銅是人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，早在三千多年前人類(lèi)就開(kāi)始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲(chǔ)量少，現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來(lái)的，這種礦石含銅量極低，一般在2-3%左右。金屬銅，元素符號(hào)CU，原子量63.54,比重8.92，熔點(diǎn)1083Co。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色，打磨光亮后會(huì)呈現(xiàn)出明亮的金屬光澤，銅不具有磁性，其強(qiáng)度、硬度中等，抗磨蝕性極佳。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，且抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金，形成的合金主要分成三類(lèi)：黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鈷鎳合金。 銅的性質(zhì)包括銅的物理性質(zhì)和銅的化學(xué)性質(zhì)。
一、銅的化學(xué)性質(zhì)
銅原子容易失去一個(gè)電子形成亞銅離子(Cu+)或失去兩個(gè)電子形成銅離子(Cu2+)，故銅形成化合物是以呈現(xiàn)一價(jià)或二價(jià)的氧化狀態(tài)進(jìn)行，但由正二價(jià)氧化狀態(tài)形成的化合物比由正一價(jià)氧化狀態(tài)形成的化合物穩(wěn)定。
銅原子的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方(FCC)，每一個(gè)銅原子周?chē)加?2個(gè)想鄰的銅原子以等距離周期性地圍繞，這種結(jié)晶構(gòu)造是自然界結(jié)晶構(gòu)造中對(duì)稱(chēng)性最高的一種。一個(gè)銅原子的實(shí)際直徑為2.5A，即2.5乘以10的-10次方m。
銅是不太活潑的重金屬元素。在常溫下不與干燥空氣中的氧反應(yīng)。但加熱時(shí)能與氧化合成黑色的氧化銅CuO；繼續(xù)在很高的溫度下燃燒就紅色的氧化亞銅Cu2O，Cu2O有毒，廣泛應(yīng)用于船底漆，防止寄生的動(dòng)植物在船底生長(zhǎng)。在潮濕的空氣里，銅的表面慢慢生成一層綠色的銅銹，其成分主要是堿式碳酸銅；在電位順序中，銅在氫之后，所以銅不能與稀鹽酸或稀硫酸作用放出氫氣。但在空氣中銅可以緩慢溶解于稀酸中生成銅鹽；銅容易被硝酸或熱濃硫酸等氧化性酸氧化而溶解： 常溫下銅就能與鹵素直接化合，加熱時(shí)銅能與硫直接化合生成CuS。此外，銅還能與三氯化鐵作用。在無(wú)線電工業(yè)上，常利用FeCl3溶液來(lái)刻蝕銅，以制造印刷線路。
二、銅的物理性質(zhì)包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及耐蝕性
1、銅的導(dǎo)電性
銅最重要的特性之一便是其具有極佳的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率為58m/(Ω。mm的平方)。這一特性使得銅大量應(yīng)用于電子、電氣、電信和電子行業(yè)。銅的這種高導(dǎo)電性與取原子結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)多個(gè)單獨(dú)存在的銅原子結(jié)合成銅塊時(shí)，其價(jià)電子將不再局限于銅原子之中，因而可以在全部的固態(tài)銅中自由移動(dòng)，其導(dǎo)電性?xún)H次于銀。銅的導(dǎo)電性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為：一長(zhǎng)1m重1g的銅在20℃時(shí)的導(dǎo)電量公認(rèn)為100%。現(xiàn)在的銅煉技術(shù)已經(jīng)可以生產(chǎn)出同品級(jí)銅的導(dǎo)電量比這個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高出4%~5%。
2、銅的導(dǎo)熱性
固體銅中喊有自由電子所產(chǎn)生的另一重要效應(yīng)就是其擁有極高的導(dǎo)熱性，其熱導(dǎo)性為386W/(m.k)，導(dǎo)熱性?xún)H次于銀。加之銅比金、銀儲(chǔ)量更豐富，價(jià)格更便宜，因此被制成電線電纜、接插件端子、匯流[排、引線框架等各種產(chǎn)品，廣泛用于電子電氣、電訊和電子行業(yè)。銅還有各種換熱設(shè)備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于電站輔機(jī)、空調(diào)、制冷、汽車(chē)水箱、太陽(yáng)能集熱器柵板、海水淡化以及醫(yī)藥、化工、冶金等各種換熱場(chǎng)合。
3、銅的耐蝕性
銅具有良好的耐蝕性能，優(yōu)于普通鋼材，在堿性氣氛中優(yōu)于鋁。銅的電位序中是+0.34V，比氫高，是以電位較正的金屬。銅在淡水中的腐蝕速度也很低(約0.05mm/a)。并且銅管用于運(yùn)送自來(lái)水時(shí)，管壁不沉積礦物質(zhì)，這點(diǎn)是鐵制水管所遠(yuǎn)不能及的。正因?yàn)檫@一特性，高級(jí)衛(wèi)浴給水裝置中大量使用銅制水管、龍頭及有關(guān)設(shè)備。銅極耐大氣腐蝕，其在表面可形成一層主要有堿式硫酸銅組成的保護(hù)薄膜，即銅綠，其化學(xué)成分為CuS04*Cu(OH)2及CuSO4*3Cu(OH)2。因此銅材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和醫(yī)藥容器、反應(yīng)釜、紙漿濾網(wǎng);艦船設(shè)備、螺旋槳、生活和消防管網(wǎng);沖制種類(lèi)硬幣(耐腐蝕性)、裝飾、獎(jiǎng)牌、獎(jiǎng)杯、雕塑和工藝品(耐蝕性色澤典雅)等。 [1] [2] 下一頁(yè) |
