Роль меди в жизни человечества

На что похожа медь? Вопрос этот, вроде бы, из числа самых несложных. Внешнее сходство двух цветных металлов — золота и меди — общеизвестно. Но это как раз тот случай, когда житейские наблюдения не совсем в ладу с наукой. Как правило, мы не видим ни чистого золота, ни чистой меди — видим сплавы на основе этих металлов, причем в сплавах золота часто присутствует медь и порой в больших количествах.

Для того чтобы отличить слитки сравнительно легкой меди и тяжелого золота, не обязательно брать их в руки. Золото и медь очень сильно отличаются по цвету. Есть, правда, пурпурное золото, но это не самородок, а сплав. Есть золотистая латунь, и это тоже сплав, а не самородок. Чистое же золото — желтое, а медь красная. Конечно, с точки зрения химии, у золота и меди немало общего, недаром же они занимают места в одной группе таблицы Менделеева. Но с белым металлом серебром у меди сходства больше, чем с желтым золотом.

Серебро и медь занимают первые два места по теплопроводности и электропроводности. Серебро и медь (в виде ионов) обладают сходным бактерицидным действием. Например, в глазных каплях против конъюнктивита используют и серебряную соль — нитрат серебра (ляпис), и медную—сульфат меди. Широко применяются медные соли в уходе за полостью рта. Так, популярная cj lion зубная паста в своем составе имеет ионы меди для более эффективного очищения зубов от налета. Так, формула известнейшего минерала меди халькопирита CuFeS2, и основная трудность при получении меди из него состоит в разделении меди и железа.

Для древнего человека медь была вообще главным металлом. Закономерен вопрос: почему именно медь, а не более распространенное железо, не серебро, олово, свинец или золото, а именно медь сыграла особую роль на ранних стадиях истории человеческого общества?

Из трех доисторических металлов, встречающихся в самородном состоянии, медь — самый распространенный. Холодной ковкой древний человек мог расплющить и упрочнить и медь, и серебро, и золото, но самый доступный металл из трех оказался и самым твердым. Щит Ахиллеса, как повествует Гомер, был выкован из меди...

Металловеды долго недоумевали, как это древний человек предпочел мягкую медь твердому кремню, но в конце пятидесятых годов советский историк С. А. Семенов с сотрудниками поставил сравнительный эксперимент. Из чистой меди были изготовлены топоры, ножи и другие немудреные инструменты, подобные тем, какими пользовался древний человек. Такие же инструменты сделали из камня, и этими инструментами — каменными и медными — обрабатывали дерево. Оказалось, что медный топор втрое эффективнее каменного. Медным сверлом отверстие в березовом полене просверлили в 22 раза быстрее, чем таким же каменным сверлом. Были экспериментально доказаны преимущества медной пилы, медного долота, медных ножей. Другая группа ученых проверяла, можно ли работать медью по меди. Кованная медь успешно прошла испытания.

Тем же экспериментальным путем историки доказали, что и в далекой древности люди могли выплавлять медь из некоторых руд. Как ни странно, первой медной рудой, из которой был выплавлен металл, скорее всего, был красивый поделочный камень малахит. Английский ученый Г. Р. Коглен смешивал куски малахита и древесного угля, поджигал уголь. Температура раскаленного угля 700—800 °С. Этого достаточно для восстановления меди из малахита. Но в первых опытах Коглен смог получить лишь окись меди. Медь из той же смеси удалось выплавить лишь в глиняном горшке, плотно закрытом крышкой. В первых опытах избыток кислорода окислял медь, теперь же кислорода недоставало, углерод превращался в CO, и угарный газ восстанавливал содержащуюся в малахите медь до металла. Эти опыты позволили сделать вывод, что металлургия меди зародилась лишь после того, как древние в своих попытках выплавить металл перешли от костра к горну.

Когда это случилось? На этот вопрос нет однозначного ответа. Народы разных континентов и даже отдельных территорий не одновременно переходили от каменного века к медному. Пять тысяч лет назад построена гигантская пирамида Хеопса. Ее сложили из каменных глыб массой по 2,5 тонны каждая, и таких глыб было выточено почти 2,5 миллиона. Вырубали и обрабатывали эти глыбы медным инструментом. Это значит, что III тысячелетие до н. э. было в Древнем Египте уже не началом, а расцветом медного века. А у индейцев Америки медный век наступил всего каких-нибудь 500 лет назад.

Медный инструмент приносит пользу и в наши дни. Чаще всего, конечно, пользуются не чистой медью, пусть даже прокованной, а медными сплавами, более твердыми и прочными. Слесарные работы, которые приходится иногда проводить во взрывоопасных цехах, например при производстве пороха, ведутся только таким не искрящим инструментом.

Более известны другие медные инструменты — оркестровые. Большой духовой оркестр носит с собой десятки килограммов меди (медных сплавов, конечно). Звучит медь и в симфоническом оркестре, и в джазе. Говорят, у знаменитого джазового трубача Луи Армстронга была золотая труба. Очевидно, это правда, но — лишь наполовину. Сплав, из которого делали трубу, определенно содержал и медь. Видимо, лишь мифологические серебряные трубы архангелов были сделаны из чистого серебра (господь бог мог позволить себе и такое чудачество), реальные же духовые инструменты всегда делают из сплавов, чаще всего — сплавов на основе меди...

Сегодня медь — главный металл электротехники. Передача сигнала через любой колодец связи проистекает исключительно по медным проводам. Широко используют медь и в приборостроении, в конструкциях самых современных инструментов науки. Приведу лишь один пример. Одной из наиважнейших частей циклотрона—ускорителя частиц и ионов, в котором получают новые химические элементы являются так называемые дуанты. Это полые вакуумные сосуды из меди, в которых и происходит ускорение частиц. Дуанты делают медными по двум причинам: из-за высокой теплопроводности и немагнитности меди.

Медь — жизненно важный элемент, необходимый для нормального развития растений, животных, человека. Она входит в состав некоторых ферментов и выполняет в биохимических реакциях роль активатора. В растениях медь участвует в процессе фотосинтеза: она влияет на усвоение растениями азота, а следовательно, и на синтез белков. Соединения меди в качестве микроудобрений вносят под посевы злаков. Особенно важна эта добавка на торфяных почвах, в которых почти нет меди.

В почву медные удобрения вносят главным образом в виде пиритных огарков раз в 4—5 лет по 5—6 центнеров огарков на гектар. При концентрации 0,3—0,6% Си пиритные огарки привносят в почву медь, которой растениям хватит на несколько лет. Иногда вместо пиритных огарков используют медный купорос, который заодно служит и средством борьбы с грибковыми заболеваниями растений.

В организме человека меди содержится немного — около 100 мг. Этот элемент рассредоточен почти по всему организму: медь есть в крови и костномозговой жидкости, в печени и в костях. В малых дозах медь положительно влияет на обмен веществ и кроветворную деятельность костного мозга, но в больших дозах она для нас ядовита (как и многие другие металлы).

То же самое можно сказать и о роли меди в жизни высших животных.

А вот в организмах моллюсков и ракообразных медь встречается в значительно больших количествах; там на ее долю приходятся десятые доли процента массы крови этих существ. В их организмах нет гемоглобина, его функции—связывание и перенос кислорода выполняет другой белок гемоцианин. Взаимодействие гемоцианина с кислородом обусловлено заключенными в его сложных молекулах ионами меди. Неокисленный гемоцианин бесцветен; окислившись, он принимает голубовато-синюю окраску, характерную для многих соединений меди. Вот почему у осминогов кровь голубая в прямом смысле этого слова.