A réz egy kémiai elem. Rendszáma 29, vegyjeleCu. Nevét Ciprusról (cuprum) kapta, nyelvújításkori neve rézany.[1] Vörös színű fém, ha teljesen száraz levegőn marad, nedves levegőn viszont barnászöld 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.[2] Legfontosabb ásványa a kalkopirit (CuFeS2). Vegyületei mérgezőek, ezért egy időben kötelező volt a belőle készült edények belsejének az ónnal való bevonása. Nyomelemként viszont egyes enzimek működéséhez alapvető fontosságú.[3] A fémek redukálósorában a hidrogén mögött áll, ezért csak oxidáló savakban oldódik. A tűz lángját zöldre festi. Hármaspontja 0,6 Pa nyomáson 1080 °C (1353 K),[4] így 0,6 Pa nyomás alatt gőz állapotú (a mellélelt adatok a folyadék gőzére vonatkoznak). A kritikus hőmérséklet 6550 K (6277 °C) 160 MPa nyomáson[5]
A vas mellett a réznek meghatározó szerepe volt az emberiség kultúrtörténetében. A fémmegmunkálás és ezzel a technológiai fejlődés gyökerei a kőrézkorba nyúlnak vissza. A hétköznapi szóhasználatban az ötvözetlen rézre a vörösréz megnevezést használják, megkülönböztetésül a sárgaréz (messing) nevű fémötvözetétől.
Fontos ötvözetei
A réz és a cink (régiesebb nevén horgany) ötvözete a sárgaréz. Jól forgácsolható, szabad levegőn enyhén oxidálódik, elveszíti a fényét. Élelmiszer-gépgyártásban is használható. Színe a réztartalomtól függ, pl. a hamis arany 80%-a réz.
A réz és az ón ötvözete a bronz. Jól önthető, vegyileg ellenálló. Dísztárgyakat, szobrokat, alkatrészeket készítenek belőle. Szépen patinásodik, a patina barna színárnyalatai függnek a városi levegő kéntartalmától, illetve hosszú évek alatt ez a barna szín majdnem fekete lesz.
A réz és a nikkel ötvözete az újezüst, kínaezüst vagyis az alpakka. Ezüstszínű, vegyileg ellenálló. Étkezőedények, és evőeszközök egykori kedvelt alapanyaga. Oxidjának a színe is hasonlít az ezüstéhez, világos-szürkésbarna lesz, valamint a réz savanykás szaga is jobban érződik utána.
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.[2]
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:
Ez a reakció a réz(II)ion kimutatásának jellemző és érzékeny reakciója, mellyel 6 ppm mennyiség már kimutatható.
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.
Újrahasznosítása
Az alumíniumhoz hasonlóan a réz is minőségromlás nélkül újrahasznosítható, mind a nyersanyagból, mind a gyártott termékekből. Mennyiségét tekintve a réz a harmadik legtöbbször újrahasznosított fém a vas és az alumínium után. A valaha bányászott réz becsült 80%-a ma is használatban van. A Nemzetközi Erőforrás Panel Metal Stocks in Society (Fémkészletek a társadalomban) című jelentése szerint a társadalomban használt réz egy főre jutó globális készlete 35–55 kg. Ennek nagy része inkább a fejlettebb országokban található (140–300 kg/fő), mint a kevésbé fejlett országokban (30–40 kg/fő).
A réz újrahasznosítása nagyjából ugyanolyan folyamat, mint a réz kitermelése, de kevesebb lépést igényel. A nagy tisztaságú rézhulladékot kemencében megolvasztják, majd redukálják és tuskókká vagy ingotokká öntik; a kisebb tisztaságú rézhulladékot kénsavfürdőben történő galvanizálással finomítják.
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 hidrogénion (H+) 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 réz határozottan gátolja a cink felvételét, és ez fordítva is bizonyított.[6]
Élettani szerepe
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.[7]
A fotoszintézis fényhez kapcsolódó folyamata a tilakoid membránon
Fontosabb réztartalmú enzimek (a réztartalmú enzimek – kivétel nélkül – az oxido-reduktázok csoportjába tartoznak): amino-oxidáz, galaktóz-oxidáz, nitrit-reduktáz, citokróm-C-oxidáz, aszkorbinsav-oxidáz, polifenol-oxidáz, szuperoxid-diszmutáz.
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 legalábbis 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 CuA a mitokondrium membránján kívül helyezkedik el, míg a CuB egy vasatommal csatolva a membránon belül található.
A réz gyakori összetevője bizonyos homeopátiás szereknek, melyeket görcsök, például epilepszia vagy szülés utáni méhösszehúzódási fájdalmak esetén alkalmaznak.[8]
Dr. Tinus Smits az autizmus homeopátiás terápiájában egyik fő szerként alkalmazza.[9]
Mely metódus nem alátámasztott, tudományosan nem igazolt, ellenben mint placebo hatást elősegítendő szer, alkalmazható.
Képek
A citokróm-C-oxidáz felépítése
A ceruloplazmin felépítése
Jegyzetek
↑Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
↑ abszerk.: Náray-Szabó Gábor: Kémia. Budapest: Akadémiai Könyvkiadó, 370–371. o. (2006). ISBN 963-05-8240-6
↑ abBarcza Lajos, Buvári Ágnes. A minőségi kémiai analízis, 6., átdolgozott kiadás, Budapest: Medicina Könyvkiadó, 189–195. o. (2008). ISBN 978-963-226-186-7
↑triple point. MIT. (Hozzáférés: 2022. november 12.)
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, Budapest
HARGITAI L. (1998): Talajtan és Agrokémia II. Jegyzet. Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, Budapest
KÁDÁR I. (1992): A növénytáplálás alapelvei és módszerei. Akaprint, Budapest
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, Budapest
MENGEL K. (1976): A növények táplálkozása és anyagcseréje. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest
PAIS I. (1999): A mikroelemek jelentősége az életben. Mezőgazda Kiadó, Budapest
PATÓCS I. (szerk.) (1989): A növények táplálkozási zavarai és betegségei. Agroinform, Budapest
SIMON L. – SZILÁGYI M. (szerk.) (2003): Mikroelemek a táplálékláncban. Bessenyei György Kiadó, Nyíregyháza
STEFANOVITS P. – Filep Gy. – Füleky Gy. (1999): Talajtan. Mezőgazda, Budapest
SZABÓ S. A. – REGIUSNÉ M. Á. – GYŐRI D. – SZENTMIHÁLYI S. (1987): Mikroelemek a mezőgazdaságban I. (Esszenciális mikroelemek). Mezőgazdasági Kiadó, Budapest
Dr. Nagy József – Általános és szervetlen kémia Műegyetem Kiadó 1994
