铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属

  铜块

 

之一。 　　“铜”为左形右声，中文读音tóng。 　　铜的相对原子质量63.54

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基本简介

　　1、化合物中以一价和二价形式存在为主的金属元素，有延性和展性，是热和电最佳导体之一，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。如：铜山（出产铜矿的山）；铜花（铜屑）；铜金（赤铜）；铜粉（铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金，可当作颜料）；铜陵（产铜的山）；铜落（铜屑，可入药）；铜腥（铜的腥臭味）。 　　2、铜制的[器物]。如:铜鼎：铜鼎是用来烹煮食物，后主要用于祭祀和宴享，是商周时期最重要的礼器之一。上，下有铜丸(铜铸的小球);铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙);铜瓦(铜制的瓦);铜史(漏刻铜壶上的铜人像);铜印(铜铸的印章。也称“铜章”);铜兵(铜制的兵器);铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”);铜洗(铜制的盥洗用具);铜柱(铜制的柱子);铜荷(铜制的烛台。形似荷叶);铜猊(铜制的狮形香炉);铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”);铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔) 　　3、铜铸的货币。也用以泛指金钱 。 　　4、喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般);铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙);铜楼(华美坚固的楼房);铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正);铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍) 　　5、喻坚强，强大有力的。如：铜豌豆(喻有经验的老狎妓者) （元朝关汉卿曾说：“我是个蒸不烂煮不熟捶不破炒不爆响当当的一粒铜豌豆”） 　　元素在太阳中的含量：（ppm）0.7 　　晶体结构：等轴晶系，结构中铜原子按立方最紧密方式排列，又称铜型结构。 　　原子体积：（立方厘米/摩尔）7.1 　　元素在海水中的含量：（ppm） 　　太平洋表面 0.00008 　　氧化态： 　　Main Cu+2 　　Other Cu+1, Cu+3 　　晶胞参数： 　　a = 361.49 pm 　　b = 361.49 pm 　　c = 361.49 pm 　　α = 90° 　　β = 90° 　　γ = 90° 　　地壳中含量：（ppm）50 　　

    

 

质子数：29 　　中子数：35 　　原子序数：29 　　所属周期：4 　　所属族数：IB 　　电子层分布：2-8-18-1 　　莫氏硬度：3 　　声音在其中的传播速率：（m/S） 　　3810 　　一般状况下的密度:8.9×10^3kg/m^3 　　在古代就发现有铜存在。

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发现简史

　　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CuCO3·Cu(OH)2或者Cu2(OH)2CO3，深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2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。纯铜制成的器物太软，易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去，可以制成铜锡合金──青铜。铜，COPPER，源自Cuprum，是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名，早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金，可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜；加进锡即成青铜。

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元素用途

  以铜作为内芯的导线

 

铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。 　　铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的这种，开关以及印刷线路板　在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。 　　在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。 　　在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产300发子弹，需用铜13-14吨。 　　在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。 　　以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例： 行业 铜消费量占总消费量的比例 　　电子(包括通讯) 48% 　　建筑 24% 　　一般工程 12% 　　交通 7% 　　其他 9%

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化学性质加热1373K

　　2Cu+O2==2CuO 4Cu+O2==2Cu2O 　　2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3 　　2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O 　　Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 　　3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 　　Cu+Cl2=点燃=CuCl2 　　Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

