مقاله در مورد اثر مس روی سطح بیولوژیک بدن

word قابل ویرایش
29 صفحه
4700 تومان

اثر مس روی سطح بیولوژیک بدن

تاریخچه‌ی کاربرد مس :
تاریخ استفاده از مس حداقل به ۱۰۰۰۰ سال پیش می‌رسد. در طول دوره‌ی ماقبل تاریخ کالکولیتیک Chalcolithic انسان دریافت که چگونه مس را استخراج کند و از آن تزئینات و ابزارآلات بسازد ([لینک ها فقط برای اعضا قابل نمایش هستند. برای عضویت کلیک کنید]). ابزارآلات مسی کشف‌شده قدمتی در حدود ۵۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح را نشان می‌دهند ([لینک ها فقط برای اعضا قابل نمایش هستند. برای عضویت کلیک کنید]). مشاهدات باستان‌شناسی نشان‌می‌دهد که قدمت استفاده از مس به‌عنوان وسیله‌ای زینتی در غرب آسیا مربوط به ده هزار سال قبل می‌باشد.

آویزه‌ی مسی متعلق به سال ۸۷۰۰ قبل از میلاد یکی از قدیمی‌ترین موارد مصرف مس در زیورآلات است که در شمال عراق کنونی پیدا شده است (minerals.er.usgs.gov). در یکی از اهرام مصر یک سیستم لوله‌کشی با مس پیدا شده که مربوط به۵۰۰۰ سال پیش است. مرد یخی Oetzi، که در اروپا به دقت نگهداری می‌شود و متعلق به۳۲۰۰ سال قبل از میلاد است، تبری با نوک مسی در دست دارد که درجه خلوص فلز آن ۷/۹۹% می‌باشد. مس به خاطر زیبایی درخشانش در باستان برای ساخت آئینه استفاده می‌شده است ([لینک ها فقط برای اعضا قابل نمایش هستند. برای عضویت کلیک کنید]).

از مهم‌ترین حوادث تاریخی تعیین‌کننده در مسیر تکامل دانش بشر در زمینه‌ی استفاده از مس، کشف چگونگی تولید آلیاژ برنز می‌باشد.
اکتشافات باستان‌شناسی نشان می‌دهد که در ایران از هزاره‌ی پنجم پیش از میلاد، استفاده از مس رونق داشته است. اشیای مفرغی به دست آمده از هزاره‌های بعد، گویای پیشرفت استفاده از مس می‌باشد.

خواص اتمی مس
وزن اتمی ۶۳٫۵۳۶ amu
شعاع اتمی (calc.) 135 (145) pm
شعاع کووالانسی ۱۳۸ pm
شعاع وندروالس ۱۴۰ pm
ساختار الکترونی Ar]3d104s1]

-e بازای هر سطح انرژی ۲, ۸, ۱۸, ۱
درجه اکسیداسیون «اکسید) ۲,۱ (باز ملایم)
ساختار کریستالی مکعبی, face-centered
خواص فیزیکی
حالت ماده جامد __)
نقطه ذوب ۱۳۵۷٫۶ K (1984.3 °F)

نقطه جوش ۲۸۴۰ K (4653 °F)
حجم مولی ۷٫۱۱ ?»۱۰-۶ ««متر مکعب بر مول
گرمای تبخیر ۳۰۰٫۳ kJ/mol
گرمای هم جوشی ۱۳٫۰۵ kJ/mol
فشار بخار ۰٫۰۵۰۵ Pa at 1358 K
سرعت صوت ۳۵۷۰ m/s at 293.15 K

متفرقه
الکترونگاتیویته ۱٫۹ «درجه پائولینگ)
ظرفیت گرمایی ویژه ۳۸۰ J/«kg*K)
رسانائی الکتریکی ۵۹٫۶ ۱۰۶/m اهم
رسانائی گرمایی ۴۰۱ W/«m*K)
1st پتانسیل یونیزاسیون ۷۴۵٫۵ kJ/mol
2nd پتانسیل یونیزاسیون ۱۹۵۷٫۹ kJ/mol

۳rd پتانسیل یونیزاسیون ۳۵۵۵ kJ/mol
4th پتانسیل یونیزاسیون ۵۵۳۶ kJ/mol
پایدارترین ایزوتوپها
ایزو وفور طبیعی نیمه عمر DM DE MeV DP
63Cu 69.17% Cu با ۳۴ نوترون پایدار است
۶۴Cu {syn.} 12.7 h ? 1.675 64Ni

