铜

铜的特性

镍 - 铜 - 锌   铜 银   元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号	铜、Cu、29
系列	过渡金属
族, 周期, 元素分区	11族, 4, d
密度、硬度	8920 kg/m3、3.0
颜色和外表	铜金属色 銅離子(II):藍色
地壳含量	0.01 %
原子属性
原子量	63.546 原子量单位
原子半径（计算值）	135（145）pm
共价半径	138 pm
范德华半径	140 pm
价电子排布	[氩]3d104s1
电子在每能级的排布	2，8，18，1
氧化价（氧化物）	2，1（弱碱性）
晶体结构	面心立方晶格
物理属性
物质状态	固态（反磁性）
熔点	1357.6 K（1084.4 °C）
沸点	2840 K（2567 °C）
摩尔体积	7.11×10-6m3/mol
汽化热	300.3 kJ/mol
熔化热	13.05 kJ/mol
蒸气压	0.0505 帕（1358K）
声速	3570 m/s（293.15K）
其他性质
电负性	1.9（鲍林标度）
比热	380 J/(kg·K)
电导率	59.6×106/(米欧姆)
热导率	401 W/(m·K)
杨氏模数	124 GPa
第一电离能	745.5 kJ/mol
第二电离能	1957.9 kJ/mol
第三电离能	3555 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量 MeV 衰变产物 63Cu 69.17 % 稳定 64Cu 人造 12.7小时 电子捕获 β衰变 1.675 0.579 64Ni 64Zn 65Cu 30.83 % 稳定
核磁共振特性
63Cu 65Cu 核自旋 3/2 3/2 灵敏度 0.0931 0.114
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压

铜是一种化学元素，它的化学符号是Cu（拉丁語Cuprum），它的原子序数是29，是一种过渡金属。

顯著的特性

铜

纯铜是一种坚韧、柔软、富有延展性的紫红色而有光泽的金属，又被称为紫铜。1克的铜可以拉成3000米长的细丝，或压成10多平方米几乎透明的铜箔。纯铜的导电性和导热性很高，仅次于银，但铜比银要便宜得多。

铜的颜色很像金，但发红，水合铜离子的颜色为蓝色。金属铜有一定毒性，因为不易溶解，毒性比可溶性铜盐弱得多，用特定加工法加工的铜没有毒。

銅在乾燥空氣中安定，可保持金屬光澤。但在潮溼空氣中，表面會生成一層銅绿（碱式碳酸铜，分子式：Cu₂(OH)₂CO₃），保護內層的銅不再被氧化。反应方程式：$\rm 2Cu + O_2 + CO_2 + H_2O \longrightarrow Cu_2(OH)_2CO_3$

• 

  銅線和含鹵素物質在灼燒下火焰呈亮綠色。

化学性质

铜的氧化态有0、+1、+2、+3、+4，其中+1和+2是常见氧化态。+3氧化态的有六氟合铜(III)酸钾，+4氧化态的有六氟合铜(IV)酸铯，0氧化态的Cu(CO)₂可通过气相反应再用基质隔离方法检测到。

铜容易被卤素、互卤化物、硫、硒腐蚀，硫化橡胶可以使铜变黑。铜在室温下不和四氧化二氮反应，但在硝基甲烷、乙腈、乙醚或乙酸乙酯存在时，则生成硝酸铜：

Cu+2N₂O₄→Cu(NO₃)₂+2NO

金属铜易溶于硝酸等氧化性酸，若无氧化剂或适宜配位试剂的存在时，则不溶于非氧化性酸，如：

• 铜可溶于氯酸或经过酸化的氯酸盐：

3Cu + 6H⁺ + ClO₃⁻ → 3Cu²⁺ + Cl⁻ + 3H₂O

• 存在较浓的氯离子时发生配位反应：

2Cu + 6S=C(NH₂)₂ +2 HCl → 2Cu^(I)(S=C(NH₂)₂)₃Cl + H₂

铜在酸性条件下能和高锝酸根离子反应，使高锝酸根离子还原为单质锝：

7Cu + 2TcO₄^- + 16H⁺ → 2Tc + 7Cu²⁺ + 8H₂O

铜和硫化亚铁加热可以发生置换反应：

2Cu + FeS → Cu₂S + Fe

铜加热可以和三氧化硫反应，主要反应有两种：

4Cu + SO₃ → CuS + 3CuO

Cu + SO₃ → CuO + SO₂

歷史

铜是古代就已经知道的金属之一。一般认为人类知道的第一种金属是金，其次就是铜。铜在自然界储量非常丰富，并且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属，最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜，用石斧把它砍下来，便可以锤打成多种器物。随着生产的发展，只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了，生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。