铜的化合物

　　（1）氢氧化铜和氧化铜 　　>1273K 　　4CuO==Cu2O+O2↑ 　　353K 　　Cu(OH)2=加热=CuO+H2O 　　Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O 　　Cu2+ + 2OH- =Cu(OH)2↓ 　　（2）硫酸铜 　　（a）硫酸铜俗名胆矾或蓝矾，其水溶液呈蓝色 　　（b）硫酸铜的制备 　　加热 　　Cu+2H2SO4(浓)====CuSO4+SO2↑+2H2O 　　加热 　　2Cu+2H2SO4(稀)+O2====2CuSO4+2H2O 　　（c)　硫酸铜的加热 　　无水硫酸铜加热到923K时,分解成CuO 　　CuSO4==加热==CuO+SO3↑ 　　或者 　　2CuSO4==加热==2CuO+2SO2↑+O2↑ 　　（d）硫酸铜的用途 　　① 高中化学用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。 　　② 高中生物检验蛋白质时常在蛋白质中加入碱，再加入硫酸铜溶液，此时溶液会变为紫色，这个反应被称为双缩脲反应。 　　③ 高中生物检验还原性糖时用硫酸铜、氢氧化钠制成斐林试剂，与还原性糖经沸水浴后作用生成砖红色沉淀。 　　④ 应用领域无机工业用于制造其他饲盐如氯化亚铜、氯化铜、焦磷酸铜、氧化亚铜、醋酸铜、碳酸铜等。染料和颜料工业用于制造含铜单偶氮染料如活性艳蓝、活性紫等。有机工业用作合成香料和染料中间体的催化剂，甲基丙烯酸甲酯的阻聚剂。涂料工业用作生产船底防污漆的杀菌剂。电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂。农业上作为杀菌剂。 　　(3)硫化铜 　　Cu2++H2S=CuS+2H+ 　　加热 　　3CuS+2NO3-+8H+==3Cu2++2NO+3S+4H2O 　　2CuS+-==2[Cu(CN-)4]3-+2S2-+(CN)2 　　(4)铜的配合物 　　（a）配阳离子：[Cu(NH3)4]2+ 　　（b）配阴离子：[Cu(OH)4]2- 　　（c）配阳离子：[Cu(NH3)2]+

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性能应用

　　导电性：64%，耐蚀性：23%，结构强度：12%，装饰性：1%

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辅助资料

　　自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜，用石斧将其砍下来，用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列，并且逐渐取代了石器，结束了人类历史上的新石器时代。 　　在我国，距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜，即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件，经分析，铜器中铜含量高达99.63%～99.87%，属于纯铜。 　　当然，天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大，不超过0.01%，但是含铜的矿物是比较多见的，它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色，招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu（OH）2，深蓝色的石青2CuCO3.Cu（OH）2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物，再用碳还原，就得到金属铜。 　　1933年，河南省安阳县殷虚发掘中，发现重达18.8千克的孔雀石，直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣，说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。 　　但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬（假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150），历史上称这个时期为青铜时代。 　　我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验，讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐（方剂）。六分其金（铜）而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭）之齐；金锡半，谓之鉴（镜子）燧（利用镜子聚光取火）之齐。”这表明在3000多年前，我国劳动人民已经认识到，用途不同的青铜器所要求的性能不同，用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。 　　青铜由于坚硬，易熔，能很好的铸造成型，在空气中稳定，因而即使在青铜时代以后的铁器时代里，也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年，欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神，高达46米，手指高度超过成人。 　　我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜，这是湿法技术的起源，是世界化学史上的一项发明。西汉《淮南子·万毕术》记载：曾青得铁则化为铜。曾青为硫酸铜。这种方法用现代化学式表示就是： 　　CuSO4+Fe=FeSO4+Cu 　　西方传说，古代地中海的塞浦路斯(CYPRUS)是出产铜的地方，因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER，拉丁文中的CUIVRE、都源于此。 　　铜具有独特的导电性能，是铝所不能代替的，在今天电子工业和家用电器发展的时代里，这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看，一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里，法国高速火车铁轨每公里用10吨铜，波音747-200型飞机总重量中铜占2%。

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产品分类自然界中存在形态分类

　　自然铜------铜含量在99％以上，但储量极少;　 　　氧化铜矿-----为数也不多　 　　硫化铜矿-----含铜量极低，一般在2--3%左右，世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。

生产过程分类

铜精矿----冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。　 　　粗铜------铜精矿冶炼后的产品，含铜量在95－98％。　 　　纯铜------火炼或电解之后含量达99％以上的铜。火炼可得99－99.9％的纯铜，电解可以使铜的纯度达到99.95-99.99％。

