Réz

29 nikkel ← réz → cink - ↑ Cu ↓ Ag 29 Cu Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	réz, Cu, 29
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	11, 4, d
Megjelenés	réz, fémes
Atomtömeg	63,546(3)  g/mol
Elektronszerkezet	[Ar] 3d10 4s1
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	8,96 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	8,02 g/cm³
Olvadáspont	1357,77 K (1084,62 °C, 1984,32 °F)
Forráspont	2835 K (2562 °C, 4643 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	13,26 kJ/mol
Párolgáshő $\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	300,4 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,440 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1509 1661 1850 2089 2404 2836
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös (lapcentrált)
Oxidációs szám	2, 1 (enyhén bázikus oxid)
Elektronegativitás	1,90 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 745,5 kJ/mol
	2.: 1957,9 kJ/mol
	3.: 3555 kJ/mol
Atomsugár	135 pm
Atomsugár (számított)	145 pm
Kovalens sugár	138 pm
Van der Waals-sugár	140 pm
Egyebek
Mágnesség	diamágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 1,678 E-8 Ω·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 401 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 16,5 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(szobahőm.) (annealed) 3810 m/s
Young-modulus	130 GPa
Nyírási modulus	48 GPa
Kompressziós modulus	140 GPa
Poisson-tényező	0,34
Mohs-keménység	3,0
Vickers-keménység	369 MPa
Brinell-keménység	874 HB
CAS-szám	7440-50-8
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A réz izotópjai Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t. 63Cu 69,17% Cu stabil 34 neutronnal 65Cu 30,83% Cu stabil 36 neutronnal
Hivatkozások

A réz lángfestése

A réz egy kémiai elem. Rendszáma 29, vegyjele Cu. Nevét Ciprusról (Cuprum) kapta, nyelvújításkori neve rézany. Vörös színű fém, ha teljesen száraz levegőn marad, nedves levegőn viszont zöld színű patina vonja be. Puha, jó áram- és hővezető, jól nyújtható anyag. A természetben főként szulfidjai fordulnak elő, de előfordul oxidos, arzenides, kloridos és karbonátos ércekben, sőt elemi állapotban, termésrézként is. Legfontosabb ásványa a kalkopirit (CuFeS₂). Vegyületei mérgezőek, de nyomelemként, egyes enzimek működéséhez alapvető fontosságú. A fémek redukálósorában a hidrogén mögött áll, ezért csak oxidáló savakban oldódik. A tűz lángját zöldre festi.

A műszaki nyelvben a vörösréz megnevezést használják, megkülönböztetésül a sárgaréz (messing) nevű fémötvözettől.

A vas mellett a réznek meghatározó szerepe volt az emberi kultúrtörténetben. A fémmegmunkálás és ezzel a technológiai fejlődés gyökerei a kőrézkorba nyúlnak vissza.

Fontos ötvözetei

• A réz és a cink (horgany) ötvözete a sárgaréz. Jól forgácsolható, szabad levegőn nem oxidálódik. Élelmiszer-gépgyártásban is használható. Színe a réztartalomtól függ, pl. a hamis (gagyi) arany 80%-a réz.
• A réz és az ón ötvözete a bronz. Jól önthető, vegyileg ellenálló. Dísztárgyakat, szobrokat, alkatrészeket készítenek belőle. Szépen patinásodik pl. a városi levegő kéntartalmától.
• A réz és a nikkel ötvözete az újezüst, azaz az alpakka. Ezüstszínű, vegyileg ellenálló. Étkezőedények, -eszközök egykori alapanyaga.

Kémiai tulajdonságai

Réz

A réz standardpotenciálja a hidrogénnél pozitívabb, a réz nem oldódik nem oxidáló savakban (például sósavban) és lúgokban sem. Tömény oxidáló savakban (kénsav, salétromsav) oldódik, de ekkor nem hidrogén, hanem kén-dioxid illetve nitrogén-oxidok fejlődnek. Vegyületeiben leggyakrabban +2 vagy +1 oxidációs számú. Levegőn állva a felületén zöldes színű bázisos réz-karbonát réteg, patina alakul ki. Halogénekkel reagál, de fluor hatására a felületén védő CuF₂ réteg keletkezik, így fluorgázzal lehet rézből készült eszközökkel dolgozni. Kénnel könnyebben reagál, mint oxigénnel. Ammónia hatására magas hőmérsékleten nitridek képződnek, vízgőzzel nem reagál. Hidrogén-klorid-gáz hatására réz(I)-klorid keletkezik belőle.

