اطلاعاتی در مورد مس | مس چیست؟
مس نام یک عنصر جدول تناوبی با نماد شیمیایی Cu (برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum) است عدد اتمی آن ۲۹ و عنصری فلزی با ویژگی‌هایشکل‌پذیری و رسانایی گرمایی و الکتریکی بالا است. مس خالص، نرم و چکش خوار است بخشی از آن که در برابر هوای آزاد قرار دارد به رنگ قرمز مایل به نارنجی است.
هزاران سال است که از مس و آلیاژهایش استفاده می‌شود. در دوران روم باستان، از معدن‌های مس در قبرس بهره‌برداری می‌شد ریشهٔ نام لاتین مس از واژهٔ сyprium به معنی فلز قبرس (metal of Cyprus) گرفته شده است که بعدها کوتاه شده و به شکل cuprum درآمده است. ترکیب‌های مس معمولاً به شکل نمک‌های مس (II) دیده می‌شوند، رنگ آبی و یا سبز کانی‌هایی مانند آزوریت و فیروزه که از گذشته به عنوان گوهر دانسته می‌شدند ناشی از همین فلز است. از مس در معماری ساختمانی و هنرهای تزئینی هم بهره برده می‌شود.
مس یک مادهٔ معدنی ضروری برای اندام‌های زنده است چون سهمی کلیدی در ساخت آنزیم تنفسی سیتوکروم اکسیداز سی دارد. خون نرم‌تنانو سخت‌پوستان از ماده‌ای به نام هموسیانین ساخته شده است. مادهٔ اصلی هموسیانین، مس است درحالی که خون ماهی‌ها و مهره‌داران دارایهموگلوبین است و مادهٔ اصلی سازندهٔ آن، آهن می‌باشد. اندام‌های اصلی بدن انسان که در آن مس یافت می‌شود عبارتند از: کبد، ماهیچه و استخوان‌ها.
کاربردها
مس فلزی قابل انعطاف و چکش‌خوار است که کاربردهای زیادی مانند موارد زیر دارد:
- سیمهای مسی
- لولههای مسی
- دستگیره‌های درب و سایر وسایل منزل
- مجسمه‌سازی. مثلاً” مجسمه آزادی شامل ۱۷۹۰۰۰ پوند مس می‌باشد.
- آهنرباهای الکتریکی.
- موتورها، مخصوص موتورهای الکترومغناطیسی.
- لامپ‌های خلاء ، لامپ‌های پرتوی کاتدی و مگنترون های اجاق‌های مایکرو ویو.
- در وسایل آشپزی، از جمله ماهی تابه که در مسگری ساخته می‌شوند.
- وسایل موسیقی ، بخصوص سازهای بادی.
- بعنوان یک بیواستاتیک در بیمارستانها و پوشاندن قسمتهای مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکل ها و ماسل‌ها.
- ترکیباتی مانند محلول فلینگ که در شیمی کاربرد دارد.
به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیوم، کاربرد مس در ICها به جای آلومینیوم رو به افزایش است.
- سولفات مس به‌عنوان سم و پایه تولید اکثر ترکیبات مسی می‌باشد. ماده موثره قارچ‌کش‌های مسی، برای کنترل بیماری‌های قارچی و بیماری‌های باکتریایی گیاهان، مس است.