۶۴Cu {syn.} 12.7 h ?- 0.579 64Zn
65Cu 30.83% Cu با ۳۶ نوترون پایدار است
واحدهای SI& STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.
مس یکی از عناصر جدول تناوبی است که نشان آن Cu و عدد اتمی آن ۲۹ می باشد.
خصوصیات قابل توجه

مس فلز نسبتا” قرمز رنگی است که از خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی بسیار بالایی برخوردار می باشد.( در بین فلزات خالص ، تنها خاصیت هدایت الکتریکی نقره در حرارت اطاق از مس بیشتر است) چون قدمت مصنوعات مسی کشف شده به سال ۸۷۰۰ قبل از میلاد برمی گردد، احتمالا” این فلز قدیمی ترین فلز مورد استفاده انسان می باشد.مس علاوه بر اینکه در سنگهای معدنی گوناگون وجود دارد ، به حالت فلزی نیز یافت می شود.( مثلا” مس خالص در بعضی مناطق).

این فلز را یونانیان تحت عنوان Chalkos می شناختند. چون مقدار بسیار زیادی از این فلز در قبرس استخراج می شد رومیان آنرا aes Cyprium می نامیدند. بعدها این کلمه به فرم ساده تر cuprum درآمد و در نهایت انگلیسی شده و به لغت Copper تبدیل شد.
کاربردها

مس فلزی قابل انعطاف و چکش خوار است که کاربردهای زیادی در موار زیر دارد:
سیمهای مسی
لوله های مسی
دستگیره های درب و سایر وسایل منزل
مجسمه سازی. مثلا” مجسمه آزادی شامل ۱۷۹۰۰۰ پوند مس می باشد.
آهنرباهای الکتریکی.
موتورها، بخصوص موتورهای الکترومغناطیسی.
موتور بخار وات.

کلیدها و تقویت کننده های الکتریکی.
لامپهای خلاء ، لامپهای پرتوی کاتدی ومگنترونهای اجاقهای مایکرو ویو.
هدایت کننده موج برای تشعشع مایکروویو.
به علت خاصیت هدایت بهتر آن نسبت به آلومینیوم، کاربرد مس در IC ها به جای آلومینیوم رو به افزایش است.

بعنوان جزئی از سکه ها.
در وسایل آشپزی، از جمله ماهی تابه .
بیشتر سرویسهای قاشق چنگال ( flatware) قاشقها،چنگالها و چاقوها دارای مقادیری مس هستند(نقره نیکلی).
اگر نقره استرلینگ در ظروف غذاخوری بکار رفته باشد ،حتما”باید دارای درصد کمی مس باشد.
بعنوان بخشی از لعاب سرامیکی و در رنگ آمیزی شیشه .
وسایل موسیقی ،بخصوص سازهای بادی.
بعنوان یک بیواستاتیک در بیمارستانها وپوشاندن قسمتهای مختلف کشتی برای حفاظت در برابر بارناکلها و ماسلها.
ترکیباتی مانند محلول فلینگ که در شیمی کاربرد دارد.
سولفات مس که بعنوان سم و تصفیه کننده آب کاربرد دارد.
نقش بیولوژیکی
وجود مس برای کلیه گیاهان و حیوانات عالی ضروری می باشد. مس در آنزیمهای متنوعی ،از جمله مراکز مس cytochrome c oxidase 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 میلی گرم در روز می باشد.
مس در جریان خون عمدتا” روی پروتئین پلاسمایی بنام ceruloplasmin حرکت می کند. اگرچه مس اول در روده جذب می شود، این عنصر همبسته با آلبومین به سوی کبد منتقل می شود.
یک حالت ارثی که بیماری ویلسون نامیده می شود موجب باقی ماندن مس در بدن و عدم ورود آن به صفرا توسط کبد شود.این بیماری در صورت عدم درمان می تواند منجر به آسیبهای کبدی و مغزی شود.

پیدایش
مس معمولا” به شکل معدنی یافت می شود.کانیهایی مثل آزوریت ، مالاکیت و برنیت همانند سولفیدهایی از جمله کالکوپیریت ( CuFeS2) ،کوولین ( CuS)،کالکوزین ( Cu2S) یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند.

ترکیبات
اطلاعات اولیه

مس (Cu) از فلزات واسطه در جدول تناوبی به حساب می آید. مس در ترکیبات خود ، دارای عدد اکسایش ۱+ است. افزون بر این ، اتم مس تحت شرایط مناسبی با از دست دادن الکترونهای خود ، عددهای اکسایش ۲+ و ۳+ هم بدست آورد. در هر حال ، مس در مهمترین ترکیبهای خود ، عدد اکسایش ۲+ دارد.

