Взаимодействие с водой меди: Cu + H2O = ? уравнение реакции

alexxlab | 31.01.1984 | 0 | Разное

Взаимодействие оксида меди 2 с водой. Оксид меди (I, II, III): свойства, получение, применение

Cuprum (Cu) относится к числу малоактивных металлов. Для него характерно образование химических соединений со степенями окисления +1 и +2. Так, например, два окисла, представляющих собой соединение из двух элементов Cu и кислорода O: со степенью окисления +1 — закись меди Cu2O и степенью окисления +2 — окись меди CuO. Несмотря на то, что состоят они из одинаковых химических элементов, но каждый из них имеет свои особые характеристики. На холоде металл очень слабо взаимодействует с кислородом воздуха, покрываясь пленкой, представляющей собой оксид меди, который препятствует дельнейшему окислению cuprum. При нагревании это простое вещество с порядковым номером 29 в таблице Менделеева полностью окисляется. При этом образуется также оксид меди (II): 2Cu + O2 → 2CuO.

Закись представляет собой коричневато-красное твердое вещество с молярной массой 143,1 г/моль. Соединение имеет температуру плавления 1235°С, температуру кипения 1800°С. Оно не растворяется в воде, но растворяется в кислотах. Разводится оксид меди (I) в (концентрированном), при этом образуется бесцветный комплекс +, который легко окисляется на воздухе до аммиачного комплекса сине-фиолетового цвета 2+, растворяющегося в соляной кислоте с образованием CuCl2. В истории полупроводниковой физики Cu2O является одним из наиболее изученных материалов.

Оксид меди (I), известный также как гемиоксид, обладает основными свойствами. Он может быть получен окислением металла: 4Cu + O2 → 2 Cu2O. Примеси, такие как вода и кислоты, влияют на скорость этого процесса, а также дальнейшее окисление до двухвалентного оксида. Закись меди может растворяться в при этом образуется чистый металл и соль: h3SO4 + Cu2O → Cu + CuSO4 + h3O. По аналогичной схеме происходит взаимодействие окисла со степенью +1 с другими кислородосодержащими кислотами. При взаимодействии гемиоксида с галогенсодержащими кислотами образуются соли одновалентного металла: 2HCl + Cu2O → 2CuCl + h3O.

Встречается оксид меди (I) в природе в виде красной руды (это устаревшее название, наряду с таким как рубиновая Cu), называемой минералом «Куприт». На его образование требуется длительное время. Он может быть получен искусственно при высоких температурах или под высоким давлением кислорода. Гемиоксид обычно используется как фунгицид, как пигмент, как противообрастающее средство в подводной или морской краске, и применяется также в качестве катализатора.

Однако воздействие этого вещества с химической формулой Cu2O на организм может быть опасным. При вдыхании вызывает одышку, кашель, а также изъязвление и перфорацию дыхательных путей. При попадании внутрь раздражает желудочно-кишечный тракт, что сопровождается рвотой, болью и диареей.

h3 + CuO → Cu + h3O;

CO + CuO → Cu + CO2.

Используется оксид меди (II) в керамике (как пигмент) для получения глазури (синей, зеленой и красной, а иногда и розовой, серой или черной). Он также применяется в качестве пищевой добавки у животных с целью уменьшения дефицита cuprum в организме. Это абразивный материал, который необходим для полировки оптического оборудования. Он используется для производства сухих батарей, для получения других солей Cu. Соединение CuO также применяется при сварке медных сплавов.

Воздействие химического соединения CuO также может быть опасным для организма человека. При вдыхании вызывает раздражение легких. Оксид меди (II) может вызвать лихорадку металлических паров (MFF). Окись Cu провоцирует изменение цвета кожи, могут появиться проблемы со зрением. При попадании в организм, как и гемиоксид, приводит к отравлению, которое сопровождается симптомами в виде рвоты и болевых ощущений.

Как и все d-элементы, ярко окрашены.

Так же как у у меди наблюдается провал электронов — с s-орбитали на d-орбиталь

Электронное строение атома:

Соответственно, существуют 2 характерные степени окисления меди: +2 и +1.

Простое вещество: металл золотисто-розового цвета.

Оксиды меди: Сu2O оксид меди (I) \ оксид меди 1 — красно-оранжевого цвета

СuO оксид меди (II) \ оксид меди 2 — черного цвета.

Другие соединения меди Cu(I), кроме оксида, неустойчивы.

Соединения меди Cu(II) — во-первых, стабильны, во-вторых, голубого или зеленоватого цвета.

Почему зеленеют медные монеты? Медь в присутствии воды взаимодействует с углекислым газом воздуха, образуется СuCO3 — вещество зеленого цвета.

Еще одно окрашенное соединение меди — сульфид меди (II) — осадок черного цвета.

Медь, в отличие от других элементов, стоит в после водорода, поэтому не выделяет его из кислот:

• с горячей серной кислотой: Сu + 2h3SO4 = CuSO4 + SO2 + 2h3O
• с холодной серной кислотой: Сu + h3SO4 = CuO + SO2 + h3O
• с концентрированной :
  Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 4NO2 + 4h3O
• с разбавленной азотной кислотой:
  3Cu + 8HNO3 = 3 Cu(NO3)2 + 2NO +4 h3O

Пример задачи ЕГЭ С2 вариант 1:

Нитрат меди прокалили, полученный твёрдый осадок растворили в серной кислоте. Через раствор пропустили сероводород, полученный чёрный осадок подвергли обжигу, а твёрдый остаток растворили при нагревании в азотной кислоте.

2Сu(NO3)2 → 2CuO↓ +4 NO2 + O2

Твердый осадок — оксид меди (II).

CuO + h3S → CuS↓ + h3O

Сульфид меди (II) — осадок черного цвета.

«Подвергли обжигу» — значит, произошло взаимодействие с кислородом. Не путайте с «прокаливанием». Прокалить — нагреть, естественно, при высокой температуре.

2СuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2

Твердый остаток — это СuO — если сульфид меди прореагировал полностью, СuO + CuS — если частично.

СuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + h3O

CuS + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + h3S

возможна так же другая реакция:

СuS + 8HNO3 = Cu(NO3)2 + SO2 + 6NO2 + 4h3O

Пример задачи ЕГЭ С2 вариант 2:

Медь растворили в концентрированной азотной кислоте, полученный газ смешали с кислородом и растворили в воде. В полученном растворе растворили оксид цинка, затем к раствору прибавили большой избыток раствора гидроксида натрия.

В результате реакции с азотной кислотой образуется Сu(NO3)2, NO2 и O2.

NO2 смешали с кислородом — значит, окислили: 2NO2 + 5O2 = 2N2O5. Cмешали с водой: N2O5 + h3O = 2HNO3.

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2h3O

Zn(NO 3) 2 + 4NaOH = Na 2 + 2NaNO 3

Химические свойства оксида меди (II)

Краткая характеристика оксида меди (II):

Оксид меди (II) – неорганическое вещество черного цвета.

2. реакция оксида меди (II) с углеродом:

CuО + С → Cu + СО (t = 1200 o C).

углерода .

3. реакция оксида меди (II) с серой:

CuО + 2S → Cu + S 2 О (t = 150-200 o C).

Реакция протекает в вакууме. В результате реакции образуется медь и оксид серы .

4. реакция оксида меди

(II) с алюминием:

3CuО + 2Al → 3Cu + Al 2 О 3 (t = 1000-1100 o C).

В результате реакции образуется медь и оксид алюминия .

5. реакция оксида меди (II) с медью:

CuО + Cu → Cu 2 О (t = 1000-1200 o C).

В результате реакции образуется оксид меди (I).

6. реакция оксида меди (II) с оксидом лития :

CuО + Li 2 О → Li 2 CuО 2 (t = 800-1000 o C, О 2).

Реакция протекает в токе кислорода. В результате реакции образуется купрат лития.

7. реакция оксида меди (II) с оксидом натрия :

CuО + Na 2 О → Na 2 CuО 2 (t = 800-1000 o C, О 2).

Реакция протекает в токе кислорода. В результате реакции образуется купрат натрия.

8. реакция оксида меди (II) с оксидом углерода :

CuО + СО → Cu + СО 2 .

В результате реакции образуется медь и оксид углерода (углекислый газ).

9. реакция оксида меди

(II) с оксидом железа :

CuО + Fe 2 O 3 → CuFe 2 О 4 (t o).

В результате реакции образуется соль – феррит меди. Реакция протекает при прокаливании реакционной смеси.

10. реакция оксида меди (II) с плавиковой кислотой:

CuO + 2HF → CuF 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – фторид меди и вода.

11. реакция оксида меди (II) с азотной кислотой:

CuO + 2HNO 3 → 2Cu(NO 3) 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – нитрат меди и вода .

Аналогично проходят реакции оксида меди (II) и с другими кислотами.

12. реакция оксида меди (II) с бромистым водородом (бромоводородом):

CuO + 2HBr → CuBr 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – бромид меди и вода .

13. реакция оксида меди (II) с йодоводородом:

CuO + 2HI → CuI 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – йодид меди и вода .

14. реакция оксида меди (II) с гидроксидом натрия :

CuO + 2NaOH → Na 2 CuO 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – купрат натрия и вода .

15. реакция оксида меди (II) с гидроксидом калия :

CuO + 2KOH → K 2 CuO 2 + H 2 O.

В результате химической реакции получается соль – купрат калия и вода .

16. реакция оксида меди (II) с гидроксидом натрия и водой:

CuO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 2 (t = 100 o C).

Гидрокосид натрия растворен в воде. Раствор гидроксида натрия в воде 20-30 %. Реакция протекает при киппении. В результате химической реакции получается тетрагидроксокупрат натрия.

17. реакция оксида меди (II) с надпероксидом калия:

2CuO + 2KO 2 → 2KCuO 2 + О 2 (t = 400-500 o C).

В результате химической реакции получается соль – купрат (III) калия и

Оксиды – широко распространённый в природе тип соединений, который можно наблюдать даже в повседневной жизни, в быту. Примером могут служить песок, вода, ржавчина, известь, углекислый газ, ряд природных красителей. Руда многих ценных металлов по своей природе является оксидом, вследствие чего представляет большой интерес для научных и производственных исследований.

Соединение химических элементов с кислородом называют оксидами. Как правило, образуются они при накаливании каких-либо веществ на воздухе. Различают кислотные и основные оксиды. Металлы образуют основные оксиды, в то время как неметаллы – кислотные. За исключением оксидов хрома и марганца, которые также являются кислотными. В данной статье рассматривается представитель основных оксидов – CuO (II).

CuO (II)

Медь, нагреваясь на воздухе при температуре 400–500 °C , постепенно покрывается налётом чёрного цвета, который химики называют оксид двухвалентной меди, или CuO(II). Описанное явление представлено в следующем уравнении:

2 Cu + О 2 → 2 CuO

Термин «двухвалентный» указывает на способность атома вступать в реакцию взаимодействия с другими элементами посредством двух химических связей.

Интересный факт! Медь, находясь в различных соединениях, может быть с разной валентностью и другим цветом. Например: оксиды меди имеют ярко-красную (Cu2O) и коричнево-чёрную (CuO) окраску. А гидроксиды меди приобретают жёлтый (CuOH) и синий (Cu(OH)2) цвета. Классический пример явления, когда количество переходит в качество.

Cu2O ещё иногда называют закись, оксид меди (I), а CuO – окись, оксид меди (II). Существует также оксид меди (III) – Cu2O3.

В геологии оксид двухвалентной (или бивалентной) меди принято называть тенорит , другое его название – мелаконит. Название тенорит произошло от фамилии выдающегося итальянского профессора ботаники Michele Tenore, (1780-1861). Мелаконит считается синонимом названия тенорит и переводится на русский язык, как медная чернь либо чёрная медная руда. В том или ином случае речь идёт о кристаллическом минерале коричнево-чёрного цвета, разлагающемся при прокаливании и плавящемся только при избыточном давлении кислорода, в воде нерастворимом, и не реагирующем с ней.

Акцентируем основные параметры названного минерала.

Химическая формула: CuO

Молекула его состоит из атома Cu с молекулярной массой 64 а. е. м. и атома O, молекулярная масса 16 а. е. м., где а. е. м. – атомная единица массы, она же дальтон, 1 а. е. м. = 1,660 540 2(10) × 10 −27 кг = 1,660 540 2(10) × 10 –24 г. Соответственно молекулярная масса соединения равняется: 64 + 16 = 80 а. е. м.

Кристаллическая решётка: моноклинная сингония. Что обозначает такой тип осей симметрии кристалла, когда две оси пересекаются под косым углом и имеют различную длину, а третья ось расположена по отношению к ним под углом 90°.

Плотность – 6,51 г/см 3 . Для сопоставления, плотность чистого золота равна 19,32 г/см³, а плотность поваренной соли составляет 2,16 г /см 3 .

Плавится при температуре 1447 °C , под давлением кислорода.

Разлагается при накаливании до 1100 °C и преобразуется в оксид меди (I):

4CuO = 2Cu2O + O 2.

С водой не реагирует и не растворяется в ней .

Зато вступает в реакцию с водным раствором аммиака, с образованием гидроксида тетраамминмеди (II): CuO + 4Nh4 + h3O = (OH) 2.

В кислотной среде образует сульфат и воду: CuO + h3SO4 = CuSO4 + h3O.

Реагируя со щёлочью, создаёт купрат: CuO + 2 NaOH → Na2CuO2 + h3O.

Реакция CuO NaOH

Образуется:

• путём прокаливания гидроксида меди (II) при температуре 200 °C: Cu(OH)2 = CuO + h3O;
• при окислении металлической меди на воздухе при температуре 400–500 °C: 2Cu + O2 = 2CuO;
• при высокотемпературной обработке малахита: (CuOH)₂CO₃ -> 2CuO + CO₂ + H₂O.

Восстанавливается до металлической меди –

• в реакции с водородом: CuO + h3 = Cu + h3O;
• с угарным газом (монооксид углерода): CuO + CO = Cu + CO2;
• с активным металлом: CuO + Mg = Cu + MgO.

Токсичен . По степени неблагоприятного воздействия на человеческий организм причисляется к веществам второго класса опасности. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, кожных покровов, дыхательных путей и желудочно-кишечной системы. При взаимодействии с ним обязательно использование таких средств защиты, как резиновые перчатки, респираторы, защитные очки, спецодежду.

Вещество взрывоопасно и легко воспламеняется.

Применяется в промышленности , как минеральная составляющая комбикормов, в пиротехнике, при получении катализаторов химических реакций, как красящий пигмент для стекла, эмалей, керамики.

Окислительные свойства оксида меди (II) наиболее часто применяются в лабораторных исследованиях, когда необходим элементарный анализ, связанный с изучением органических материалов на предмет наличия в них водорода и углерода.

Немаловажно, что CuO (II) достаточно широко распространён в природе, как минерал тенерит, другими словами – это природное соединение руды, из которого можно получить медь.

Латинское наименование Cuprum и соответствующий ему символ Cu происходит от названия острова Кипр. Именно оттуда, через Средиземное море вывозили этот ценный металл древние римляне и греки.

Медь входит в число семи наиболее распространённых в мире металлов и состоит на службе у человека с древних времён. Однако в первозданном, металлическом состоянии встречается довольно редко. Это мягкий, легко поддающийся обработке металл, отличающийся высокой плотностью, очень качественный проводник тока и тепла. По электрической проводимости уступает только серебру, в то время как является более дешёвым материалом. Широко используется в виде проволоки и тонкого листового проката.

Химические соединения меди отличаются повышенной биологической активностью. В животных и растительных организмах они участвуют в процессах синтеза хлорофилла, поэтому считаются очень ценным компонентом в составе минеральных удобрений.

Необходима медь и в рационе человека. Недостаток её в организме может привести к различным заболеваниям крови.

Видео

Из видео вы узнаете, что такое оксид меди.

§1. Химические свойства простого вещества (ст. ок. = 0).

а) Отношение к кислороду .

В отличие от своих соседей по подгруппе – серебра и золота, – медь непосредственно реагирует с кислородом. Медь проявляет к кислороду незначительную активность, но во влажном воздухе постепенно окисляется и покрывается пленкой зеленоватого цвета, состоящей из основных карбонатов меди:

В сухом воздухе окисление идет очень медленно, на поверхности меди образуется тончайший слой оксида меди:

Внешне медь при этом не меняется, так как оксид меди (I) как и сама медь, розового цвета. К тому же слой оксида настолько тонок, что пропускает свет, т.е. просвечивает. По-иному медь окисляется при нагревании, например, при 600-800 0 C. В первые секунды окисление идет до оксида меди (I), которая с поверхности переходит в оксид меди (II) черного цвета. Образуется двухслойное окисное покрытие.

Q образования (Cu 2 O) = 84935 кДж.

Рисунок 2. Строение оксидной пленки меди.

б) Взаимодействие с водой .

Металлы подгруппы меди стоят в конце электрохимического ряда напряжений, после иона водорода. Следовательно, эти металлы не могут вытеснять водород из воды. В то же время водород и другие металлы могут вытеснять металлы подгруппы меди из растворов их солей, например:

Эта реакция окислительно-восстановительная, так как происходит переход электронов:

Молекулярный водород вытесняет металлы подгруппы меди с большим трудом. Объясняется это тем, что связь между атомами водорода прочная и на ее разрыв затрачивается много энергии. Реакция же идет только с атомами водорода.

Медь при отсутствии кислорода с водой практически не взаимодействует. В присутствии кислорода медь медленно взаимодействует с водой и покрывается зеленой пленкой гидроксида меди и основного карбоната:

в) Взаимодействие с кислотами .

Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Поэтому соляная и разбавленная серная кислота на медь не действуют.

Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей:

Исключение составляет только иодоводородная кислота, которая вступает в реакцию с медью с выделением водорода и образованием очень устойчивого комплекса меди (I):

2 Cu + 3 HI → 2 H [ CuI 2 ] + H 2

Медь так же реагирует с кислотами – окислителями, например, с азотной:

Cu + 4HNO 3( конц .) → Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 +2H 2 O

3Cu + 8HNO 3( разбав .) → 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O

А так же с концентрированной холодной серной кислотой:

Cu + H 2 SO 4(конц.) → CuO + SO 2 + H 2 O

C горячей концентрированной серной кислотой:

Cu + 2H 2 SO 4( конц ., горячая ) → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

C безводной серной кислотой при температуре 200 0 С образуется сульфат меди (I):

2Cu + 2H 2 SO 4( безводн .) 200 °C → Cu 2 SO 4 ↓ + SO 2 + 2H 2 O

г) Отношение к галогенам и некоторым другим неметаллам .

Q образования (CuCl) = 134300 кДж

Q образования (CuCl 2) = 111700 кДж

Медь хорошо реагирует с галогенами, дает два вида галогенидов: CuX и CuX 2 .. При действии галогенов при комнатной температуре видимых изменений не происходит, но на поверхности вначале образуется слой адсорбированных молекул, а затем и тончайший слой галогенидов. При нагревании реакция с медью происходит очень бурно. Нагреем медную проволочку или фольги и опустим ее в горячем виде в банку с хлором – около меди появятся бурые пары, состоящие из хлорида меди (II) CuCl 2 с примесью хлорида меди (I) CuCl. Реакция происходит самопроизвольно за счет выделяющейся теплоты. Одновалентные галогениды меди получают при взаимодействии металлической меди с раствором галогенида двухвалентной меди, например:

При этом монохлорид выпадает из раствора в виде белого осадка на поверхности меди.

Медь так же достаточно легко ступает в реакции с серой и селеном при нагревании (300-400 °C):

2Cu +S→Cu 2 S

2Cu +Se→Cu 2 Se

А вот с водородом, углеродом и азотом медь не реагирует даже при высоких температурах.

д) Взаимодействие с оксидами неметаллов

Медь при нагревании может вытеснять из некоторых оксидов неметаллов (например, оксид серы (IV) и оксиды азота (II, IV)) простые вещества, образуя при этом термодинамически более устойчивый оксид меди (II):

4Cu+SO 2 600-800°C →2CuO + Cu 2 S

4Cu+2NO 2 500-600°C →4CuO + N 2

2 Cu +2 NO 500-600° C →2 CuO + N 2

§2. Химические свойства одновалентной меди (ст.ок. = +1)

В водных растворах ион Cu + очень неустойчив и диспропорционирует:

Cu + ↔ Cu 0 + Cu 2+

Однако медь в степени окисления (+1) может стабилизироваться в соединениях с очень низкой растворимостью или за счет комплексообразовния .

а) Оксид меди (I ) Cu 2 O

Амфотерный оксид. Кристаллическое вещество коричнево-красного цвета. В природе встречается в виде минерала куприта. Исскуственно может быть получен нагреванием раствора соли меди (II) с щелочью и каким-нибудь сильным восстановителем, например, формалином или глюкозой . Оксид меди(I) не реагирует с водой. Оксид меди(I) переводится в раствор концентрированной соляной кислотой с образованием хлоридного комплекса:

Cu 2 O +4 HCl →2 H [ CuCl 2]+ H 2 O

Так же растворим в концентрированном растворе аммиака и солей аммония:

Cu 2 O+2NH 4 + →2 +

В разбавленной серной кислоте диспропорционирует на двухвалентную медь и металлическую медь:

Cu 2 O+H 2 SO 4(разбав.) →CuSO 4 +Cu 0 ↓+H 2 O

Также оксид меди(I) вступает в водных растворах в следующие реакции:

1. Медленно окисляется кислородом до гидроксида меди(II):

2 Cu 2 O +4 H 2 O + O 2 →4 Cu (OH ) 2 ↓

2. Реагирует с разбавленными галогенводородными кислотами с образованием соответствующих галогенидов меди(I):

Cu 2 O +2 H Г→2 Cu Г↓ + H 2 O (Г= Cl , Br , J )

3.Восстанавливается до металлической меди типичными восстановителями, например, гидросульфитом натрия в концентрированном растворе:

2 Cu 2 O +2 NaSO 3 →4 Cu ↓+ Na 2 SO 4 + H 2 SO 4

Оксид меди(I) восстанавливается до металлической меди в следующих реакциях:

1. При нагревании до 1800 °C (разложение):

2 Cu 2 O – 1800 ° C →2 Cu + O 2

2. При нагревании в токе водорода, монооксида углерода, с алюминиеми прочими типичными восстановителями:

Cu 2 O + H 2 – >250°C →2Cu +H 2 O

Cu 2 O + CO – 250-300°C →2Cu +CO 2

3 Cu 2 O + 2 Al – 1000° C →6 Cu + Al 2 O 3

Также, при высоких температурах оксид меди(I) реагирует:

1. C аммиаком (образуется нитрид меди(I))

3 Cu 2 O + 2 NH 3 – 250° C →2 Cu 3 N + 3 H 2 O

2. С оксидами щелочных металлов:

Cu 2 O+M 2 O- 600-800°C →2 М CuO (M= Li, Na, K)

При этом образуются купраты меди (I).

Оксид меди (I) заметно реагирует с щелочами :

Cu 2 O +2 NaOH (конц.) + H 2 O ↔2 Na [ Cu (OH ) 2 ]

б) Гидроксид меди (I ) CuOH

Гидроксид меди(I) образует жёлтое вещество, не растворяется в воде.

Легко разлагается при нагревании или кипячении:

2 CuOH → Cu 2 O + H 2 O

в) Галогениды CuF , Cu С l , CuBr и CuJ

Все эти соединения – белые кристаллические вещества, плохо растворимые в воде, но хорошо растворимые в избытке NH 3 , цианидных ионов, тиосульфатных ионов и иных сильных комплексообразователей. Иод образует только соединение Cu +1 J. В газообразном состоянии образуются циклы типа (CuГ) 3 . Обратимо растворимы в соответствующих галогенводородных кислотах:

Cu Г + HГ ↔ H [ Cu Г 2 ] (Г= Cl , Br , J )

Хлорид и бромид меди (I) неустойчивы во влажном воздухе и постепенно превращаются в основные соли меди (II):

4 Cu Г +2 H 2 O + O 2 →4 Cu (OH )Г (Г=Cl, Br)

г) Прочие соединения меди (I )

1. Ацетат меди (I) (СН 3 СООСu) – соединение меди, имеет вид бесцветных кристаллов. В воде медленно гидролизуется до Сu 2 О, на воздухе окисляется до ацетата двухвалентной меди; Получают СН 3 СООСu восстановлением (СН 3 СОО) 2 Сu водородом или медью, сублимацией (СН 3 СОО) 2 Сu в вакууме или взаимодействием (NH 3 OH)SO 4 с (СН 3 СОО) 2 Сu в р-ре в присутствии Н 3 СООNH 3 . Вещество токсично.

2. Ацетиленид меди(I) – красно-коричневые, иногда черные кристаллы. В сухом виде кристаллы детонируют при ударе или нагреве. Устойчивы во влажном состоянии. При детонации в отсутствие кислорода не образуется газообразных веществ. Под действием кислот разлагается. Образуется в виде осадка при пропускании ацетилена в аммиачные растворы солей меди(I):

С 2 H 2 +2[ Cu (NH 3 ) 2 ](OH ) → Cu 2 C 2 ↓ +2 H 2 O +2 NH 3

Данная реакция используется для качественного обнаружения ацетилена.

3. Нитрид меди – неорганическое соединение с формулой Cu 3 N, тёмно-зелёные кристаллы.

Разлагается при нагревании:

2 Cu 3 N – 300° C →6 Cu + N 2

Бурно реагирует с кислотами:

2 Cu 3 N +6 HCl – 300° C →3 Cu ↓ +3 CuCl 2 +2 NH 3

§3. Химические свойства двухвалентной меди (ст.ок. = +2)

Наиболее устойчивая степень окисления у меди и самая характерная для нее.

а) Оксид меди (II ) CuO

CuO – основный оксид двухвалентной меди. Кристаллы чёрного цвета, в обычных условиях довольно устойчивые, практически нерастворимые в воде. В природе встречается в виде минерала тенорита (мелаконита) чёрного цвета. Оксид меди(II) реагирует с кислотами с образованием соответствующих солей меди(II) и воды:

CuO + 2 HNO 3 → Cu (NO 3 ) 2 + H 2 O

При сплавлении CuO со щелочами образуются купраты меди (II):

CuO +2 KOH – t ° → K 2 CuO 2 + H 2 O

При нагревании до 1100 °C разлагается :

4CuO- t ° →2 Cu 2 O + O 2

б) Гидроксид меди (II) Cu (OH ) 2

Гидроксид меди(II) – голубое аморфное или кристаллическое вещество, практически не растворимое в воде. При нагревании до 70-90 °C порошка Cu(ОН) 2 или его водных суспензий разлагается до CuО и Н 2 О:

Cu (OH ) 2 → CuO + H 2 O

Является амфотерным гидроксидом. Реагирует с кислотами с образованием воды и соответствующей соли меди:

С разбавленными растворами щелочей не реагирует, в концентрированных растворяется, образуя ярко-синие тетрагидроксокупраты (II):

Гидроксид меди(II) со слабыми кислотами образует основные соли . Очень легко растворяется в избытке аммиака с образованием аммиаката меди:

Cu(OH) 2 +4NH 4 OH→(OH) 2 +4H 2 O

Аммиакат меди имеет интенсивный сине-фиолетовый цвет, поэтому его используют в аналитической химии для определения малых количеств ионов Cu 2+ в растворе.

в) Соли меди (II )

Простые соли меди (II) известны для большинства анионов, кроме цианида и иодида, которые при взаимодействии с катионом Cu 2+ образуют ковалентные соединения меди (I), нерастворимые в воде.

Соли меди (+2), в основном, растворимы в воде. Голубой цвет их растворов связан с образованием иона 2+ . Они часто кристаллизуются в виде гидратов. Так, из водного раствора хлорида меди (II) ниже 15 0 С кристаллизуется тетрагидрат, при 15-26 0 С – тригидрат, свыше 26 0 С – дигидрат. В водных растворах соли меди (II) в небольшой степени подвержены гидролизу, и из них часто осаждаются основные соли .

1. Пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос)

Наибольшее практическое значение имеет CuSO 4 *5H 2 O, называемый медным купоросом. Сухая соль имеет голубую окраску, однако при несильном нагревании (200 0 С) она теряет кристаллизационную воду. Безводная соль белого цвета. При дальнейшем нагревании до 700 0 С она превращается в оксид меди, теряя триоксид серы:

CuSO 4 ­– t ° → CuO + SO 3

Готовят медный купорос растворением меди в концентрированной серной кислоте. Эта реакция описана в разделе «Химические свойства простого вещества». Медный купорос применяют при электролитическом получении меди, в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, для получения других соединений меди .

2. Дигидрат хлорида меди (II).

Это темно-зеленые кристаллы, легкорастворимые в воде. Концентрированные растворы хлорида меди имеют зеленый цвет, а разбавленные – голубой. Это объясняется образованием хлоридного комплекса зеленого цвета:

Cu 2+ +4 Cl – →[ CuCl 4 ] 2-

И его дальнейшим разрушением и образованием голубого аквакомплекса.

3. Тригидрат нитрата меди (II).

Кристаллическое вещество синего цвета. Получается при растворении меди в азотной кислоте. При нагревании кристаллы сначала теряют воду, затем разлагаются с выделением кислорода и диоксида азота, переходя в оксид меди (II):

2Cu(NO 3 ) 2 — t° →2CuO+4NO 2 +O 2

4. Карбонат гидроксомеди (II).

Карбонаты меди малоустойчивы и в практике почти не применяются. Некоторое значение для получения меди имеет лишь основной карбонат меди Cu 2 (OH) 2 CO 3 , который встречается в природе в виде минерала малахита. При нагревании легко разлагается с выделением воды, оксида углерода (IV) и оксида меди (II):

Cu 2 (OH) 2 CO 3 — t° →2CuO+H 2 O+CO 2

§4. Химические свойства трехвалентной меди (ст.ок. = +3)

Эта степень окисления является наименее стабильной для меди, и поэтому соединения меди (III) являются скорее исключениями, чем «правилами». Тем не менее, некоторые соединения трехвалентной меди существуют.

а) Оксид меди (III) Cu 2 O 3

Это кристаллическое вещество, темно-гранатового цвета. Не растворяется в воде.

Получается окислением гидроксида меди(II) пероксодисульфатом калия в щелочной среде при отрицательных температурах:

2Cu(OH) 2 +K 2 S 2 O 8 +2KOH — -20°C →Cu 2 O 3 ↓+2K 2 SO 4 +3H 2 O

Это вещество разлагается при температуре 400 0 С:

Cu 2 O 3 — t ° →2 CuO + O 2

Окисид меди (III) – сильный окислитель. При взаимодействии с хлороводородом хлор восстанавливается до свободного хлора :

Cu 2 O 3 +6 HCl — t ° →2 CuCl 2 + Cl 2 +3 H 2 O

б) Купраты меди (Ш)

Это черные или синие вещества, в воде не устойчивы, диамагнитны, анион – ленты квадратов (dsp 2). Образуются при взаимодействии гидроксида меди(II) и гипохлорита щелочного металла в щелочной среде :

2 Cu (OH ) 2 + М ClO + 2 NaOH →2М CuO 3 + NaCl +3 H 2 O (M = Na – Cs )

в) Калия гексафторкупрат(III)

Зеленое вещество, парамагнитно. Октаэдрическое строение sp 3 d 2 . Комплекс фторида меди CuF 3 , который в свободном состоянии разлагается при -60 0 С. Образуется нагреванием смеси хлоридов калия и меди в атмосфере фтора:

3KCl + CuCl + 3F 2 → K 3 + 2Cl 2

Разлагает воду с образованием свободного фтора.

§5. Соединения меди в степени окисления (+4)

Пока науке известно лишь одно вещество, где медь в степени окисления +4, это гексафторкупрат(IV) цезия – Cs 2 Cu +4 F 6 – оранжевое кристаллическое вещество, стабильное в стеклянных ампулах при 0 0 С. Бурно реагирует с водой. Получается фторированием при высоком давлении и температуре смеси хлоридов цезия и меди :

CuCl 2 +2CsCl +3F 2 — t ° р → Cs 2 CuF 6 +2Cl 2

Рекомендуем также

Южный федеральный университет | Пресс-центр: Ученые ЮФУ оценили угрозу наночастиц оксидов цинка и меди для здоровья человека

Специалисты ЮФУ из Научно-исследовательской лаборатории «Экологический мониторинг почв» кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов совместно с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра онкологии факультета почвоведения Московского государственного университета, Синьцзянского института экологии и географии Китайской Академии наук, Люблинского медицинского и Ереванского государственного университетов оценили потенциальную опасность наночастиц оксидов цинка и меди для окружающей среды и здоровья человека.

Наночастицы (НЧ) относятся к материалам, имеющим общий размер в наноразмерном диапазоне, который не превышают 100 нм. Благодаря специфическим характеристикам и физико-химическим свойствам применение НЧ широко распространено в промышленности, например, в сельском хозяйстве и производстве товаров народного потребления, а также в других отраслях.

Однако широкое использование НЧ создает вероятность загрязнения окружающей среды. НЧ могут случайно или преднамеренно попадать в воздух, воду и почву и накапливаться там в течение длительного времени. Например, в культивируемые почвы НЧ попадают благодаря наноудобрениям, пестицидам, обработке семян, гидропонным растворам и агропленкам.

Наиболее распространенные металлооксидные НЧ – оксиды цинка и меди – очень вредны для широкого спектра организмов. Эти наночастицы токсичны первоначально, но при взаимодействии с растительными клетками и тканями, либо путем высвобождения ионных форм они способны наносить еще больший вред.

Токсичность наночастиц в значительной степени зависит от кислотности почвы, в которой они проходят стадию трансформацию, включающую в себя процессы агрегации, растворения, адсорбции (увеличения концентрации) и окисления-восстановления.

После того как НЧ оказываются в почве, они могут влиять на ее физические и химические свойства, взаимодействовать с другими загрязняющими веществами, образовывать новые виды токсичных соединений и нарушать микробную функциональность.

Влияние НЧ на различные виды растений зависит от размера частиц, их концентрации, продолжительности влияния, генотипов растений, условий эксперимента и синтеза НЧ. Например, известно, что НЧ оксидов цинка и меди воздействовали на съедобные растения, вызывая изменения всхожести семян; трансформации в структуре и ультраструктуре постоянных компонентов клетки; жизненно необходимых для её существования –клеточных и субклеточных органелл; угнетение роста корней и побегов; усиление окислительного стресса и повышение активности его ферментов; гибель клеток; подавление фотосинтеза; повреждение ДНК и снижение скорости движения воды через растение – транспирации.

Рост промышленного производства и, как следствие, загрязнения почвы создает более высокие шансы попадания наночастиц в организм человека по пищевой цепи. Также они способны попадать в клетки человека при пероральном и кожном воздействии из-за своего малого размера и возможности легко проникать через клеточную стенку и мембраны.

Доказано, что НЧ оксидов цинка и меди проходят через различные химические и биохимические реакции, которые могут повлиять на биологическую фиксацию азота, повредить клетку растения и вызвать серьезную угрозу для здоровья человека. Необходимо сопоставлять их содержание в удобрениях с фазой роста урожая с наибольшим откликом. Например, надлежащее применение небольших количеств НЧ имело максимальные преимущества для сельскохозяйственных культур, когда наночастицы наносились на семена до прорастания. Поэтому следует разработать ряд стандартов оценки безопасности и токсикологического риска, включая пути воздействия и безопасные уровни содержания НЧ оксидов цинка и меди.

