Железо сталь и прочие металлы

Из множества микроэлементов можно выделить два металла, которые играют решающую роль. Железо и медь в организме отвечают за важнейшие жизненные функции. Это синтез эритроцитов (важнейших клеток крови) и аминокислот РНК (строительных элементов для любой живой клетки организма. О том, что делает железо в организме, знает каждый школьник из курса первичной биологии. Первое, для чего нужно железо в организме, это для продукции большого количества полноценных эритроцитов, способных переносить молекулы кислорода к тканям и углерода к альвеолам легких.

А вот для чего нужна медь в организме, знает очень небольшое количество людей. В основном это медработники и лица, по профессиональной стезе связанные с биохимией человеческого тела. Поэтому данный элемент часто выпадает из поля зрения. Между тем, стоит знать о том, для чего нужна медь в организме человека, а получить эти знания можно из предлагаемой вашему вниманию статьи.

Что делает железо в организме: роль и функции

Железо в организме широко известно как средство, применяемое при малокровии. Оно действительно является важнейшим компонентом гемоглобина, несущего кислород всем клеткам организма.

Но при определенных условиях железо в организме человека может вносить вклад в развитие атеросклероза. Поэтому прием железа требует очень ответственного подхода.

Результатом дефицита железа в организме является анемия. Человек быстро утомляется, теряет способность к обучению, у него снижается иммунитет, понижается температура тела, уменьшается выносливость, выработка гормона щитовидной железы. Женщины не могут сбросить лишний вес из-за снижения активности щитовидной железы. Это может быть признаком дефицита железа. Рак желудка тоже зачастую связан с дефицитом железа.

Роль железа в организме такова, что потребность повышена в детском и юношеском возрасте, в период беременности, а в старческом возрасте способность усваивать железо уменьшается. Теряется железо при менструациях. Дефицит бывает при отсутствии в рационе мяса; если запивать пищу чаем или кофе; при приеме аспирина и других препаратов, способных вызвать внутреннее кровотечение.

В организме основная часть железа не выводится и не расходуется, а используется организмом повторно. С мочой выводится очень мало железа, частично оно теряется с отмершими клетками кожи. Излишек железа, не связанный с гемоглобином или другими белками, блуждает по организму свободным, подвергаясь окислению. Можно сказать, «ржавеет». Молекулы превращаются в свободные радикалы, которые начинают повреждать все клетки, с которыми сталкиваются. Этим объясняется применение таких методов лечения глубокой древности, как кровопускание и использование пиявок, избавляющих от излишков железа.

Именно регулярное выведение из организма железа во время менструаций играет роль в снижении болезней сердца у молодых женщин. Эта роль железа в организме человека стала известна недавно, раньше считали, что этому способствует высокий уровень эстрогена.

Избыток железа накапливается до токсической концентрации в тканях суставов, печени, сердца и эндокринных желез. Железо может создавать питательную среду для роста вредных микробов, раковых клеток. Избыток железа расходуется при физической нагрузке. От его избытка клетчатка защищает толстый кишечник, связывая свободное железо и предупреждая его окисление. Но и дефицит железа может стать причиной онкологического заболевания. Поддержать баланс железа в организме сложно. Это проблема самого организма, а не лекарств и диет.

Огромное количество железа содержится в тонизирующих напитках, употребление которых - процесс часто неконтролируемый.

Рассматривая функции железа в организме, следует отметить, что есть темное железо, связанное с гемоглобином. Эта форма натуральная, не способная накапливаться в избытке. За один прием пищи организм способен усвоить 2 мг темного железа, поступающего с красным мясом, курятиной, рыбой. Передозировка его невозможна.

Негемное железо - синтетическая форма, используется в витаминных препаратах, продаваемых в аптеках, но именно ее и следует избегать. Это глюконат, сульфат и фумарат железа.

За один прием усваивается до 20 мг такой синтетической формы, что приводит к нарушению функции железа в организме человека, накоплению и вызывает риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. А муку обогащают именно таким железом.