شیمی مس
مس فلزی است نسبتا نرم و قرمز رنگ. و می توان آنرا به صورت ورق و مفتول در آورد. رسانایی الکتریکی و گرمایی آن زیاد است و از نظر رسانایی الکتریکی ، بعد از نقره قرار دارد. (رسانایی الکتریکی نقره از تمام فلزها بیشتراست). سطح مس در هوای مرطوب از یک لایه کربنات بازی سبز رنگ پوشیده می شود.
لایه کربنات بازی سبز ۲Cu+O2+Co2+H2O = Cu(OH)2.CuCo3
اثر اسیدها بر روی مس
محلولهای رقیق «اسید هیدرو کلریک» و «اسید سولفوریک» بر مس که در سری الکتروشیمیایی در زیر هیدروژن قرار دارد ، اثر نمی کنند ، اما مس در «اسید نیتریک» رقیق و غلیظ و همچنین «اسید سولفوریک» غلیظ به واسطه اثر اکسید کنندگی آنها حل می شود. یک نکته جالب توجه این است که مس می تواند از «اسید هیدرو سیانیک» غلیظ ، HCN ، هیدروژن آزاد می کند و احتمالا عامل انجام این واکنش ، تمایل زیاد مس (

I) برای تشکیل کمپلکس با یون سیانید است.
آلیاژهای مس
مس به سهولت با پاره ای از فلزهای دیگر ، آلیاژ تشکیل می دهد. مس در ظروف پخت و پز ، وسایل الکتریکی ، ماشین آلات صنعتی و سکه به کار می رود ، آلیاژهای مس عبارتند از:
برنج: مس ، روی ، قلع ، سرب و منگنز.
برنز: مس ، روی ، قلع ، سرب و فسفر
مفرغ: مس و قلع.
نقره آلمانی: مس ، روی و نیکل.

سکه نیکلی: مس و نیکل.
نقره استرلینگ: مس و نقره.
طلا (۱۴ و ۱۸ عیار): مس ، طلا و نقره.

 

وجود در طبیعت

مس در طبیعت به حالت آزاد و به صورت سولفید ، اکسید و کربنات یافت می شود. کانیهای اصلی آن عبارتند از:
«پیریت مس» یا «کالکو پیریت» CuFeS2 که ۵۰ درصد ذخایر طبیعی مس را تشکیل می دهد.
«کالکوسیت» Cu2S
«کوپریت» Cu2O
«مالاخیت» Cu(OH)3.CuCO3
مس از نظر فراوانی ، لبیت و پنجمین عنصر پوسته زمین است.

استخراج مس
کانیهای سولفید را پس از تغلیظ به روشهای فیزیکی تا دمای زیاد در جریان هوا حرارت می دهند. در این عمل قسمتی از سولفید به اکسید تبدیل می شود: اکسید مس (I) با سولفید مس(I) ترکیب و فلز مس آزاد می شود:
سولفید آهن موجود در کانی نیز به اکسید تبدیل می شود که بلافاصله با دی اکسید سیلیسیوم که همراه کانی است ، سیلیکات آهن تشکیل می دهد که سبکتر است و در بالای مس مذاب قرار می گیرد.
مضرات گاز دی اکسید گوگرد حاصل از استخراج مس:
چنانچه دی اکسید گوگرد تولید شده در فضا رها شود (و معمولا چنین است) ، علاوه بر بوی نامطبوعی که دارد ، تنفس آن هم برای سلامت انسان مضر است و چنانچه غلظت آن زیاد باشد ، گیاهان اطراف محل کارخانه را تا شعاع چند کیلومتر خشک می کند. دی اکسید گوگرد همچنین در هوا به کندی به «تری اکسید گوگرد» SO3 تبدیل می شود که به نوبه خود با رطوبت هوا ترکیب شده ، اسید سولفوریک تولید می کند. گاز دی اکسید گوگرد را می توان به کمک کاتالیزگر (از طریق SO3) به اسید سولفوریک تبدیل کرد یا اینکه آن را به وسیله کربن گداخته کاهش داد و به گوگرد تبدیل نمود و به این ترتیب به حفظ محیط زیست ، کمک کرد.

تصفیه مس
مس حاصل از کانی سولفید ، کاملا ناخالص است و ناخالصیهای عمده آن ، نقره ، طلا ، آهن ، روی ، سرب ، ارسنیک ، گوگرد ، اکسید مس (I) و تکه هایی از سیلیکات آهن است. از آنجا که حتی مقادیر کم این ناخالصیها ، رسانایی الکتریکی مس را به میزان قابل توجهی کم می کند ، لازم است که مس تصفیه شود. برای این منظور فلز مذاب را در جریان هوا حرارت می دهند. «ارسنیک» و «گوگرد» به اکسیدهای گوگرد فرار تبدیل شده ، از فلز مذاب خارج می شوند. ناخالصیهای دیگر را از راه تصفیه الکتروشیمایی جدا می سازند. تیغه های مس خالص به عنوان کاتد به کار برده می شوند و به عنوان الکترولیت هم از مخلوط «اسید سولفوریک» رقیق ، «کلرید مس» و «سولفات مس استفاده می کنند.