主要合金成份分类

　　黄铜-----铜锌合金　 　　青铜-----铜锡合金等(除了锌镍外，加入其他元素的合金均称青铜)　 　　白铜-----铜钴镍合金

产品形态分类

铜管、铜棒、铜线、铜板、铜带、铜条、铜箔等

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铜的应用电气工业

　　※ 电力输送 　　电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。 　　我国在过去一段时间内，由于铜供不应求，考虑到铝的比重只有铜的 30％，在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑，空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下，铝与铜相比，存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点，而相形见绌。 　　同样的原因，以节能高效的铜绕组变压器，取代铝绕组变压器，也是明智的选择。 　　※ 电机制造 　　在电机制造中，广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中，绕组要用水或氢气冷却，称为双水内冷或氢气冷却电机，这就需要大长度的中空导线。 　　电机是使用电能的大户，约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高，一般在最初工作500小时内就达到电机本易的成本，一年内相当于成本的4～16倍，在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高，不但可以节能；而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机，是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗，主要来源于绕组的电阻损耗；因此，增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比，铜绕组的使用量增加25～ 100%。目前，美国能源部正在资助一个开发项目，拟采用铸入铜的技术生产电机转子。 　　※ 通讯电缆 　　80年代以来，由于光纤电缆载流容量大等优点，在通讯干线上不断取代铜电缆，而迅速推广应用。但是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展，人们对通讯的依赖越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。 　　※ 住宅电气线路 　　近年来，随着我国人民生活水平提高，家电迅速普及，住宅用电负荷增长很快。1987年居民用电量为 269.6亿度（l度=1千瓦·小时），10后年的 1996年猛升到 1131亿度，增加3.2倍。尽管如此，与发达国家相比仍有很大差距。例如，1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍，日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年，还要增长1.4倍。

电子工业

　　电子工业是新兴产业，在它蒸蒸日上的发展过程中，不断开发出铜的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路，发展到微电子和半导体集成电路中。 　　※ 电真空器件 　　电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。 　　※ 印刷电路 　　铜印刷电路，是把铜箔作为表面，粘贴在作为支撑的塑料板上；用照相的办法把电路布线图印制在铜版上；通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的连接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端插入，焊接在这个口路上，这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法，所有接头的焊接可以一次完成。这样，对于那些需要精细布置电路的场合，如无线电、电视机，计算机等，采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动；因而得到广泛应用，需要消费大量的铜箔。此外，在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。 　　※ 集成电路 　　微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片（芯片），采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革，成为现代信息技术的基础，IBM（国际商业机器公司），己采用铜代替硅芯片中的铝作互连线，取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片，可以获得30%的效能增益，电路的线尺寸可以减小到0.12微米，可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜，在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用，开创了新局面。 　　※ 引线框架 　　为了保护集成电路或混合电路的正常工作，需要对它进行封装；并在封装时，把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度，构成该集成封装电路的支承骨架，称为引线框架。实际生产中，为了高速大批量生产，引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1／3～ l／4，而且用量很大；因此，必须要有低的成本。 　　铜合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工性能、针焊性和耐蚀性优良，通过合金化能在很大范围内控制其性能，能够较好地满足引线框架的性能要求，己成为引线框架的一个重要材料。它是目前铜在微电子器件中用量最多的一种材料。

能源及石化工业

　　※ 能源工业 　　火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下： 　　锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。 　　其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于铜导热性好并能抗水的腐蚀，所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍，每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。 　　太阳能的利用也要使用许多铜管。例如：英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池，装备了太阳能加热器，在夏季可以将水温保持在18～24℃。在该太阳能加热器中含有784磅（3 56公斤）铜管。 　　※ 石化工业 　　铜和许多铜合金，在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸（如：醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等）、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物（如：油类、酚、醇等）中，均有良好的耐蚀性；因而，在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性，制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好，特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具；原回是冲击时不迸出火花，可以防止火灾发生。 　　※ 海洋工业 　　海洋占地球表面面积70％以上，合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子，钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料，以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀，不但耐海水腐蚀；而且溶入水中的铜离子有杀菌作用，可以防止海洋生物污损。因而，铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料，业已在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如，海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门，以及采油采气平台上使用的设备，包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日，抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况，将在后节中介绍。

