Glavni Reference Baker: dejstva o rdečkasti kovini, ki jo ljudje uporabljajo že 8000 let

Baker: dejstva o rdečkasti kovini, ki jo ljudje uporabljajo že 8000 let

Naravni samorodni baker, izoliran na belem ozadju. VvoeVale preko Getty Images

Baker je sijoča, rdečkasto rjava kovina. (Zasluge za sliko: VvoeVale prek Getty Images)

Skočiti:

Sijoč, rdečkast baker je bila prva kovina, s katero so ljudje manipulirali, in še danes ostaja pomembna kovina v industriji.

Najstarejši kovinski predmet, najden na Bližnjem vzhodu, je sestavljen iz bakra; bilo je majhno šilo iz leta 5100 pr. InAmeriški penije bil prvotno izdelan iz čistega bakra (čeprav je danes 97,5 %cinks tanko bakreno kožo).

Baker je tretja najbolj porabljena industrijska kovina na svetuželezoinaluminij, glede na Ameriški geološki zavod (odpre se v novem zavihku)(USGS). Približno tri četrtine tega bakra gre za proizvodnjo električnih žic, telekomunikacijskih kablov in elektronike.

Poleg zlata je baker edina kovina na periodni sistem katerih barva ni naravno srebrna ali siva.

Kemijski opis bakra

Elektronska konfiguracija in elementarne lastnosti bakra.

Elektronska konfiguracija in elementarne lastnosti bakra.(Zasluge za sliko: Greg Robson/Creative Commons, Andrej Marinkaš (odpre se v novem zavihku) Shutterstock (odpre se v novem zavihku))

  • Atomsko število (število protonov v jedru): 29
  • Atomski simbol (v periodnem sistemu elementov): Cu
  • Atomska teža (povprečna masa atom ): 63,55
  • Gostota: 8,92 grama na kubični centimeter
  • Faza pri sobni temperaturi: trdna
  • Tališče: 1.984,32 stopinj Fahrenheita (1.084,62 stopinj Celzija)
  • Vrelišče: 5301 F (2927 C)
  • Število izotopov (atomi istega elementa z različnim številom nevtronov): 35; 2 stabilna
  • Najpogostejši izotopi: Cu-63 (69,15 % naravna številčnost) in Cu-65 (30,85 % naravna številčnost)

Zgodovina bakra

Večina bakra se nahaja v rudah in ga je treba stopiti ali ekstrahirati iz njegove rude zaradi čistosti, preden se lahko uporabi. Toda naravne kemične reakcije lahko včasih sprostijo samorodni baker, glede na spletno stran kemijske baze podatkov, Chemicool (odpre se v novem zavihku).

Ljudje izdelujejo stvari iz bakra že vsaj 8000 let in so ugotovili, kako taliti kovino okoli 4500 pr. Naslednji tehnološki preskok je bilo ustvarjanje bakrovih zlitin z dodajanjem kositra bakru, kar je ustvarilo tršo kovino od njenih posameznih delov: bron. Tehnološki razvoj je začel bronasto dobo, obdobje, ki je zajemalo približno 3300 do 1200 pred našim štetjem, in se odlikuje po uporabi bronastega orodja in orožja, glede na Zgodovinski kanal (odpre se v novem zavihku).

Bakreni artefakti so raztreseni po celotnem zgodovinskem zapisu. Majhno šilo ali koničasto orodje iz leta 5100 pr. je bil pokopan z žensko srednjih let v starodavni vasi v Izraelu. Šilo predstavljanajstarejši kovinski predmetkdaj našli na Bližnjem vzhodu. Baker je verjetno prišel iz regije Kavkaza, ki se nahaja v goratem območju, ki pokriva jugovzhodno Rusijo, Armenijo, Azerbajdžan in Gruzijo, oddaljeno več kot 600 milj (1000 kilometrov), glede na članek iz leta 2014, objavljen v PLOS ENO (odpre se v novem zavihku). notri starodavni Egipt , so ljudje uporabljali bakrove zlitine za izdelavo nakita, vključno zprstani na nogah. Raziskovalci so našli tudi ogromne rudnike bakra iz 10. stoletja pr. v Izraelu. Morda je bil celo bakerprvi onesnaževalecki so jih ljudje spustili v okolje pred približno 7000 leti.

Bakreno šilo s posrebrenim ročajem, domnevno iz zgodnje bronaste dobe. To so našli na arheološkem najdišču La Almoloya v Pliegu v Murcii na jugovzhodu Španije.