لجن آندی و شمش کاتدی
به وسیله تنظیم دقیق ولتاژ در تصفیه مس ، در سول الکترولیز فقط مس و ناخالصیهای فلزی الکتروپوزیتویته (مثل آهن ، روی و سرب) در آند به یون تبدیل می شوند و ناخالصیهای فلزی (مثل نقره و طلا ) که الکتروپوزیتوی آنها از مس کمتر است ، تغییر نکرده ، با خورده شدن تدریجی آند به ته ظرف الکترولیز سقوط می کنند و «لجن آندی» را تشکیل می دهند. برای جدا کردن فلزهای پرارزش ، این لجن آندی بعدا مورد استفاده قرار می گیرد. تنظیم ولتاژ طوری است که در کاتد ، فقط یون مس به صورت مس فلزی کاسته شده ، بر روی کاتد خالص می نشیند. درجه خلوص مس حاصل ، از ۹/۹۹ درصد بیشتر است که «شمش کاتدی» نامیده می شود.

مس در آبهای طبیعی:
ترکیبهای مس در آبهای طبیعی به مقدار اندک وجود دارد و بیشتر بر اثر پسابهای کارخا نجات استخراج مس و ترکیبهای آن , استفاده از لوله های مسی برای انتقال آب ؛ استفاده برخی از نمکهای مس مانند سولفات مس برای از بین بردن رشد جلبکها در مخزنهای ته نشینی در فرایند تصفیه آب و در استخرهای شنا و یا به عنوان آفت کش در کشاورزی در آبهای جاری راه پیدا میکند.
مقدار اضافی مس به طور عمده از بدن خارج میشود و یکی از عنصرهای ضروری برای تامین رشد است . به طوری که مقدار ۱/. میلی گرم از آن در آبهای خوراکی برای بدن لازم است زیرا کاتیون مس در تشکیل هموگلوبین ، نقش کاتالیزگر را دارد . اما مقدار زیادی آن برای برخی از ماهیها مانند قزل آلا کشنده است . طعم و مزه آب را نامطبوع میسازدو سبب پیدایش لکه های سیاه روی لباسهای سفید ، موزاییک و …میشود.

 

مس در بدن:
مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت می‌نماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، ۲۰ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابه‌ها و آب میوه این مقدار ۲ppm می‌باشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان ۲ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش می‌دهد. همچنین وجود مس در میوه‌ها و سبزی‌های قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش می‌دهد.
بررسی واکنش مس دو بار مثبت با روی در حالت انتقال مستقیم الکترون :
هرگاه پوسته ی نازکی از فلز روی را در محلول آبی رنگ سولفات مس قرار دهیم ، ملاحضه خواهیم کرد که به تدریج از شدت رنگ آبی کاسته می شود و محلول بی رنگ برجای می ماند . از سوی دیگر می بینیم که از وزن پوسته ی روی کاسته شده و مقداری رسوب قرمز رنگ مس در ته ظرف ، همچنین پیرامون باقیمانده ی تیغه آشکار می گردد . این مشاهدات می رساند که یون های مس ئیدراته {مس دوبار مثبت موجود در محلول آبی } که آبی رنگ هستند به اتم های فلز مس تبدیل می شوند . در عین حال ، اتم های فلز روی حل می شوند و به یون های روی ئیدراته {روی دوبار مثبت موجود در محلول آبی } تبدیل می گردند . چنین پدیده ای هنگامی امکان پذیر است که دو الکترون مطابق معادله ی زیر ، از سطح ظرفیتی اتم روی جدا شود و بر سطح ظرفیتی یون مس وارد گردد.

مس در سطح بیولوژیک بدن
مـس «Cu» :
مس بطور عمده در کبد، مغز، کلیه ها، قلب و در بخشهای رنگی چشم و موها و پشم وجود دارد. مس یکی از عناصر ضروری بافتهای خون از نظر رشد سلولهای خون یا ترمبوسیتها است بعلاوه نگهداری سلولهای فوق با مقدار کافی مس در بدن هم بستگی دارد و در اثر کمبود مس ممکن است اختلالاتی در ادامه فعالیت ترمبوسیستها از نظر مکانیسم انعقاد خون رخ دهد. در آزمایشهایی که بوسیله مس نشاندار در تغذیه گوسفند بعمل آمده مس بلافاصله در خون حیوان ظاهر می شود و با فراکسیون آلبومین باند اتصالی تشکیل می دهد. بعد از ۲۴ ساعت قسمت بیشتر مس نشاندار در سرولوپلاسمین، (پروتئین مس دار خون) و متصل با جزء گلوبولین آن مشاهده می شود.

