銅
銅 性質(zhì)
| 熔點(diǎn) | 1083.4 °C (lit.) |
|---|---|
| 沸點(diǎn) | 2567 °C (lit.) |
| 密度 | 8.94 g/mL at 25 °C (lit.) |
| 堆積密度 | 3.32g/cm3 |
| 蒸氣壓 | 0Pa at 20℃ |
| 閃點(diǎn) | -23 °C |
| 儲(chǔ)存條件 | 2-8°C |
| 溶解度 | 微溶于稀酸溶液 |
| 形態(tài) | 金屬絲狀 |
| 酸度系數(shù)(pKa) | 7.4 |
| 比重 | 8.92 |
| 顏色 | 銹褐色 |
| PH值 | 3.2 (20°C in H2O) |
| Flame Color | Copper(I): Blue-green; Copper(II): Green (non-halide) to blue-green (halide) |
| 電阻率 (resistivity) | 1.673 μΩ-cm, 20°C |
| 水溶解性 | insoluble |
| 電導(dǎo)率 | 5.9× 107S/m |
| 熱導(dǎo)率 | 400 W/(m·K) |
| 比熱容 | Cp(crystal): 0.38 J/(g·K); Cp(gas): 0.33 J/(g·K), at 25℃ |
| 敏感性 | air sensitive |
| Merck | 13,2545 |
| 暴露限值 | ACGIH:TLV-TWA 1 mg/m3 — Dusts and Mists,as Cu OSHA:PEL-TWA 1 mg/m3 (dusts & mists) NIOSH:REL-TWA 1 mg/m3 (except fume) |
| 穩(wěn)定性 | 穩(wěn)定的。與強(qiáng)酸、活性鹵素化合物、氯、氟、碘、溴、氨不相容。與強(qiáng)氧化劑可能發(fā)生爆炸性反應(yīng)。 |
| 化妝品成分功效 | 增肌 著色劑 皮膚調(diào)理劑 - 保濕劑 收斂劑 抗菌劑 護(hù)發(fā)素 皮膚保護(hù) |
| InChI | 1S/Cu |
| InChIKey | RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N |
| SMILES | [Cu] |
| Bulk Modulus | 140 GPa |
| Hardness, Rockwell B | 37 |
| Modulus of Elasticity | 110 GPa |
| Poissons Ratio | 0.364 |
| Shear Modulus | 46.0 GPa |
| Hardness, Vickers | 50 |
| Hardness, Brinell | 89, Converted from Vickers for 500 kg load/10 mm ball Brinell test. |
| Hardness, Rockwell A | 35, Converted from Vickers. |
| CAS 數(shù)據(jù)庫(kù) | 7440-50-8(CAS DataBase Reference) |
| NIST化學(xué)物質(zhì)信息 | Copper(7440-50-8) |
| EPA化學(xué)物質(zhì)信息 | Copper (7440-50-8) |
銅是元素周期表第4周期1B族元素,一種最重要的重有色金屬。元素符號(hào)Cu,原子序數(shù)29,相對(duì)原子質(zhì)量63.546。銅在常溫下為固體,新斷面呈紫紅色,加熱易氧化。銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,較好的耐蝕性,變形阻抗較低,能承受高度的冷變形而不破裂,是一種重要的重有色金屬材料,主要用于電子、電工、機(jī)械、建筑和運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門。銅的化合物有數(shù)百種,但以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的不多,其中最重要的是五水硫酸銅,或稱膽礬(CuSO4·5H2O),其次有波爾多液 (Cu (OH)2·CuSO4)、偏亞砷酸銅 (Cu (AsO2)2)、醋酸銅 [Cu(CH3COO)2] 的復(fù)合物、氰化亞銅 (CuCN)、氯化銅(CuCl2)、氧化亞銅 (Cu2O)、氧化銅 (CuO)、堿性碳酸銅和環(huán)烷酸銅等。銅鹽可用作農(nóng)業(yè)殺霉菌劑。硫酸銅可用作催吐劑和黃磷灼傷的局部解毒劑。

銅原子的外電子層構(gòu)型為〔Ar〕3d104s1。銅在形成化合物時(shí)可失去4s軌道的1個(gè)電子,也可同時(shí)失去3d軌道中的1個(gè)電子,所以銅主要有+1和+2兩種價(jià)態(tài)。常溫下銅的氧化態(tài)以+2價(jià)為主,高溫時(shí)低價(jià)態(tài)化合物穩(wěn)定。
銅有63Cu和65Cu兩個(gè)穩(wěn)定的天然同位素,63Cu含有29個(gè)質(zhì)子和34個(gè)中子,65Cu含有29個(gè)質(zhì)子和36個(gè)中子。已知銅有9個(gè)不穩(wěn)定的同位素。
銅在室溫的干燥空氣中能穩(wěn)定存在,但長(zhǎng)期放置在含CO2的潮濕空氣中時(shí),會(huì)生成綠色的堿性碳酸銅,俗稱銅綠。
2價(jià)銅的電化當(dāng)量為0.329mg/C。銅不能置換酸性水溶液中的氫,也不溶于鹽酸和沒有溶解氧的硫酸中,但可溶于具有氧化作用的硝酸中。銅與堿溶液作用很慢,但易與氨水反應(yīng),形成配合物。銅易溶于醋酸等有機(jī)酸中??扇茔~鹽一般都具有毒性。
銅的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方晶格。純銅具有十分良好的延展性,可加工成很細(xì)的絲和很薄的片。銅又是優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱體,其導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力在金屬中僅次于銀。微量雜質(zhì)的存在都會(huì)使銅的導(dǎo)電能力大為降低。銅是人體必需的微量元素之一,正常人食物中每日進(jìn)入2~5mg,因銅廣泛分布于食物中,膳食的銅含量已足夠滿足機(jī)體需要,故缺銅現(xiàn)象尚屬罕見。銅的最豐富來(lái)源是肝、腎、牡蠣、堅(jiān)果(如核桃等)、葡萄干及豆類等。牛乳中含銅很少。食物中的銅由胃腸粘膜吸收20~30%。銅離子與血漿中白蛋白疏松結(jié)合,進(jìn)入肝臟后可與α2球蛋白結(jié)合,形成銅藍(lán)蛋白。然后從肝臟進(jìn)入血液。銅在體內(nèi)主要貯留于肝、腦、腎等組織。血清銅濃度為0.1mg%。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,酸及高鈣可分別促進(jìn)及抑制銅的吸收。許多無(wú)機(jī)陰離子對(duì)銅的吸收影響更大; 食物中過(guò)多亞硫酸鹽會(huì)顯著減少銅的吸收。在正常情況下,攝入的銅主要由糞便排出,尿中含量甚少,僅約4~30μg/d。銅代謝障礙所引起的疾病稱為肝豆?fàn)詈俗冃圆。怯捎诖罅裤~離子慢性沉積而引起腦基底節(jié)的變性和肝硬化,是一種遺傳性疾病。可檢測(cè)樣本中的Cu;Zn-SOD1,且與其它類似物無(wú)明顯交叉反應(yīng)。由于銅具有許多優(yōu)異性能,在各工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。直到20世紀(jì)60年代,銅的重要性和消費(fèi)量?jī)H次于鐵。20世紀(jì)60年代后,才讓位給資源更豐富、價(jià)格更便宜的鋁,退居第三位。20世紀(jì)80年代后期中國(guó)銅消費(fèi)比例列于表2。就世界范圍而言,銅產(chǎn)量半數(shù)以上用于電力和電子工業(yè),如制造電纜、電線、電機(jī)及其他輸電和電訊設(shè)備。20世紀(jì)80年代后,銅在電信上的部分用途被光導(dǎo)纖維所代替。銅也是國(guó)防工業(yè)的重要材料。