A réz(I) ion reakciói

Ha réz(I)-só oldatához hidroxidionokat adunk (például lúggal reagáltatjuk), réz(I)-oxid (Cu₂O) csapadék válik ki.

$\mathrm {2\ Cu^{+}+2\ OH^{-}\rightarrow Cu_{2}O+H_{2}O} \,\!$

Szintén réz(I)-oxid csapadék keletkezik a Fehling-próba során. Ez a próba redukáló hatású szerves vegyületek (például aldehidek) kimutatására alkalmas.

A réz(II)ion reakciói

A réz(II) erős savval alkotott sói (nitrát, szulfát, stb.) vizes oldatban savasan hidrolizálnak. Oldatából hidroxidionok hatására világoskék réz(II)-hidroxid csapadék válik le, mely felesleg ammónia hatására intenzív kékesibolya színű amminkomplex képződése közben oldódik:

$\mathrm {Cu(OH)_{2}+4\ NH_{3}\rightleftharpoons Cu(NH_{3})_{4}^{2+}+2\ OH^{-}}$

Ez a reakció a réz(II)ion kimutatásának jellemző és érzékeny reakciója, mellyel 6 ppm mennyiség már kimutatható.

A jodidionokat redukálja:

$\mathrm {2\ Cu^{2+}+4\ I^{-}\rightarrow 2\ CuI+I_{2}}$

Fontos vegyületei

lásd még: A réz vegyületei

Fontosabb ércei, ércásványai: azurit, bornit, covellin, dioptáz, kuprit, malachit, enargit, luzonit, kalkofillit, kalkopirit, kalkozin, krizokolla, termésréz, türkiz.

Rézvegyületek

Egyiptomi kék	CaCuSi4O10
Klorofillin	C34H31CuN4Na3O6
Réz(I)-bromid	CuBr
Réz(I)-jodid	CuI
Réz(I)-klorid	CuCl
Réz(I)-oxid	Cu2O
Réz(II)-bromid	CuBr2
Réz(II)-hidroxid	Cu(OH)2
Réz(II)-karbonát	CuCO3
Réz(II)-klorid	CuCl2
Réz(II)-oxid	CuO
Réz(II)-szulfid	CuS
Réz-szulfát (réz-gálic)	CuSO4

A réz-gálicot oltott mésszel keverve készül a bordói lé, amit permetezőszerként használnak.

A patina réz(II)-hidroxid és réz(II)-karbonát keveréke.

Előállítása

lásd: Színesfém-kohászat Kalkopiritből flotálással dúsítják, majd parciális oxidálással rezes kénkövet állítanak elő. Ebből reakciós, illetve redukciós eljárással állítják el a fémrezet. Finomítása elektrolízissel történik.

Bányászata

Chile, az Amerikai Egyesült Államok és Indonézia jelenleg a világ három legnagyobb rézérc-kitermelője.

Előfordulása a talajban

A litoszférában átlagosan 50 mg/kg réz található. A talajvíz 0,01-2,8 mg/dm³ rezet tartalmazhat. A felszíni talajok réztartalma 2–250 mg/kg tartományban változik, az átlagos érték 20 mg/kg, a mezőgazdasági talajokban általában 1–50 mg/kg található. A növények számára hozzáférhető, mozgékony formában a réznek csak kis hányada található.

A réz legnagyobb része szerves vagy szervetlen adszorpciós felületekhez kötve, két-értékű formában található a talajban. A réz előfordulhat még a szilikátok kristályrácsában és különböző, nehezen oldható rézvegyületekben, mint pl. réz-foszfát, réz-karbonát, réz-szulfid. A réz-szulfidot a többi fémszulfidhoz hasonlóan a talajban élő kénbaktériumok oxidálhatják, miközben réz-hidroxid keletkezik. A réz a talaj szerves és szervetlen alkotórészeivel egyaránt kölcsönhatásba lép, és a felső rétegekben akkumulálódik (nem mosódik ki). A talajok szerves anyagának a fulvosav része oldékony komplexet, míg a huminsav része oldhatatlan komplexet képezve gátolja a mikroelemeknek a felvehetőségét, ezzel csökkentve a közvetlenül felvehető rézmennyiséget.

A réznek komplexképző képessége és nagyobb adszorpciós energiája miatt kis hányada van mozgékony formában. Az adszorpciós komplexumon kötött réztartalom nagyon erősen kötődik a felülethez, más kationok csak nehezen szoríthatják ki, erre elsősorban a H⁺-ion képes. Többek között ezzel magyarázható, hogy savanyú közegben az oldható réztartalom növekszik. A réz mobilitása a talaj kémhatásának emelkedésével csökken, a talajok meszezése tehát csökkenti a növények rézfelvételét. Hasonló hatása van a talajokba juttatott szerves anyagoknak és foszfát műtrágyáknak is, valamint az is ismert, hogy a Cu határozottan gátolja a Zn-felvételét és ez fordítva is bizonyított.

