I) lub (II), by w końcu utworzyć węglan miedzi(II), nazywany patyną, która jest wysoko odporna na korozję. Piorunochrony są wyrabiane z miedzi w celu skutecznego uziemiania piorunów. Miedź ze względu na swoje właściwości idealnie nadaje się do lutowania i spawania w łuku gazowo-metalowym.

Zastosowania biostatyczne

Metaliczna miedź (podobnie jak metaliczne srebro) wykazuje silne właściwości antybakteryjne. Miedź od dawna jest używana jako biostatyczna powierzchnia pokrycia statków, chroniąca przed skorupiakami i omułkami. Pierwotnie była używana czysta miedź, lecz obecnie wyparł ją metal Muntza, będący formą mosiądzu o składzie 60% miedzi i 40% cynku. Podobne zastosowanie miedź znalazła w akwakulturze do konstrukcji sieci i innych elementów narażonych na obrastanie organizmami roślinnymi i zwierzęcymi. Jej biostatyczne właściwości usprawiedliwiają użycie miedzi jako materiału do wyrobu klamek do drzwi (ograniczenie ilości przenoszonych bakterii) i rur wodociągowych.
Opublikowane w 2011 roku badania potwierdzają, że stosowanie powierzchni pokrywanych miedzią redukuje ilość patogenów znajdujących się na powierzchniach w salach OIOM o 97%. Te same badania mówią o tym, że bakterie znajdujące się na salach OIOM są odpowiedzialne za 35-80% infekcji wśród leczonych tam pacjentów.

Znaczenie biologiczne miedzi

Miedź występuje powszechnie w wielu organizmach roślinnych i zwierzęcych. Jako mikroelement jest niezbędna dla życia wielu organizmów, biorąc udział m.in. w fotosyntezie i oddychaniu, jednak niektóre giną już przy bardzo niskich jej stężeniach. Dotyczy to np. skrętnicy, choć inne glony też są stosunkowo wrażliwe na obecność jonów miedziowych w wodzie, przez co sole miedzi mogą być stosowane jako algicydy.

Miedź jest mikroelementem występującym w centrach aktywnych wielu enzymów. Znajduje się tam, ze względu na łatwość pobierania i oddawania elektronu w czasie zmiany stopnia utlenienia. Potrzebna jest do tworzenia się krwinek czerwonych, wchodzi w skład hemocyjaniny, wpływa pozytywnie na błonę otaczającą komórki nerwowe, bierze udział w przesyłaniu impulsów nerwowych. Wchodzi w skład dysmutazy ponadtlenkowej, enzymu o działaniu przeciwutleniającym, chroniącego błony komórkowe przed wolnymi rodnikami. Ponadto bierze udział w tworzeniu tkanki łącznej (wiązania krzyżowe w cząsteczkach kolagenu i elastyny katalizowane przez oksydazę lizylową) i syntezie prostaglandyn, związków zwanych hormonami miejscowymi, wpływających między innymi na czynność serca i ciśnienie tętnicze krwi. U fotoautotrofów wchodzi w skład plastocyjaniny.

Jej minimalne dzienne spożycie wynosi 0,5 ppm. Genetycznie uwarunkowany defekt metabolizmu miedzi prowadzi do wystąpienia schorzenia zwyrodnienia wątrobowo-soczewkowego choroby Wilsona. Niedobór miedzi może stać się przyczyną niedokrwistości, ponieważ zbyt mała ilość tego pierwiastka powoduje gorsze wchłanianie żelaza i zmniejszenie liczby czerwonych krwinek. Ponadto przypuszcza się, że powoduje uszkodzenie serca i tętnic, zaburzenia pracy systemu nerwowego, np. mrowienia, brak koncentracji. Niewystarczająca ilość miedzi obniża również ilość białych krwinek, a zatem zmniejsza odporność organizmu na infekcje. Niedobór miedzi zaburza również gospodarkę lipidową organizmu – powoduje wzrost poziomu trójglicerydów we krwi, niealkoholowe stłuszczenie wątroby (NASH) oraz zaburzenia syntezy dopaminy i melaniny, które objawiają się złym samopoczuciem i zwiększoną podatnością na oparzenia słoneczne.

Wchłanianie miedzi (podobnie jak jonów innych metali) w przewodzie pokarmowym jest blokowane przez białka mleka i jaj oraz warzywa krzyżowe zawierające duże ilości związków siarki (np. kapusta, cebula, por, czosnek, gorczyca). Spożywanie tych produktów łącznie z pokarmem o dużej zawartości miedzi znacząco zmniejsza wchłanianie tego pierwiastka przez organizm. Owoce morza obok miedzi zawierają bardzo dużo cynku, który całkowicie blokuje wchłanianie miedzi.

Spożywanie nadmiaru miedzi prowadzić może do zaburzeń pokarmowych i uszkodzenia wątroby. Może to mieć miejsce w przypadku spożywania wody pitnej o niskiej twardości lub niskim pH dostarczanej miedzianą instalacją wodociągową (woda taka wypłukuje miedź z instalacji). Szacuje się, że bezpieczne dzienne spożycie miedzi waha się w przedziale 2-3 mg, okazyjnie do 10 mg na dzień (dla dorosłych). Dawka śmiertelna miedzi zawarta jest w około 30 g siarczanu miedzi. Objawy zatrucia są podobne do zatrucia arszenikiem. W przypadku podejrzenia zatrucia podaje się albuminę jako mleko lub białko jaj.

Źródła miedzi w pokarmach

Pokarmy bogate w miedź

Innymi produktami spożywczymi o dużej zawartości miedzi są (RDA w 100 g produktu): ziarna soi (54% RDA), siemię lniane (61% RDA), grzyby shiitake (45% RDA), otręby pszenne (50% RDA), ziarna arbuza (34% RDA), suszone śliwki (31% RDA) i papryka (30% RDA).

Często pod uwagę należy brać fakt, że w wodzie z instalacji miedzianych większe ilości miedzi znajdują się w wodzie ciepłej, niż w zimnej. Jest to istotne przy przygotowywaniu posiłków dla dzieci, dla których dzienne dawki miedzi są mniejsze niż dla dorosłych.

Przypisy