Медико-биологические свойства меди

Нижегородская государственная медицинская академия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 
 
 
 

На тему: 
 
 
 

Медико-биологические  свойства меди. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка 1 курса 

лечебного факультета

142 группы  – Спиридонова Эльвира. 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород, 2011

Введение. 

Медь относится  к числу металлов, известных с  глубокой древности. Раннему знакомству человека с медью способствовало то, что она встречается в природе  в свободном состоянии в виде самородков, которые иногда достигают  значительных размеров. Медь и ее сплавы сыграли большую роль в развитии материальной культуры. Благодаря легкой восстановимости оксидов и карбонатов, Медь была, по-видимому, первым металлом, который человек научился восстановлять из кислородных соединений, содержащихся в рудах. Латинское название меди происходит от названия острова Кипр (лат. Cuprum), где древние греки добывали медную руду. В древности для обработки скальной породы ее нагревали на костре и быстро охлаждали, причем порода растрескивалась. Уже в этих условиях были возможны процессы восстановления. В дальнейшем восстановление вели в кострах с большим количеством угля и с вдуванием воздуха посредством труб и мехов. Костры окружали стенками, которые постепенно повышались, что привело к созданию шахтной печи. Позднее методы восстановления уступили место окислительной плавке сульфидных медных руд с получением промежуточных продуктов - штейна (сплава сульфидов), в котором концентрируется медь, и шлака (сплава окислов). 

Распространение меди в природе. 

Среднее содержание меди в земной коре 4,7•10-3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, ее больше (1•10-2%), чем в верхней (2•10-3%), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. Медь энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды Меди, имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов Меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная Медь, карбонаты и оксиды.  

Медь - важный элемент  жизни, она участвует во многих физиологических  процессах. Среднее содержание меди в живом веществе 2•10-4%, известны организмы - концентраторы меди. В  таежных и других ландшафтах влажного климата медь сравнительно легко  выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит меди и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) медь малоподвижна; на участках месторождений Медь наблюдается ее избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.  

В речной воде очень  мало меди, 1•10-7%. Приносимая в океан  со стоком медь сравнительно быстро переходит  в морские илы. Поэтому глины  и сланцы несколько обогащены  медью (5,7•10-3%), а морская вода резко недосыщена медью (3•10-7%).

В морях прошлых  геологических эпох местами происходило  значительное накопление меди в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в Германии). Медь энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление медных руд в песчаниках. 

Физические  свойства меди. 

Цвет меди красный, в изломе розовый, при просвечивании  в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную  кубическую решетку с параметром а = 3,6074 Å; плотность 8,96 г/см3 (20 °С). Атомный радиус 1,28 Å; ионные радиусы Cu+ 0,98 Å; Сu2+ 0,80 Å; tпл1083 °С; tкип 2600 °С; удельная теплоемкость (при 20 °С) 385,48 дж/(кг•К), т.е. 0,092 кал/(г•°С). Наиболее важные и широко используемые свойства меди: высокая теплопроводность - при 20 °С 394,279 вт/(м•К.), то есть 0,941 кал/(см•сек•°С); малое электрическое сопротивление - при 20 °С 1,68•10-8 ом•м. Термический коэффициент линейного расширения 17,0•10-6. Давление паров над медью ничтожно, давление 133,322 н/м2 (т.е. 1 мм рт.ст.) достигается лишь при 1628 °С. Медь диамагнитна; атомная магнитная восприимчивость 5,27•10-6. Твердость меди 350 Мн/м2 (т. е. 35 кгс/мм2); предел прочности при растяжении 220 Мн/м2 (т. е. 22 кгс/мм2); относительное удлинение 60%, модуль упругости 132•103 Мн/м2(т.е. 13,2•103 кгс/мм2). 

Химические  свойства меди. 

По химическим свойствам медь занимает промежуточное  положение между элементами первой триады VIII группы и щелочными элементами I группы системы Менделеева. Медь, как и Fe, Co, Ni, склонна к комплексообразованию, дает окрашенные соединения, нерастворимые сульфиды и т. д. Сходство с щелочными металлами незначительно. Так, медь образует ряд одновалентных соединений, однако для нее более характерно 2-валентное состояние. Соли одновалентной меди в воде практически нерастворимы и легко окисляются до соединений 2-валентной меди; соли 2-валентной меди, напротив, хорошо растворимы в воде и в разбавленных растворах полностью диссоциированы.  