含铜的矿物比较多见，大多具有鲜艳而引人注目的颜色，例如：金黄色的黄铜矿CuFeS₂，鲜绿色的孔雀石CuCO₃Cu(OH)₂，深蓝色的石青2CuCO₃Cu(OH)₂，赤銅礦Cu₂O，輝銅礦Cu₂S等，把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO，再用碳还原，就得到金属铜。反应方程式：

$\rm 2CuO + C \xrightarrow{\Delta} 2Cu + CO_2 \uparrow$

另外，斑銅礦也是很常見的銅礦石。

纯铜制成的器物太软，易弯曲。人们发现把锡掺到铜裡去，可以制成铜锡合金──青铜。青铜比纯铜坚硬，使人们制成的劳动工具和武器有了很大改进，人类进入了青铜时代，结束了人类历史上的新石器时代。

應用

銅電線

各式銅水管的管件

銅的最普遍用途在於製造電線，通常現時所用的電線都是由純銅製成，這是因為它的導電性和導熱性都僅次於銀，但卻比銀便宜得多。

而銅可用於製造多種合金，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，可用於製造精密儀器、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，可用來製作船的零件、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。用於製造精密軸承、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，冷卻後膨脹，可以使眉目更清楚。
• 磷青銅
  銅與錫、磷的合金，堅硬，可製彈簧。
• 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。常用於製造硬幣、電器、儀錶和裝飾品。
• 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，可用來製作首飾、裝飾品。
• 医疗与健康
  80%的传染性疾病通过接触传播。尽管健康专家们采取了严格的防感染措施，包括勤洗手和经常进行表面消毒，然而病人在住院期间的感染数量每年都在不断增加表明这些措施是远远不够的。重症监护病房里频繁接触的表面上有几百甚至上万的传染细菌菌落。患者、家人、医生、护士以及清洁人员都每天接触这些表面。由于抑菌铜天然抑菌并能持续杀灭细菌，对防治感染發挥着辅助作用。现在这些接触表面上可以设置一道附加的防线。
• 学校与公共建筑
  美国疾病控制预防中心（CDC）列出了利于耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)以及其他传染性细菌传播的五个因素：拥挤、接触、被污染的接触表面、受伤的皮肤（如割伤、刮痕）以及缺少消毒。这些情况在学校、宿舍、办公室和家里都很普遍。这些建筑里频繁接触的表面环境为细菌传播的理想地，一些耐抗生素的细菌会在医疗机构和社会环境之间交叉传播，增大了致命疾病爆发的可能性。

据美国疾病控制预防中心2009年的一项研究报道，从1996年至2006年门诊病人中的社区获得性MRSA数量增加了七倍。与医院获得性MRSA不同的是，社区获得性MRSA会影响健康的儿童和成人。上述传染在学校和公共建筑中正以惊人的速度增长。抑菌铜表面可以辅助对抗学校和公共建筑中的MRSA和其他细菌。不锈钢、杀毒剂、含银涂层都不能持续杀灭这些致病细菌。

• 体育运动
  我们中有20%至30%的人并不知道自己携带着金黄色葡萄球菌，运动器械和设备被大量人群经常使用。这些运动空间中典型的湿、热条件正是细菌生长的理想温床，毫无疑问，运动器械上附着的葡萄球菌的滋生导致感染个案在不断增加。

内布拉斯加高级中学中的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染严重加剧。被调查学校的MRSA感染率从2006-2007年度的4.4%增加到2007-2008年度的14.4%。每一万名摔跤手中MRSA感染者从19.6变为60.1，增长了3倍多。每一万个足球运动员中的感染者从5.0变为25.1，增长了5倍多。这些统计数据说明了运动器械和频繁接触的表面迫切需要使用能抑制细菌的材料来持续有效对抗MRSA及其他致病细菌*。

• 家电
  暖通与空调（HVAC）系统组件在温暖、黑暗、潮湿的环境下运转，这是滋生异味物质和霉菌理想的温床，进而阻碍系统的工作效率。实验室对产生异味的物质和霉菌的测试表明，铜材料可以抑制这些微生物的生长。暴露在铜表面24小时后，观察到几种常见细菌全部死亡。铝则对任何菌种无作用。这些试验结果表明了铜表面相对铝表面的优越性，铜表面天然地能抑制产生异味的物质的生长。