تاریخچه
«در حدود پنج هزار سال پیش از میلاد مردم غارنشین فلات ایران بر اثر تغییراتی که از لحاظ آب و هوا و تشکیل مزارع و چمنزارها به وجود آمد به دشت‌ها روی آوردند و زندگی تازه‌ای را آغاز کردند و در تمدن آنها نسبت به دوران‌های پیشین پیشرفت بیشتری دیده شد. مردمی که در فلات ایران زندگی می‌کردند گه گاه به سفالگری و ساختن اشیاء با گل می‌پرداختند و با پختن آنها از آنها آثاری زیبا پدیدمی‌آوردند. آنها در برخی اوقات مشاهده می‌کردند که بعضی از ظروف سفالینشان در اثر ضربه نمی‌شکند و همین‌طور در برخی اوقات از ظروفی که در آتش می‌نهادند ماده‌ای خارج می‌شد که پس از سرد شدن سخت می‌گشت. آنها نام این ماده را مس گذاشتند و در ساخت ظروف و ابزار کشاورزی و جنگ از آن استفاده‌های بسیار کردند. در پایان عهد حجر پسین مردم این منطقه آلات و ابزار خود را با مس می‌ساختند و کم‌کم این‌گونه ادوات جای ابزار سنگی را که تا آن زمان متداول بود گرفت . ….. در هزاره چهارم پیش از میلاد مردم دشت‌نشین فلات ایران در کار زندگی پیشرفت بیشتری کردند … با آنکه سنگ در ساختن آلات و ادوات در این عهد به کار می‌رفت فلز نیز بیش از دوره پیش وارد صنعت گردید، مس را با چکش صاف می‌کردند، اما طرز ذوب کردن فلزات را نمی‌دانستند و با مس سنجاق و ظروف ظریف می‌ساختند. ….. در این دوره ذوب مس نیز متداول شد و آلات و ادوات را به شیوه ریخته‌گری ساختند. در سکونت‌گاه‌های دوره مزبور چاقوها و دشنه‌هایی با تیغه مسین به دست آمده است. همچنین در حفاری‌های سیلک کاشان مقداری آئینه مسی جهت آرایش به دست آمده است. از ویژگی‌های این دوره وجود گوشواره‌هایی از طلا و لاجورد است.»
مس برای تعدادی از تمدن‌های قدیمی ثبت شده، شناخته شده بود و تاریخ استفاده از آن حد اقل به ۱۰٬۰۰۰ سال پیش می‌رسد. یک آویزه مسی، متعلق به ۸۷۰۰ سال قبل از میلاد در شمال عراق کنونی پیدا شد. نشانه‌هایی مبنی بر ذوب و خالص کردن مس از اکسیدهای آن مانند مالاکیت و آزوریت تا سال ۵۰۰۰ قبل از میلاد وجود دارد. در عوض اولین نشانه‌های استفاده از طلا تقریباً به ۴۰۰۰۰ سال قبل از میلاد بر می‌گردد.
مصنوعات مسی و برنزی که از شهرهای سومری و مصنوعات مصری که از مس و آلیاژ آن با قلع یافت شده تقریباً متعلق به ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد هستند. در یکی از اهرام یک سامانه لوله‌کشی با مس پیدا شده که مربوط به۵۰۰۰ سال پیش است. مصریان دریافتند افزودن مقدار کمی قلع، قالب گیری مس را آسان تر می‌کند بنابراین آلیاژهای برنزی که در مصر کشف می‌شوند تقریباً قدمتی همانند مس دارند. استفاده از مس در چین باستان حداقل به ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مربوط بوده و تا ۱۲۰۰۰ سال قبل از میلاد در این کشور برنز مرغوب ساخته می‌شده‌است. در نظر داشته باشید چون مس به راحتی برای استفاده و کاربرد مجدد ذوب می‌شود، دوران ذکر شده تحت تأثیر جنگها و کشورگشایی‌ها قرار می‌گیرد. در اروپا مرد یخی [Ötzi]، مردی که به دقت نگهداری می‌شود و متعلق به ۳۳۰۰ سال قبل از میلاد بوده و در شمال کشور ایتالیا نزدیک مرز اتریش یافت شده است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن ۹۹٫۷٪ می‌باشد. مقدار زیاد آرسنیک موجود در موهای او نشان دهنده سرو و کار او با پالایش مس می‌باشد.