Гидратированные ионы Cu2+ окрашены в голубой цвет. Известны также соединения, в которых медь 3-валентна. Так, действием пероксида натрия на раствор куприта натрия Na2CuO2 получен оксид Сu2О3 - красный порошок, начинающий отдавать кислород уже при 100 °С. Сu2О3 - сильный окислитель (например, выделяет хлор из соляной кислоты).  

Химическая активность меди невелика. Компактный металл при  температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В  присутствии влаги и СО2 на поверхности  меди образуется зеленая пленка основного карбоната. При нагревании меди на воздухе идет поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется СuО, а в интервале 375-1100 °С при неполном окислении медь - двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится СuО, а во внутреннем - Сu2О. Влажный хлор взаимодействует с медью уже при обычной температуре, образуя хлорид СuCl2, хорошо растворимый в воде. Медь легко соединяется и с других галогенами. Особое сродство проявляет медь к сере и селену; так, она горит в парах серы. С водородом, азотом и углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твердой медь незначительна и при 400 °С составляет 0,06 мг в 100 г меди. Водород и других горючие газы (СО, СН4), действуя при высокой температуре на слитки меди, содержащие Сu2О, восстановляют ее до металла с образованием СО2 и водяного пара. Эти продукты, будучи нерастворимыми в меди, выделяются из нее, вызывая появление трещин, что резко ухудшает механические свойства меди.  

В азотной кислоте  медь растворяется с образованием Cu(NO3)2 и оксидов азота, в горячей концентрированной H2SO4 -с образованием CuSO4 и SO2, в нагретой разбавленной H2SO4 - при продувании через раствор воздуха. Все соли меди ядовиты.

Медь образует многочисленные устойчивые комплексные  соединения - (NH4)2CuBr3; K3Cu(CN)4- комплексы типа двойных солей; [Cu{SC(NH2)}2]Cl, CsCuCl3, K2CuCl4 и др. Важное промышленное значение имеют аммиачные комплексные соединения меди: [Сu (NH3)4] SO4, [Сu (NH3)2] SO4. 

Применение  меди в медицине. 

В медицине медь в виде сульфата меди также применяется в качестве антисептического и вяжущего средства в виде глазных капель при конъюнктивитах и глазных карандашей для лечения трахомы. Раствор сульфата медь используют также при ожогах кожи фосфором. Иногда сульфат меди применяют как рвотное средство. Нитрат меди употребляют в виде глазной мази при трахоме и конъюнктивитах. 

Биологические свойства меди 

В 1893 году швейцарский  ботаник Карл Негель доложил научному миру о своем открытии – антимикробном  действии меди и серебра. Негели наблюдал гибель микроорганизмов в воде при концентрациях в ней металлов, составляющих миллионные доли от количества раствора, т.е. следовые. Эти свойства меди и серебра были названы олигодинамическими, от греческих слов «олигос» и «динамис». В буквальном переводе: «действие следа». Дальнейшими исследованиями было установлено, что наибольшим олигодинамическим действием обладает серебро. Действие меди в 4-5 раз слабее. Но взятые вместе, эти металлы многократно усиливают свойства друг друга. И свойства не только антимикробные. Медь играет ключевую метаболическую роль в обмене веществ всех живых организмов, начиная от простейшей клетки. Она входит в состав биологических катализаторов – ферментов. Без них невозможна жизнь. Именно поэтому биологи назвали медь «металлом жизни». Прямо или косвенно медь участвует в большинстве обменных процессов и является их главным регулятором. 

Основная биохимическая  функция меди в организме –  это участие в ферментативных реакциях в качестве активатора или  в составе медьсодержащих ферментов. Количество меди в растениях колеблется от 0,0001 до 0,05% (на сухое вещество) и зависит от вида растения и содержания меди в почве. В растениях медь входит в состав ферментов-оксидаз и белка пластоцианина. В оптимальных концентрациях медь повышает холодостойкость растений, способствует их росту и развитию. Среди животных наиболее богаты медью некоторые беспозвоночные (у моллюсков и ракообразных в гемоцианине содержится 0,15-0,26% меди). Поступая с пищей, медь всасывается в кишечнике, связывается с белком сыворотки крови - альбумином, затем поглощается печенью, откуда в составе белка церулоплазмина возвращается в кровь и доставляется к органам и тканям.  

Практически все  заболевания связаны с нарушением обмена веществ. В одних случаях  эти нарушения являются следствием болезни, а в других – причиной ее появления. 
 