Результаты исследований были опубликованы в журнале Environmental Geochemistry and Health, IF 3.662, Q1. 

Ранее ученые ЮФУ изучали токсичность наночастиц оксида меди на яровом ячмене. Подробнее можно прочитать в журнале Science of The Total Environment.

А почему медь и вода не взаимодействуют?

Масова частка хлору в сполуці дорівнює 65% визначте формулу речовини FexCly якщо молекулярна маса дорівнює 162,5

2), из 100 г раствора поваренной соли выпарили часть воды, доведя массу раствора до 80 г, Какова теперь массовая доля соли в новом растворе, если в пе … рвоначальном растворе она была 20%? Помогите пж срочно!!!! 10 минут до конца урока

Пж ПОМОГИТЕ Какой процент воды содержит этанол по массе (p = 0,8 г / мл), если 1 литр его вступает в реакцию со 100 граммами гашеной извести​

даю 100 балов !!!1. У воді розчинили 3,2 моль натрій ортофосфату. Укажіть кількістьречовини позитивно заряджених йонів, які утворюються за повноїдисоц … іації електроліту.2. Складіть молекулярнi та йонно-молекулярнi рiвняння реакцій, що відбуваються в розчинi мiж такими речовинами а) ферум (III) бромідом аргентум нітратом.3. Складіть молекулярне рiвняння реакції, що відповідаєЙонно-молеклярному: cd2 +2OH=Ca(OH)2​

фізичні властивості речовин із різними типами кристалічних ґраток​

Написати електронну формулу атома хлору і пояснити ,чому він утворює йон із зарядом 1(Написать электронную формулу атома хлора и объяснить почему он о … бразует ион с зарядом 1)​

Склади рівняння взаємодії простих речовин. Склади хімічні формули одержаних сполук, укажи ступені окиснення елементів.Алюміній з вуглецем калій із сір … кою сірка з хлором кальцій із воднем​

запропунуйте способи розділення сумішей: спирт, вода,тирса,пісок​

Подготовка к контрольной работе №1 по теме: «Первоначальные химические понятия» 1. Определить валентности элементов по формуле вещества: а) K2O; б) C … aCl2; в) CO; г) Li3N 2. Составить формулы сложных веществ, состоящих из следующих химических элементов: а) алюминия и хлора (I) в) азота (II) и кислорода ; б) азота (III) и водорода; г) серебра и кислорода. 3. Вычислить массовые доли элементов в веществе Zn(OН)2. 4. Расставить коэффициенты в уравнениях. Подчеркнуть формулы сложных веществ. Определить типы химических реакций: а) h3 + I2 = HI б) Ba

1.Класифікуйте наведені речовини за видами хімічного зв’язку :a) ковалентний неполярний; б) Ковалентний полярний; в) йонний, г) металічний CaO, S8, NO … , Cr, Nан, PCIs, Li,O,Pb, h3Se, ZnO, Sih5, BaO, SF6, Al2S3, Br2. помогите пж​даю 25 балов

Взаимодействие водорода с оксидом меди (II) CuO

1) Соберите прибор, как показано на рисунке 38, и проверьте его на герметичность.

2) Положите в пробирку 8-10 кусочков цинка и прилейте 5-6 мл раствора соляной кислоты.

3) Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и проверьте выделяющийся водород на чистоту. Конец газоотводной трубки поместите в пробирку с оксидом меди (II), как показано на рисунке. Пробирка с оксидом меди (II) должна быть закреплена в штативе немного наклонно, чтобы её отверстие находилось ниже дна.

4) Пробирку нагрейте в том месте, где находится оксид меди (II). Как только заметите появление порошка красного цвета, нагревание прекратите. Из чёрного порошка оксида меди (II) образовалось вещество красного цвета, а на стенках пробирки образовались капельки волы.

Почему перед нагреванием оксида меди (II) в атмосфере водорода последний нужно проверить на чистоту?

Почему пробирку с оксидом меди (II) закрепляют в штативе с наклоном в сторону отверстия?

Почему нагревание требуется только до того момента, как оксид меди (II) начинает раскаляться?

Объясните, почему из чёрного порошка образовалось вещество красного цвета. Напишите уравнение реакции оксида меди (II) с водородом. К какому типу относится эта реакция?

Какие свойства водорода подтвердил этот опыт?

Водород необходимо проверить на чистоту, т. к. он может содержать примеси кислорода. При нагревании кислород реагирует с водородом со взрывом.

Пробирку с оксидом меди (II) закрепляют в штативе с наклоном в сторону отверстия для того, чтобы капельки воды, образующиеся в результате реакции, стекали через отверстие пробирки.

Реакция протекает с раскаленным оксидом меди (II), поэтому для протекания реакции дальнейший прогрев не требуется.

Водород взаимодействует с черным оксидом меди (II), восстанавливая его до меди, которая имеет красный цвет.

CuO + H₂  ^t ⟶ Cu + H₂O
Эта реакция относится к реакциям замещения (водород замещает медь в её оксиде).

Этот опыт подтвердил восстановительные свойства (способность восстанавливать металлы из их оксидов).

Коронавирус: поверхности, которые сами убивают микробы

• Кристин Ро
• BBC Future

7 июня 2020

Автор фото, Getty Images

Мы можем остановить инфекцию еще до того, как она попадет в наш организм – если точно воспроизведем на поверхности текстуру крыльев насекомых и начнем покрывать кнопки лифтов и дверные ручки материалами, которые убивают микробы или подавляют их развитие.

Десять миллионов смертей в год. Цифра непостижимая, но именно ее часто приводит Джеральд Ляруа-Момю, исследователь инфекционных болезней в Имперском колледже Лондона (Великобритания).

Таков будет печальный исход для нашего мира, если все болезнетворные микробы выработают устойчивость к антибиотикам – главной преграде, на которую мы полагаемся в борьбе с болезнями.

В настоящее время от заболеваний, не поддающихся лечению лекарствами, гибнет 700 тысяч человек в год. И в последние 10 лет список препаратов, которые мы можем использовать против вредоносных бактерий, сокращался на глазах.

А между тем другие болезнетворные организмы – грибки, вирусы и паразиты – тоже вырабатывали устойчивость к лекарствам, причем почти с такой же скоростью, с какой мы разрабатывали новые. Это означает, что болезни, причиной которых они становятся, лечить всё сложнее.

Как предупреждает Ляруа-Момю, “если ничего не делать, то 10 миллионов человек будут умирать каждый год”.

Он – один из тех ученых, которые ищут новые способы сломить сопротивление микробов. В планах Ляруа-Момю – превратить в антимикробное оружие те самые поверхности, через которые микроорганизмы передаются от человека к человеку.

“Поверхности, к которым мы прикасаемся каждый день, – потенциальные орудия переноса инфекций”, – говорит Ляруа-Момю.

Скажем, вирус Sars-CoV-2, который становится причиной болезни Covid-19, может жить на картонных поверхностях до 24 часов, а на пластиковых и металлических (нержавеющей стали) – до трех дней (хотя ученые спорят по поводу того, до какой степени он сохраняет свои качества и заразность. – Ред.).

А некоторые бактерии, в том числе кишечной палочки и золотистого стафилококка, порой остаются жизнеспособными на поверхностях неживых объектов в течение нескольких месяцев.

И это только подчеркивает важность постоянной дезинфекции и чистки поверхностей, до которых мы часто дотрагиваемся.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Использование антимикробных металлов или специальных покрытий в тех местах, к которым мы чаще всего прикасаемся, снизит риск распространения всякой заразы

Некоторые ученые надеются, что мы можем уничтожать заразные микроорганизмы еще до того, как они попадут в наш организм – просто изменив текстуру поверхностей или покрыв эти поверхности специальным слоем, убивающим вирусы и бактерии более быстро.

Ляруа-Момю делает ставку на медные сплавы. Ионы меди и антибактериальны, и антивирусны, они способны уничтожать более 99,9% бактерий всего за два часа.

Медь даже более эффективна, чем серебро, которому нужна влага, чтобы активировать антимикробные свойства.

“Медь использовалась человечеством в течение трех тысячелетий, – подчеркивает Ляруа-Момю. – Еще древние греки делали из меди и медицинские инструменты, и кухонные принадлежности”.

И тем не менее медь сегодня редко используется в медучреждениях. Это дорогой металл, его труднее чистить, не вызвав коррозии. Ну и потом – не каждому ведь понравится металлическое сиденье унитаза…

С течением времени медь была вытеснена сначала нержавеющей сталью, потом легким и дешевым пластиком, который, по словам Ляруа-Момю, можно просто выкинуть после разового использования, не заботясь о стерилизации.

И хотя не представляется возможным покрыть все поверхности вокруг медью, Ляруа-Момю считает, что для сдерживания распространения микробов и снижения заражения будет достаточно применения этого металла в сплавах в тех “горячих точках”, к которым люди постоянно прикасаются – кнопках лифтов, дверных ручках и т.д.

Кроме того, медные поверхности можно обрабатывать лазером, создавая грубую текстуру, увеличивающую площадь поверхности и, таким образом, количество бактерий, которые она способна уничтожить.

Исследователи из Университета Пердью (штат Индиана), разработавшие эту технологию, обнаружили, что такая поверхность способна убить даже высококонцентрированные штаммы устойчивых к антибиотикам бактерий всего за пару часов.

И такая обработка будет полезна не только для дверных ручек, но и, например, для медицинских имплантатов при замене тазобедренного сустава, снижая риск инфицирования.

Есть и другие предложения по изменению текстуры поверхности.

“Крылышки цикад обладают самоочищающими свойствами”, – рассказывает Елена Иванова, молекулярный биохимик из Мельбурнского королевского технологического университета (Австралия).

Их крылья обладают гидрофобными свойствами, капельки воды просто скатываются с них, точно так же, как с листьев лотоса, вместе с загрязняющими веществами.

Еще более важно то, подчеркивает она, что крылышки цикад усеяны крохотными шипами, препятствующими образованию на поверхности бактериальных колоний.

“Это уникальный механизм, созданный природой для разрушения клеток бактерий”, – объясняет Иванова, уже почти десять разрабатывающая способы имитации устройства крыла цикады.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Больницам становится все труднее удерживать под контролем бактерии, ставшие устойчивыми к антибиотикам

Насыщенность, геометрические характеристики, а также метод и материалы для производства такой поверхности будут зависеть от того, с какими именно микробами планируется бороться.

По словам Ивановой, сложная зигзагообразная текстура особенно эффективна в водных и воздушных фильтрах.

Листы графена очень тонки, с острыми выступами, рассекающими мембрану бактерий и убивающими их (хотя эти микроскопические бритвы могут повредить и кожу человека).

Особый энтузиазм у Ивановой вызывает возможность применения титана и титановых сплавов. Их можно гидротермально, под воздействием высокой температуры и давления, обрабатывать так, что тонкий лист металла после этого будет иметь острые выступы и края, уничтожающие различные виды бактерий.

Кроме того, диоксид титана, когда на него воздействует ультрафиолетовое излучение, образует активные формы кислорода, такие как пероксиды, которые инактивируют (блокируют) микробы. Это уже используется, например, в покрытиях брекетов в стоматологии.

“Таким поверхностям не требуется какая-то специальная обработка”, – подчеркивает Иванова.

Впрочем, производство этих поверхностей потребует высокой степени точности, поскольку их элементы меньше, чем бактерии.

Зато, как считает Владимир Баулин, биофизик из Университета Ровиры-и-Верхили (Испания), подобные технологии можно применять и против вирусов, в том числе – против коронавируса.

Одна из возможных стратегий – ловить вирусные частицы в западню между нанокомпонентами, искусственно созданными на поверхности. Это поможет ученым собирать вирусные частицы для исследований и выработки вакцин.

Другая стратегия – нанести на поверхность такую текстуру, острые выступы на которой могли бы физически протыкать внешнюю мембрану клетки вируса. Такую поверхность можно было бы использовать, например, в фильтрах масок.

Природа сама предлагает нам всевозможные варианты борьбы с распространением заразных заболеваний. “Есть много доказательств эффективности эфирных масел в качестве антибактериальных и антивирусных ингредиентов”, – говорит Алехандра Понсе, инженер-химик из Университета Насьональ де Мар дель Плата (Аргентина).

Возьмем хотя бы масло чайного дерева, резко пахнущий компонент многих косметических продуктов. Как отмечает Понсе, в экспериментальных исследованиях обнаружено, что аэрозоль масла чайного дерева обладает сильным антивирусным эффектом и способен блокировать образцы вирусов с эффективностью, превышающей 95% – всего за 5-15 минут воздействия.

А экстракты хмеля применялись для производства похожего на пластик покрытия, которое предотвращало рост определенных типов бактерий на поверхностях.

Подобные исследования пока только на экспериментальной стадии. В теории такие природные материалы можно было бы превратить в антимикробные покрытия, но еще предстоит многое выяснить о точном количестве основных ингредиентов и о типе микроорганизмов, на борьбу с которыми будут нацелены эти покрытия.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Если нам удастся скопировать особенности структуры крылышек цикады, такая поверхность поможет бороться с образованием колоний бактерий

Но в целом сфера потенциального применения антимикробных поверхностей довольно широка. “Мне кажется, важно подчеркнуть, что это универсальный механизм, и поэтому спектр применения его настолько широк”, – говорит Баулин.

Однако не стоит излишне полагаться на подобный подход, предупреждает Менгин Рен, сотрудница шведской сети ReAct – Action on Antibiotic Resistance (“Действия в отношении резистенции к антибиотикам”).

Как она отмечает, невзирая на то, насколько хороши технологии, все равно нужно придерживаться основных требований к медицинским учреждениям – квалифицированный персонал, санитары, гигиена, условия для профилактики и контроля инфекционных заболеваний, а также возможности вакцинации. Тут легких решений не существует.

В небогатых странах, где не всегда есть надежный доступ к проточной воде, особенно трудно поддерживать в чистоте те поверхности, которые надо часто обрабатывать.

Впрочем, по словам Ивановой, титан и титановые сплавы самоочищаются от патогенных клеток. А вот медные поверхности надо чистить, чтобы ограничить окисление, которое сделает этот металл менее химически активным.

Рен и ее коллег беспокоит, нет ли риска возникновения устойчивости болезнетворных микроорганизмов к меди с серебром или к новым антибактериальным поверхностям. Но Ляруа-Момю уверен: если бактерии не выработали устойчивости к меди за последние 3000 лет, то вряд ли это им удастся и в будущем.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Пробка обладает антимикробными свойствами, поэтому пробковые полы – это не только хорошая звукоизоляция и комфорт

Так или иначе, нужно время для того, чтобы эти технологии нашли себе коммерческих разработчиков и перешли на этап широкого предложения. Впрочем, ряд примеров уже существует.

Sharklet (не путать с шарклетами в авиации – законцовками крыла, улучшающими аэродинамические характеристики – Ред.) – пластиковый пленочный материал, имитирующий чешую акулы, поверхность которой состоит из ромбов с острыми зубчиками-чешуйками, отталкивающими все чужеродное, в том числе бактерии. Этот материал уже применяется в медицине – в таких изделиях, как катетеры, где особенно важно снизить риск проникновения инфекции в организм.

Есть еще покрытие MicroShield 360, которое наносится на сиденья в авиалайнерах, чтобы избежать наслоения на них бактерий.

И хотя 3D-принтеры довольно редко работают на наноуровне, некоторые их модели могут это делать. Когда-нибудь станет возможным напечатать микробоотталкивающую поверхность прямо у себя дома.

В будущих противостояниях с инфекционными болезнями и пандемиями такие поверхности могут стать важным инструментом. Уже сегодня для мира, борющегося с вирусом Covid-19, проблема устойчивости к противомикробным препаратам невиданно актуальна.

Значителен и риск вторичных инфекций, которые пациент может подцепить уже в больнице: как показало одно исследование, 50% пациентов, умерших в китайской больнице от Covid-19, были также заражены другим патогеном (потенциально летальным).

“Мы окружены инфекциями, так что нет ничего необычного в нашей нынешней войне с коронавирусом, – подчеркивает Ляруа-Момю. – И сейчас очень важно подготовиться к следующей. Неизвестно, когда она начнется”.

Химические свойства оснований — урок. Химия, 8–9 класс.

Химические свойства гидроксида металла во многом зависят от того, к какой группе он принадлежит — к щелочам или к нерастворимым основаниям.

Общие химические свойства щелочей

1. Кристаллы щелочей при растворении в воде полностью диссоциируют, то есть распадаются на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные гидроксид-ионы.

 

A) Например, при диссоциации гидроксида натрия образуются положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные гидроксид-ионы:

NaOH→Na++OH−.

 

Б) Процесс диссоциации гидроксида кальция отображается следующим уравнением:

Ca(OH)2→Ca2++2OH−.

 

2. Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов.

 

Фактически с индикатором взаимодействуют гидроксид-ионы, содержащиеся в растворе любой щёлочи. При этом протекает химическая реакция с образованием нового продукта, признаком протекания которой является изменение окраски вещества.

 

Изменение окраски индикаторов в растворах щелочей

 

Индикатор	Изменение окраски индикатора
Лакмус	Фиолетовый лакмус становится синим
Фенолфталеин	Беcцветный фенолфталеин становится малиновым
Универсальный индикатор	Универсальный индикатор становится синим

 

Видеофрагмент:

Действие щелочей на индикаторы

 

3. Щёлочи взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

Реакция нейтрализации — частный случай реакции обмена: при взаимодействии щелочи и кислоты образуются соль и вода.

А) Например, при взаимодействии гидроксида натрия с соляной кислотой образуются хлорид натрия и вода: NaOH+HCl→NaCl+h3O.

 

Видеофрагмент:

Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой

 

Б) Если нейтрализовать гидроксид кальция азотной кислотой, образуются нитрат кальция и вода:

Ca(OH)2+2HNO3→Ca(NO3)2+2h3O.