交通工业

　　※ 船舶 　　由于良好的耐海水腐蚀性能，许多铜合金，如：铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜（锡锌青铜）、白铜以及镍铜合金（蒙乃尔合金）己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占2～3％。 军舰和大部分大型商船的螺旋桨都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋桨每支重20～ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋桨每支重达35吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜，舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用铜和铜合金。世界上第一艘核动力商船，使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐，相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂，发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用铜和铜合金来装饰。甚至木制小船，也最好用铜合金（通常是硅青铜）的螺丝和钉子来固定木结构，这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。为了防止船壳被海生物污损影响航行，过去经常采用包覆铜加以保护；现在，则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。二次世界大战中，为御防德国磁性水雷对舰船的袭击，曾发展了抗磁性水雷装置，在钢船壳周围附一圈铜带，通上电流以中和船的磁场，这样就可以不引爆水雷。从1944年以后，盟军的所有船只，共计约18，000艘，都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜，例如其中一艘用去铜线长 28英里，重约 30吨。 　　※ 汽车 　　汽车用铜每辆10～2I公斤，随汽车类型和大小而异，对于小轿车约占自重的6～9%％。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用铜量比较大的是散热器。现代的管带式散热器，用黄铜带焊接成散热器管子，用薄的铜带折曲成散热片。 　　近年来为了进一步提高铜散热器的性能，增强它对铝散热器的竞争力，作 了许多改进。在材质方面，向铜中添加微量元素，以达到在不损失导热性的前 提下，提高其强度和软化点，从而减薄带材的厚度，节省用铜量；在制造工艺 方面，采用高频或激光焊接铜管，并用铜钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2，与钎焊铝散热器相比，在相同的散热条件 下，即在相同的空气和冷却剂的压力降下，新型铜散热器的重量更轻，尺寸显 著缩小；再加上铜的耐蚀性好、使用寿命长，铜散热器的优势就更明显。 　　※ 铁路 　　铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度，往往加入少量的铜（约1%）或银 （约of％）。此外，列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。 　　※ 飞机 　　飞机的航行也离不开铜。例如：飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材，轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材，导航仪表应用抗磁铜合金，众多仪表中使用破铜弹性元件等等。

机械和冶金工业

铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属

  

铜块

之一。

　　“铜”为左形右声，中文读音tóng。

　　铜的相对原子质量63.54

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基本简介

　　1、化合物中以一价和二价形式存在为主的金属元素，有延性和展性，是热和电最佳导体之一，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。如：铜山（出产铜矿的山）；铜花（铜屑）；铜金（赤铜）；铜粉（铜屑。铜和其他金属熔融在一起所做出来的黄金色粉状合金，可当作颜料）；铜陵（产铜的山）；铜落（铜屑，可入药）；铜腥（铜的腥臭味）。

　　2、铜制的[器物]。如:铜鼎：铜鼎是用来烹煮食物，后主要用于祭祀和宴享，是商周时期最重要的礼器之一。上，下有铜丸(铜铸的小球);铜牙(弩上钩弦的钩叫牙,以铜制者称铜牙);铜瓦(铜制的瓦);铜史(漏刻铜壶上的铜人像);铜印(铜铸的印章。也称“铜章”);铜兵(铜制的兵器);铜狄(铜铸的人。即“铜人”。或称“金人”);铜洗(铜制的盥洗用具);铜柱(铜制的柱子);铜荷(铜制的烛台。形似荷叶);铜猊(铜制的狮形香炉);铜浑(铜制的浑天仪。又叫“铜仪”);铜鼻(古代官印上铜制的鼻状纽孔)

　　3、铜铸的货币。也用以泛指金钱 。

　　4、喻坚固的。如:铜郭(形容城郭的坚固,如同铜铸一般);铜堞(像铜铁般坚固的城堞。堞是城上的女墙);铜楼(华美坚固的楼房);铜山铁壁(比喻风节的坚毅刚正);铜头铁额(比喻人非常勇猛强悍)