Примечание. Не нужно принимать железо пожилым людям, не страдающим анемией; людям с инфекционными заболеваниями ЖКТ; грудным детям. Без анализа крови не следует назначать препараты железа. Самый точный анализ - выявление уровня сывороточного ферритина, он показывает запасы железа в организме. Для улучшения усвоения железа нужно принимать витамины А и С. Содержится железо в пшеничных зародышах, дрожжах, мясе, печени, яйцах, белых грибах, персиках и абрикосах.

Значение меди в организме человека

Медь в организме человека необходима для нормальной работы сердца, она понижает уровень сахара, холестерина и мочевой кислоты в крови. Медь укрепляет кости, хорошо влияет на красные и белые кровяные клетки, укрепляет иммунитет, способствует росту детей младшего возраста.

Медь входит в состав многих ферментов, которые осуществляют синтез РНК, следовательно, необходима для воспроизведения наследственной генетигеской информации. А от этого зависит обновление всех тканей - костей, мозга, нервных волокон и др.

Значение меди в организме основывается на том, что этот микроэлемент поддерживает способность сердца к сокращениям, способствует прочности стенок артерий. Но избыток меди так же нежелателен, как и недостаток. При избытке меди холестерин оседает на стенках артерий, а нормальный уровень меди - профилактика атеросклероза. Избыток меди опасен, но имеет значение не количество препарата, а его форма - органическая или неорганическая. Женщины больше склонны к формированию избытка меди. Необходимо проведение анализа крови для определения уровня содержания меди.

Медь участвует в образовании пигментов, при дефиците меди их становится недостаточно, например, происходит осветление волос.

Значение меди в организме человека заключается также в том, что это основное средство лечения ревматоидного артрита. Но, как и при приеме железа, нужно соблюдать равновесие.

Медь нужна для выработки коллагена в костной ткани, это способствует быстрому срастанию костной ткани при переломах, особенно у пожилых людей.

Медь препятствует развитию кандидоза - дрожжевых грибков, которые нарушают баланс кишечной микрофлоры.

Примечание. Не следует применять медь женщинам без анализа на уровень содержания меди и цинка в сыворотке. Иногда нужно определить и содержание марганца. Мужчинам при отсутствии психических и сердечно-сосудистых заболеваний можно не проводить анализ. Но анализ нужен тем, кто принимает препараты железа, при анемии, например. Железо понижает содержание меди. При приеме меди необходимо внимательно наблюдать за признаками реакции на медь: умственная и физическая утомляемость, бессонница, депрессия и ухудшение памяти.

Источники меди - это орехи, семечки и соевые продукты, а также мясные субпродукты (печень, почки, мозги).

Для человека медь является очень важным веществом. В организме она концентрируется в мышцах и костях, в мозге, крови, печени и почках. Поэтому, при ее нехватке возможен сбой работы всех жизненно важных органов.
Медь принимает участие в построении необходимых белков и ферментов, в процессах роста клеток и тканей. Она необходима для процесса кроветворения, без меди организму практически невозможно превращать железо в гемоглобин.

Кроме того, медь снабжает клетки веществами, которые необходимы для нормального обмена: она транспортирует железо из печени, при ее нехватке переносить железо будет некому, оно будет накапливаться, а это может привести к серьёзными последствиями.

Медь делает крепкими и здоровыми наши кости. Людям, которые страдают хрупкостью костей, бывает достаточно начать употреблять добавки с медью, чтобы прекратить переломы. Благодаря меди кровеносные сосуды долго остаются прочными и , так как она способствует образованию эластина.

Вместе с витамином С медь поддерживает иммунную систему, помогает ей защищать организм от инфекций. Упругость и эластичность кожи обеспечивается присутствием , в составе которого тоже есть медь.

Этот микроэлемент стимулирует активность гормонов гипофиза, поддерживая работу эндокринной системы. Медь нормализует процесс пищеварения, защищая пищеварительную систему от различных повреждений и воспалений.

Обычно организму достаточно меди, попадающей с продуктами , а нехватка меди чаще обусловлена природными особенностями человека или нарушением обменных процессов.