 

4. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соль и воду.

  

А) Например, при взаимодействии гидроксида кальция с оксидом углерода(\(IV\)) т. е. углекислым газом, образуются карбонат кальция и вода:

Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+h3O.

 

Обрати внимание!

При помощи этой химической реакции можно доказать присутствие оксида углерода(\(IV\)): при пропускании углекислого газа через известковую воду (насыщенный раствор гидроксида кальция) раствор мутнеет, поскольку выпадает осадок белого цвета — образуется нерастворимый карбонат кальция.

Б) При взаимодействии гидроксида натрия с оксидом фосфора(\(V\)) образуются фосфат натрия и вода:

6NaOH+P2O5→2Na3PO4+3h3O.

 

5. Щёлочи могут взаимодействовать с растворимыми в воде солями.

 

Обрати внимание!

Реакция обмена между основанием и солью возможна в том случае, если оба исходных вещества растворимы, а в результате образуется хотя бы одно нерастворимое вещество (выпадает осадок).

А) Например, при взаимодействии гидроксида натрия с сульфатом меди(\(II\)) образуются сульфат натрия и гидроксид меди(\(II\)):

2NaOH+CuSO4→Na2SO4+Cu(OH)2↓.

 

Б) При взаимодействии гидроксида кальция с карбонатом натрия образуются карбонат кальция и гидроксид натрия:

Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH.

 

6. Малорастворимые щёлочи при нагревании разлагаются на оксид металла и воду.

  

Например, если нагреть гидроксид кальция, образуются оксид кальция и водяной пар:

Ca(OH)2⟶t°CaO+h3O↑.

 

Общие химические свойства нерастворимых оснований

1. Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

 

А) Например, при взаимодействии гидроксида меди(\(II\)) с серной кислотой образуются сульфат меди(\(II\)) и вода:

Cu(OH)2+h3SO4→CuSO4+2h3O.

 

Б) При взаимодействии гидроксида железа(\(III\)) с соляной (хлороводородной) кислотой образуются хлорид железа(\(III\)) и вода:

Fe(OH)3+3HCl→FeCl3+3h3O.

 

Видеофрагмент:

Взаимодействие гидроксида железа(\(III\)) с соляной кислотой

 

2. Некоторые нерастворимые основания могут взаимодействовать с некоторыми кислотными оксидами, образуя соль и воду.

  

Например, при взаимодействии гидроксида меди(\(II\)) с оксидом серы(\(VI\)) образуются сульфат меди(\(II\)) и вода:

Cu(OH)2+SO3⟶t°CuSO4+h3O.

 

3. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду.

  

А) Например, при нагревании гидроксида меди(\(II\)) образуются оксид меди(\(II\)) и вода:

 Cu(OH)2⟶t°CuO+h3O.

 

Видеофрагмент:

Разложение гидроксида меди(\(II\))

 

Б) Гидроксид железа(\(III\)) при нагревании разлагается на оксид железа(\(III\)) и воду:

2Fe(OH)3⟶t°Fe2O3+3h3O.

меди и питьевой воды из частных колодцев | Уэллс | Частные водные системы | Питьевая вода | Здоровая вода

Что такое медь?

Медь – это металл, который естественным образом встречается в камнях, почве, растениях, животных и воде. Поскольку медь легко поддается формованию или формованию, ее обычно используют для изготовления электропроводки и материалов для бытовой сантехники. Медь может быть объединена с другими металлами для изготовления латунных и бронзовых труб и кранов. Соединения меди также используются в качестве сельскохозяйственных пестицидов и для борьбы с водорослями в озерах и водохранилищах.Все живые организмы, включая человека, нуждаются в меди для выживания; Следовательно, незначительное количество меди в нашем рационе необходимо для хорошего здоровья. Однако некоторые формы меди или ее избыточное количество также могут вызвать проблемы со здоровьем.

Для получения дополнительной информации о медных заболеваниях и лечении, пожалуйста, посетите медную страницу CDC-ATSDR.

Откуда и как медь попадает в питьевую воду?

Уровень меди в поверхностных и подземных водах обычно очень низкий. Высокие уровни меди могут попадать в окружающую среду в результате горнодобывающей, сельскохозяйственной, производственной деятельности, а также сбросов городских или промышленных сточных вод в реки и озера.Медь может попасть в питьевую воду либо путем прямого загрязнения колодезной воды, либо из-за коррозии медных труб, если ваша вода кислая. Наибольшее беспокойство вызывает коррозия труб.

Как я могу узнать, есть ли в моей питьевой воде медь?

Если вы подозреваете, что у вас возникла проблема, и ваша питьевая вода поступает из частного колодца, вы можете связаться с вашим государственным сертификационным органом, чтобы получить список лабораторий в вашем районе, которые будут проводить тесты питьевой воды за определенную плату.

Как удалить медь из питьевой воды?

Нагревание или кипячение воды не удалит медь. Поскольку часть воды испаряется в процессе кипячения, концентрация меди может немного увеличиваться при кипячении воды. Кроме того, дезинфекция хлором (отбеливателем) не удаляет медь.

Если медь в питьевой воде поступает не из грунтовых вод, а из водопровода, промывка системы водоснабжения перед использованием воды для питья или приготовления пищи является практичным вариантом.Каждый раз, когда кран не использовался в течение нескольких часов (примерно 6 или более), вы можете промыть систему, пропустив воду не менее 15 секунд утром, прежде чем пить или использовать ее. Перед использованием воды для питья или приготовления пищи промойте каждый кран отдельно. Воду, слитую из-под крана, можно использовать для полива растений, мытья посуды или одежды или уборки. Избегайте готовить или пить воду из кранов с горячей водой, потому что горячая вода растворяет медь быстрее, чем холодная.

Вы также можете рассмотреть такие методы очистки воды, как обратный осмос, ультрафильтрация, дистилляция или ионный обмен. Обычно эти методы используются для очистки воды только в одном кране. Свяжитесь с вашим местным отделом здравоохранения, чтобы узнать о рекомендуемых процедурах. Если вы хотите узнать больше об этих и других вариантах лечения, свяжитесь с NSF Internationalexternal icon, организацией, которая занимается вопросами общественного здравоохранения и безопасности посредством разработки стандартов, сертификации продукции, обучения и управления рисками.Не забывайте регулярно проверять воду в колодце, по крайней мере, один раз в год, чтобы убедиться, что проблема решена.

Медь в питьевой воде

Медь – это металл, который присутствует в окружающей среде как минерал в горных породах и почве. Обычно он встречается в естественных водоемах в небольших количествах. Это также важный микроэлемент, необходимый для поддержания хорошего здоровья.

Медные трубы широко используются в водопроводных системах по всей Западной Австралии и во многих странах мира.

Однако, если медные трубы подвергаются коррозии, они могут выделять медь в питьевую воду до уровня, который может повлиять на ее качество и безопасность. Информация, содержащаяся в этом руководстве, поможет вам определить признаки коррозии меди и даст советы о том, как минимизировать ее влияние на ваше здоровье.

Как медь попадает в питьевую воду?

Низкие уровни меди естественным образом содержатся во всех источниках воды. Однако питьевая вода, оставшаяся в домашних медных трубах в течение длительного времени, обычно является основной причиной более высоких уровней меди.

Какое потенциальное влияние на здоровье оказывает медь?

Нормальному взрослому человеку требуется примерно два-три миллиграмма меди на человека в день. Более 90% вашей диетической потребности в меди обеспечивается продуктами питания. Питьевая вода обычно обеспечивает менее 10% дневной нормы потребления меди.

Потребление меди в больших количествах может вызвать тошноту, рвоту, диарею, желудочные (желудочные) расстройства и головные боли.

Длительное воздействие в течение многих месяцев и лет может вызвать повреждение печени и смерть.

Проверяется ли питьевая вода на содержание меди?

В Западной Австралии все водопроводные сети постоянно контролируются Министерством здравоохранения, чтобы гарантировать, что уровни меди не превышают Австралийские рекомендации по питьевой воде. Эти рекомендации устанавливают два уровня для меди:

• 1 мг / л для эстетики, чтобы предотвратить проблемы со вкусом и окрашиванием
• 2 мг / л для предотвращения проблем со здоровьем

Как узнать, повышен ли уровень меди в питьевой воде?

• Низкий уровень меди обычно оставляет зеленое / синее пятно на кранах, трубах, умывальниках, душах или туалетах, но горького или металлического привкуса нет.Эту воду по-прежнему можно пить.
• Высокое содержание меди обычно оставляет в питьевой воде металлический или неприятный горький привкус. Эта вода может быть небезопасной для питья, и вам следует обратиться к поставщику питьевой воды или пройти профессиональную проверку воды – см. «Как определить содержание меди в питьевой воде?»

Часто ли повышенные уровни меди в питьевой воде в Западной Австралии?

Нет. Водопроводная вода в Западной Австралии не содержит более высоких уровней меди.Однако вода, оставшаяся в медных трубах некоторых домов, может вызвать временное повышение уровня меди.

Могу ли я снизить уровень меди в питьевой воде?

да. Самый простой и быстрый способ снизить уровень меди в водопроводной воде вашего дома – это позволить первой промывке (30 секунд) слить воду напрасно. Вы можете собрать его для использования в саду. В качестве альтернативы вы также можете спустить воду в унитазе.

Также фильтры для воды могут быть эффективными в снижении уровня меди в питьевой воде.Руководство по гигиене окружающей среды «Фильтры для воды» предоставляет дополнительную информацию по этой теме.

Как проверить содержание меди в питьевой воде?

Тестирование воды на медь может быть выполнено любой химической лабораторией, аккредитованной Национальной ассоциацией испытательных органов (NATA). Лаборатории можно найти в телефонном справочнике желтых страниц под заголовком «Аналитики».

Могу ли я пройти тест на медь?

да. Врач может легко определить уровень меди в организме с помощью анализов крови и мочи. Еще одна форма тестирования – анализ волос. Однако у этого метода нет научной основы, и точный диагноз (определение причины) не может быть поставлен с помощью такого подхода. Тестирование волос не позволяет точно определить отравление медью.

Как уменьшить воздействие меди?

Хотя потребление меди невозможно полностью исключить, отказ от продуктов с естественным высоким содержанием меди может помочь снизить ее уровень в организме. Однако многие продукты с высоким содержанием меди также являются важными компонентами здорового питания.Перед тем, как изменить свой рацион, посоветуйтесь со своим врачом.

Сводка

• Обычно менее 10% ежедневного потребления меди приходится на воду.
• Потребление меди в больших количествах может вызвать тошноту, рвоту, диарею, желудочные (желудочные) расстройства и головные боли.
• Высокое содержание меди в питьевой воде оставляет металлический или горький привкус. Эта вода может быть небезопасной для питья, и вам следует обратиться к поставщику питьевой воды или пройти профессиональную проверку воды.
• Низкий уровень меди обычно оставляет зеленое / синее пятно на кранах, умывальниках и т. Д. Эта вода по-прежнему безопасна для питья.
• Запуск крана на короткое время (30 секунд) каждое утро или спуск воды в унитаз – самый быстрый способ снизить уровень меди в питьевой воде.
• Фильтры для воды также могут использоваться для снижения уровня меди в домашних источниках питьевой воды.
• Все системы снабжения питьевой водой постоянно контролируются Министерством здравоохранения на предмет соответствия Австралийским рекомендациям по питьевой воде 2004 г. и не содержат повышенных уровней меди.
• Анализ крови и мочи – единственный точный способ определения содержания меди.
• Обратитесь к врачу, если вас беспокоит уровень меди в вашем организме.

Последний раз просмотрено: 24-06-2016

Оценка состава меди и факторов качества воды, влияющих на реакцию на водную медь при дегустации | Химические чувства

Аннотация

Это исследование определило пороги вкуса меди, так как ее вид варьировался среди свободных ионов меди, комплексных ионов меди и осажденных частиц меди.Влияние химического состава меди на вкус очень важно, поскольку медь добавляется во многие напитки и может присутствовать в питьевой воде в виде природного минерала или из-за коррозии медных водопроводов. Тест «один из пяти» использовался для определения пороговых значений с растворами, содержащими 0,025–8 мг / л Cu (из сульфата меди) в дистиллированной или минерализованной воде с различным pH. Минерализованная вода была разработана таким образом, чтобы имитировать состав типичной водопроводной воды. Групповые пороговые значения содержания меди в дистиллированной деионизированной или минерализованной воде существенно не различались и находились в диапазоне от 0.От 4 до 0,8 мг / л Cu. Отличие от контрольного теста использовали для оценки влияния растворимой меди и меди в виде частиц на вкус. Растворимые частицы меди, включая свободный ион меди и комплексные частицы меди, были легко исследованы на вкус, в то время как медные частицы имели плохой вкус.

Введение

Медь является важным питательным веществом, для которого Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ, 1998) рекомендует ежедневное потребление 30 мкг / кг массы тела. Медь в питьевой воде может быть важным источником пищевой меди для человека (Zacarias et al., 2001). Основным источником меди в питьевой воде является коррозия медных труб, которая может придавать воде привкус (Эдвардс и др. , 1996; Дитрих и др. , 2004, 2005). В литературе мало цитирований о вкусе меди и о роли разновидностей меди в ее вкусовых качествах в воде. Вкус меди описывается как горький, терпкий, кислый, соленый или металлический (Zacarias et al. , 2001; Lawless et al. , 2005). Содержание меди в воде может иногда превышать медицинские стандарты, что приводит к увеличению вероятности изменения вкуса и проблем со здоровьем (Edwards et al., 1996; Dietrich et al. , 2004, 2005).

Стандарты питьевой воды установлены для предотвращения неблагоприятных последствий для здоровья в результате употребления слишком большого количества меди. ВОЗ (1998) рекомендует предел в 2 мг / л Cu для предотвращения неблагоприятных последствий для здоровья от воздействия меди. В руководствах ВОЗ также указывается, что длительное потребление меди от 1,5 до 3 мг / л не оказывает вредного воздействия на здоровье, но уровни выше 5 мг / л в воде могут придавать нежелательный горький вкус. Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) разработало уровень действий для здоровья 1.3 мг / л Cu в питьевой воде (USEPA, 1991) и эстетический стандарт 1 мг / л Cu. Медь выше этого эстетического стандартного уровня может окрашивать сантехнику и белье, а также вносить металлический или горький привкус воды (USEPA, 1997). Базы данных USEPA за 2003 год выявили 471 систему питьевой воды с нарушением уровня воздействия меди 1,3 мг / л Cu. Недавние проблемы с утечками из точечных отверстий (или неравномерной коррозией) в медных трубах повысили осведомленность и обеспокоенность по поводу повышения уровня меди в питьевой воде (Edwards et al., 2004).

Химия меди

Типичный pH питьевой воды и содержание минералов допускают присутствие свободной, комплексной и дисперсной меди, каждая из которых может влиять на вкус. Медь, как и многие металлы, взаимодействует в воде с образованием свободных катионов металлов, множества растворимых комплексов и нерастворимых частиц или осадков, в зависимости от содержания минералов в воде. Свободная медь, которая представляет собой ион двухвалентной меди (Cu ²⁺ ), является растворимой и предпочтительной формой при низких уровнях pH (обычно ниже pH 6) и при недостатке анионных лигандов.В чистой воде растворимые гидроксокомплексы меди образуются при низких и высоких значениях pH. Металл чаще всего осаждается в виде гидроксида меди [K _sp Cu (OH) ₂ = 10 ^−19,32 ] при промежуточных уровнях pH (обычно pH 6,5–12). Осаждение зависит от концентрации меди, присутствия других анионов и катионов, температуры и времени достижения термодинамического равновесия (Jensen, 2003). На рисунке 1 показано распределение отдельных комплексов гидроксо Cu (II) в чистой воде в зависимости от pH и показано, где будет образовываться осадок гидроксида меди.На рисунке 2 показано, как меняются концентрации отдельных гидроксокомплексов Cu (II), когда общая концентрация меди фиксируется на уровне эстетического стандарта USEPA, равном 1 мг / л. Хотя гидроксокомплексы всегда присутствуют в воде, отдельные анионы или их комбинации могут связываться с ионом двухвалентной меди с образованием комплексов на основе констант стабильности. Медь образует комплексы с обычными анионами, включая SO42–, OH ^– , PO43–, HCO3–, NO3– и CO32–. Осадки этих комплексов образуются при превышении произведения растворимости.Обычным мультианионным осадком является малахит [Cu ₂ (OH) ₂ (CO ₃ )], который представляет собой сине-зеленый осадок гидроксида меди и карбоната.

Рисунок 1

Диаграмма pC – pH [(−log концентрация) – (- log [H ⁺ ]) диаграмма] для растворимости меди в чистой воде, демонстрирующая, при каких значениях pH и концентрациях гидроксокомплексы [Cu (OH ) _{n ] водн)} ] и гидроксид меди [Cu (OH) _{2 (s)} ] осаждается; внутри пунктирной линией показана зона образования твердого гидроксида меди.

Рисунок 1

Диаграмма pC – pH [(−log концентрация) – (- log [H ⁺ ]) диаграмма] растворимости меди в чистой воде, демонстрирующая, при каких значениях pH и концентрации гидроксокомплексы [Cu ( OH) _{n ] водн)} ] и гидроксид меди [Cu (OH) _{2 (s)} ] осаждается; внутри пунктирной линией показана зона образования твердого гидроксида меди.

Рисунок 2

Теоретический состав меди для гидроксокомплексов в чистой воде при общей концентрации меди 1 мг / л, что является значением эстетического стандарта USEPA.

Рис. 2

Теоретический состав меди для гидроксокомплексов в чистой воде при общей концентрации меди 1 мг / л, что является значением эстетического стандарта USEPA.