　　5、喻坚强，强大有力的。如：铜豌豆(喻有经验的老狎妓者) （元朝关汉卿曾说：“我是个蒸不烂煮不熟捶不破炒不爆响当当的一粒铜豌豆”）

　　元素在太阳中的含量：（ppm）0.7

晶体结构：等轴晶系，结构中铜原子按立方最紧密方式排列，又称铜型结构。

　　原子体积：（立方厘米/摩尔）7.1

　　元素在海水中的含量：（ppm）

　　太平洋表面 0.00008

　　氧化态：

　　Main Cu+2

　　Other Cu+1, Cu+3

　　晶胞参数：

　　a = 361.49 pm

　　b = 361.49 pm

　　c = 361.49 pm

　　α = 90°

　　β = 90°

　　γ = 90°

地壳中含量：（ppm）50

  

  

质子数：29

　　中子数：35

　　原子序数：29

　　所属周期：4

　　所属族数：IB

电子层分布：2-8-18-1

　　莫氏硬度：3

　　声音在其中的传播速率：（m/S）

　　3810

　　一般状况下的密度:8.9×10^3kg/m^3

　　在古代就发现有铜存在。

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发现简史

　　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CuCO3·Cu(OH)2或者Cu2(OH)2CO3，深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2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。纯铜制成的器物太软，易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去，可以制成铜锡合金──青铜。铜，COPPER，源自Cuprum，是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名，早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金，可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜；加进锡即成青铜。

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元素用途

  

以铜作为内芯的导线

铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。

　　铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的这种，开关以及印刷线路板　在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。

　　在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。

　　在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产300发子弹，需用铜13-14吨。

　　在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。

　　以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例： 行业 铜消费量占总消费量的比例

　　电子(包括通讯) 48%

　　建筑 24%

　　一般工程 12%

　　交通 7%

　　其他 9%

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化学性质加热1373K

　　2Cu+O2==2CuO 4Cu+O2==2Cu2O

　　2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3

　　2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O

　　Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

　　3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

　　Cu+Cl2=点燃=CuCl2

　　Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2

铜的化合物

　　（1）氢氧化铜和氧化铜

　　>1273K

　　4CuO==Cu2O+O2↑

　　353K

　　Cu(OH)2=加热=CuO+H2O

　　Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O

　　Cu2+ + 2OH- =Cu(OH)2↓

　　（2）硫酸铜

　　（a）硫酸铜俗名胆矾或蓝矾，其水溶液呈蓝色

　　（b）硫酸铜的制备

　　加热

　　Cu+2H2SO4(浓)====CuSO4+SO2↑+2H2O

　　加热

　　2Cu+2H2SO4(稀)+O2====2CuSO4+2H2O

　　（c)　硫酸铜的加热

　　无水硫酸铜加热到923K时,分解成CuO

　　CuSO4==加热==CuO+SO3↑

　　或者

　　2CuSO4==加热==2CuO+2SO2↑+O2↑

　　（d）硫酸铜的用途

　　① 高中化学用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。

　　② 高中生物检验蛋白质时常在蛋白质中加入碱，再加入硫酸铜溶液，此时溶液会变为紫色，这个反应被称为双缩脲反应。

　　③ 高中生物检验还原性糖时用硫酸铜、氢氧化钠制成斐林试剂，与还原性糖经沸水浴后作用生成砖红色沉淀。

　　④ 应用领域无机工业用于制造其他饲盐如氯化亚铜、氯化铜、焦磷酸铜、氧化亚铜、醋酸铜、碳酸铜等。染料和颜料工业用于制造含铜单偶氮染料如活性艳蓝、活性紫等。有机工业用作合成香料和染料中间体的催化剂，甲基丙烯酸甲酯的阻聚剂。涂料工业用作生产船底防污漆的杀菌剂。电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂。农业上作为杀菌剂。

　　(3)硫化铜

　　Cu2++H2S=CuS+2H+

　　加热

　　3CuS+2NO3-+8H+==3Cu2++2NO+3S+4H2O

　　2CuS+-==2[Cu(CN-)4]3-+2S2-+(CN)2

　　(4)铜的配合物

　　（a）配阳离子：[Cu(NH3)4]2+

　　（b）配阴离子：[Cu(OH)4]2-

　　（c）配阳离子：[Cu(NH3)2]+

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性能应用

　　导电性：64%，耐蚀性：23%，结构强度：12%，装饰性：1%

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辅助资料

　　自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜，用石斧将其砍下来，用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列，并且逐渐取代了石器，结束了人类历史上的新石器时代。