Skozi zgodovino je bilo veliko orodij izdelanih iz bakra, kot je to bakreno šilo s posrebrenim ročajem, za katerega se verjame, da je iz zgodnje bronaste dobe. To so našli na arheološkem najdišču La Almoloya v Pliegu v Murcii na jugovzhodu Španije.(Avtorstvo slike: J.A. Soldevilla, avtorstvo Arqueoecologia Social Mediterrània Research Group, Universitat Autònoma de Barcelona; Antiquity Publications Ltd)

Približno dve tretjini bakra na Zemlja najdemo v magmatskih (vulkanskih) kamninah, približno ena četrtina pa se pojavlja v sedimentnih kamninah, glede na USGS. Kovina je duktilna in voljna ter dobro prevaja toploto in elektriko – razlogi, zakaj se baker široko uporablja v elektroniki in ožičenju.

Baker postane zelen zaradi oksidacijske reakcije; to pomeni, da izgubi elektrone, ko je izpostavljen vodi in zraku. Ta oksidacijska reakcija je razlog, da je pobakreni Kip svobode zelen in ne oranžno rdeč. Glede na Društvo za razvoj bakra (odpre se v novem zavihku), preperela plast bakrovega oksida, debela le 0,005 palca (0,127 milimetra), prekriva Lady Liberty, prevleka pa tehta približno 80 ton (73 metričnih ton). Sprememba iz bakrene v zeleno je potekala postopoma in je bila dokončana do leta 1920, 34 let po tem, ko je bil kip posvečen in odkrit, glede na Newyorško zgodovinsko društvo (odpre se v novem zavihku).

Hitra dejstva o bakru

Tukaj je nekaj zanimivih dejstev o bakru:

  • Po navedbah Peter van der Krogt (odpre se v novem zavihku), nizozemski zgodovinar, ima beseda 'baker' več korenin, od katerih mnoge izvirajo iz latinske besede baker ki je izpeljan iz fraze Ciprska medenina , kar pomeni 'kovina s Cipra', saj je bil velik del bakra, ki so ga takrat uporabljali, izkopanega na Cipru.
  • Če bi vso bakreno napeljavo v povprečnem avtomobilu položili, bi se raztezala 0,9 milje (1,5 km), glede na USGS (odpre se v novem zavihku).
  • Električna prevodnost (kako hitro lahko tok teče skozi kovino) bakra je na drugem mestu za srebrom, glede na Jeffersonov laboratorij .
  • Peni so biliiz čistega bakrale od 1783 do 1837. Od 1837 — 1857 so bili peniji izdelani iz brona (95% bakra, preostalih 5% pa iz kositra in cinka). Leta 1857 je količina bakra v penijah padla na 88 % (preostalih 12 % je bil nikelj). Leta 1864 se je recept vrnil na prejšnji recept. Leta 1962 se je vsebnost penija spremenila v 95 % bakra in 5 % cinka. Od leta 1982 do danes so peniji sestavljeni iz 97,5 % cinka in 2,5 % bakra.
  • Ljudje potrebujejo baker v svoji prehrani. Kovina je bistven mineral v sledovih, ki je ključnega pomena za tvorbo rdečih krvnih celic Nacionalna medicinska knjižnica ZDA (odpre se v novem zavihku). Na srečo je baker mogoče najti v različnih živilih, vključno z žiti, fižolom, krompirjem in listnato zelenjavo.
  • Preveč bakra (odpre se v novem zavihku), pa je slaba stvar. Zaužitje velikih količin kovine lahko kratkoročno povzroči bolečine v trebuhu, bruhanje in zlatenico (rumenkast odtenek kože in beločnice oči, ki lahko nakazuje, da jetra ne delujejo pravilno). Dolgotrajna izpostavljenost lahko povzroči simptome, kot so anemija, konvulzije in driska, ki je pogosto krvava in je lahko modra.
  • Občasno se zaradi starih bakrenih cevi v vodovodu pojavi povečana vsebnost bakra. Na primer, avgusta 2018 je javnega šolskega sistema v Detroitu (odpre se v novem zavihku)zaradi visoke vsebnosti bakra in železa v vodi iz previdnosti izklopili vso pitno vodo v javnih šolah. Seattle Times (odpre se v novem zavihku).
  • Baker ima protimikrobne lastnosti in ubija bakterije, viruse in glive (odpre se v novem zavihku)o stiku, glede na članek iz leta 2011 v reviji Applied and Environmental Microbiology. Posledično je mogoče baker celo vtkati v tkanine za izdelavo protimikrobnih oblačil, nprnogavice, ki se borijo proti glivicam na stopalih.
  • Baker je vključen tudi v nekatere vrste intrauterinih vložkov (IUD), ki se uporabljajo za kontracepcijo Klinika Mayo (odpre se v novem zavihku). Bakreno ožičenje povzroči vnetno reakcijo, ki je strupena za spermo in jajčeca, da prepreči nosečnost. Pri vsakem medicinskem posegu obstaja tveganje neželenih učinkov. (V skladu s člankom iz leta 2017, objavljenim v Medical Science Monitor (odpre se v novem zavihku)).