استفاده ار برنز در مرحله‌ای از تمدن به قدری فراگیر بود که آن مرحله را عصر برنز می‌نامند. برنج برای یونانیان شناخته شده بود اما اولین بار بصورت گسترده توسط رومیان بکار رفت. به خاطر زیبایی درخشانش- بطوری که در باستان برای ساخت آئینه از آن استفاده می‌شد -و نیز به دلیل ارتباط آن با قبرس که مربوط به الهه بود، در اسطوره‌شناسی و کیمیاگری فلز مس با ایزدبانو‌های آفرودیت و ونوس پیوند دارد. در کیمیاگری علامتی را که برای مس در نظر گرفته بودند، علامت سیاره ناهید نیز بود.
پیدایش
مس معمولاً به شکل معدنی یافت می‌شود. کانی‌هایی مثل آزوریت، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت (CuFeS2)، کوولین (CuS)، کالکوزین (Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2OO) از منابع مس هستند.
ترکیبات
آلیاژهای بسیاری از مس وجود دارد برنج آلیاژ مس و روی است و برنز آلیاژ مس و قلع است. متداول‌ترین حالات اکسیداسیون مس شامل حالت مربوط به مس یک ظرفیتی cuprous، 1+Cu و حالت cupric،2+Cuu می‌باشد.
کربنات مس به رنگ سبز است که بوسیله آن ظاهر منحصر به فرد بام‌ها یا گنبدهای با پوشش مس روی بعضی ساختمان‌ها ساخته می‌شوند.
اکسیدهای مس (مانند:اکسید مس ایتریم و باریم ۷δ Yba2Cu3O یا YBCO) پایه‌های بسیاری از ابر رساناهای غیر معمول را تشکیل می‌دهند.
ترکیبات دیگر: سولفید مس
خاصیت سطح ضد میکروبی مس و آلیاژهای آن
ظهور مقاومت میکرب‌ها در برابر آنتی بیوتیک‌ها جان میلیون‌ها انسان را تهدید می‌کند. پس از آزمایش‌های کلینیکی و آزمایشگاهی بسیار در کشورهای مختلف جهان، ثابت شد که بسیاری ازمیکروارگانیسم‌های مقاوم به آنتی بیوتیک، روی سطوح مسی کشته می‌شوند. در سال ۲۰۰۸ سطح مس به عنوان اولین ماده جامد ضد میکروبی؛ قارچ کش، باکتری کش و نابود کننده ویروس، توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا) به ثبت رسید. و بیش از ۴۷۹ آلیاژ مس (جرم مس موجود در آلیاژها حداقل باید ۶۰٪ باشد) برای حفظ سلامت عمومی به ثبت رسیده است.
نتایج آزمایش‌ها از این قرار است: سطح مس به طور پیوسته آلودگی باکتریایی را در مدت دو ساعت به ۹۹٬۹ درصد کاهش داده و حتی پس از آلودگی مجدد، آلودگی کاهش می‌یابد. سطح مسی بازدارنده شکل گیری و رشد باکتری در طول مدت دو ساعت است. مشاهده شده است که مس با سرعت 8-7 logدر ساعت میکرب‌ها را می‌کشد. هنوز هیچ میکروارگانیسمی کشف نشده است که بتواند در تماس با سطح مس مقاوم باشد. مس نه تنها باکتری و عوامل بیماری ویروسی را می‌کشد بلکه همچنین به سرعت اسید نوکلئیک ماده ژنتیک را نابود می‌کند و از این روی است که سلول باکتری هیچ شانسی برای موتاسیون و راهی برای ورود به میکرب‌های دیگر را ندارد، فرایندی که انتقال افقی ژن – HGTT – خوانده می‌شود. در نتیجه از گسترش نسل بعدی باکتری پیشگیری می‌شود. سطح مس با نحوه اثر طیف وسیع ضد میکروب، باکتری کش، ضدویروس و قارچ کش است.[۱۶]
برآورد شده است که حدود ۸۰٪ بیماری‌های عفونی از راه تماس منتقل می‌شوند. استفاده از سطوح مسی در بیمارستانها به ویژه در ICU برای دستگیره درها، شیر آب و اهرم سرویس بهداشتی، فلز تخت بیمار، میله میز بیمار، آنژیو کت، محل تماس زنگ‌ها و چراغ‌ها، نه تنها چرخه انتقال آلودگی میکربی را مختل می‌کند بلکه فعالانه خطر مقاومت باکتریایی را کاهش می‌دهد و مانع شیوع عفونت به دیگران می‌شود. در یک آزمایش کلینیکی انجام شده با استفاده از سطوح مسی در ICU میزان عفونت‌های بیمارستانی به میزان ۵۸۸٪ کاهش یافته است. این استراتژی، در کنار رعایت بهداشت دست‌ها و اصول بهداشتی معمول می‌تواند حرکت به سمت نابودی کابوس مقاوم بودن میکروب‌ها در برابر آنتی بیوتیک‌ها باشد.