　　在我国，距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜，即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件，经分析，铜器中铜含量高达99.63%～99.87%，属于纯铜。

　　当然，天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大，不超过0.01%，但是含铜的矿物是比较多见的，它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色，招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu（OH）2，深蓝色的石青2CuCO3.Cu（OH）2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物，再用碳还原，就得到金属铜。

　　1933年，河南省安阳县殷虚发掘中，发现重达18.8千克的孔雀石，直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣，说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。

　　但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬（假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150），历史上称这个时期为青铜时代。

　　我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验，讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐（方剂）。六分其金（铜）而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭）之齐；金锡半，谓之鉴（镜子）燧（利用镜子聚光取火）之齐。”这表明在3000多年前，我国劳动人民已经认识到，用途不同的青铜器所要求的性能不同，用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。

　　青铜由于坚硬，易熔，能很好的铸造成型，在空气中稳定，因而即使在青铜时代以后的铁器时代里，也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年，欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神，高达46米，手指高度超过成人。

　　我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜，这是湿法技术的起源，是世界化学史上的一项发明。西汉《淮南子·万毕术》记载：曾青得铁则化为铜。曾青为硫酸铜。这种方法用现代化学式表示就是：

　　CuSO4+Fe=FeSO4+Cu

　　西方传说，古代地中海的塞浦路斯(CYPRUS)是出产铜的地方，因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER，拉丁文中的CUIVRE、都源于此。

　　铜具有独特的导电性能，是铝所不能代替的，在今天电子工业和家用电器发展的时代里，这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看，一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里，法国高速火车铁轨每公里用10吨铜，波音747-200型飞机总重量中铜占2%。

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产品分类自然界中存在形态分类

　　自然铜------铜含量在99％以上，但储量极少;　

　　氧化铜矿-----为数也不多　

　　硫化铜矿-----含铜量极低，一般在2--3%左右，世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。

生产过程分类

铜精矿----冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。　

　　粗铜------铜精矿冶炼后的产品，含铜量在95－98％。　

　　纯铜------火炼或电解之后含量达99％以上的铜。火炼可得99－99.9％的纯铜，电解可以使铜的纯度达到99.95-99.99％。

主要合金成份分类

　　黄铜-----铜锌合金

　　青铜-----铜锡合金等(除了锌镍外，加入其他元素的合金均称青铜)　

白铜-----铜钴镍合金

产品形态分类

铜管、铜棒、铜线、铜板、铜带、铜条、铜箔等

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铜的应用电气工业

　　※ 电力输送

　　电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申．线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。

　　我国在过去一段时间内，由于铜供不应求，考虑到铝的比重只有铜的 30％，在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑，空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下，铝与铜相比，存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点，而相形见绌。

　　同样的原因，以节能高效的铜绕组变压器，取代铝绕组变压器，也是明智的选择。

　　※ 电机制造

　　在电机制造中，广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中，绕组要用水或氢气冷却，称为双水内冷或氢气冷却电机，这就需要大长度的中空导线。

　　电机是使用电能的大户，约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高，一般在最初工作500小时内就达到电机本易的成本，一年内相当于成本的4～16倍，在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。电机效率的少量提高，不但可以节能；而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机，是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗，主要来源于绕组的电阻损耗；因此，增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比，铜绕组的使用量增加25～ 100%。目前，美国能源部正在资助一个开发项目，拟采用铸入铜的技术生产电机转子。

　　※ 通讯电缆

　　80年代以来，由于光纤电缆载流容量大等优点，在通讯干线上不断取代铜电缆，而迅速推广应用。但是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展，人们对通讯的依赖越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。