由于銅的導(dǎo)電性很好,廣泛應(yīng)用于電氣工業(yè)中,制造電線電纜需要純銅(含量99.95%以上),是將粗銅用電解法精煉而成。銅能與鋅、錫、鋁、鎳、鈹?shù)刃纬啥喾N重要合金。黃銅(銅鋅合金)、青銅(銅錫合金)用于制造軸承、活塞、開關(guān)、油管、換熱器等。鋁青銅(銅鋁合金)抗振能力很強(qiáng),可用以制造需要強(qiáng)度和韌性的鑄件。銅鎳合金中的蒙奈爾合金以抗蝕性著稱,多用于制造閥、泵、高壓蒸汽設(shè)備。白銅是銅鎳合金,有良好的機(jī)械性能和耐腐蝕性,用于精密機(jī)械制造。鈹青銅(含鈹銅合金)的力學(xué)性能超過(guò)高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼,廣泛用于制造各種機(jī)械部件、工具和無(wú)線電設(shè)備。
銅的化合物是農(nóng)藥、殺菌劑、顏料、電鍍、原電池、染料和觸媒的重要原料。
無(wú)氧銅由于其純度高,且無(wú)氫脆問(wèn)題,因而使用在波導(dǎo)、真空管和晶體管部件、玻璃和金屬封結(jié)、同軸電纜以及超導(dǎo)磁繞組的穩(wěn)定化處理等方面。韌銅用來(lái)制作銅母線、接觸器、各種類型的導(dǎo)體、雷達(dá)部件、開關(guān)和接點(diǎn)等。上述兩種銅經(jīng)加銀處理的用于制作需要抗軟化器件,如變壓器、發(fā)電機(jī)和大型同步發(fā)電機(jī)的繞組等。磷脫氧銅主要用于制作電冰箱和空調(diào)器用管,整流器和輸水管或輸氣管等(當(dāng)導(dǎo)電和導(dǎo)熱以及焊接性能或釬焊性能需要時(shí))。易切削銅主要用于制造螺紋制品和其他焊嘴、夾具、端子和開關(guān)部件等。從銅精礦、銅礦石或其他含銅原料提取銅可用火法煉銅,也可用濕法煉銅,主要取決于原料中銅的礦物類別、含銅量以及當(dāng)?shù)啬茉?、氣候和其他?jīng)濟(jì)條件。濕法煉銅通常適用于處理氧化礦、低品位廢礦和復(fù)雜難選礦?;鸱掋~用于處理各種銅精礦,硫化礦主要用火法冶金處理。銅再生也屬銅提取冶金范疇。
火法煉銅具有溫度高,反應(yīng)速度快,中間產(chǎn)物含銅量高,適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),主金屬產(chǎn)物與爐渣容易分離,不需要使用價(jià)昂的試劑,原料中金和銀的回收率高,總能耗低,最終產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),加上技術(shù)進(jìn)步,SO2煙氣的污染問(wèn)題正在得到解決,故火法生產(chǎn)的銅在世界總產(chǎn)量中的比重上逐年提高,已達(dá)90%以上。
在銅冶金中,以硫化礦為主要原料,采用火法煉銅為主的格局在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期不會(huì)改變。隨著自然界富集的硫化銅礦資源逐日減少,適于處理貧礦和難選復(fù)雜礦的濕法煉銅技術(shù)將會(huì)越來(lái)越會(huì)受到人們的重視。濕法煉銅的發(fā)展趨勢(shì)是采用先進(jìn)的浸出技術(shù)和富集技術(shù),尋找高效價(jià)廉的浸出劑和富集劑,開發(fā)應(yīng)用大型高效冶金設(shè)備以提高濕法煉銅的生產(chǎn)率,并降低生產(chǎn)成本。銅的地殼豐度為68×10-4%,海水含銅約3×10-7%。自然界發(fā)現(xiàn)的銅礦物約有165種,除少見的自然銅外,主要有原生硫化銅礦物和次要的次生氧化銅礦物(表3)。銅礦物中以黃銅礦為最多,約占銅礦的2/3。世界原生銅產(chǎn)量的90%左右來(lái)自硫化礦。硫化礦中銅的含量較低,典型的硫化銅礦含銅由0.5% (露天開采) 到1%~2% (坑下開采)。