مقایسه خاصیت ضد میکربی سطوح نقره و مس
خاصیت ضد میکربی نقره ذاتاً قوی تر از مس است. اما کارایی ضد میکربی سطح نقره، تنها در دمای بالا (۳۵ درجه سانتیگراد) و رطوبت بالا (۹۰٪ و یا رطوبت نسبی بیشتر) عمل می‌کند. در حالیکه، سطح مس در دمای معمولی اتاق (۲۲ درجه سانتیگراد) و رطوبت عادی(۵۰٪) توانایی کشتن ۹۹٫۹۹٪ میکرب‌ها را دارد. تا پیش از این مطالعه، نقره برای دمای عادی اتاق که در بیمارستان هم وجود دارد، آزمایش نشده بود. در تحقیق آزمایشگاهی انجام شده در ماه مه۲۰۱۰ روی باکتری MRSA، در بیمارستانی در شهر بیرمنگام، مشاهده می‌شود که سطح مس با سرعت log 7، در مدت ۷۵ دقیقه، باکتری را نابود کرده است. اما سطوح دارای نقره در مدت ۳۶۰ دقیقه، کارکرد معناداری نداشته‌اند.
نقش در بیولوژی
وجود مس برای کلیه گیاهان و حیوانات عالی ضروری می‌باشد. مس در آنزیم های متنوعی، از جمله در سیتوکروم اکسیداز سی و آنزیم حاوی Cu-Zn به نام superoxide dismutase وجود دارد و فلز اصلی در رنگدانه حامل اکسیژن hemocyanin است.RDA برای مس در بزرگسالان سالم ۹/۰ میلی‌گرم در روز می‌باشد. مس در جریان خون عمدتاً روی پروتئین پلاسمایی بنام ceruloplasminn حرکت می‌کند. اگرچه مس اول در روده جذب می‌شود، این عنصر همبسته با آلبومین به سوی کبد منتقل می‌شود. یک حالت ارثی که بیماری ویلسون نامیده می‌شود موجب باقی ماندن مس در بدن و عدم ورود آن به صفرا توسط کبد شود. این بیماری در صورت عدم درمان می‌تواند منجر به آسیب‌های کبدی و مغزی شود.
مس نیز به مقدار بسیار کم در تولید کلروفیل، پروتئین، کربوهیدرات‌ها و همچنین در فعال ساختن برخی از آنزیم‌ها مورد نیاز است. در صورت کمبود مس برگ‌ها کوچک مانده و سرشاخه‌های جوان را دچار برگ سوختگی می‌کند. هر چه واکنش خاک اسیدی تر باشد، مس قابل استفاده تر است. برای رفع کمبود مس از سولفات مس به تنهایی و گاهی مخلوط با آهک (به نام ترکیب بردو Bordeaux Mixture) استفاده می‌شود.
