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铜是什么

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铜是什么

发布日期:2018-04-18 作者: 点击:

       铜是一种过渡元素,化学符号Cu,英文copper,原子序数29。纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为红橙色带金属光泽,单质呈紫红色。延展性好,导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异,电阻率很低,其中最重要的数青铜和黄铜。此外,铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。
  
 铜导体 二价铜盐是最常见的铜化合物,其水合离子常呈蓝色,而氯做配体则显绿色,是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源,历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿(碱式碳酸铜)。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料。
  
  铜是人类最早使用的金属之一。早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%~5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿石存在。
  
  铜的活动性较弱,铁单质与硫酸铜反应可以置换出铜单质。铜单质不溶于非氧化性酸。
  
  物理性质
  
  铜呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/立方厘米。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。有很好的延展性。导热和导电性能较好。
  
  铜有29个同位素。Cu(63)和Cu(65)很稳定, Cu在自然存在的铜中约占69%;它们的自旋量子数都为3/2。
  
  磁性:抗磁性
  
  晶体类型:面心立方结构
  
  电阻率:1.75×10-8
  
  声音在其中的传播速率(室温)3810(m/S)
  
  固态密度 8960 kg/m³
  
  液态密度 8091 kg/m³
  
  比热: 370 J/(kg·K)
  
  热导率:400 W/m.K
  
  原子半径:186 pm
  
  化合价通常为+2,也有+1(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)
  
  氧化态主要:+Ⅱ其他:+Ⅰ
  
  在地壳中的含量(ppm):50
  
  在太阳中的含量(ppm):0.7
  
  电离能:7.726电子伏特
  
  焰色为:绿色
  
  化学性质
  
  原子结构
  
  电子层:K-L-M-N
  
  电子层分布:2-8-18-1
  
  电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1
  
  与氧气的反应
  
  铜是不太活泼的重金属,在常温下不与干燥空气中的氧化合,加热时能产生黑色的氧化铜:
  
  铜与氧气在加热条件下反应的方程式
  
  铜与氧气在加热条件下反应的方程式
  
  如果继续在很高温度下燃烧,就生成红色的Cu2O:
  
  与空气的反应
  
  在潮湿的空气中放久后,铜表面会慢慢生成一层铜绿(碱式碳酸铜),铜绿可防止金属进一步腐蚀,其组成是可变的。
  
  与卤素、硫及氯化铁的反应
  
  与卤素的反应
  
  铜在常温下就能与卤素直接化合。
  
  Cu + Cl2 =CuCl2(也可在点燃条件下进行)
  
  与硫的反应
  
  加热时,铜与硫直接化合生成Cu2S:
  
  2Cu + S =Cu2S
  
  与氯化铁溶液反应
  
  在电子工业中,常用FeCl3溶液来刻蚀铜,以制造印刷线路。
  
  Cu + 2FeCl3 =2FeCl2 + CuCl2
  
  与酸的反应
  
  与空气和稀酸反应
  
  在电位序(金属活动性顺序)中,铜族元素都在氢以后,所以不能置换稀酸中的氢。但当有空气存在时,铜先生成氧化铜,然后再与酸作用然后缓慢溶于这些稀酸中:
  
  2Cu + 4HCl + O2= 2CuCl2 + 2H2O
  
  2Cu + 2H2SO4 + O2= 2CuSO4 + 2H2O
  
  与浓盐酸反应
  
  浓盐酸在加热时也能与铜反应,这是因为Cl和Cu形成了较稳定的配离子[CuCl4],使Cu=Cu + e的平衡向右移动:
  
  2Cu + 8HCl(浓)== 2H3[CuCl4] + H2↑
  
  与氧化性酸反应
  
  铜易为HNO3、热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解:
  
  Cu + 4HNO3(浓) =Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
  
  3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
  
  Cu + 2H2SO4(浓) =CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
  
  催化剂
  
  能充当一些有机物的催化剂
  
  2CH3CH2OH+O2 —(Cu或者Ag,加热)—→2CH3CHO+2H2O[1]
  
  同位素
  
  铜有29个同位素。Cu和Cu很稳定,Cu在自然存在的铜中约占69%;它们的自旋量子数都为3/2。
  
  3铜化合物编辑
  
  铜最常见的价态是+1和+2。
  
  铜(I)
  
  铜(I)又称亚铜,氯化亚铜、氧化亚铜都是常见的一价铜化合物。[Cu(NH3)2]是亚铜和氨的配离子,无色,易被氧化。
  
  铜(II)
  
  铜(II)是铜最常见的价态,它可以和绝大部分常见的阴离子形成盐,如总所周知的硫酸铜,存在白色的无水物和蓝色的五水合物。碱式碳酸铜,又称铜绿,有好几种组成形式。氯化铜和硝酸铜也是重要的铜盐。
  
  铜(II)可以形成一系列的配离子,如[Cu(H2O)4]蓝色、[CuCl4]黄绿、[Cu(NH3)4]深蓝等,它们的颜色也不尽相同。
  
  常用铜化合物
  
  硫酸铜(五水、一水和无水)、醋酸铜(CH3COO)2Cu·H2O)、氧化铜CuCl和氧化亚铜Cu2O)、氯化铜 (CuCl2)和氯化亚铜(CuCl) 、氯氧化铜(CuCl2)、硝酸铜(Cu(NO3)2)、氰化铜(Cu(CN)2)、脂肪酸铜、环烷酸铜(C22H14CuO4)等 。
  
  硫酸铜
  
  五水合硫酸铜
  
  化学式CuSO₄·5H₂O,呈蓝色,俗称蓝矾。它往往也是生产其它许多盐类的原料。
  
  无水硫酸铜
  
  用作分析试剂、醇类和有机化合物的脱水剂。也用作气体干燥剂、实验中检验水蒸气(观察其是否变蓝)及铜的着色,有毒,急性毒性:LD50:300 mg/kg(大鼠经口)。
  
  4用途编辑
  
  铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地
  
  铜作为内芯的导线
  
  应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属,同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属,主要是因为它熔点较低,容易再溶化、再冶炼,因而回收利用相当地便宜。
  
  合金
  
  而铜可用于制造多种合金,铜的重要合金有以下几种:
  
  黄铜
  
  黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听,因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。
  
  航海黄铜
  
  铜与锌、锡的合金,抗海水侵蚀,可用来制作船的零件、平衡器。
  
  青铜
  
  铜与锡的合金叫青铜,因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”,用来铸造塑像,冷却后膨胀,可以使眉目更清楚。
  
  磷青铜
  
  铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。
  
  白铜
  
  白铜是铜与镍的合金,其色泽和银一样,银光闪闪,不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。
  
  十八开金(18K金或称玫瑰金)
  
  6/24的铜与18/24的金的合金。
红黄色,硬度大,可用来制作首饰、装饰品。

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