Élettana

Szerepe a növények életében

A réz fontos szerepet játszik a plasztocianin nevű kloroplasztfehérjében, továbbá fontos a fotoszintetikus folyamatok elektrontranszportjában is. Részt vesz a fehérjék és szénhidrátok metabolitikus folyamataiban. Komponensként szerepel a citokróm-oxidáz, aszkorbinsav-oxidáz, valamint a polifenol-oxidáz enzimekben. Szerepet tulajdonítanak neki a zsírsavak dehidrogénezési folyamataiban is.

A fotoszintézis fényhez kapcsolódó folyamata a tilakoid membránon

Fontosabb réztartalmú enzimek (a réz-tartalmú enzimek - kivétel nélkül - az oxido-reduktázok csoportjába tartoznak): amino oxidáz, galaktóz oxidáz, nitrit-reduktáz, citokróm-c oxidáz, aszkorbinsav oxidáz, polifenol oxidáz, szuperoxid dizmutáz.

A növények átlagos réztartalma 3–7 mg/kg közé esik. A toxikussági határ 20 mg/kg értéknél kezdődik. A rézfeleslegre érzékenyebb növények a bab- és borsófélék, a burgonya, a rizs, a rezet viszont jól tűri a lucerna, a hagymafélék és a búza. A réz a talajokban ritkán fordul elő Cu²⁺ formájában, gyakran a huminsavval és fulvósavakkal alkotott komplexekben található. Vannak természettől fogva rézszegény talajok (pl. savanyú homok), illetve a talaj magas humusztartalma (pl. a láptalajok esetében) is erősen megköti a rézionokat. Nagy adagú foszfor-, nitrogén- és káliumtrágyázás is relatív rézhiányt eredményez. Szárazabb években a növények a korai fejlődési szakaszokban érzékenyek a rézhiányra.

A rézhiányt gyakran nehéz azonosítani, mivel a tünetek nem olyan határozottak, mint más elemek esetében. A növekedés- vagy terméscsökkenést nehezen vagy egyáltalán nem lehet felismerni. Tipikus tünetek a fonnyadás, a besodródás, a fiatalabb levelek elhalása. Általánosan elmondható, hogy a rézhiány először a fiatal, aktív anyagcseréjű leveleken és szerveken jelentkezik. A réz-hiányra a gabonafélék a legérzékenyebbek. A fiatal, aktívan növekvő levelek fonnyadnak, kifehérednek, száradnak és csavarodnak. A kalász illetve buga üres és nehezen jön ki a hüvelyből. A kalász alatt a szár lehajlik. Normális sárgulási (érési) folyamat helyett barnulás következik be. Általános szóhasználatban "fehérkalászúság”, „csúcsfehéredés”, „csúcsszáradás” a tünet neve. Kukoricán, a legfiatalabb leveleken mutatkozik hasonló elváltozás. Fűféléken a gabonához hasonló tünetek alakulnak ki, és az értékes füvek helyét az értéktelenek foglalják el.

Plasztocianin, egy réztartalmú redox-aktív fehérje

A réztöbblet is kedvezőtlenül hat a növények növekedésére. Ismeretes a csonthéjas gyümölcsfák rézérzékenysége, amelyben a réz mellett az alacsony pH-érték is szerepet játszik. A toxikus réz az idősebb levelek csúcsán vagy szélein vörösbarna nekrózisokkal jelentkezik, melyek a levéllemez belseje felé terjednek. Súlyos esetben a növények elhalnak.

Szőlőültetvényben a gyakori rezes permetezés növeli a talaj termőrétegének réztartalmát. Hasonló a helyzet rézbányák és galvanizáló üzemek közelében. Ezeken a helyeken tömegesen fordul elő a "rézjelző" hólyagos habszegfű (Silene cucubalus) gyomnövény, ami kifejezetten rézkedvelő növény. A talaj magas réztartalma nagy adagú humusz, foszfát- és mésztrágyázással megszüntethető, de legalább is csökkenthető. A réztöbblet hatása az ion-antagonizmus következtében vashiány-tüneteket eredményez. Különösen érzékeny a réztöbbletre a mák, a paraj, a szamóca, a kardvirág és a hortenzia. Hatására ezeknél a növényeknél látványosan csökken a terméshozam, illetve a díszítő érték.