کارکردهای مس در بدن انسان
مس به فرایند سوخت و ساز بدن کمک می‌کند، سلولهای مغزی با کمبود مس در انجام کارهای خود ناتوانند یا بسیار ضعیف عمل می‌کنند، مس باعث کمک در جذب و استفاده آهن در بدن می‌شود. مس یکی از مواد اولیه بسیاری از آنزیم‌های حیاتی بدن است. مس یک آنتی اکسیدان است و رادیکال‌های آزاد را نابود می‌کند که این به بدن کمک می‌کند تا با رادیکال‌های آزاد و آسیب‌های آنها مانند پیری زودرس، سرطان، تخریب سلولهای بدن و غیره مقابله کند. مس توسط سلولهای انسان از جمله سلولهای مغزی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا آنجا که در عمل کردهای مغز نقش پایه‌ای دارد. سلولهای خون برای رشد و ادامه حیات نیازمند مس هستند.
اولین سند پزشکی نوع بشر پاپیروس اسمیت است که بین سال‌های ۲۶۰۰ تا ۲۲۰۰ پیش از میلاد نوشته شده است.[۱۰] به گواه این اثر، از مس برای ضدعفونی زخم‌ها و پاکی آب آشامیدنی استفاده می‌کرده‌اند. به علاوه یونانی‌ها، رومی‌ها و ازتک‌ها، چینی‌ها برای درمان اعضای لرزان (احتمالاً منظور صرع بوده است)، درمان زخم‌های سوختگی، بیماری‌های پوستی مانند جرب، همین‌طور لک‌های پوستی روی گردن و گلو درد از مس سود می‌جستند. در حالیکه در ایران باستان و هند از مس برای عفونت‌های چشمی، عفونت‌های پوستی و عفونت دستگاه تناسلی استفاده می‌شد. گزارش مستندی وجود دارد که سربازان یونانی برای جلوگیری از عفونت زخم، قسمتی از شمشیر برنزی را به درون زخم باز وارد می‌کردند.
تأمین مس مورد نیاز بدن
با وجود آنکه نیاز بدن به مس در مقایسه با دیگر مواد معدنی کمتر است اما همین میزان کم نیز به طور کامل به آن نمی‌رسد و متأسفانه بیشتر ما ایرانی‌ها دچار کمبود مس هستیم. به رغم بعضی تبلیغات موجود، رژیم‌های غذایی معمولی در تأمین مس مورد نیاز بدن ناتوانند دلیل آن هم بهبود حافظه و عملکرد مغز پس از دریافت مس و نیز کمک ریز مغذی مس به بیماران بیماران قلبی، ریوی در افزایش دمای بدن و در پی دیر شدن وعده غذایی آنهاست.
بیماران قلبی ریوی و مبتلایان به آسم حتی پس از برطرف شدن اصل بیماری بوسیله عمل جراحی یا رفتن به محیط بدون آلودگی هوا ممکن است در پی دیر شدن وعده غذایی دچار کاهش دمای بدن شوند.
یکی دیگر از دلایل ضعف در رژیم غذایی معمولی کم شدن نسبی اشتها پس از وارد کردن ریزمغذی مس به برنامه غذایی است. احتمالاً کمبود مس مغز را وادار می‌کند دستور پرخوری را به بدن بدهد. این می‌تواند کمک چشمگیری برای به تعادل رساندن وزن در افراد چاق باشد.
شیوه عملی افزودن ریزمغذی مس به رژیم غذایی
متأسفانه امروزه به دلیل گران بودن قلع، برخی افراد ناباب برای سفید کردن ظروف مسی از سرب استفاده می‌کنند و پخت غذا در چنین ظروفی می‌تواند همراه با مسمومیت جدی باشد. مغزی شیرهای معمولی از جنس برنج است دولت نیز بخاطر سلامتی جامعه روی شیرآلات ساختمانی نظارت دارد. یک تکه از مغزی برنجی را در سماور بیندازید تا در آن بجوشد. این نیاز بدن به مس را تأمین می‌کند در ضمن یون روی نیز به آب اضافه می‌کند که آن نیز سودمند است.
