铜

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[外文]：copper一种化学元素，化学符号Cu，原子序数29，原子量63.546，属周期系IB族。铜为最重要的非铁金属之一。发现铜在古代即已发现。埃及在约公元前5000年开始利用红铜(即自然铜)，公元前3500年会制青铜。中国在约公元前3000年的新石器时代晚期开始使用红铜和青铜。存在铜在自然界中分布极广，在地壳中含量居第22位。自然界存在的铜矿有三种形式:自然铜(见彩图)、硫化矿和氧化矿。铜的硫化矿有辉铜矿（Cu2S）、靛铜矿（CuS）、黄铜矿(CuFeS2)等。氧化矿有赤铜矿(Cu2O)、黑铜矿(CuO)、孔雀石〔Cu(OH)2·CuCO3〕、胆矾(CuSO4·5H2O)和硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)等，大都是含铜1％的低品位矿，少数品位较高。硫化矿含锌、铅、铁、银、硒、碲、金等杂质；氧化矿含硅、钙、镁、铝等杂质。铜有两种天然稳定同位素，它们是铜63和铜65。物理性质铜为淡红色金属，质地坚韧、有延展性;热导率和电导率都很高;熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃，密度8.92克／厘米3。在20℃时，铜的热导率是397瓦／（米·开）；电阻率是1.6730×10-6欧·厘米，其电导率是银的94％；有顺磁性。铜的机械性能与物理状态有关，也受温度和晶粒大小的影响。热轧铜抗拉强度为22.5千克力／毫米2，屈服强度为7.03千克力／毫米2，伸长率是45％；冷轧铜的断面减缩70％后抗拉强度增加到约40.1千克力／毫米2，伸长率降至4％。铜能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金和铜铝合金，白铜是铜钴镍合金。主要成分见表。化学性质铜的电子构型为(Ar)3d104s1，氧化态+1、+2、+3。铜的化学性质不活泼，在干燥空气和水中无反应；与含有二氧化碳湿空气接触时表面逐渐形成绿色的铜锈：铜在空气中加热时表面形成黑色氧化铜CuO；在氧气不足的情况下，形成红色氧化亚铜Cu2O。铜与硫蒸气反应，能形成硫化铜CuS、硫化亚铜Cu2S或非化学计量的硫化铜。铜在常温下与卤素有反应；与氮气即使在高温下也无反应;在加热情况下与氧化二氮、氧化氮作用形成Cu2O;与二氧化氮作用形成CuO。铜与盐酸或稀硫酸不起作用，遇氧化性强的硝酸或热浓硫酸有反应：金属铜能溶于浓的氰化钾溶液中，形成Cu(CN)娛配位化合物：还能溶于热的氯化铜盐酸溶液或氯化铁溶液中：化合物中铜的主要氧化态是＋1、+2，极少数是＋3。在高温和干态时，一价铜化合物是稳定的，许多二价铜化合物加热能转变成一价：但在水溶液中，以二价稳定，一价铜化合物易因歧化反应生成二价铜和金属铜：三价铜化合物不重要，已知的K3CuF6为淡绿色结晶。制法铜的冶炼方法随矿石种类不同而异。氧化矿可直接用碳热还原法，也可用湿法冶炼，即用稀硫酸或络合剂浸出，然后进行电解；硫化矿可用冰铜熔炼法冶炼、冰铜熔练法分五个步聚：（1）氧化焙烧　将浮选得到的黄铜矿精矿在沸腾炉中进行氧化焙烧，温度为923～1073K，此时部分硫氧化成SO2，部分FeS氧化成FeO：Cu2S与FeS的重量比大致相等。（2）反射炉熔炼　将焙烧得到的熟精矿在反射炉中于1773～1823K高温下熔炼。Cu2S和FeS结成熔体，称冰铜，FeO和CaO、SiO2等杂质结成炉渣除去：（3）冰铜吹炼　在转炉中将空气吹入熔融的冰铜内，使FeS氧化成FeO，部分Cu2S转化成Cu2O。FeO与加入的SiO2造渣除去，Cu2O与Cu2S反应变成粗铜：粗铜在浇铸时有气体逸出，使铜块表面粗糙和起泡，所以称泡铜。（4）氧化精炼　将泡铜在阳极炉中熔化，吹入少量空气，进行氧化精炼。杂质氧化物造渣除去，或以气体形式逸出。得到99.4％～99.5％纯度的精铜，铸成阳极铜板。（5）电解精炼　将阳极铜板放在以硫酸铜的酸性溶液作电解液的电解槽中进行电解精炼，阴极得到含量为99.95％的高纯铜。阳极泥中回收银、金、铂、钯、硒、碲等，电解废液中回收镍。电解得到的高纯铜中氧含量一般为0.02％。如果要用于电子工业，还必须作脱氧处理，使含氧量低于0.003％。应用铜主要用于电气工业中。铜具有耐腐蚀性，可用于电镀，作外镀层或作镀层衬底。例如，在钢镀铬前先镀薄层的铜。铜还用来作金属的包层，热压在钢或其他金属的表面上。铜合金中，黄铜具有良好的机械性能和压力加工性能，可作各种零件和制品。青铜是一种古老的合金，广泛用作各种压力加工制品和异形铸件。白铜有良好的机械性能和耐腐蚀性能，广泛用于精密机械、化工机械、船舶制造等方面。五水合硫酸铜CuSO4·5H2O（胆矾）加入水中，可防止藻类生长；它同石灰乳混合制成“波尔多液”，可做杀虫剂；硫酸铜还可作电解铜的电解液。铜氨配离子[Cu(NH3)4]2+可用于制造铜铵纤维。氧化亚铜Cu2O掺入船底漆中，其毒性可防止藻类和贝壳动物的生长。碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3和氧化铜可用作颜料，前者还具有杀虫灭菌性能。偏亚砷酸铜和乙酸铜形成的复盐Cu(CH3COO)2·3Cu(AsO2)2(巴黎绿)可用作木材防腐剂，以前曾作颜料和杀虫剂。氯化亚铜CuCl和氯化铜是化学工业和石油工业常用的催化剂。环烷酸铜广泛用于木材、织物、绳子和渔网的防腐。