آزمایش نشان داده است که تقریباً نصف مس موجود در بدن گوسفند در عضلات متمرکز گردیده است و نصف بقیه در تمام بافتهای بدن وجود دارد. مس در درجه اول در کبد و آنگاه در مغز استخوان و به مقدار کمتر در بافتهای دیگر گوسفند ذخیره می شود.
مقدار مس ذخیره در بدن بره هنگام تولد مشابه آهن ذخیره، تقریباً زیاد است و چون شیر از نظر مس فقیر است، مس ذخیره در بدن بره نوزاد، میتواند احتیاجات حیوان را از این نظر برطرف سازد.
مس بعنوان کاتالیزور در سنتز هموگلوبین نقشی بعهده دارد و از نظر فیزیولوژی با متابولیسم آهن در بدن ارتباط می یابد. در اثر کمبود در بدن انتقال آهن از بافتها به پلاسمای خون کاهش یافته و

هیپوفریمی یا کاهش غلظت آهن در خون بوجود می آید و نهایتاً کم خونی (Anemia) را داریم.
مس برای جذب آهن و آزاد شدن آهن از محل ذخیره لازم است. ترانسفرین آهن را بصورت Fe3+ در خون حمل می کند و لازم است که آهن هم در موقع جذب و هم در زمان آزاد شدن از محل ذخیره بصورت Fe3+ حمل شود، ۳ آنزیم زنین اکسیداز و سرولوپلاسمین و فراکسیداز، در این مرحله نقش حیاتی دارند.

مس از اعضای مهم این سه آنزیم فوق میباشد و حال اگر حیوان با کمبود مس مواجه شود جذب آهن و آزادسازی آهن ازمحل ذخیره کم میشود و نهایتاً کم خونی را بدنبال خواهد داشت. بعلاوه مس موجود در مجرای روده جذب آهن را بداخل سلولهای مخاطی تسریع می کند و بهمین جهت در اثر کمبود مس جذب آهن نیز کاهش می یابد.
مس در بسیاری از سیستمهای آنزیمی نیز شرکت و یا دخالت دارد. مس در سیستم آنزیمی سنتزکراتین شرکت دارد و کراتین خود از اجزای متشکله مو و پشم میباشد. بعبارت دیگر کمبود مس سبب نقصان سنتزکراتین و موجب اختلالاتی در ساختمان و اندازه رشد مو و پشم می شود. کمبود مس باعث تغییرات کیفی در مو و پشم گوسفند نیز می شود. بعلت شرکت مس در سیستم آنزیمی سنتزالاستین، پشمهای نخی و موی شکل که سست و براق بوده و دارای پیچش طبیعی نیستند ظاهر میشود علت این است که پروتئین پشم کراتین است که

اسید آمینه گوگرددار سیستئین در آن زیاد بکار رفته است. برای ایجاد جعد، بین مولکولهای سیستئین بایستی که پیوند دی سولفیدی ایجاد شود که آنزیم پلی فنیل اکسیداز Poly Phenyl Oxidase این وظیفه را بعهده دارد. مس یکی از اجزای این آنزیم می باشد که در صورت کمبود مس پشم جعد طبیعی خود را از دست می دهد. پشم شل میشود و ظاهر براق پیدا میکند.

آنزیم تیروزیناز که اسید آمینه تیروزین را در سلولهای ملانوبلاست به رنگدانه سیاه ملانین تبدیل می نماید یک پروتئین مس دار و در صورتیکه احتیاجات گوسفند از نظرمس به مقدار کافی تامین نشود در تشکیل آنزیم نامبرده و در ایجاد رنگدانه سیاه ملانین اختلال حاصل می گردد.
اختلال فوق سبب تحلیل رنگدانه سیاه پشم در بدن و رنگ سیاه مو بویژه در اطراف چشمهای گوسفند می شود. در گاو موهای قرمزرنگ زرد می شوند و موهای سیاه ، قهوه ای می گردند.
بدنبال کمبود مس ضایعات استخوانی نیز مشاهده می شود. کمبود مس از دو طریق ضایعات استخوانی را ایجاد می کند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 4700 تومان در 29 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد