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銅是什么

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銅是什么

發布日期:2018-04-18 作者: 點擊:

       銅是一種過渡元素,化學符號Cu,英文copper,原子序數29。純銅是柔軟的金屬,表面剛切開時為紅橙色帶金屬光澤,單質呈紫紅色。延展性好,導熱性和導電性高,因此在電纜和電氣、電子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以組成眾多種合金。銅合金機械性能優異,電阻率很低,其中最重要的數青銅和黃銅。此外,銅也是耐用的金屬,可以多次回收而無損其機械性能。
  
 銅導體 二價銅鹽是最常見的銅化合物,其水合離子常呈藍色,而氯做配體則顯綠色,是藍銅礦和綠松石等礦物顏色的來源,歷史上曾廣泛用作顏料。銅質建筑結構受腐蝕后會產生銅綠(堿式碳酸銅)。裝飾藝術主要使用金屬銅和含銅的顏料。
  
  銅是人類最早使用的金屬之一。早在史前時代,人們就開始采掘露天銅礦,并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿,銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。銅是一種存在于地殼和海洋中的金屬。銅在地殼中的含量約為0.01%,在個別銅礦床中,銅的含量可以達到3%~5%。自然界中的銅,多數以化合物即銅礦石存在。
  
  銅的活動性較弱,鐵單質與硫酸銅反應可以置換出銅單質。銅單質不溶于非氧化性酸。
  
  物理性質
  
  銅呈紫紅色光澤的金屬,密度8.92克/立方厘米。熔點1083.4±0.2℃,沸點2567℃。有很好的延展性。導熱和導電性能較好。
  
  銅有29個同位素。Cu(63)和Cu(65)很穩定, Cu在自然存在的銅中約占69%;它們的自旋量子數都為3/2。
  
  磁性:抗磁性
  
  晶體類型:面心立方結構
  
  電阻率:1.75×10-8
  
  聲音在其中的傳播速率(室溫)3810(m/S)
  
  固態密度 8960 kg/m3
  
  液態密度 8091 kg/m3
  
  比熱: 370 J/(kg·K)
  
  熱導率:400 W/m.K
  
  原子半徑:186 pm
  
  化合價通常為+2,也有+1(3價銅僅在少數不穩定的化合物中出現)
  
  氧化態主要:+Ⅱ其他:+Ⅰ
  
  在地殼中的含量(ppm):50
  
  在太陽中的含量(ppm):0.7
  
  電離能:7.726電子伏特
  
  焰色為:綠色
  
  化學性質
  
  原子結構
  
  電子層:K-L-M-N
  
  電子層分布:2-8-18-1
  
  電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1
  
  與氧氣的反應
  
  銅是不太活潑的重金屬,在常溫下不與干燥空氣中的氧化合,加熱時能產生黑色的氧化銅:
  
  銅與氧氣在加熱條件下反應的方程式
  
  銅與氧氣在加熱條件下反應的方程式
  
  如果繼續在很高溫度下燃燒,就生成紅色的Cu2O:
  
  與空氣的反應
  
  在潮濕的空氣中放久后,銅表面會慢慢生成一層銅綠(堿式碳酸銅),銅綠可防止金屬進一步腐蝕,其組成是可變的。
  
  與鹵素、硫及氯化鐵的反應
  
  與鹵素的反應
  
  銅在常溫下就能與鹵素直接化合。
  
  Cu + Cl2 =CuCl2(也可在點燃條件下進行)
  
  與硫的反應
  
  加熱時,銅與硫直接化合生成Cu2S:
  
  2Cu + S =Cu2S
  
  與氯化鐵溶液反應
  
  在電子工業中,常用FeCl3溶液來刻蝕銅,以制造印刷線路。
  
  Cu + 2FeCl3 =2FeCl2 + CuCl2
  
  與酸的反應
  
  與空氣和稀酸反應
  
  在電位序(金屬活動性順序)中,銅族元素都在氫以后,所以不能置換稀酸中的氫。但當有空氣存在時,銅先生成氧化銅,然后再與酸作用然后緩慢溶于這些稀酸中:
  
  2Cu + 4HCl + O2= 2CuCl2 + 2H2O
  
  2Cu + 2H2SO4 + O2= 2CuSO4 + 2H2O
  
  與濃鹽酸反應
  
  濃鹽酸在加熱時也能與銅反應,這是因為Cl和Cu形成了較穩定的配離子[CuCl4],使Cu=Cu + e的平衡向右移動:
  