Недостаток меди в организме может спровоцировать следующие болезни: 

•Анемию

•Бронхиальную астму 

•Бронхит 

•Витилиго

•Глаукому

•Дистрофию  мышц

•Импотенцию с отсутствием  сексуального влечения

•Ишемическую  болезнь сердца

•Миопатию

•Невриты 

•Остеопороз

•Псориаз 

•Сахарный диабет

•Токсикоз беременности

•Туберкулез легких

•Эпилепсию  

При этом потребность  в меди увеличивается, особенно при  следующих заболеваниях:  

•Анемия

•Анкилозирующий спондилоартрит

•Антральный гастрит 

•Атеросклероз

•Дуоденит

•Раковые  заболевания 

•Рахит 

•Ревматоидный артрит

•Цирроз печени

•Язвенная болезнь желудка  

Кроме этого, при  недостатке меди злаковые растения поражаются так называемых болезнью обработки, плодовые - экзантемой; у животных уменьшаются всасывание и использование железа, что приводит к анемии, сопровождающейся поносом и истощением. Для этого применяются поливитамины с полименералами, содержащими медь.  

Особенно высока связь между дефицитом в организме меди и такими «болезнями века», как: ишемическая болезнь сердца, рак, сахарный диабет, инфаркт миокарда, ожирение. Недостаток меди отрицательно влияет на умственную и физическую активность. Потребность в меди возрастает у детей, беременных женщин, людей пожилого возраста, при стрессах, значительных физических и умственных нагрузках. 

В большинстве  случаев, во время патологических процессов, организм в ответ на болезнь отвечает повышением концентрации меди в крови. При этом используются депонированные запасы меди из печени. И хотя дефицит меди в организме – сравнительно редкое явление, всё же если болезнь затягивается или принимает хронический характер, запасы меди расходуются и наступает медедефицит. Необходимо его ликвидировать путем приема медьсодержащих препаратов. Если меры не будут приняты вовремя – болезнь начнет прогрессировать. 
 

Целебные свойства меди известны с древности. В старину  медью лечили глистные заболевания, эпилепсию, хорею, малокровие, менингит. Медь способна убивать микробов; работники медных заводов никогда не болели холерой. Кузнецы, опоясанные медной проволокой, никогда не страдали радикулитами. Для лечения болей в суставах, отложения солей используют старинное средство в виде медного кольца, которое носят на пальце несколько месяцев, боли при этом уменьшаются, а подвижность в суставах увеличивается. В старину существовал оригинальный и простой способ лечения лихорадки. Раскаленный екатерининский пятак из чистой меди бросали в сосуд с горячей водой и давали пить больному эту воду по 1 столовой ложке 3 раза в день. Больным эпилепсией вкладывали в руки медные монеты, шарики и кольца. 

Первые серьезные  попытки по изучению лечебных свойств  меди в нашей стране были предприняты  инженером Ниной Михайловной  Сафоновой с 1958 года. А с 1975 года и врачи стали применять медные диски – аппликаторы при лечении различных болезней.

19 февраля 1982 года Н.М. Сафонова выступила  в Институте курортологии с  докладом, обобщающем опыт ее  работы: 

«...Аппликация меди снижает температуру, снимает боль, действует кровоостанавливающе, является сильным бактерицидным средством, активизирует водный и минеральный обмен, улучшает сон, успокаивает центральную нервную систему, активизирует действие инсулина в крови, усиливает лейкоцитные функции.  

Аппликация меди рассасывает доброкачественные опухоли (уплотнение грудной железы, фибромы матки, маститы и др.), излечивает туберкулез, все воспалительные процессы в организме (хронический отит, хронический бронхит, бронхопневмонию, воспаление мочевого пузыря, воспаление почек, легких, гайморит, воспаление в организме, инфекционные артриты, почечно-каменную болезнь, холецистит, полиартрит, диабет, кожные заболевания и др.). Излечивает радикулит, фолликулярный конъюнктивит, травмы различного происхождения, сердечно-сосудистую систему (сердце, вены, тромбофлебиты), улучшает послеинфарктное состояние, болезни гастроэнтерологические (т.е. болезни желудочно-кишечного тракта, язвы желудка, 12-перстной кишки, гастриты, колиты). Аппликация меди восстанавливает слух, снимает шум в ушах, излечивает тендовагинит, послеоперационные грыжи, геморрой, холодные абсцессы, улучшает послеоперационные состояния, лечит ревматоидный артрит».