（本文字允许在CC-BY-SA 3.0协议和GNU自由文档许可证下修改和再使用。遵守CC-BY-SA 3.0和GFDL协议。）

铜的天然抑菌性

医疗卫生引起的感染（Healthcare-Associated Infections ）(HAIs)给世界各地的人们带来沉重的社会经济负担。据美国疾病控制预防中心（CDC）估计，加上个人支付的巨额费用，美国每年用于医疗卫生引起的感染的花费在350~450亿美元之间。这些感染是活跃在我们每天都在接触的物体上的细菌引起的。那些耐抗生素的细菌从医疗卫生场所扩散到学校、家庭和公共交通场所。尽管不停地洗手和清洁，这些细菌依然以惊人的速度繁殖。

铜，是目前唯一获得美国环保署(EPA)抑菌性注册的固体材料。铜能够24小时全天候抑制致病细菌生长，在两小时内杀灭其表面超过99.9%的（特定）细菌。同时，能最大限度减少接触面的“二次污染”，其效果远远优于包括含银涂层、不锈钢、抗菌塑料在内的其他材料，让您远离致病细菌的侵害。六种细菌的效能实验室测试表明，在保持定期清洁的情况下，抑菌铜TM能够在两小时内杀灭其表面超过99.9%的（特定）细菌：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、抗万古霉素肠球菌、金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、绿脓假单胞菌、大肠杆菌0157H7型。

支持美国环保署（EPA）登记认证的科学依据已经证明抑菌铜是最有效*的接触表面抑菌材料，并向全球倡导在医疗设备、公共交通、教育机构以及其他的领域使用这种抑菌材料，以对抗致病细菌。

抑菌铜的物理特性

它利用铜的天然抑菌特性，无需添加任何化学成分，安全又可靠。

• 稳定的金属性能，不会对人体及环境造成任何侵害
• 材料耐磨损，即使反复磨损和污染，仍能够保持良好的抑菌性能
• 即便自然生锈，也不影响其抑菌效能
• 属于完全可回收材料，不会对大自然造成污染

铜的种类

在美国环保署登记注册的抑菌铜及铜合金类产品和材料超过350种，颜色丰富，表面纹理多样，同时还提供富于质感与延展性的多种选择，能满足不同用户对公共接触表面抑菌性的需求。 此外，请勿在抑菌铜表面上打蜡、着色、喷漆、清漆或者添加任何形式的涂层。即便抑菌铜合金会生锈到不同程度，但其抑菌功效不受损害。

銅對人體的作用

高銅質的食物

銅的離子(銅質)對生物而言，不論是動物或植物，是必需的元素。人體缺乏銅會引起貧血，毛髮異常，骨骼和動脈異常，以至腦障礙。但如過剩，會引起肝硬化、腹瀉、嘔吐、運動障礙和知覺神經障礙。

一般來說，牛肉、葵花籽、可可、黑椒、羊肝等等都有豐富的銅質。

世界10大銅消費國之消費量

單位：千公噸

國名	1977	1982	1987	1992
美國	1986.6	1664.2	1276.7	2057.8
日本	1127.1	1243.0	1276.6	1613.2
德國	894.9	847.8	970.1	994.8
前蘇聯	1290.0	1320.0	1270.0	880.0
中國	346.0	398.0	470.0	590.0
法國	326.1	419.0	399.0	481.2
義大利	326.0	342.0	420.0	470.7
比利時	295.4	277.1	291.8	372.0
南韓	53.2	131.9	259.0	343.2
英國	512.2	355.4	327.7	269.4
十大國消費量	7157.5	6998.4	7810.9	8072.3
全球消費量	9059.9	9033.1	10413.6	10714.0

世界十大銅礦產國

位於智利Chuquicamata的露天銅礦場

年產量（千公噸）

國名	1977	1982	1987	1992
智利	1056.5	1242.2	1412.9	1940.0
美國	1346.8	1147.0	1243.6	1760.5
加拿大	780.9	612.4	794.1	764.2
尚比亞	656.2	574.5	463.2	440.0
波蘭	284.8	376.0	438.0	387.0
中國	99.8	175.0	250.0	375.0
俄羅斯	853.0	560.0	630.0	375.0
祕魯	350.1	353.8	417.6	368.1
哈薩克	-	-	-	350.0
澳洲	220.0	245.3	232.7	326.0
十國小計	5666.1	5286.2	5882.1	7085.8
全球總計	7716.4	7622.3	8306.3	9289.6

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 铜（英文）

参见

• 元素
• 元素周期表
• 同位素列表
• 过渡金属