因此銅礦石必須經(jīng)過(guò)破碎、浮選富集,產(chǎn)出含銅較高的精礦,才能作為冶煉原料。20世紀(jì)80年代用于煉銅的銅精礦90%以上粒度小于0.074mm,含銅在20%~30%之間,一般還含有數(shù)量與銅大抵相當(dāng)?shù)牧蚝丸F。典型的銅精礦化學(xué)成分變動(dòng)范圍如表4。銅礦物常伴生有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、鎳黃鐵礦及含鈷礦物,貴金屬、稀有金屬和半金屬也是常見的伴生組分。在冶煉時(shí),必須回收銅精礦中的有價(jià)組分,以提高資源的綜合利用程度和消除對(duì)環(huán)境的污染; 同時(shí)也要注意利用銅精礦的巨大反應(yīng)表面和熔煉反應(yīng)熱,以強(qiáng)化生產(chǎn)和節(jié)約能源。氧化銅礦難于選礦富集,一般用濕法冶金或其他方法處理。
由于銅的自然資源日漸匱乏,能源日趨緊張,并隨著世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和成分、規(guī)格都比較均勻的工業(yè)雜銅的產(chǎn)量不斷增加,雜銅已成為一種十分重要的銅資源。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,以它為原料的產(chǎn)銅量在銅的總產(chǎn)量中占有很大的比重。如20世紀(jì)80年代美國(guó)再生銅產(chǎn)量占精銅總產(chǎn)量的23%,英國(guó)占52%,而法國(guó)高達(dá)58%。這些國(guó)家都非常重視廢雜銅的再生和利用。化學(xué)分析中,銅元素標(biāo)準(zhǔn)溶液可用于校準(zhǔn)分析儀器,確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,它可以用來(lái)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,進(jìn)行分光光度法測(cè)定。對(duì)皮膚有刺激作用。粉塵刺激眼睛,并引起角膜潰瘍。生產(chǎn)人員要穿防護(hù)工作服,戴口罩、防塵眼鏡,生產(chǎn)設(shè)備要密閉,車間通風(fēng)良好,工作下班后要洗淋浴。
安全信息
| 危險(xiǎn)品標(biāo)志 | F,N,Xi,Xn |
|---|---|
| 危險(xiǎn)類別碼 | 17-36/38-11-52/53-67-65-62-51/53-48/20-38-53-50/53-50-68/20/21/22-20/21/22 |
| 安全說(shuō)明 | 5-26-16-61-62-36/37-60-36 |
| 職業(yè)暴露等級(jí) | C |
| 職業(yè)暴露限值 | TWA: 1 mg/m3 [*Note: The REL also applies to other copper compounds (as Cu) except Copper fume.] |
| 危險(xiǎn)品運(yùn)輸編號(hào) | UN 2775 |
| WGK Germany | 3 |
| RTECS號(hào) | GL5325000 |
| F | 10 |
| TSCA | TSCA listed |
| 危險(xiǎn)等級(jí) | 6.1 |
| 包裝類別 | I/II/III |
| 海關(guān)編碼 | 74081100 |
| 存儲(chǔ)類別 | 13 - 不可燃性固體 |
| 毒害物質(zhì)數(shù)據(jù) | 7440-50-8(Hazardous Substances Data) |
| 毒性 | LD50 intraperitoneal in mouse: 3500ug/kg |
| 立即威脅生命和健康濃度 | 100 mg Cu/m3 |
| 提供商 | 語(yǔ)言 |
|---|---|
|
中文
|
|
|
英文
|
|
|
英文
|
|
|
中文
|
|
|
英文
|