Az élő szervezetben a réz többnyire fehérjékhez kötött formában (rézproteinekben) fordul elő. A biológiai szempontból aktív rézproteineket három fő típusba lehet sorolni:

• I. típusú vagy “kék”-rézproteinek: egyetlen rezet tartalmaznak egy erősen torzult, [2•N(imidazol), S(tiol), S(tioéter)] - donoratomok által meghatározott koordinációs környezetben. Ezek a metalloenzimek főleg redoxireakciókat katalizálnak (pl. a növényekben előforduló lakkáz és aszkorbinsav-oxidáz, valamint az emlősökben megtalálható ceruloplazmin).
• II. típusú rézproteinek: szabályos monomer réz(II)komplexekre jellemző torzult oktaéderes koordináció valósul meg, erős ekvatoriális és igen gyenge axiális kölcsönhatásokkal (pl. szuperoxid-diszmutázok).
• III. típusú rézproteinek: két réz(I)iont tartalmaznak, mindkét réz hisztidil-oldalláncokon keresztül kapcsolódik a fehérjéhez. Ezen enzimek az oxigénmolekula transzportjában és aktiválásában vesznek részt (ilyen pl. a puhatestűekben előforduló hemocianin).

Újabban egy IV. típust is javasolnak, ami egy három réz(II)ionból álló egységet jelöl. Szintén nem sorolható az első három csoportba a citokróm-c-oxidáz, melyben kétféle réz van: a Cu_A a mitokondrium membránján kívül helyezkedik el, míg a Cu_B egy vasatommal csatolva a membránon belül található.

Felhasználása

• elektromosipar
• egyéb ipari felhasználás: motortekercselés
• ötvözőanyag (például sárgaréz, bronz)
• növényvédőszerekben (CuSO₄-rézgálic)

Homeopátiás szerként

A Cuprum a legfontosabb homeopátiás szerek egyike mindenféle görcsök, például epilepszia vagy szülés utáni méhösszehúzódási fájdalmak esetén.

Dr. Tinus Smits az autizmus homeopátiás terápiájában egyik fő szerként alkalmazza.

Képek

• 

  A szuperoxid dizmutáz felépítése

• 

  A citokróm-c oxidáz felépítése

• 

  A ceruloplazmin felépítése

Források

• ALLOWAY B. J. (1995): Heavy metals in soils, Blackie Academic and Professinal, London
• FILEP GY. (1987):Talajtani alapismeretek I. Általános talajtan - DATE Mg. Kar jegyzet, Debrecen
• FILEP GY. (1988): Talajkémia - Akadémia Kiadó, Bp.
• HARGITAI L. (1998): Talajtan és Agrokémia II. Jegyzet. Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, Bp.
• KÁDÁR I. (1992): A növénytáplálás alapelvei és módszerei. Akaprint, Bp.
• KÁDÁR I. (1998): Talaj és környezet szennyeződése. GATE Mezőgazdasági Főiskolai Kar, Gyöngyös
• KOVÁCS M. (1998): Talajjelző növények. Természetbúvár, 53. évf. 6. sz.
• LOCH J. – NOSTICZIUS Á. (2004): Agrokémia és növényvédelmi kémia, Mezőgazda Kiadó, Bp.
• MENGEL K. (1976): A növények táplálkozása és anyagcseréje. Mezőgazdasági Kiadó, Bp.
• PAIS I. (1999): A mikroelemek jelentősége az életben. Mezőgazda Kiadó, Bp.
• PATÓCS I. (szerk.) (1989): A növények táplálkozási zavarai és betegségei. Agroinform, Bp.
• SIMON L. – SZILÁGYI M. (szerk.) (2003): Mikroelemek a táplálékláncban. Bessenyei György Kiadó, Nyíregyháza
• STEFANOVITS P. – Filep Gy. – Füleky Gy. (1999): Talajtan. Mezőgazda, Bp.
• SZABÓ S. A. – REGIUSNÉ M. Á. – GYŐRI D. – SZENTMIHÁLYI S. (1987): Mikroelemek a mezőgazdaságban I. (Esszenciális mikroelemek). Mezőgazdasági Kiadó, Bp.
• Dr. Nagy József - Általános és szervetlen kémia Műegyetem Kiadó 1994

További információk

• Sulinet: A réz
• A réz szerepe az emberi táplálkozásban
• Réz.lap.hu - linkgyűjtemény
• Agrokémia jegyzet [1]
• Fémionok [2]
• a magyar Wikipédia rezet tartalmazó vegyületeinek listája külső keresővel