Zdravnik drži intrauterino napravo (IUD) v obliki črke T, izdelano iz bakra, na zamegljenem ozadju, od blizu_Nova Afrika prek Shutterstocka

Zdravnik drži intrauterino napravo (IUD) v obliki črke T, izdelano iz plastike in bakra. To je nameščeno v maternici, da prepreči nosečnost.(Zasluge za sliko: Nova Afrika prek Shutterstock)

Aktualne raziskave

Zaradi protimikrobnih lastnosti bakra je postal priljubljena kovina v medicini. Številne bolnišnice so eksperimentirale s pokrivanjem površin, ki se jih pogosto dotikamo, kot so posteljne ograje in klicni gumbi, z bakrom ali bakrovimi zlitinami, da bi upočasnile širjenje bolnišničnih okužb. Baker ubija mikrobe tako, da moti električni naboj celičnih membran organizmov, je dejala Cassandra Salgado, profesorica nalezljivih bolezni in bolnišnična epidemiologinja na Medicinski univerzi v Južni Karolini.

Leta 2013 je skupina raziskovalcev pod vodstvom Salgada testirala površine v enotah intenzivne nege (ICU) v treh bolnišnicah in primerjala sobe, modificirane z bakrenimi površinami, pritrjenimi na šest običajnih predmetov, ki so izpostavljeni številnim rokam, s prostori, ki niso modificirani z bakrom. Znanstveniki so ugotovili, da je v tradicionalnih bolnišničnih sobah (tistih brez bakrenih površin) 12,3 % bolnikov razvilo na antibiotike odporne okužbe, na primer na meticilin zlati stafilokok (MRSA) in odporen na vankomicin Enterokok (VRE). Za primerjavo, v sobah, modificiranih z bakrom, je samo 7,1 % bolnikov dobilo eno od teh potencialno uničujočih okužb.

'Vemo, da če v pacientovo sobo postavite baker, boste zmanjšali mikrobno obremenitev,' je Salgado povedal za Live Science. Mislim, da je to nekaj, kar se je vedno znova pokazalo. Naša študija je bila prva, ki je pokazala, da bi to lahko imelo klinično korist.'

Raziskovalci niso spremenili ničesar drugega glede pogojev na intenzivni negi poleg bakra; zdravniki in medicinske sestre so si še vedno umivali roke, čiščenje pa je potekalo kot običajno. Raziskovalci so svoje ugotovitve objavili leta 2013 v reviji Nadzor okužb in bolnišnična epidemiologija (odpre se v novem zavihku). Glede na članek iz leta 2017, objavljen v American Journal of Infection Control (odpre se v novem zavihku), kjer so raziskovalci ugotovili, da je na bakrenih stetoskopih bistveno manj bakterij. Pravzaprav je bilo 66 % stetoskopov popolnoma brez bakterij. Nadaljnje raziskave se nadaljujejo za preizkušanje zamisli o bakrenju na drugih zdravstvenih oddelkih, zlasti na območjih, kjer so pacienti bolj mobilni kot na oddelku za intenzivno nego. Prav tako je potrebna analiza stroškov in koristi, ki pretehta stroške namestitve bakra v primerjavi s prihranki, pridobljenimi s preprečevanjem dragih okužb, je dejal Saldago.

Leta 2020 je dvojno slepo randomizirano kontrolno preskušanje pokazalo, da lahko previjanje ran po carskem rezu s povoji, bogatimi z bakrom, zmanjša tveganje za okužbo v trebušni votlini za 80 % v primerjavi s tradicionalnimi povoji. Rezultati so bili objavljeni v European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology (odpre se v novem zavihku).

Ogoljeni bakreni električni napajalni kabli na črnem ozadju. Jose A. Bernat Bacete prek Getty Images

Oluščeni bakreni električni napajalni kabli.(Zasluge za sliko: Jose A. Bernat Bacete prek Getty Images)

Baker ima tudi veliko vlogo v elektroniki in zaradi njegovega izobilja in nizke cene si raziskovalci prizadevajo vključiti kovino v vedno več najsodobnejših naprav.

Pravzaprav lahko baker pomaga pri proizvodnji futurističnega elektronskega papirja, nosljivih biosenzorjev in druge 'mehke' elektronike, je dejal Wenlong Cheng, profesor kemijskega inženiringa na Univerzi Monash v Avstraliji. Cheng in njegovi kolegi so uporabili bakrene nanožice, da bi ustvarili 'aerogelni monolit', material, ki je zelo porozen, zelo lahek in dovolj močan, da stoji sam, podobno kot suha kuhinjska goba. V preteklosti so bili ti aerogelni monoliti izdelani iz zlata ali srebra, vendar je baker bolj ekonomična možnost.