Много меди содержат орехи, сырой яичный желток, печень, бобовые, злаки, кисломолочные , овощи, фрукты и ягоды. Медь присутствует в свежем мясе, рыбе, морепродуктах, сое, ржаном хлебе, спарже и картофеле. Достаточно много этого микроэлемента в укропе, лапчатке прямостоячей, сушенице, марене красильной, листьях чайного куста, лобелии. Питьевая вода также содержит медь – около 1 мг на литр.

Людям с темными волосами нужно больше меди, чем светловолосым, так как она необходима для поддержания цвета волос. Нехватка ее проявляется ранней сединой.

Среди необходимых микроэлементов железо является одним из самых важных. Без него не может происходить образование миоглобина и гемоглобина. Многие ферменты образуются с участием железа, оно регулирует работу иммунной системы. Практически все биохимические процессы в наших клетках протекают с участием железа.

Этот незаменимый микроэлемент помогает работе щитовидной железы, поддерживает высокий уровень иммунной защиты. Железо способствует выведению токсинов, участвует в процессах регенерации, оно улучшает состояние кожи, волос и ногтей.

С его помощью контролируется синтез ДНК и холестериновый обмен, протекают окислительно-восстановительные реакции, замедляется образование свободных радикалов.

Обычное сбалансированное питание полностью обеспечивает человека необходимым количеством железа, но его нехватку все-таки испытывают многие люди, так как усвоение железа происходит по-разному.

Железо, которое в красном мясе, называется «органическим», оно усваивается лучше, чем «неорганическое» железо из растений. Всасывание железа в кишечнике замедляется в присутствии щавелевой и фитиновой кислот. Наоборот, лучшему усвоению железа помогают витамины группы В и С.

Основные источники железа - говяжья и телячья печень, рыба, яйца, моллюски, патока, сушеные грибы, какао, крупа, зерна ржи и пшеницы. Довольно много железа в луке, сельдерее, петрушке, в ботве репы, моркови, в салате, щавеле, крапиве, цветной и белокочанной капусте, фасоли, горохе, чечевице, огурцах и помидорах, хрене и чесноке.

Меньшее количество этого элемента содержат земляника, клубника, абрикосы, яблоки, персики, груши, черника, вишня, малина, смородина, сливы, свекла, тыква, картофель.

Дефицит железа может привести к анемии, сильной утомляемости, понижению способности к обучению, чувствительности к холоду, к потере работоспособности и выносливости, нарушению работы щитовидной железы, мышечной слабости, деформации ногтей, потере вкуса и нервным расстройствам.

Медь и железо входят в группу металлов. Поэтому общими признаками для них являются характерный блеск, пластичность, твердость. Оба они хорошие проводники тепла и электричества, что объясняется высокой подвижностью электронов. Оба являются переходными. Однако от объединяющих свойств перейдем к тому, чем отличаются медь и железо.

Некоторые сведения

Номер этого элемента в таблице Менделеева – 29. Буквенное обозначение – Cu. Медь входит в небольшое число металлов, о которых человек узнал раньше всего. Широкое освоение медь получила еще в древности из-за своей доступности, связанной с получением из руды. При работе с деревом медные орудия превосходили каменные.

Медь

Атомный номер элемента – 26. Символ – Fe. Железо находится в числе лидирующих по распространению в земной коре металлов (его опережает только алюминий). Изделия из железа производились еще с древнейших времен.

Железо

Сравнение

А теперь рассмотрим непосредственно отличие меди от железа:

1. Цвет. Железо бело-серебристое, что ставит его в один ряд с большинством металлов. Медь же относится к четверке металлов-исключений, имеющих явный цветовой оттенок. У меди он золотисто-розовый, а при контакте с воздухом металл темнеет до желто- или оранжево-красного.
2. Атомная масса. Эта величина, важная для стехиометрических расчетов, у меди больше – 63,5 а. е. м. Значение у железа – 55,8 а. е. м.
3. Температура плавления. Железо переходит в жидкое состояние при температуре 1539 °С. У меди показатель ниже – 1083 °С.
4. Теплопроводность у меди лучше. То же самое касается и электропроводности – у меди она выше, чем у железа, почти в шесть раз. Благодаря такой способности проводить ток медь широко используется в электропромышленности.
5. Магнитные свойства. У железа они ярко выражены, а у меди отсутствуют.
6. По прочности железо превосходит медь.
7. Удельное сопротивление. По этому показателю выигрывает железо.
8. В самородном виде медь в природе встречается чаще. Железо в чистом виде – редкость.
9. Железо очень восприимчиво к окислению и ржавеет, что называется, насквозь. Медь же характеризуется автозатуханием процессов коррозии. Это свойство меди с успехом используется, к примеру, в архитектуре – кровли и фасады из металла могут прослужить безаварийно до 150 лет.
10. Медь более дорогой металл.

Таковы основные критерии, поясняющие, в чем разница между медью и железом.

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката . Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе - удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа - 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности - 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие - магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) - платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления
Наименование металла, обозначение	Атомный вес	Температура плавления, °C	Удельный вес, г/куб.см
Цинк Zn (Zinc)	65,37	419,5	7,13
Алюминий Al (Aluminium)	26,9815	659	2,69808
Свинец Pb (Lead)	207,19	327,4	11,337
Олово Sn (Tin)	118,69	231,9	7,29
Медь Cu (Сopper)	63,54	1083	8,96
Титан Ti (Titanium)	47,90	1668	4,505
Никель Ni (Nickel)	58,71	1455	8,91
Магний Mg (Magnesium)	24	650	1,74
Ванадий V (Vanadium)	6	1900	6,11
Вольфрам W (Wolframium)	184	3422	19,3
Хром Cr (Chromium)	51,996	1765	7,19
Молибден Mo (Molybdaenum)	92	2622	10,22
Серебро Ag (Argentum)	107,9	1000	10,5
Тантал Ta (Tantal)	180	3269	16,65
Железо Fe (Iron)	55,85	1535	7,85
Золото Au (Aurum)	197	1095	19,32
Платина Pt (Platina)	194,8	1760	21,45

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Список сплавов металлов	Плотность сплавов (кг/м 3)
Адмиралтейская латунь - Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)	8525
Алюминиевая бронза - Aluminum Bronze (3-10% алюминия)	7700 - 8700
Баббит - Antifriction metal	9130 -10600
Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) - Beryllium Copper	8100 - 8250
Дельта металл - Delta metal	8600
Желтая латунь - Yellow Brass	8470
Фосфористые бронзы - Bronze - phosphorous	8780 - 8920
Обычные бронзы - Bronze (8-14% Sn)	7400 - 8900
Инконель - Inconel	8497
Инкалой - Incoloy	8027
Ковкий чугун - Wrought Iron	7750
Красная латунь (мало цинка) - Red Brass	8746
Латунь, литье - Brass - casting	8400 - 8700
Латунь, прокат - Brass - rolled and drawn	8430 - 8730
Легкиесплавыалюминия - Light alloy based on Al	2560 - 2800
Легкиесплавымагния - Light alloy based on Mg	1760 - 1870
Марганцовистая бронза - Manganese Bronze	8359
Мельхиор - Cupronickel	8940
Монель - Monel	8360 - 8840
Нержавеющая сталь - Stainless Steel	7480 - 8000
Нейзильбер - Nickel silver	8400 - 8900
Припой 50% олово/ 50% свинец - Solder 50/50 Sn Pb	8885
Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников = штейн с содержанием 72-78% Cu - White metal	7100
Свинцовые бронзы, Bronze - lead	7700 - 8700
Углеродистая сталь - Steel	7850
Хастелой - Hastelloy	9245
Чугуны - Cast iron	6800 - 7800
Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) - Electrum	8400 - 8900

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность - это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Рассчитанные на калькуляторе по формулам значения массы могут отличаться от реальных на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы - не совсем прямые, круг и сфера - не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям следует относиться как к ориентировочным.