Хорошо известно, что видообразование меди влияет на токсичность и биодоступность в водных организмах (от водорослей до рыб). Свободный ион меди (II) и моногидроксо Cu (II) считаются высокотоксичными, в то время как другие анионные комплексы, особенно карбонатные комплексы, менее токсичны для водных организмов.Медь в виде частиц не токсична, если она не растворена в воде или жидкостях внутри организма. Смертельные концентрации в воде, при которых погибает 50% организмов, варьируются среди водных видов от 0,005 до 1 мг / л в зависимости от организма и стадии его жизни (Hodson et al. , 1979; USEPA, 1985). Медь гораздо менее токсична для млекопитающих, что отражено в ранее обсуждавшихся стандартах, касающихся здоровья. Хотя известно, что роль видообразования меди в водной токсичности играет важную роль, ее роль в сенсорной реакции человека не установлена.

Вкус меди

Эстетические стандарты содержания меди в питьевой воде в диапазоне от 1 до 5 мг / л Cu находятся в том же диапазоне, что и медицинские рекомендации 1,3–2 мг / л. Только несколько предыдущих исследований, обобщенных в Таблице 1, касались вкусового порога меди с ограниченным акцентом на состав меди в воде. Глобальные местоположения этих исследований сообщаются в следующем обсуждении, потому что минеральное содержание водопроводных и природных вод в первую очередь зависит от местной географии и, возможно, сильно различается в этих исследованиях; однако авторы не представили подробных данных о качестве воды.

Таблица 1

Пороги вкуса меди из предыдущих исследований

Исследование	Пороговое значение в дистиллированной воде, мг / л Cu	pH воды	Испытанный диапазон, мг / л Cu	Сенсорный метод	Комментарий
Коэн и др. (1960)	6,6	6,0	1,6–16,8	Тест треугольника	Адаптация не рассматривалась
Zacarias et al. (2001)	2,5	7,4	1–8	1 из 5	Период ожидания между образцами
Beguin-Bruhin et al. (1983)	2,4–3,2	5,9–6,5	0,1–20	1 из 5	Период ожидания между выборками; ополаскивание сахарозой

902 et al. (1960)

Научное исследование	Пороговое значение в дистиллированной воде, мг / л Cu	pH воды	Протестированный диапазон, мг / л Cu	Сенсорный метод	Комментарий
6,6	6,0	1,6–16,8	Тест треугольника	Адаптация не рассматривалась
Zacarias et al. (2001)	2,5	7,4	1–8	1 из 5	Период ожидания между образцами
Beguin-Bruhin et al. (1983)	2,4–3,2	5,9–6,5	0,1–20	1 из 5	Период ожидания между выборками; ополаскивание сахарозой

Таблица 1

Пороговые значения вкуса меди из предыдущих исследований

9020 Сенсорный метод

Исследование	Пороговое значение в дистиллированной воде, мг / л Cu	pH воды	Испытанный диапазон, мг / л Cu	Комментарий
Cohen et al. (1960)	6,6	6,0	1,6–16,8	Тест треугольника	Адаптация не рассматривалась
Zacarias et al. (2001)	2,5	7,4	1–8	1 из 5	Период ожидания между образцами
Beguin-Bruhin et al. (1983)	2,4–3,2	5,9–6,5	0,1–20	1 из 5	Период ожидания между выборками; ополаскивание сахарозой

902 et al. (1960)

Научное исследование	Пороговое значение в дистиллированной воде, мг / л Cu	pH воды	Протестированный диапазон, мг / л Cu	Сенсорный метод	Комментарий
6,6	6,0	1,6–16,8	Тест треугольника	Адаптация не рассматривалась
Zacarias et al. (2001)	2,5	7,4	1–8	1 из 5	Период ожидания между образцами
Beguin-Bruhin et al. (1983)	2,4–3,2	5,9–6,5	0,1–20	1 из 5	Период ожидания между выборками; ополаскиватель сахарозой

Одно исследование, проведенное в США, показало, что вкусовые пороги равны 6.6 и 13 мг / л Cu в дистиллированной и родниковой воде соответственно (Cohen et al. , 1960). Пороговые результаты представляли концентрацию, при которой 50% участников эксперимента попробовали медь, и 95% доверительные интервалы использовались в статистическом анализе. Растворимую медь поддерживали доведением pH до 6,0. Был использован метод теста треугольника, и на человека за сеанс вводили три набора концентраций меди с диапазоном теста 1,6–16,8 мг / л. Этот метод не касался конкретно адаптации вкуса меди 15–20 участников дискуссии, некоторые из которых были курильщиками.

Более низкие пороговые значения, 2,4–3,2 мг / л Cu и 0,8–1 мг / л Cu в дистиллированной и минерализованной воде, соответственно, были зарегистрированы в исследовании, проведенном в Бельгии (Beguin-Bruhin et al. , 1983). Была идентифицирована важность растворимости меди для вкусового восприятия, и pH раствора был скорректирован для контроля растворимости меди. Для уменьшения вероятности правильного угадывания использовался один из пяти тестовых форматов. За один сеанс давалась только одна концентрация, потому что участники панели демонстрировали пониженную чувствительность к медному стимулу, когда давали несколько медьсодержащих образцов за один сеанс (адаптация).Чтобы контролировать эффекты послевкусия, между пробами были установлены 1-минутные периоды ожидания. В качестве контрольной и промывочной воды использовали слабый раствор сахарозы вместо дистиллированной воды из-за неприятного вкуса дистиллированной воды. Диапазон содержания меди составлял 0,1–20 мг / л в воде с pH 5,9 или 6,5, но интервальные концентрации меди не были указаны. Условия низкого pH снизят вероятность образования твердых частиц до тех пор, пока не будут достигнуты высокие уровни меди (несколько миллиграммов на литр). Доверительные интервалы (95%) и поправка на предположение были применены к расчетам пороговых значений.Это исследование пришло к выводу, что только растворимая медь дает ощущение вкуса.

Zacarias et al. (2001) обнаружил пороговые значения в 2,6 мг / л Cu для водопроводной воды, 2,5 мг / л Cu для дистиллированной воды и 3,5 мг / л в минеральной воде (pH 7,4). В этом исследовании, проведенном в Чили, также использовался протокол «один из пяти», и только одна концентрация давалась за сеанс для решения проблемы адаптации. Диапазон содержания меди составлял от 1 до 8 мг / л Cu с шагом концентрации 1 мг / л. Между образцами были установлены минутные периоды ожидания, чтобы минимизировать послевкусие.Использовали хлорид и сульфат меди, и для этих двух солей не было обнаружено значительной разницы в пороговых значениях. Пороговые результаты представляют концентрацию, при которой 50% участников могут почувствовать вкус меди. Однако ни доверительные интервалы, ни методы коррекции предположений не использовались. Влияние pH на растворимые и твердые частицы меди не изучалось. Зажатие носа использовалось для определения ретроназального эффекта на дегустацию меди; при зажатии носа значительного эффекта не наблюдалось.Lawless et al. (2004) показал, что окклюзия носа существенно не снижает металлический, горький и вяжущий оценки меди в воде у экспертов.

Эти предыдущие исследования показывают большое отклонение пороговых значений для меди с противоречивыми результатами в дистиллированной и других источниках воды. Кроме того, эти исследования не предоставили подробных данных о качестве воды и, следовательно, не смогли полностью оценить отдельные эффекты видообразования меди при определении порога вкуса.Целью этого исследования было конкретно оценить роль свободной, растворимой и твердой меди во вкусе и сделать это при концентрациях ниже и близких к медицинским стандартам. PH и присутствие анионов использовали для контроля состава меди. Конкретными целями были 1) определение порога вкуса свободной и комплексной растворимой меди и 2) оценка роли частиц меди во вкусовых ощущениях.

Материалы и методы

Описание панели и начальная подготовка

Тридцать шесть здоровых взрослых людей, ранее не имевших порогового значения вкуса меди, приняли участие в четырех исследованиях.В группу вошли 15 мужчин и 21 женщина в возрасте от 22 до 54 лет, у которых не было хронических проблем со здоровьем. Сенсорный протокол был одобрен институциональным наблюдательным советом Технологического института Вирджинии; все члены комиссии подписали формы информированного согласия.

Все члены комиссии прошли первоначальное обучение, чтобы познакомить их со вкусом меди и методами сенсорных тестов. Эксперты были проинструктированы проглотить образцы, так как многие участники сообщили, что ощущают низкие концентрации на задней части языка и в горле.Предварительные испытания с участием пяти участников показали, что послевкусие преобладает с медью. Таким образом, в день проводился только один сеанс дегустации, а за сеанс – только одна концентрация меди. Zacarias et al. (2001) и Beguin-Bruhin et al. (1983) также сообщил о послевкусии и вводил только одну концентрацию меди за сеанс.

Медные раздражители

Исходный раствор меди с концентрацией 100 мг / л был приготовлен из пентагидрата сульфата меди (II) (каталожный номер BP346, Fisher Scientific, Питтсбург, Пенсильвания, США) и разбавлен для получения концентраций в диапазоне 0.025–8 мг / л Cu. Все образцы готовили свежими ежедневно, чтобы избежать увеличения количества осадков со временем. Все медные растворы хранились и представлялись участникам дискуссии при комнатной температуре в пределах 22–24 ° C.

Четырнадцать концентраций (0,025, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 1,3, 2, 2,5, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 мг / л общей Cu) были использованы для порогового тестирования. Интервалы концентрации, использованные в этом исследовании, не были единообразными, но были выбраны, чтобы подчеркнуть стандарты здоровья и эстетики. Концентрациями растворимой и твердой меди в исследуемых образцах воды манипулировали, контролируя pH.Фактические концентрации были проверены пламенной или печной атомно-абсорбционной спектрометрией (Perkin-Elmer 5100 PC, Norwalk, CT, USA). Фильтрация через фильтр 0,45 мкм использовалась для отделения растворенной меди от твердых частиц. Концентрации свободных ионов меди измеряли с помощью медного электрода (комбинированный медный электрод, каталожный номер 13-620-547, Fisher Scientific).

Пробоподготовка тестовой воды

Дистиллированная деионизированная вода была получена из системы Barnstead Nanopure, в которую подавалась дистиллированная вода, а затем деионизировалась и фильтровалась углем.Эта система производила воду с химическим сопротивлением 18 МОм / см и pH 5,5. Минерализованная вода с pH 7,4 была разработана для имитации типичной питьевой воды из восточной части США. Химический состав этой пробы воды: 21 мг / л Na ⁺ , 10,0 мг / л Cl ^– , 1,5 мг / л NO3 −- N, 41 мг / л SO42−, 8 мг / л Mg ²⁺ , 4 мг / л K ⁺ , 12 мг / л Ca ²⁺ , 34 мг / л HCO3 − ⁠ и 2,6 мг / л SiO32−. PH минерализованной воды регулировали небольшими количествами 1 M HCl или 1 M NaOH для изменения растворимости меди.Исходный раствор меди добавляли до концентрации 0–8 мг / л.

Пороги вкуса измеряли при pH 5,5, 6,5 и 7,4; Распределение растворимой меди и меди в виде частиц в воде при этих значениях pH показано на рисунке 3. Медь была растворима при всех концентрациях в дистиллированной воде с pH 5,5. При более высоких значениях pH количество растворимой меди зависело как от pH, так и от общей концентрации меди, с максимумом 4 мг / л растворимой меди при pH 6,5 и максимумом 1,3 мг / л растворимой меди при pH 7.4. Нерастворимая или частицы меди приводили к образованию тонкого осадка.

Рисунок 3

Зависимость растворимой меди от pH, измеренная фильтрацией через фильтр 0,45 мкм и атомной абсорбцией.

Рис. 3

Растворимая медь как функция pH, измеренная фильтрацией через фильтр 0,45 мкм и атомной абсорбцией.

Количество свободных ионов меди также зависит от pH. Свободный ион меди, или Cu ²⁺ , представляет собой медь, которая не является частицами или комплексом с анионом.Рисунок 4 демонстрирует, что при pH 5,5 в дистиллированной воде вся медь присутствует в виде свободных ионов меди. При pH 6,5 максимальное количество свободного иона меди составляло 3 мг / л, а при pH 7,4 максимальное количество составляло всего 0,3 мг / л.

Рисунок 4

Измерение свободного иона меди Cu ²⁺ в дистиллированной и минерализованной воде с помощью ионно-специфического электрода.

Рисунок 4

Измерение свободного иона меди Cu ²⁺ в дистиллированной и минерализованной воде с помощью ионно-специфического электрода.

Оценка влияния pH на сенсорную реакцию

Чтобы проверить влияние одного pH, члены комиссии участвовали в тесте на подобие с дистиллированной деионизированной водой, доведенной до pH 7 или 9 с помощью NaOH. Тест треугольника использовался с n = 53, α = 0,3, β = 0,01 и долей отличительных признаков ( p _d ) = 30%. Значения α и β были выбраны для достижения мощности и минимизации ошибок типа II. Экспертам было предложено выбрать нечетный образец. Из 53 респондентов только 15 правильно выбрали нечетную выборку.Результаты показали, что только pH не влияет на восприятие воды участниками группы (Meilgaard et al. , 1999). Следовательно, любые различия в сенсорном восприятии для этих экспериментов не были связаны с изменениями pH и могли быть связаны с видообразованием меди и последующими взаимодействиями.

Эксперимент 1: влияние химического состава меди на пороги меди

В первом эксперименте оценивали, какие концентрации меди потребители могут почувствовать в воде. Пороговые значения вкуса меди по результатам предыдущих исследований варьировались от 1 до 13 мг / л, но состав меди не изучался полностью (Cohen et al., 1960; Beguin-Bruhin et al. , 1983; Zacarias et al. , 2001). Предварительные исследования в нашей лаборатории показали, что люди могут легко ощущать вкус меди при гораздо более низких концентрациях, чем эти опубликованные пороговые значения. Химический состав меди и влияние качества воды были исследованы в нашем исследовательском эксперименте с использованием регулирования pH и присутствия анионов в различных формах свободной, растворимой комплексной меди или меди в виде частиц.

Подготовка проб воды для испытаний

Как описано в разделе «Материалы и методы», тестовые воды представляли собой дистиллированную деионизированную воду по сравнению с минерализованной водой с pH 7.4 предназначен для моделирования типичной питьевой воды из восточной части США. Дистиллированная деионизированная вода была произведена с помощью системы Barnstead Nanopure. Добавляли медь до концентрации 0–8 мг / л Cu.

Сенсорная процедура

Все тестовые воды были представлены при комнатной температуре (22–24 ° C) в контролируемой атмосфере с минимальным влиянием шума или запаха. Для каждого теста контрольная вода, вода для ополаскивания и раствор меди имели одинаковый pH и содержание минералов.Тест принудительного выбора возрастающей концентрации использовался для определения порогов человеческого вкуса (ASTM, 1991, 1997; Lawless and Heymann, 1999; van Aardt et al. , 2001). Чтобы уменьшить вероятность правильного предположения, протокол был изменен на пять образцов (четыре контрольных и один образец меди). Beguin-Bruhin et al. (1983) и Zacarias et al. (2001) также использовал метод одного из пяти.

Пять белых пластиковых чашек для образцов объемом 3 унции были закодированы трехзначным случайным кодом, заполнены образцом объемом 20 мл и представлены членам комиссии в случайном порядке.Один из пяти образцов содержал водный раствор с добавлением меди; другие содержали тот же водный раствор без меди. Сеанс начинался с того, что участники ополаскивали тестовой водой, не содержащей меди, затем дегустировали первый образец, выжидали не менее 20 секунд, а затем дегустировали следующий образец. Экспертам было предложено попробовать образцы слева направо и попробовать каждый образец только один раз; Экспертам было предложено выбрать «нечетный» образец. Экспертов попросили использовать свои собственные дескрипторы для описания вкуса меди; список дескрипторов не был предоставлен.Только один набор из пяти образцов оценивался в день; В последующие дни участники дискуссии подвергались ступеням возрастающей концентрации в пределах диапазона тестирования. Положительный отчет был определен, когда член комиссии правильно определил три правильных образца подряд.

Пороговые значения были рассчитаны с использованием методов среднего геометрического и логистической регрессии. Среднее геометрическое основано на том, где субъект не может обнаружить интересующее ощущение. Порог вкуса для отдельного участника группы рассчитывался как среднее геометрическое последней неверной концентрации меди и первой правильной концентрации меди, когда эксперт правильно определил три концентрации меди подряд.Для расчетов среднего геометрического использовалось значение 10 мг / л Cu в качестве верхней концентрации меди, если у члена комиссии был индивидуальный порог> 8 мг / л Cu. Групповой порог рассчитывали как среднее геометрическое отдельных средних геометрических значений. Метод логистической регрессии (ASTM 1432-91) использует двоичные данные, чтобы предсказать, где определенная часть группы правильно определит вкус меди. Для этого исследования порог основан на использовании 50% доли, которая должна быть способна обнаруживать медь.Пороговые концентрации группы логистической регрессии были рассчитаны с использованием формулы Эбботта [уравнение (1)] с 50% в качестве критерия и вероятностью случайного угадывания 20% (одно из пяти), что привело к вероятности 0,60 для определения групповой порог.

0,5 = х-0,201-0,20 → х = 0,60.

(1)

Результаты и обсуждение

План эксперимента допускал присутствие> 8 мг / л Cu в виде свободной растворимой меди в дистиллированной деионизированной воде с pH 5,5, но только ≤0.3 мг / л свободной меди и ≤1,3 мг / л растворимой (свободной и в комплексе) меди в минерализованной воде с pH 7,4 (рисунки 3 и 4). Эксперты описали вкус меди в основном как металлический, но в качестве дескрипторов также использовались горький и кровавый вкус. Большинство (~ 70%) из 36 участников дискуссии, участвовавших в пороговом тестировании, имели индивидуальные средние геометрические пороги <1 мг / л Cu в дистиллированной деионизированной воде с pH 5,5 или pH 7,4 в минерализованной воде. Интересно, что при концентрациях <1 мг / л большая часть меди находится в растворимой форме (рис. 3).

Анализ результатов отдельных пороговых значений в этих двух пробах воды позволил понять влияние химического состава на дегустацию меди. Непараметрический парный тест Уилкоксона показал, что 36 индивидуальных средних геометрических значений пороговых значений вкуса меди для дистиллированной деионизированной воды с pH 5,5 и минерализованной воды 7,4 существенно не различались ( P = 0,357). Сходные индивидуальные пороговые значения в этих двух образцах воды с очень разным составом меди показали, что пробовали как свободную медь, так и медь в растворимых комплексах.Роль твердых частиц меди не была хорошо оценена в этом эксперименте, потому что большинство экспертов ощущали вкус меди на уровне ниже 1,3 мг / л, когда медь присутствовала в растворимой форме при pH 7,4.

Групповые пороговые значения были рассчитаны как среднее геометрическое индивидуальных пороговых значений для каждого члена комиссии ( n = 36). Среднее геометрическое пороговое значение для группы составляло 0,48 и 0,39 мг / л для дистиллированной деионизированной воды и минерализованной воды с pH 7,4, соответственно. Пороги группы логистической регрессии были равны 0.77 и 0,75 мг / л в дистиллированной и минерализованной воде соответственно. Разница в два раза между средними геометрическими порогами и групповыми порогами на основе логистической регрессии не является существенной разницей, учитывая разные критерии для расчета групповых порогов. Групповой порог логистической регрессии основан на том, когда 50% группы могли почувствовать вкус меди; среднегеометрический групповой порог основан на индивидуальных пороговых значениях, которые требовали от члена комиссии для правильного определения вкуса меди при трех последовательных концентрациях.

Таким образом, пороговые результаты этого исследования были ниже, чем в предыдущих исследованиях. Пороги вкуса меди для нашего исследования, в зависимости от порогового метода, составляли от 0,4 до 0,8 мг / л Cu, и аналогичные значения были получены как для дистиллированной, так и для минерализованной воды каждым пороговым методом. Предыдущие исследования имели пороговые значения от 1 до 13 мг / л Cu и разные результаты относительно роли минеральной воды. Различия в интервале концентраций, статистический анализ, сенсорные условия тестирования, условия, влияющие на химический состав меди, и цели тестирования, вероятно, будут играть роль в создании различий в результатах тестов в разных исследованиях.Наши результаты показывают, что растворимую медь можно легко попробовать, независимо от того, свободна она или находится в комплексе с анионами. Таким образом, воды, содержащие 1 мг / л свободной меди или 1 мг / л растворимой комплексной меди, будут давать такую ​​же интенсивность вкуса меди.

Эксперимент 2: испытание порогового значения в минерализованной воде с pH 6,5 для оценки роли твердых частиц меди

Результаты эксперимента 1 показали, что большинство участников эксперимента могли почувствовать вкус меди при концентрациях, в которых химический состав позволял меди быть растворимой.Таким образом, этот эксперимент не позволил напрямую оценить роль твердых частиц меди. В эксперименте 1 было семь членов комиссии, индивидуальные пороговые значения которых превышали 8 мг / л Cu в воде с pH 7,4, которая содержала максимум 1,3 мг / л растворимой меди и, следовательно, до 6,7 мг / л Cu в форме частиц. У этих экспертов были пороговые значения для дистиллированной деионизированной воды, которая содержала всю свободную и растворимую медь от 2,2 до 6,5 мг / л Cu. Эту группу из семи человек назвали «нечувствительными», и их пороговые значения представлены в таблице 2.Чтобы оценить роль твердых частиц меди во вкусе меди, было проведено еще одно пороговое исследование с минерализованной водой с pH 6,5 для увеличения количества растворимой меди до максимального значения 4 мг / л Cu в присутствии минералов (где растворимые медь включает как свободную, так и комплексную медь). Была выдвинута гипотеза, что семь нечувствительных экспертов ощутят вкус меди при концентрации <8 мг / л в воде с pH 6,5, потому что будет больше растворимой меди, доступной для обнаружения.

Таблица 2

Индивидуальные средние геометрические пороги для pH 5.5, pH 6,5 и pH 7,4 воды

11

Номер члена комиссии	Индивидуальные средние геометрические пороги, мг / л Cu
	Дистиллированный деионизированный pH 5,5 (макс. Растворимость 8 мг / л)	Минерализованный pH 6,5 (макс. растворимость 4 мг / л)	Минерализованное pH 7,4 (макс. растворимость 1,3 мг / л)
Нечувствительные участники панели
1	6,48	> 8	> 8
2	6.48	> 8	> 8
3	6,48	5,48	> 8
4	2,74	3,46	> 8200	2,2	> 8
6	2,74	2,24	> 8
7	2,24	1,6	> 8
902		4	0,71	1,61
9	4,47	0,71	1,61
10	0,71	0,71	0,71		0,71
12	0,07	0,22	0,22
13	0,22	0,22	0,22
14	2.64	0,22	0,22
15	0,22	0,07	0,22
16	0,035	0,07	0,22	0,07	0,22					9020
18	0,22	0,04	0,04

деионизированный 274

Номер эксперта	Индивидуальные средние геометрические пороги, мг / л Cu
	Дистиллированный.5 (макс. Растворимость 8 мг / л)	Минерализованный pH 6,5 (макс. Растворимость 4 мг / л)	Минерализованный pH 7,4 (макс. Растворимость 1,3 мг / л)
Нечувствительные участники панели
1	6,48	> 8	> 8
2	6,48	> 8	> 8
3	6,48	5,48	> 8200
> 8200
3,46	> 8
5	2,24	2,24	> 8
6	2,74	2,24	> 8200	2,24	> 8200	2,24	> 8
Чувствительные участники панели
8	1,14	0,71	1,61
9	4,47	0.71	1,61
10	0,71	0,71	0,71
11	1,14	0,22	1,14
	12	13	0,22	0,22	0,22
14	2,64	0,22	0,22
15	0.22	0,07	0,22
16	0,035	0,07	0,22
17	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04		0,04	9020

Таблица 2

Индивидуальные средние геометрические пороги для воды с pH 5,5, pH 6,5 и pH 7,4

274

Номер члена комиссии	Индивидуальные пороговые значения среднего геометрического, мг / л Cu
	Дистиллированный– деионизированный pH 5.5 (макс. Растворимость 8 мг / л)	Минерализованный pH 6,5 (макс. Растворимость 4 мг / л)	Минерализованный pH 7,4 (макс. Растворимость 1,3 мг / л)
Нечувствительные участники панели
1	6,48	> 8	> 8
2	6,48	> 8	> 8
3	6,48	5,48	> 8200
> 8200
3,46	> 8
5	2,24	2,24	> 8
6	2,74	2,24	> 8200	2,24	> 8200	2,24	> 8
Чувствительные участники панели
8	1,14	0,71	1,61
9	4,47	0.71	1,61
10	0,71	0,71	0,71
11	1,14	0,22	1,14
	12	13	0,22	0,22	0,22
14	2,64	0,22	0,22
15	0.22	0,07	0,22
16	0,035	0,07	0,22
17	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04		0,04	9020

274

Номер члена комиссии	Индивидуальные средние геометрические пороги, мг / л Cu
	Дистиллированный деионизированный pH 5.5 (макс. Растворимость 8 мг / л)	Минерализованный pH 6,5 (макс. Растворимость 4 мг / л)	Минерализованный pH 7,4 (макс. Растворимость 1,3 мг / л)
Нечувствительные участники панели
1	6,48	> 8	> 8
2	6,48	> 8	> 8
3	6,48	5,48	> 8200
> 8200
3,46	> 8
5	2,24	2,24	> 8
6	2,74	2,24	> 8200	2,24	> 8200	2,24	> 8
Чувствительные участники панели
8	1,14	0,71	1,61
9	4,47	0.71	1,61
10	0,71	0,71	0,71
11	1,14	0,22	1,14
	12	13	0,22	0,22	0,22
14	2,64	0,22	0,22
15	0.22	0,07	0,22
16	0,035	0,07	0,22
17	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04		0,04	9020

Семь нечувствительных участников сравнивали с группой из 11 «чувствительных» участников, у которых индивидуальные пороговые значения были ниже уровня, на котором начали образовываться частицы меди (~ 1 мг / л Cu).11 чувствительных экспертов могли определить вкус меди в растворимой форме при pH 5,5, 6,5 или 7,4, и, таким образом, эта группа служила контролем.

Подготовка проб воды для испытаний

Дистиллированная деионизированная вода с pH 5,5 и минерализованная вода с pH 7,4 были такими же, как в эксперименте 1. Минерализованная вода была доведена до pH 6,5 с помощью HCl, что увеличило максимальную концентрацию растворимой меди до 4 мг / л и максимальную концентрацию свободной меди. до 3 мг / л (рисунки 3 и 4).

Сенсорная процедура

Пороговая процедура для минерализованной воды с pH 6,5 была идентична одному из пяти тестов, описанных в эксперименте 1. Отобранная группа экспертов (18), которая участвовала в эксперименте 1 [11 с индивидуальными пороговыми значениями ⪅ 1 мг / л меди (чувствительная ) и 7 с индивидуальными порогами> 2 мг / л в воде с pH 7,4 (нечувствительная)] был выбран для участия в эксперименте 2. Индивидуальные средние геометрические пороги в минерализованной воде с pH 6,5 были определены для всех 18 участников этого эксперимента.Затем эти результаты сравнивали с индивидуальными средними геометрическими порогами для минерализованной воды с pH 7,4 из эксперимента 1.

Результаты и обсуждение

Пятеро из семи нечувствительных экспертов смогли почувствовать вкус меди в минерализованной воде с pH 6,5, что дало им на 2,7 мг / л больше растворимой меди, чем было доступно для них в воде с pH 7,4 (Таблица 2). Этот результат указывает на то, что растворимая медь играет важную роль во вкусовых ощущениях, а частицы меди имеют плохой вкус, если вообще имеют плохой вкус.

11 чувствительных экспертов смогли определить вкус меди во всех трех пробах воды (pH 5,5, 6,5 и 7,4), максимальная концентрация растворимой меди которых составляла от 1,3 до 8 мг / л. Таблица 2 может предполагать, что участники группы 8 и 9 не обнаружили медь при pH 7,4, когда она находилась в растворимой форме, потому что их средний геометрический порог составляет 1,6 мг / л, что превышает предел растворимости Cu 1,3 мг / л, но это артефакт вычисления среднего геометрического. Значение 1,61 мг / л представляет собой среднее геометрическое значение испытанных концентраций 1.3 и 2,0 мг / л Cu, а при концентрации 2,0 мг / л растворимой меди было бы больше, чем в образце с концентрацией 1,3 мг / л.

Непараметрический парный тест Вилкоксона был использован для сравнения индивидуальных средних геометрических пороговых значений 18 участников комиссии, которые оценивали минерализованные воды с pH 6,5 и pH 7,4, в которых вода с pH 6,5 могла содержать до 2,7 мг / л растворимой меди. Было обнаружено, что два средних значения значительно различаются ( P = 0,004). Большая часть изменения порогового значения произошла при более высоких концентрациях меди, когда количество растворимой меди в двух пробах воды сильно различалось.Более тщательное изучение результатов показало, что пороговые значения уменьшаются по мере доступности более растворимой меди. Эти данные дополнительно подтверждают вывод о том, что растворимая медь имеет плохой вкус, а твердые частицы меди – плохие.

Результаты экспериментов 1 и 2 продемонстрировали, что растворимая медь легко ощущалась на вкус, в то время как медь в виде частиц обнаруживалась плохо. Это важно для питьевой воды, где уровни меди выше предела регулирующих действий USEPA 1,3 мг / л, вероятно, будут присутствовать в виде твердых частиц и могут не ощущаться на вкус.

Эксперимент 3: оценка разницы в ощущаемой интенсивности вкуса растворимой меди и меди в виде частиц для раствора Cu 1 мг / л

Предыдущие два эксперимента были тестами на распознавание, и, следовательно, нельзя было оценить относительную интенсивность вкуса растворимой или твердой меди. Отличие от контрольного теста было выполнено для оценки влияния твердых частиц меди на вкус. Минерализованные воды были приготовлены с содержанием общей меди 1 мг / л при pH 7 и pH 9 при 0 и 0.75 мг / л твердых частиц меди соответственно. Цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, будут ли члены комиссии воспринимать образец с более растворимой медью как имеющий более медный вкус.

Пробоподготовка тестовой воды

Постоянный «эталонный» образец состоял из минерализованной воды с pH 9, содержащей 1 мг / л меди, из которых 0,25 мг / л были растворимыми, а 0,75 мг / л – твердыми частицами. Образец с кодом сравнения был либо таким же, что и эталон, либо состоял из минерализованной воды с pH 7, содержащей 1 мг / л меди в целом, которая была полностью в растворимой форме; частицы меди отсутствовали.

Сенсорная процедура

Две белые пластиковые чашки для образцов объемом 3 унции поместили на лоток и наполнили 20 мл воды. Одна чашка содержала эталонную воду и была помечена буквой «R». Вторая чашка содержала сравнительный образец, помеченный случайным трехзначным кодом. Эксперты сначала попробовали эталонный образец, а затем попробовали закодированный образец и сравнили вкусы, чтобы описать разницу в атрибуте вкуса меди по шкале категорий. Для этого теста использовалась шкала категорий с вербальными дескрипторами (рис. 5).Были проведены два из этих тестов. Для одного теста сравнительный образец был идентичен эталону и использовался для измерения эффекта плацебо. Для другого теста сравнительный образец отличался от эталона и содержал растворимую медь на 0,75 мг / л больше, чем эталон. Эксперты были знакомы с задержкой вкуса меди. Экспертам дали два медьсодержащих образца за один сеанс дегустации и проинструктировали подождать 5 минут между дегустацией образцов. Из-за концентрации меди в этих образцах воды 1 мг / л, были протестированы только те 21 участника панели, которые ранее продемонстрировали пороговые значения Cu на уровне 1 мг / л или ниже.

Рисунок 5

Образец оценочной карты и шкала категорий, использованных в отличие от контрольного теста, для оценки роли растворимой меди и твердых частиц в интенсивности горького / металлического вкуса. Экспертам была предоставлена ​​только устная шкала; числовая шкала 1–9 использовалась для перевода вербальной шкалы для статистического анализа (например, очень слабая = 1, то же самое – эталонное = 5 и чрезвычайно сильное = 9).

Рисунок 5

Образец оценочной карты и шкала категорий, используемых в отличие от контрольного теста, для оценки роли растворимой меди и твердых частиц в интенсивности горького / металлического вкуса.Экспертам была предоставлена ​​только устная шкала; числовая шкала 1–9 использовалась для перевода вербальной шкалы для статистического анализа (например, очень слабая = 1, то же самое – эталонное = 5 и чрезвычайно сильное = 9).

Результаты и обсуждение

На рис. 6 показано, как каждый член комиссии оценил сравнительную выборку по отношению к эталонной по шкале категорий. Средневзвешенные значения рассчитывались путем умножения количества ответов на перевод числовой шкалы шкалы категорий и последующего деления на количество участников.Значение 5,2 было взвешенным ответом для эталона по сравнению с эталоном. Поскольку значение 5,0 будет равняться «как эталон», значение 5,2 указывает на то, что члены комиссии не заметили разницы, когда образцы были одинаковыми. Тест, в котором сравнительный образец содержал на 0,75 мг / л больше растворимой меди, но такое же общее количество меди, что и эталон, привел к «более сильным» дескрипторам (между «незначительно» и «умеренно») и более высокому средневзвешенному значению 6,6, что указывает на то, что образец с более растворимой медью имел более интенсивный металлический вкус, чем образец с таким же общим количеством меди, но только 0.25 мг / л растворимой меди.

Рис. 6

Оценка отдельных экспертов по разнице с контрольным тестом для минерализованных вод с таким же количеством общей меди, но с разным количеством растворимой меди. Шкала категорий соответствует 1 = очень слабая, 5 = такая же контрольная (без разницы) и 9 = очень сильная (см. Рисунок 5). R = «контрольный образец», содержащий 0,25 мг / л растворимой меди и 0,75 мг / л твердых частиц. C = «сравнительный образец», содержащий 1 мг / л растворимой меди без твердых частиц.

Рис. 6

Оценки отдельных экспертов по разнице с контрольным тестом для минерализованных вод с таким же количеством общей меди, но разным количеством растворимой меди. Шкала категорий соответствует 1 = очень слабая, 5 = такая же контрольная (без разницы) и 9 = очень сильная (см. Рисунок 5). R = «контрольный образец», содержащий 0,25 мг / л растворимой меди и 0,75 мг / л твердых частиц. C = «сравнительный образец», содержащий 1 мг / л растворимой меди без твердых частиц.

Односторонний непараметрический парный тест Вилкоксона показал, что сравнительный образец с более растворимой медью имел более интенсивный медный вкус, чем контрольный образец ( n = 21, P <0,001). Этот эксперимент показал, что когда концентрация растворимой меди увеличивалась, но общее содержание меди оставалось прежним, образец с более растворимой медью воспринимался как имеющий более интенсивный медный вкус, в то время как медные частицы имели плохой вкус.

Эксперимент 4: оценка роли твердых частиц меди во вкусовой чувствительности при концентрации 5 мг / л Cu

Результаты к этому моменту демонстрируют, что участники дискуссии не сразу чувствуют вкус твердых частиц меди.Однако предыдущие эксперименты были разработаны для оценки роли растворимой меди и не были идеальными для оценки роли дисперсной меди. Чтобы специально исследовать роль твердых частиц меди в влиянии на восприятие вкуса, была протестирована минерализованная вода с pH 8,5 с содержанием твердых частиц 4,7 мг / л и растворимой меди 0,3 мг / л. Цель этого эксперимента состояла в том, чтобы определить, могли ли члены комиссии с пороговыми значениями выше контрольного уровня ощущать вкус меди, если добавлялись в основном частицы меди.Если бы частицы меди вообще не ощущались, то любой член комиссии, который не ощущал вкуса меди в контроле, не мог бы почувствовать вкус меди в воде с pH 8,5. Если частицы меди играют определенную роль в дегустации, то участники дискуссии смогут почувствовать вкус меди в воде с pH 8,5, а не в контроле.

Подготовка проб воды для испытаний

Минерализованная вода с pH 8,5 содержала общую концентрацию меди 5 мг / л, 4,7 мг / л твердых частиц и 0,3 мг / л растворимой меди.Вода с pH 8,5, использованная для этого эксперимента, произвела достаточно синего медного осадка в белых чашках для образцов, чтобы члены комиссии могли видеть синий цвет. Была использована модификация, которая представила образцы в полупрозрачных синих стаканчиках на 16 унций. Синий цвет чашки и малая глубина не позволяли экспертам различать медьсодержащие образцы на вид.

Сенсорная процедура

Те же 36 членов комиссии, которые участвовали в эксперименте 1, также участвовали в этом исследовании, используя один из пяти протоколов, аналогичный тому, который использовался в эксперименте 1, за исключением того, что была протестирована только одна концентрация меди.Для вынесения вердикта «да» или «нет» использовался лучший из трех методов. Правильный вердикт по двум из трех тестов был закодирован как «да», что указывало на то, что член комиссии был чувствителен к разнице вкусов между образцами. Если эксперт не идентифицировал правильный образец по крайней мере два раза, ему давали ответ «нет» для дегустации меди. Вероятность правильно угадать оба образца с помощью этого метода составляет 1 из 25.

Затем результаты «да» или «нет» для минерализованной пробы воды с pH 8,5 сравнивали с минерализованной водой с pH 7.4 контрольной воды с использованием результатов пороговых значений для минерализованной воды с pH 7,4 из эксперимента 1. Эти пороговые значения pH 7,4 были проанализированы, и отдельные участники группы с пороговыми значениями выше 0,3 мг / л Cu были отмечены как «нет» (не имеют вкуса), и те участники группы с пороговые значения ниже 0,3 мг / л Cu были обозначены как «да» (вкусовые качества).

Результаты и обсуждение

Анализ таблицы сопряженности теста Макнемара для парных данных был использован для проверки влияния повышенных количеств нерастворимой меди на вкус меди (таблица 3).Обнаружение привкуса меди в контрольном образце с pH 7,4 значительно отличалось ( P = 0,023) от минерализованной воды с pH 8,5. Семь участников, которые не ощущали вкуса меди в контроле, попробовали ее в воде с pH 8,5. Этого нельзя было бы ожидать, если бы частицы меди не играли никакой роли в дегустации.

Таблица 3

Таблица непредвиденных обстоятельств для контроля по сравнению с минерализованным pH 8,5 ( n = 36)

		Эксперт попробовал медь при pH 8.5 минерализованная вода (0,3 мг / л растворимой меди и 4,7 мг / л твердых частиц Cu)
		Нет	Да
Эксперт попробовал медь в контроле (pH 7,4 и 0,3 мг / л растворимая Cu)	Нет	9	7
	Да	0	20

		Вода со вкусом меди (минерализованная вода с pH 0 8,5.3 мг / л растворимой меди и 4,7 мг / л твердых частиц Cu)
		Нет	Да
Эксперт попробовал медь в контроле (pH 7,4 и 0,3 мг / л растворимой меди)	Нет	9	7
	Да	0	20

Таблица 3

Таблица непредвиденных обстоятельств для контроля по сравнению с минерализованным pH 8,5 ( n = 36)90 Эксперт попробовал медь при pH 8.5 минерализованная вода (0,3 мг / л растворимой меди и 4,7 мг / л твердых частиц Cu)

---

Нет Да Эксперт попробовал медь в контроле (pH 7,4 и 0,3 мг / л растворимая Cu) Нет 9 7 Да 0 20

		Вода со вкусом меди (минерализованная вода с pH 0 8,5.3 мг / л растворимой меди и 4,7 мг / л твердых частиц Cu)
		Нет	Да
Эксперт попробовал медь в контроле (pH 7,4 и 0,3 мг / л растворимой меди)	Нет	9	7
	Да	0	20

Представляет интерес более внимательное изучение результатов. Пятеро из семи членов комиссии, которые изменили свой вердикт с «нет» в контроле на «да» с добавлением твердых частиц меди, имели пороговые значения содержания меди, относительно близкие к пределу растворимости, равному pH 8.5 воды (0,3 мг / л Cu). Это говорит о том, что частицы меди могут иметь определенную роль во вкусовом восприятии, но не в значительной степени. Возможное объяснение состоит в том, что частицы меди могут стать растворимыми из-за разбавления и изменения pH во рту в присутствии человеческой слюны; это область для будущих исследований.

Итоговое обсуждение

В ходе исследования были получены групповые пороговые значения содержания меди в диапазоне 0,4–0,8 мг / л как в дистиллированной, так и в минерализованной воде. Как и Zacarias et al. (2001), пороговые значения были одинаковыми для дистиллированной и минерализованной воды, что отличается от результатов, наблюдаемых Cohen et al. (1960) и Beguin-Bruhin et al. (1983). Пороговые значения в нашем исследовании в целом были ниже, чем сообщалось ранее. Это может быть связано с используемым интервалом концентраций, который был сосредоточен на тестировании концентраций на уровне или ниже 1 мг / л, значении для эстетического стандарта USEPA и близком к пределу растворимости меди в типичной питьевой воде с pH 7–8.

Эксперименты в этом исследовании ясно демонстрируют, что как свободный ион меди, так и растворимые комплексы меди можно легко попробовать. Результаты с частицами меди показывают, что медные частицы имеют плохой вкус, особенно по сравнению с растворимыми частицами меди. Поскольку в предыдущих исследованиях обычно проверялись концентрации, превышающие предел растворимости, более высокие пороговые значения для этих исследований могут отражать неспособность членов комиссии попробовать форму частиц. Тесты на чувствительность показали, что добавление большого количества мелкодисперсной меди только усилило медный вкус на незначительную или умеренную величину.

Что касается здоровья человека, это исследование показывает, что 70% участников группы могли почувствовать вкус меди при концентрации 1 мг / л или ниже, в то время как 75% участников могли почувствовать вкус меди на уровне или ниже медицинских стандартов USEPA или ВОЗ. . Те, кто не смог обнаружить медь на этих нормативных уровнях, вероятно, не смогут обнаружить медь в обычной питьевой воде из-за пределов растворимости меди. По мере того, как концентрация меди увеличивается выше 1 мг / л, все больше и больше меди будет в форме частиц, которые не имеют вкуса.Следовательно, меньшая часть населения потенциально может потреблять более высокие уровни меди, чем рекомендуется, без отрицательного вкусового эффекта.

Национальный научный фонд (NSF), номер премии 0329474, поддержал исследование. Взгляды, выраженные в этом отчете, принадлежат авторам, а не NSF. Авторы благодарны за поддержку и участие следующих людей: д-р Делси Дарем из NSF, участники дегустации, посвятившие много часов этому проекту, г-жа Джоди Смайли за помощь в измерении меди, д-ра Дэниела Галлахера за сотрудничество в области статистического анализа, г-жа Шерри Берк. за административную поддержку и госпожу Бетти Вингейт за поддержку.

Список литературы

[ASTM] Американское общество по испытанию материалов

Стандартная практика для определения и расчета индивидуальных и групповых сенсорных порогов формирует наборы данных с принудительным выбором промежуточного размера

,

Стандарт E-1432-91. В Годовой книге стандартов

,

1991

, т.

т. 15.07

Филадельфия, PA

Американское общество по тестированию материалов

(стр.

67

–

74

)

[ASTM] Американское общество по тестированию материалов

Стандартная практика определения пороговых значений запаха и вкуса путем принудительного выбора возрастающая концентрация серийный метод пределов

,

ГОСТ Е-679-79.В Годовой книге стандартов

,

1997

, т.

т. 15.07

Филадельфия, Пенсильвания

Американское общество испытаний материалов

(стр.

34

–

39

),,,.

Пороговая концентрация меди в питьевой воде

,

Lebensm-Wiss. Technol.

,

1983

, т.

16

(стр.

22

–

26

),,,.

Пороговые вкусовые концентрации металлов в питьевой воде

,

Дж.Являюсь. Водопроводные работы доц.

,

1960

, т.

52

(стр.

660

–

670

),,,,,,. ,

Коррозия медных трубопроводов и ее влияние на здоровье потребителей

,

2005

Scottsdale, AZ

In Proceedings of 2005 National Science Foundation Division of Manufacturing and Industrial Innovation Conference

,,,,,,,,,,,,, ,,.

Воздействие коррозии меди на питьевую воду для здоровья и эстетики

,

Water Sci.Technol.

,

2004

, т.

49

(стр.

55

–

62

),,,.

Оценка утечек медных отверстий в жилищном водопроводе

,

Water Sci. Technol.

,

2004

, т.

49

(стр.

83

–

90

),,.

Щелочность, pH и выброс побочных продуктов коррозии меди

,

J. Am. Водопроводные работы доц.

,

1996

, т.

88

(стр.

81

–

94

),,..

Токсичность меди для водной биоты

,

Медь в окружающей среде

,

1979

, т.

т. 2

Нью-Йорк

John Wiley and Sons, Inc

(стр.

308

–

372

). ,

Aquatic Chemistry

,

2003

Hoboken, NJ

John Wiley & Sons

,. ,

Сенсорная оценка пищевых продуктов: принципы и методы

,

1999

Нью-Йорк

Aspen Publishers

,,,,,,.

Металлический вкус и ретроназальный запах

,

Chem. Чувства

,

2004

, т.

29

(стр.

25

–

33

),,,.

Металлический привкус от электрического и химического воздействия

,

Chem. Senses

,

2005

, т.

30

(стр.

185

–

194

),,. ,

Сенсорные методы оценки

,

1999

3-е изд.

Нью-Йорк

CRC Press

[USEPA] Агентство по охране окружающей среды США

,

Критерии качества окружающей воды для меди

,

1985

USEPA, Вашингтон

Управление водных ресурсов и Управление науки и технологий

[USEPA ] Агентство по охране окружающей среды США

Максимальный целевой уровень загрязнения и национальная первичная питьевая вода для свинца и меди.Окончательное правило

,

Fed. Зарегистрируйтесь.

,

1991

, т.

56

(стр.

26460

–

26564

)

[USEPA] Агентство по охране окружающей среды США

Национальные вторичные правила питьевой воды. Окончательное правило

,

Fed. Зарегистрируйтесь.

,

1997

, т.

44

стр.

42195

[USEPA] Агентство по охране окружающей среды США

База данных информационной системы по безопасной питьевой воде

,

2003

,,,,,,.

Пороговое значение вкуса ацетальдегида в молоке, шоколадном молоке и родниковой воде с использованием твердофазной газовой микроэкстракционной хроматографии для количественного определения

,

J. Agric. Food Chem.

,

2001

, т.

49

(стр.

1377

–

1381

)

[ВОЗ] Всемирная организация здравоохранения

Руководство по качеству питьевой воды

,

Дополнение к т. 2. Критерии здоровья и другая вспомогательная информация

,

1998

2-е изд.

Женева, Швейцария

Всемирная организация здравоохранения

,,,,,.

Определение вкусового порога меди в воде

,

Chem. Senses

,

2001

, т.

26

(стр.

85

–

89

)

© Автор, 2006. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. Для получения разрешений обращайтесь по электронной почте: [email protected]

.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Руководство по архитектурному дизайну: основы – архитектурные аспекты

Выветривание, коррозия, окрашивание, подложка, припой, герметики

Одним из наиболее важных вопросов, связанных с использованием меди, является химическая реакция между медью и другими материалами.Химические реакции вызывают коррозию, появление пятен и даже зеленую патину, которая со временем образуется на медных поверхностях.

Выветривание и патинирование:

Процесс окисления, придающий меди характерную зеленую патину, является результатом воздействия кислой атмосферы. Следовательно, этот процесс идет быстрее в некоторых городских, морских и промышленных районах, где существуют более высокие концентрации загрязняющих веществ. Когда кислая влага попадает на открытые медные поверхности, она вступает в реакцию с медью с образованием сульфата меди.Кислота нейтрализуется во время реакции с медью. Эта патина в конечном итоге покрывает поверхность и плотно прилегает к ней, обеспечивая тем самым защитный слой от дальнейшего атмосферного воздействия.

Таблица цветов при естественном атмосферном воздействии – типичная для влажного промышленного климата, временной интервал варьируется

Коррозия:

Все металлы обладают свойством, называемым благородством. Это мера устойчивости металла к коррозии при контакте с другим металлом. Большая относительная разница в благородстве между двумя контактирующими металлами указывает на больший потенциал коррозии. Таблица 1.3A ранжирует наиболее распространенные металлы, используемые в строительстве, в порядке возрастания благородства, называемого гальваническим числом.

Таблица 1.3A. Благородство обычных металлов

Алюминий Цинк Сталь Утюг Нержавеющая сталь – Актив Олово Свинец Медь Нержавеющая сталь – Пассивный

Когда разнородные металлы контактируют друг с другом в присутствии электролита, возникает гальваническое воздействие, приводящее к ухудшению качества металла с более низким гальваническим числом.Электролитом может быть дождевая вода, текущая с одной поверхности на другую, или влага из воздуха, содержащая достаточно кислоты, чтобы заставить ее действовать как электролит.

Поскольку медь имеет одно из самых высоких гальванических чисел или благородство среди активных металлов, она не будет повреждена при контакте с любым из них. Однако при прямом контакте это вызовет коррозию других металлов. Решение состоит в том, чтобы предотвратить такой прямой контакт с использованием разделительных материалов, таких как специальные краски или прокладки.

В большинстве случаев нет необходимости изолировать медь от свинца, олова или нержавеющей стали. Основными металлами, вызывающими озабоченность с точки зрения прямого контакта, являются алюминий и цинк. Железо и сталь обычно не представляют проблемы, если их масса не меньше или равна массе меди.

Если для изоляции используются краски или покрытия, они должны быть совместимы с обоими металлами. Между медью и алюминием можно использовать битумные грунтовки или грунтовки на основе хромата цинка. Любой из них или красная свинцовая грунтовка могут быть эффективными для отделения меди от железа и других черных металлов.

Лента или прокладки из непоглощающих материалов или герметиков – эффективные методы отделения меди от всех других металлов. В зонах с сильным воздействием следует использовать свинец или аналогичные уплотнительные материалы, за исключением меди и алюминия.

Независимо от метода, используемого для отделения металлов, не следует допускать попадания смывки с медных поверхностей на открытый алюминий. Следы солей меди в стирке могут ускорить коррозию алюминия.

Другой тип коррозии, поражающий медь, вызван потоком кислой воды, сконцентрированной на небольшом участке меди.Этот тип, часто называемый «эрозионной коррозией», возникает, когда дождь падает на не медную крышу, такую ​​как черепица, шифер, дерево или асфальт. Кислая вода не нейтрализуется, поскольку течет по инертному материалу. Когда вода, собранная на большой поверхности, отводится или собирается относительно небольшой медной гидроизоляцией или желобом, медь может испортиться до того, как на ней появится защитная патина. Другой тип коррозии возникает на краю капель инертного кровельного материала, проводящего воду в медный желоб или долину.Если черепица опирается непосредственно на медь, коррозионный эффект усиливается, поскольку влага удерживается по краю за счет капиллярного действия, что приводит к «линейной коррозии». Решение состоит в том, чтобы поднять нижний край черепицы с помощью косой полосы или обеспечить заменяемую армирующую полосу между черепицей и медью.

Окрашивание:

Омывание водой медных поверхностей может иметь дополнительное воздействие. Влага, соприкасающаяся с медными поверхностями, склонна собирать небольшие количества солей меди.Когда эта влага контактирует с пористым материалом, таким как мрамор или известняк, она абсорбируется. Когда влага испаряется, она оставляет после себя соли меди в виде пятен на этих материалах. Зеленое пятно особенно заметно на светлых поверхностях.

Такое состояние не возникает при проливных дождях или подобных быстрых стоках, поскольку время пребывания влаги на меди невелико и соли меди улавливаются мало. Окрашивание происходит из-за медленного оттока влаги, содержащей медь.

Есть несколько способов уменьшить окрашивание или его визуальное воздействие. Двумя распространенными методами являются: сбор сточных вод в желобах и их отвод от здания через водосточные трубы; а также конструкция кромок капель толщиной не менее одного дюйма, что помогает уменьшить количество содержащейся в меди влаги, которая вступает в контакт с материалом ниже. Покрытие прилегающей поверхности пористого материала прозрачным силиконовым герметиком может уменьшить образование пятен за счет минимизации количества влаги, поглощаемой поверхностью.

Выбор субстрата:

Подготовка подложки, на которую будет наноситься медь, частично зависит от выбранной подложки и области применения меди. Однако всегда следует принимать во внимание ряд соображений.

При выборе подложки ключевым моментом является способ крепления меди. Для всех применений, в которых для прикрепления меди или планок к основной конструкции используются гвозди или винты, требуется настила с гвоздями, полоски для гвоздей внутри настила или деревянные блоки в определенных местах.К таким применениям относятся крыши со стоячим фальцем, крыши с обрешеткой, крыши с плоским фальцем, сплошные кромочные полосы и планки, а также оклады вокруг проходов в крыше.

Независимо от используемого метода крепления, структурная целостность основы не должна быть нарушена. Он должен удерживать крышу при устойчивых расчетных ветровых условиях, а также соответствовать всем другим необходимым нормам и стандартам.

Наиболее распространенной подложкой для меди является дерево, обычно фанера от 1/2 до 3/4 дюйма.Пиломатериалы должны быть высушены в печи и уложены с правильными стыками и ровной гладкой поверхностью. Рекомендуется дать дереву выветриться в течение нескольких дней после укладки. В этот период его следует защищать от дождя, позволяя ему приспосабливаться к температуре и уровню влажности окружающей среды.

В последнее время было много разработок в области обработки фанеры и пиломатериалов, обработанных антипиренами. В большинстве этих продуктов используется древесина или фанера, пропитанная под давлением химическими солями в водном растворе для предотвращения горения.Многие из этих солей вызывают коррозию меди, а также других металлов и материалов. Если выщелачивание этих солей приведет их к контакту с медью, произойдет коррозия. Это особенно вероятно в областях с высокой влажностью, если происходит конденсация, или если вода попадает во время строительства или позже. Любые участки, где может накапливаться соленая влага, а затем испаряться, тем самым увеличивая концентрацию солей, ускоряют процесс коррозии. Для получения полного и обновленного отчета о огнестойкой фанере и коррозии свяжитесь с CDA.

Другие материалы, используемые в качестве подложек для меди, включают: бетон, кирпич, кирпичную кладку, терракоту и штукатурку. Приведенные выше рекомендации применимы и к этим материалам. Гладкие, сухие поверхности, совместимость с медью и обеспечение крепежа – все это необходимо для приемлемого основания.

Подготовка основания:

Применение листовой и полосовой меди в строительстве неизбежно требуется для обеспечения определенного уровня сопротивления проникновению воды. Следует избегать всего, что может вызвать проколы или отверстия в медной мембране.Медные крыши, долины и облицовка желобов всегда следует укладывать на гладкую, сухую, устойчивую поверхность без выступающих шляпок гвоздей или других дефектов. Движение основания должно компенсироваться правильно спроектированными компенсаторами.

В таких случаях на основание необходимо нанести утвержденный подкладочный материал, обычно пропитанный войлоком. Войлок действует как подушка для медных листов. Между медью и подложкой следует вставить лист строительной бумаги размером с канифоль.Это предотвратит соединение между двумя поверхностями, которое в противном случае ограничило бы тепловое движение меди. Единственным исключением из этого требования являются приложения, в которых медь не должна двигаться, даже при термическом напряжении. Например, непрерывные планки и краевые планки прибиваются гвоздями, обычно в шахматном порядке из гвоздей на 3 дюйма в центре, чтобы ограничить движение.

Припой и герметики:

При строительстве из меди традиционно использовался припой для обеспечения водонепроницаемости и усиления стыков и швов.Используемый припой представляет собой обычный припой 50-50 оловянно-свинцовый стержень для меди без покрытия. Для тех, кто предпочитает бессвинцовую установку, доступны альтернативные припои на основе олова. Припой обычно наносят на механически скрепленные или формованные жесткие соединения. Паяные швы и стыки постоянные; они должны длиться всю жизнь меди. Следует избегать непрерывных длинных участков паяных швов, чтобы ограничить поломку под напряжением.

В процессе выветривания цвет припоя меняется с блестящего на матовый. Открытый припой в готовых соединениях можно уменьшить с помощью слепой пайки.В этой технике припой наносится на заднюю или скрытую кромку медных поверхностей.

Альтернативой припою, где не требуется его дополнительная прочность, является использование герметиков. Швы, заполненные герметиком, успешно использовались для кровельных покрытий со стоячим фальцем и обрешеткой, где уклоны крыши составляют менее трех дюймов на фут. Герметики также можно использовать в соединениях, которые в первую очередь предназначены для компенсации теплового движения меди.

Используемые герметики должны быть протестированы производителем и признаны совместимыми с медью.Многие эластомерные полиуретановые, силиконовые, бутиловые, полисульфидные или другие герметики на неорганической или резиновой основе показали приемлемые характеристики. Замечено, что герметики на основе акрила, неопрена и нитрила активно разъедают медь. Поэтому использование таких герметиков не рекомендуется.

Гамма-излучение вызывает поглощение водорода медью в воде

1

Chu, S.И Маджумдар, А. Возможности и проблемы для устойчивого энергетического будущего. Природа 488 , 294–303 (2012).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

2

Лихтер, С. Р. и Ротман, С. Отношение ученых к ядерной энергии. Nature 305 , 91–94 (1983).

ADS Статья Google ученый

3

Юинг Р.C. Долгосрочное хранение отработавшего ядерного топлива. Nat Mater 14 , 252–257 (2015).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

4

White, T. D. et al. Плейстоцен Homo sapiens из Среднего Аваша, Эфиопия. Nature 423 , 742–747 (2003).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

5

Аптед, М. и Ан, Дж.в Геологические хранилища для безопасного захоронения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов (редакторы Ан, Джунхонг и Аптед, Майкл Дж.), 3–28, 10.1533 / 9781845699789.1.3 (Woodhead Publishing, 2010).

6

Барнаби, В. Проблема ядерных отходов решена, заявляет ядерная промышленность Швеции. Nature 274 , 6–6 (1978).

ADS Статья Google ученый

7

Коэн, Б. Л.Удаление радиоактивных отходов реакторов деления. Scientific American 236 , 21–31 (1977).

CAS Статья Google ученый

8

Rosborg, B. & Werme, L. Шведская программа ядерных отходов и долгосрочные коррозионные свойства меди. Журнал ядерных материалов 379 , 142–153, (2008).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

9

Кинг, Ф.Контейнерные материалы для хранения и захоронения ядерных отходов. Коррозия 69 , 986–1011 (2013).

CAS Статья Google ученый

10

Каманци Б. и Холмс-Зидле А. Г. Гонка за новыми радиационными мониторами. Nat Mater 7 , 343–345 (2008).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

11

Комптон, А.З. Географическое исследование космических лучей. Physical Review 43 , 387–403 (1933).

ADS Статья Google ученый

12

Вайнберг А. Оценка феномена Окло. Nature 266 , 206–206 (1977).

ADS Статья Google ученый

13

Was, G. S. Основы радиационного материаловедения – металлы и сплавы. 1 edn, 10.1007 / 978-3-540-49472-0 (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2007).

14

Йонссон, М. Обзор межфазной радиационной химии в ядерных технологиях. Израильский химический журнал 54 , 292–301 (2014).

CAS Статья Google ученый

15

Friedlander, G. & Herrmann, G. в Справочнике по ядерной химии (ред. Аттила Вертес и др.), Гл.1, 1–37, 10.1007 / 978-1-4419-0720-2; (Спрингер, США, 2011 г.).

16

Ферон, Д. в Наука и инженерия ядерной коррозии (редактор Ферон, Дэмиен) 31–56, 10.1533 / 9780857095343.1.31 (Woodhead Publishing, 2012).

17

Вольски К. в Наука и инженерия ядерной коррозии (редактор Ферон, Дэмиен) 104–130, 10.1533 / 9780857095343.2.104 (Woodhead Publishing, 2012).

18

Мозумдер А. Основы радиационной химии , 10.1016 / B978-012509390-3 / 50007-2 (Academic Press, 1999).

19

Richter Helen, W. In Photochemistry and Radiation Chemistry Vol. 254 Успехи химии гл. 2, 5–33, 10.1021 / ba-1998-0254 (Американское химическое общество, 1998).

Артикул Google ученый

20

Петрик Н.Г., Александров А.Б. и Валл А.И. Межфазный перенос энергии при гамма-радиолизе воды на поверхности ZrO2 и некоторых других оксидов. Журнал физической химии B 105 , 5935–5944 (2001).

CAS Статья Google ученый

21

Рейфф С. и Ла Верн Дж. А. Радиационно-индуцированные химические изменения оксидов железа. Журнал физической химии B 119 , 7358–7365 (2015).

CAS Статья Google ученый

22

Габер, Ф.И Вайс, Дж. Каталитическое разложение пероксида водорода солями железа. Королевское общество 147 , 10.1098 / rspa.1934.0221 (1934).

23

Лузада К. М., Йоханссон А. Дж., Бринк Т. и Йонссон М. Механизм разложения h3O2 на поверхностях оксидов переходных металлов. Журнал физической химии C 116 , 9533–9543 (2012).

CAS Статья Google ученый

24

Lousada, C.М., ЛаВерн, Дж. А. и Йонссон, М. Повышенное образование водорода во время каталитического разложения h3O2 на поверхностях оксидов металлов в присутствии акцепторов радикалов HO. Физическая химия Химическая физика 15 , 12674–12679 (2013).

CAS Статья Google ученый

25

Ван Дж. С. Влияние водорода в материалах 61–76, (ред. Томпсон, Энтони В. и Муди, Невилл Р.), 10.1002/9781118803363 (John Wiley & Sons, Inc., 2013).

26

Коржавый П. А. и Сандстрём Р. Моновакансия в меди: эффективность улавливания примесей водорода и кислорода. Вычислительное материаловедение 84 , 122–128 (2014).

CAS Статья Google ученый

27

Ганченкова М.Г., Ягодзинский Ю.Н., Бородин В.А., Ханнинен Х. Влияние водорода и примесей на образование пустот в меди: точка зрения моделирования. Philosophical Magazine 94 , 3522–3548 (2014).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

28

Накахара С. и Окинака Ю. Дефекты меди, вызванные катодной зарядкой водорода. Журнал Электрохимического общества 136 , 1892–1895 (1989).

CAS Статья Google ученый

29

Конант, Дж.W., Edeskuty, F. J., Huston, J. E. & Thome, F. V. Превращение пара-водорода в ортоводород в поле гамма-излучения и нейтронного излучения. Криогеника 15 , 12–16 (1975).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

30

Yucel, S. Теория орто-пара конверсии в водороде, адсорбированном на металлических и парамагнитных поверхностях при низких температурах. Physical Review B 39 , 3104–3115 (1989).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

31

Карпухин, В.И., Красиков, Ю.А., Николаенко, В.А., Штромбах, Ю.И. в Воздействие излучения на материалы: 19-й Международный симпозиум (ред. Кумар, А.С., Гамильтон, М.Л., Розинский, С.Т. и Гроссбек, М.Л.) 525–534 (Американское общество испытаний и материалов, 2000).

32

Ossi, P. In Радиационные эффекты в твердых телах Vol.235 Научная серия НАТО (ред. Sickafus, KurtE, Kotomin, EugeneA и Uberuaga, BlasP), гл. 10, 259–319 (Springer, Нидерланды, 2007).

Артикул Google ученый

33

Бьёркбака, А., Хоссейнпур, С., Лейграф, К. и Йонссон, М. Радиационно-индуцированная коррозия меди в бескислородном водном растворе. Электрохимические и твердотельные письма 15 , C5 – C7 (2012).

Артикул Google ученый

34

Бьёркбака, Å., Хоссейнпур, С., Джонсон, М., Лейграф, К. и Йонссон, М. Радиационно-индуцированная коррозия меди при хранении отработавшего ядерного топлива. Радиационная физика и химия 92 , 80–86 (2013).

ADS Статья Google ученый

35

Бьоркбака А., Янг М., Гаспаррини К., Лейграф К. и Йонссон М. Кинетика и механизмы реакций между h3O2 и медью и оксидами меди. Dalton Transactions 44 , 16045–16051 (2015).

Артикул Google ученый

36

Эллиот, А. Дж. Константы скорости и g-значения для моделирования радиолиза легкой воды в диапазоне 0–300 ° C. Atomic Energy of Canada Ltd. , Chalk River, ON (Канада). Ядерные лаборатории Чок-Ривер; AECL-11073, COG-94-167 (1994).

37

Andersson, K. et al. Автокаталитическая диссоциация воды на Cu (110) в условиях, близких к температуре окружающей среды. Журнал Американского химического общества 130 , 2793–2797 (2008).

CAS Статья Google ученый

38

Лузада К. М., Йоханссон А. Дж. И Коржавый П. А. Термодинамика расщепления h3O и образования h3 на границе раздела Cu (110) – вода. Журнал физической химии C 119 , 14102–14113 (2015).

CAS Статья Google ученый

39

Каса, Р. В., Гриффитс, К., Шаптер, Дж.Г., Нортон, П. Р. и Харрингтон, Д. А. Взаимодействие воды со ступенчатым Ni (760): ассоциативная адсорбция в сравнении с диссоциативной адсорбцией и автокаталитическое разложение. Surface Science 356 , 195–208 (1996).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

40

Михельсен, Х. А. и Ауэрбах, Д. Дж. Критический анализ данных по диссоциативной адсорбции и ассоциативной десорбции водорода на медных поверхностях. Журнал химической физики 94 , 7502–7520 (1991).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

41

Elliott, A.J. et al. Поглощение водорода медью. Журнал химического общества, транзакции Фарадея 91 , 3659–3662 (1995).

CAS Статья Google ученый

42

Патнаик, стр. Справочник по неорганическим химическим веществам. (McGraw-Hill Professional, 2002).

43

Накахара С. и Окинака Ю. Водородный эффект в меди. Материаловедение и инженерия: A 101 , 227–230 (1988).

CAS Статья Google ученый

44

Маклеллан Р. Б. Твердые растворы водорода в золоте, серебре и меди. Журнал физики и химии твердого тела 34 , 1137–1141 (1973).

CAS ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

45

Пэн Ю. и Бирн Дж. Г. Эффекты теплового заряда водорода в медных и медно-алюминиевых сплавах. Материаловедение и инженерия 74 , 215–223 (1985).

CAS Статья Google ученый

46

ДеВульф Д. В. и Бард А. Дж. Электрохимическое определение переноса водорода через медь. Журнал Электрохимического общества 132 , 2965–2967 (1985).

CAS Статья Google ученый

47

Хаги, Х. Сделки Японского института металлов 27 , 233–240 (1986).

CAS Статья Google ученый

48

Нета П. Реакции атомов водорода в водных растворах. Chemical Reviews 72 , 533–543 (1972).

CAS Статья Google ученый

49

Каччиаторе М. и Рутильяно М. Полуклассический и квантово-классический подходы к элементарным поверхностным процессам: диссоциативная хемосорбция и рекомбинация атомов на поверхностях. Physica Scripta 78 , 058115 (2008).

ADS Статья Google ученый

50

Труонг, Т. Н. и Трухлар, Д.G. Поверхностная диффузия водорода на меди: влияние связи фонон-адсорбат на скорость диффузии. Журнал физической химии 91 , 6229–6237 (1987).

CAS Статья Google ученый

51

Hosseinpour, S., Göthelid, M., Leygraf, C. & Johnson, C.M. Самособирающиеся монослои как ингибиторы атмосферной коррозии меди, вызванной муравьиной кислотой: сравнение гексантиола и гексанеселенола. Журнал Электрохимического общества 161 , C50 – C56 (2014).

CAS Статья Google ученый

52

Чоппин, Г. Р., Лильензин, Ж.-О. И Ридберг, Дж. А. Н. в Радиохимия и ядерная химия (второе издание) (редакторы Чоппинджан-Олов, Лильензин, Грегори Р. и Ридберг, Дж. А. Н.) 166–191 (Баттерворт-Хайнеман, 1995).

Медный катализатор расщепляет воду при нейтральном pH | Research

Медный комплекс, вдохновленный природой, может эффективно расщеплять воду при нейтральном pH, потенциально открывая дверь для более рентабельного производства водородного топлива.

Водород – привлекательная альтернатива нефти и газу. Единственным продуктом сгорания водорода, кроме энергии, является вода, которая сама является источником водорода. Из-за энергии, необходимой для расщепления воды на водород и кислород, основная область исследований сосредоточена на катализаторах, которые могут снизить этот барьер и облегчить реакцию. Наиболее эффективные катализаторы для этого процесса содержат благородные металлы, такие как рутений и иридий, недостатком которых является высокая цена и дефицит.

Теперь новое исследование, проведенное группой исследователей под руководством Руй Цао из Китайского университета Жэньминь в Пекине, сообщает о медно-порфириновом комплексе, который может катализировать реакцию окисления воды при нейтральном pH, что выгодно с точки зрения простоты использования и безопасности. с точки зрения перенапряжения 310 мВ. Хотя он не превосходит обычные катализаторы на основе благородных металлов, он действительно представляет собой значительное улучшение характеристик катализаторов, основанных на дешевых и распространенных элементах. Предыдущие медные катализаторы требовали гораздо более высоких перенапряжений и / или щелочного pH.

Исследователи были вдохновлены ролью других металлических порфиринов в окислении воды во время фотосинтеза, где магниевый порфириновый комплекс, присутствующий в хлорофилле, является ключевым компонентом. «Другая причина использования металлических порфиринов для катализа окисления воды связана с белками гема, которые содержат структуры активных центров порфирина железа и играют ключевую роль во многих биологических процессах, связанных с кислородом. Например, цитохром с оксидаза и цитохром P450 – два самых известных гемовых фермента, катализирующих активацию кислорода в биологии », – говорит Цао.

С порфириновым лигандом, придающим катализатору некоторую столь необходимую стабильность, настоящая демонстрация его характеристик окисления воды может сделать область катализа порфиринов металлов более привлекательной для исследователей. «На самом деле я немного удивлен, что он работает так же хорошо, как и работает», – комментирует Гэри Брудвиг, эксперт по разделению воды из Йельского университета в США. «Мы изучаем порфирины, и раньше мы не пытались использовать медные порфирины для катализа окисления воды, но теперь они показали, что это работает, и я думаю, что это интересная система для исследования.’

Команда

Цао также обнаружила, что этот катализатор может производить перекись водорода при кислом pH – явление, которое редко наблюдается в системах такого типа, но может пролить новый свет на механизм реакции. Эдвин Констебль, эксперт по окислению воды из Базельского университета в Швейцарии, описывает это как необычную реакцию.