铜是元素周期表第4周期1B族元素,一种最重要的重有色金属。元素符号Cu,原子序数29,相对原子质量63.546。铜在常温下为固体,新断面呈紫红色,加热易氧化。铜具有优良的导电和导热性能,较好的耐蚀性,变形阻抗较低,能承受高度的冷变形而不破裂,是一种重要的重有色金属材料,主要用于电子、电工、机械、建筑和运输等工业部门。铜的化合物有数百种,但以工业规模生产的不Chemicalbook多,其中最重要的是五水硫酸铜,或称胆矾(CuSO4·5H2O),其次有波尔多液(Cu(OH)2·CuSO4)、偏亚砷酸铜(Cu(AsO2)2)、醋酸铜[Cu(CH3COO)2]的复合物、氰化亚铜(CuCN)、氯化铜(CuCl2)、氧化亚铜(Cu2O)、氧化铜(CuO)、碱性碳酸铜和环烷酸铜等。铜盐可用作农业杀霉菌剂。硫酸铜可用作催吐剂和黄磷灼伤的局部解毒剂。

铜是人类最早发现和使用的金属之一。约一万年前,人类就认识了自然铜,并将它锤打成小锥或小钉等。迄今发现人类最早炼制的铜器当推伊朗境内泰佩海亚出土的刮刀、凿子和锥子等,年代约为公元前3800年。1978年在甘肃省东乡马家窑类型遗址中Chemicalbook出土的锡青铜小刀,是迄今中国发现的最早青铜器件,其年代约为公元前2750年,这表明中国是世界最早使用铜器的国家之一。中国早在公元前770年就掌握了竖炉炼铜技术,宋元丰元年(1078年)铜产量达到7300t,铜冶金技术已达相当水平。

物理性质

铜 用途与合成方法

铜是仅次于银的优良的导电和导热体。常温下铜的电导率和热导率分别为银的94%和73.2%。铜原子的外电子层构型为〔Ar〕3d104s1。铜在形成化合物时可失去4s轨道的1个电子,也可同时失去3d轨道中的1个电子,所以铜主要有+1和+2两种价态。常温下铜的氧化态以+2价为主,高温时低价态化合物稳定。铜有63Cu和65Cu两个稳定的天然同位素,63Cu含有29个质子和34个中子,65Cu含有29个质子和36个中子。已知铜有9个不稳定的同位素。铜在室温的干燥空气中能稳定存在,但长Chemicalbook期放置在含CO2的潮湿空气中时,会生成绿色的碱性碳酸铜,俗称铜绿。2价铜的电化当量为0.329mg/C。铜不能置换酸性水溶液中的氢,也不溶于盐酸和没有溶解氧的硫酸中,但可溶于具有氧化作用的硝酸中。铜与碱溶液作用很慢,但易与氨水反应,形成配合物。铜易溶于醋酸等有机酸中。可溶铜盐一般都具有毒性。铜的晶体结构为面心立方晶格。纯铜具有十分良好的延展性,可加工成很细的丝和很薄的片。铜又是优良的导电和导热体,其导电和导热能力在金属中仅次于银。微量杂质的存在都会使铜的导电能力大为降低。

主要用途

由于铜具有许多优异性能,在各工业部门中得到广泛应用。直到20世纪60年代,铜的重要性和消费量仅次于铁。20世纪60年代后,才让位给资源更丰富、价格更便宜的铝,退居第三位。20世纪80年代后期中国铜消费比例列于表2。就世界范围而言,铜产量半数以上用于电力和电子工业,如制造电缆、电线、电机及其他输电和电讯设备。20世纪80年代后,铜在电信上的部分用途被光导纤维所代替。铜也是国防工业的重要材料。由于铜的导电性很好,广泛应用于电气工业中,制造电线电缆需要纯铜(含量99.95%以上),是将粗铜用电解法精炼而成。铜能与锌、锡、铝、镍、铍等形成多种重要合金。黄铜(铜锌合金)、青铜(铜锡合金)用于制造轴承、活塞、开关、油管、换热器等。铝青铜(铜铝合金)抗振能力很强,可用以制造需要强度和韧性的铸件。铜镍合金中的蒙奈尔合金以抗蚀Chemicalbook性著称,多用于制造阀、泵、高压蒸汽设备。白铜是铜镍合金,有良好的机械性能和耐腐蚀性,用于精密机械制造。铍青铜(含铍铜合金)的力学性能超过高级优质钢,广泛用于制造各种机械部件、工具和无线电设备。铜的化合物是农药、杀菌剂、颜料、电镀、原电池、染料和触媒的重要原料。无氧铜由于其纯度高,且无氢脆问题,因而使用在波导、真空管和晶体管部件、玻璃和金属封结、同轴电缆以及超导磁绕组的稳定化处理等方面。韧铜用来制作铜母线、接触器、各种类型的导体、雷达部件、开关和接点等。上述两种铜经加银处理的用于制作需要抗软化器件,如变压器、发电机和大型同步发电机的绕组等。磷脱氧铜主要用于制作电冰箱和空调器用管,整流器和输水管或输气管等(当导电和导热以及焊接性能或钎焊性能需要时)。易切削铜主要用于制造螺纹制品和其他焊嘴、夹具、端子和开关部件等。

 

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