铜

铜

铜元素是一种金属化学元素，也是人体所必须的一种微量元素， 铜也是人类发现最早的金属之一，是人类广泛使用的一种金属，属于重金属。

铜是人类最早使用的金属。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、式具和其他器皿，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物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。是唯一的能大量天然产出的金属，也存在于各种矿石（例如黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、赤铜矿和孔雀石）中，能以单质金属状态及黄铜、青铜和其他合金的形态用于工业、工程技术和工艺上。

元素名称 英文名 元素符号 原子序数 元素系类 CAS号 相对原子质量 熔点 沸点 密度 性状 Cu 外围电子层排布：3d10 4s1 电子层分布：2-8-18-1

化合价：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

晶体类型：面心立方结构

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

Copper Cu 29 过渡金属 7440-50-8 63.55 1083.4±0.2℃ 2567℃ 8.92/cm3 紫红色金属 存在硫脲时发生配位反应：

2Cu+6S=C(NH2)2 +2HCl ══ 2Cu(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

铜在干燥空气中安定，可保持金属光泽。但在潮湿空气中，表面会生成一层铜绿（碱式碳酸铜，分子式：Cu2(OH)2CO3），保护内层的铜不再被氧化。反应方程式：

2Cu+O2+CO2+H2O ══ Cu2(OH)2CO3

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。

化合物

氯化亚铜

氯化亚铜(I)(Copper(I) chloride)别名一氯化铜为白色立方结晶或白色粉末，微溶于水，溶于浓盐酸和氨水生成络合物，不溶于乙醇。用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂；冶金工业；在气体分析中用于一氧化碳和乙炔的测定

制备：

向CuSO4与NaCl的混合溶液中通入SO2即可制得 制备过程中主要发生了以下三步反应 合成（配合反应）：

CuSO4(蓝色)+4NaCl ══ Na2[CuCl4]+Na2SO4 还原 ：将SO2通入上述溶液中

2Na2[CuCl4]+SO2+2H2O ══ CuCl↓+NaH[CuCl3](茶褐色)+2NaCl+2HCl+NaHSO4 冲稀分解：

NaH[CuCl3] ══ NaCl+HCl+CuCl↓ 另种方法:

2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O ══ 2CuCl↓+SO42-+2H+

将Na2SO3的水溶液逐滴加入CuCl2的水溶液中，再加入少量浓盐酸混匀，倾出清液，抽滤出沉淀，沉淀依次用36%的乙酸，无水乙醇，无水乙醚洗涤多次，得白色粉末固体，真空或者充氮气保存.

氧化亚铜

氧化亚铜为一价铜的氧化物，鲜红色粉末状固体，几乎不溶于水，在酸性溶液中歧化为二价铜和铜单质，在湿空气中逐渐氧化成黑色氧化铜。氧化亚铜主要用于制造船底防污漆（用来杀死低级海生动物）、杀虫剂，以及各种铜盐、分析试剂、红色玻璃，还用于镀铜及镀铜合金溶液的配制。

制备：

氧化亚铜制备方法主要有以下几种： 1、干法：

铜粉经除杂质后与氧化铜混合，送入煅烧炉内加热到800～900℃煅烧成氧化亚铜。取出后，用磁铁吸去机械杂质，再粉碎至325目，制得氧化亚铜成品。如果采用硫酸铜为原料，则先用铁将硫酸铜中的铜还原出来，以后的反应步骤与以铜粉为原料法相同。

2、葡萄糖还原法：

将硫酸铜溶液与葡萄糖混合后加入氢氧化钠溶液进行反应，生成氧化亚铜，经过滤、漂洗、烘干粉碎制得氧化亚铜产品。

3、电解法在铁：

制壳体内衬聚氯乙烯的电解槽中，以浇铸铜板作阳极，紫铜板作阴极，用铬酸钾作添加剂，食盐溶液作电解液，其中含氯化钠为290～310g/L、铬酸钾为0.3～0.5g/L、温度70～90 ℃、pH8～12、电流密度1500 A/m2的条件下进行电解，生成氧化亚铜，经沉淀分离、漂洗、过滤、干燥制得氧化亚铜。

4、肼还原法：

将3～5mL 20%的肼水溶液倒入50mL高浓度乙酸铜水溶液中，使二价的铜离子还原。溶液最初变为绿

色，并产生氮气，放置一段时间后则沉淀出黄色至橙黄色的氧化亚铜。沉淀用水、乙醇和乙醚洗涤。因为过量的肼可使氧化亚铜进一步还原为金属铜，所以肼的用量不宜过量。

5、菲林溶液的葡萄糖还原合成法：

将50g五水合硫酸铜和75g酒石酸钾钠分别溶解于200mL冷水中，在溶液冷至室温时将二者混合。另将75g氢氧化钠溶解在200mL水中，配制成碱溶液。在搅拌混合溶液的情况下，缓慢地加入碱溶液，要小心地保持溶液温度，不使该溶液的温度上升，让溶液变成深蓝色。将这个二价铜盐溶液加热煮沸，并添加10%的葡萄糖溶液直至蓝色消失，析出红色的氧化亚铜。然后将其放到1L的冷水中，静置约15min后，弃去上层澄清液；再加水搅拌，倾析后，用布氏漏斗过滤；沉淀物用15mL清水洗涤两次，接着用乙醇洗涤三次，最后在空气浴中干燥。

6、金属铜的直接氧化法：

用铂丝将金属铜吊在竖式管状电炉中，在含1%(体积分数)氧的氮气氛中，于1000℃加热24h则得氧化亚铜。或将金属铜和氧化铜的化学计算量混合物封闭于真空管中，在1000℃加热5h使其反应而得到氧化亚铜。

硫酸铜

硫酸铜（CuSO4）为白色或灰白色粉末，水溶液呈弱酸性，为蓝色，俗名胆矾、石胆、胆子矾、蓝矾。硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波尔多液，用作杀菌剂。硫酸铜也是电解精炼铜时的电解液。

硫酸铜常见的形态为其结晶体，一水合硫酸四水合铜([Cu(H2O)4]SO4·H2O，五水合硫酸铜），为蓝色固体（晶体）。其水溶液因水合铜离子的缘故而呈现出蓝色，故在实验室里无水硫酸铜常被用于检验水的存在。在现实生产生活中，硫酸铜常用于炼制精铜，与熟石灰混合可制农药波尔多液。

蓝色透明晶体。溶于水，微溶于稀乙醇而不溶于无水乙醇。无水硫酸铜为灰白色粉末，易吸水变蓝绿色的五水合硫酸铜。（无水硫酸铜化学式为CuSO4）

制备：

一般使用废铜料溶于加入氧化剂（如10%的过氧化氢溶液）的稀硫酸，后除去铁等杂质重结晶精制，可以得到大量纯度高的硫酸铜。实验室使用的硫酸铜一般是购买得到的，也可以用废弃的铜化合物溶于硫酸后精制。

电解液回收法废电解液(含Cu50～60g/L,H2SO4180～200g/L)与经焙烧处理的铜泥制成细铜粉进行反应,反应液分离沉降后清液经冷却结晶、分离、干燥从而制得硫酸铜成品。