  2Cu + 8HCl(濃)== 2H3[CuCl4] + H2↑
  
  與氧化性酸反應
  
  銅易為HNO3、熱濃硫酸等氧化性酸氧化而溶解:
  
  Cu + 4HNO3(濃) =Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
  
  3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
  
  Cu + 2H2SO4(濃) =CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
  
  催化劑
  
  能充當一些有機物的催化劑
  
  2CH3CH2OH+O2 —(Cu或者Ag,加熱)—→2CH3CHO+2H2O[1]
  
  同位素
  
  銅有29個同位素。Cu和Cu很穩定,Cu在自然存在的銅中約占69%;它們的自旋量子數都為3/2。
  
  3銅化合物編輯
  
  銅最常見的價態是+1和+2。
  
  銅(I)
  
  銅(I)又稱亞銅,氯化亞銅、氧化亞銅都是常見的一價銅化合物。[Cu(NH3)2]是亞銅和氨的配離子,無色,易被氧化。
  
  銅(II)
  
  銅(II)是銅最常見的價態,它可以和絕大部分常見的陰離子形成鹽,如總所周知的硫酸銅,存在白色的無水物和藍色的五水合物。堿式碳酸銅,又稱銅綠,有好幾種組成形式。氯化銅和硝酸銅也是重要的銅鹽。
  
  銅(II)可以形成一系列的配離子,如[Cu(H2O)4]藍色、[CuCl4]黃綠、[Cu(NH3)4]深藍等,它們的顏色也不盡相同。
  
  常用銅化合物
  
  硫酸銅(五水、一水和無水)、醋酸銅(CH3COO)2Cu·H2O)、氧化銅CuCl和氧化亞銅Cu2O)、氯化銅 (CuCl2)和氯化亞銅(CuCl) 、氯氧化銅(CuCl2)、硝酸銅(Cu(NO3)2)、氰化銅(Cu(CN)2)、脂肪酸銅、環烷酸銅(C22H14CuO4)等 。
  
  硫酸銅
  
  五水合硫酸銅
  
  化學式CuSO?·5H?O,呈藍色,俗稱藍礬。它往往也是生產其它許多鹽類的原料。
  
  無水硫酸銅
  
  用作分析試劑、醇類和有機化合物的脫水劑。也用作氣體干燥劑、實驗中檢驗水蒸氣(觀察其是否變藍)及銅的著色,有毒,急性毒性:LD50:300 mg/kg(大鼠經口)。
  
  4用途編輯
  
  銅是與人類關系非常密切的有色金屬,被廣泛地
  
  銅作為內芯的導線
  
  應用于電氣、輕工、機械制造、建筑工業、國防工業等領域,在中國有色金屬材料的消費中僅次于鋁。銅是一種紅色金屬,同時也是一種綠色金屬。說它是綠色金屬,主要是因為它熔點較低,容易再溶化、再冶煉,因而回收利用相當地便宜。
  
  合金
  
  而銅可用于制造多種合金,銅的重要合金有以下幾種:
  
  黃銅
  
  黃銅是銅與鋅的合金,因色黃而得名。黃銅的機械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密儀器、船舶的零件、槍炮的彈殼等。黃銅敲起來聲音好聽,因此鑼、鈸、鈴、號等樂器都是用黃銅制做的。
  
  航海黃銅
  
  銅與鋅、錫的合金,抗海水侵蝕,可用來制作船的零件、平衡器。
  
  青銅
  
  銅與錫的合金叫青銅,因色青而得名。在古代為常用合金(如中國的青銅時代)。青銅一般具有較好的耐腐蝕性、耐磨性、鑄造性和優良的機械性能。用于制造精密軸承、高壓軸承、船舶上抗海水腐蝕的機械零件以及各種板材、管材、棒材等。青銅還有一個反常的特性——“熱縮冷脹”,用來鑄造塑像,冷卻后膨脹,可以使眉目更清楚。
  
  磷青銅
  
  銅與錫、磷的合金,堅硬,可制彈簧。
  
  白銅
  
  白銅是銅與鎳的合金,其色澤和銀一樣,銀光閃閃,不易生銹。常用于制造硬幣、電器、儀表和裝飾品。
  
  十八開金(18K金或稱玫瑰金)
  
  6/24的銅與18/24的金的合金。
紅黃色,硬度大,可用來制作首飾、裝飾品。

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