مسمومیت مس
بدن می‌تواند مس اضافی را دفع کند اما به دلیل تداخل در جذب مس و روی، دریافت بیش از اندازه مس باعث عدم جذب روی می‌شود و بالعکس، در هر دو حالت پیامدهای آن برای بدن می‌تواند جدی و حتی کشنده باشد.
ایزوتوپها
علاوه بر تعداد زیادی رادیوایزوتوپ، دو ایزوتوپ پایدار Cu-۶۳ و Cu-۶۵ موجود است. تعداد بسیار زیادی از این رادیوایزوتوپ‌ها دارای نیمه عمرهایی به مقیاس دقیقه یا کمتر دارند، طولانی‌ترین نیمه عمر متعلق به Cu-۶۴ است که مدت آن ۷/۱۲ ساعت، با دو حالت فرسایشی که منجر به محصولات جداگانه می‌شود.
کارایی مس
مس خالص را می‌توان به کمک باز پخت به صورت نورد گرم چکش کاری و خروج از قالب شکل داد؛ که قابل استفاده در محوطه سازی و کارهای فضای باز را پیدا می‌کند. همچنین برای سختی بیشتر در حرارت بیشتری تا حد سرخی آن را نگه داشته و سپس داخل آب می‌کنند.
کاربرد مس
امروزه کاربرد مس در HVAC، ذخیره و انتقال آب، لوله کشی فاضلاب و نیز تبدیل جریان متناوب به مستقیم، فیلترها و کولرهای آبی برای تضمین سلامت توصیه می‌شود. مس در پزشکی و دامپزشکی نیز استفاده می‌شود. تحقیق کاربرد مس در داروهای ضد تکثیر سلولی و سرطان نیز ادامه دارد.
از ترکیب‌های مس به عنوان مهارگر باکتری، باکتری کش، قارچ کش و نگهدارندهٔ چوب استفاده می‌شود.
مصارف مس در ساختمان
مس برای لوله کشی آب سرد وگرم، مخازن آب گرم، پوشش بام، آب بندی و همچنین به عنوان هادی الکتریسیته کاربرد دارد. مقدار اندکی از مس به فلزات دیگر برای اهداف مختلف مثل افزایش مقاومت در برابر پوسیدگی در فولاد سازهای، سهولت کار با چدن و افزایش مقاومت در آلومینیم، اضافه می‌شود. ورقه نازکی از مس یا آلیاژهای آن به صورت آبکاری روی فلزات مختلف و یا پلاستیک کشیده می‌شود و سطوح آنها را هادی می‌نماید که در صنعت کاربرد زیادی دارد. از مس برای تهیه رنگ‌های شیشه و سرامیک نیز استفاده می‌شود. همچنین از نمک‌های مس برای محافظت چوب‌ها بهره می‌برند.
هشدارها
با تمامی ترکیبات مس باید طوری رفتار شود گویی سمی هستند (مگر خلاف آن مشخص باشد). این فلز در حالت پودری خطر آتش زایی دارد. ۳۰ گرم سولفات مس برای انسان کشنده‌است. مس موجود در آب آشامیدنی با غلظتی بیش از ۱۱ میلی‌گرم در لیتر موجب لک شدن لباسها و اقلام در آب می‌گردد. مقدار بی خطر مس در آب آشامیدنی انسان بر حسب منبع آن متفاوت است اما مرز آن بین ۱٫۵ تا ۲ میلی‌گرم در هر لیتر می‌باشد.
صادرات مس
وجود معادن متعدد مس در ایران و صادرات آن به سایر کشورها باعث شده تا ایران تأمین کنندهٔ حدود ۳ درصد از ذخایر مس دنیا باشد. به عنوان مثال طی ۷ ماهه اول سال ۹۵ حدود ۲۰۰ کیلوگرم شمش مس به دیگر کشورها صادر شده است، که چیزی در حدود ۱٬۱۹۳٬۳۷۶ دلار می‌باشد.
منبع: ویکی‌پدیا