Z mešanjem bakrenih nanožic z majhnimi količinami polivinilalkohola so raziskovalci ustvarili monolite aerogela, ki bi se lahko spremenili v nekakšno rezano, oblikovano gumo, ki prevaja elektriko. Raziskovalci so leta 2014 poročali o svojih ugotovitvah v reviji ACS Nano (odpre se v novem zavihku). Končni rezultat bi lahko bil robot z mehkim telesom ali medicinski senzor, ki se popolnoma zlije z ukrivljeno kožo, je Cheng povedal za Live Science. On in njegova ekipa trenutno delata na ustvarjanju senzorjev krvnega tlaka in telesne temperature iz monolitov bakrenega aerogela - še en način, na katerega bi baker lahko pomagal spremljati zdravje ljudi.

Fiziki so eksperimentirali tudi z bakrom. V poskusu iz leta 2014 je delbaker je postal najhladnejši kubični meter(35,3 kubičnih čevljev) na Zemlji, ko so ga raziskovalci ohladili na 6 milikelvinov ali šesttisočinke stopinje nad absolutno ničlo (0 kelvinov). To je najbližja snov te mase in prostornine, ki se ji je kadarkoli približalaabsolutna ničla.

Raziskovalci na italijanskem nacionalnem inštitutu za jedrsko fiziko so postavili 880 lb. (400 kilogramov) bakrene kocke v posodi, imenovani kriostat, ki je posebej zasnovana za ohranjanje izjemno hladnih predmetov. To je prvi kriostat ali naprava za ohranjanje stvari pri nizkih temperaturah, ki je sposobna ohranjati snovi tako blizu absolutne ničle. Eksperiment z ledenim bakrom je bil del raziskovalnega projekta za raziskovanje subatomskih delcev, imenovanih nevtrini, in zakaj je materije toliko več kot antimaterija v vesolju.

Baker je zanimiv tudi za kmetijske znanstvenike. Raziskovalci na Univerza Cornell (odpre se v novem zavihku)preučevali učinke pomanjkanja bakra v pridelkih, zlasti pšenici. Pšenica je ena najpomembnejših osnovnih živil na svetu, pomanjkanje bakra pa lahko privede do manjšega pridelka in nižje rodnosti pridelka.

Raziskovalci so preučevali, kako rastline absorbirajo in predelujejo baker. V pšenici so odkrili dva proteina, AtCITF1 in AtSPL7, ki sta ključnega pomena za vnos in dostavo bakra v reproduktivne organe pšenice, glede na Ministrstvo za kmetijstvo ZDA (odpre se v novem zavihku).

Zgodnji testi so pokazali, da ko se baker in druga hranila obogatijo v tleh in jih nato absorbira pšenica, se pridelek poveča za kar sedemkrat. Čeprav je znano, da je znanje o bakru in drugih mineralih koristno za zdravje in plodnost pridelkov, ni dobro razumljeno, kako in zakaj to dejstvo. Znanje o tem, zakaj je baker koristen in kako deluje pri rasti in razmnoževanju rastline, je mogoče nadalje uporabiti na pridelkih, kot so riž, ječmen in oves, in lahko te pridelke vnesete v zemljo z mineralno bogatim gnojilom, ki vključuje baker. nekoč neprimeren za kmetovanje.

Ta članek je 9. marca 2022 posodobila sodelavka Live Science Stephanie Pappas. Dodatno poročanje sodelavke Live Science Rachel Ross.

nadaljnje branje

  • The American Cancer Society (odpre se v novem zavihku)preučuje raziskave o bakru in trdi, da ima lahko vlogo pri preprečevanju ali zdravljenju raka.
  • The Agencija za varstvo okolja (odpre se v novem zavihku)ponuja informacije o izpostavljenosti visokim ravnem bakra in učinkih korozije bakra v gospodinjskih ceveh.
  • Nacionalni pospeševalnik Thomasa Jeffersona ( Jefferson Lab (odpre se v novem zavihku)) raziskuje zgodovino in uporabo bakra.

Bibliografija

' Baker: informacije o elementih, lastnostih in uporabi. (odpre se v novem zavihku)'Kraljevo kemijsko društvo. Dostopan 9. marca 2022.

' Zdravstvene koristi in tveganja bakra. (odpre se v novem zavihku)' MedicalNewsToday. Posodobljeno oktobra 2017.

' baker (odpre se v novem zavihku).' Nacionalna medicinska knjižnica. Dostopan 9. marca 2022.

Zanimivi Članki