　　※ 住宅电气线路

　　近年来，随着我国人民生活水平提高，家电迅速普及，住宅用电负荷增长很快。1987年居民用电量为 269.6亿度（l度=1千瓦·小时），10后年的 1996年猛升到 1131亿度，增加3.2倍。尽管如此，与发达国家相比仍有很大差距。例如，1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍，日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996年到2005年，还要增长1.4倍。

电子工业

　　电子工业是新兴产业，在它蒸蒸日上的发展过程中，不断开发出铜的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路，发展到微电子和半导体集成电路中。

　　※ 电真空器件

　　电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。

　　※ 印刷电路

　　铜印刷电路，是把铜箔作为表面，粘贴在作为支撑的塑料板上；用照相的办法把电路布线图印制在铜版上；通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的连接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端插入，焊接在这个口路上，这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法，所有接头的焊接可以一次完成。这样，对于那些需要精细布置电路的场合，如无线电、电视机，计算机等，采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动；因而得到广泛应用，需要消费大量的铜箔。此外，在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。

　　※ 集成电路

　　微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片（芯片），采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革，成为现代信息技术的基础，IBM（国际商业机器公司），己采用铜代替硅芯片中的铝作互连线，取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片，可以获得30%的效能增益，电路的线尺寸可以减小到0.12微米，可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜，在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用，开创了新局面。

　　※ 引线框架

　　为了保护集成电路或混合电路的正常工作，需要对它进行封装；并在封装时，把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度，构成该集成封装电路的支承骨架，称为引线框架。实际生产中，为了高速大批量生产，引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的1／3～ l／4，而且用量很大；因此，必须要有低的成本。

　　铜合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工性能、针焊性和耐蚀性优良，通过合金化能在很大范围内控制其性能，能够较好地满足引线框架的性能要求，己成为引线框架的一个重要材料。它是目前铜在微电子器件中用量最多的一种材料。

能源及石化工业

　　※ 能源工业

　　火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下：

　　锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。

　　其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于铜导热性好并能抗水的腐蚀，所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍，每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。

太阳能的利用也要使用许多铜管。例如：英国伦敦附近某旅馆的一个游泳池，装备了太阳能加热器，在夏季可以将水温保持在18～24℃。在该太阳能加热器中含有784磅（3 56公斤）铜管。

　　※ 石化工业

　　铜和许多铜合金，在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸（如：醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等）、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物（如：油类、酚、醇等）中，均有良好的耐蚀性；因而，在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性，制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好，特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具；原回是冲击时不迸出火花，可以防止火灾发生。

　　※ 海洋工业

　　海洋占地球表面面积70％以上，合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子，钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程金属材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料，以及木材、玻璃等非金属材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀，不但耐海水腐蚀；而且溶入水中的铜离子有杀菌作用，可以防止海洋生物污损。因而，铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料，业已在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。例如，海水淡化过程中使用的管路系统、泵和阀门，以及采油采气平台上使用的设备，包括飞溅区和水下用的螺栓、钻孔日，抗生物污损包套、泵阀和管路系统等等。关于铜和铜合金在船舶中的应用情况，将在后节中介绍。

交通工业

　　※ 船舶

　　由于良好的耐海水腐蚀性能，许多铜合金，如：铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜（锡锌青铜）、白铜以及镍铜合金（蒙乃尔合金）己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占2～3％。 军舰和大部分大型商船的螺旋桨都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋桨每支重20～ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋桨每支重达35吨。大船沉重的尾轴常用"海军上将"炮铜，舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用铜和铜合金。世界上第一艘核动力商船，使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐，相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂，发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用铜和铜合金来装饰。甚至木制小船，也最好用铜合金（通常是硅青铜）的螺丝和钉子来固定木结构，这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。为了防止船壳被海生物污损影响航行，过去经常采用包覆铜加以保护；现在，则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。二次世界大战中，为御防德国磁性水雷对舰船的袭击，曾发展了抗磁性水雷装置，在钢船壳周围附一圈铜带，通上电流以中和船的磁场，这样就可以不引爆水雷。从1944年以后，盟军的所有船只，共计约18，000艘，都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜，例如其中一艘用去铜线长 28英里，重约 30吨。

　　※ 汽车

　　汽车用铜每辆10～2I公斤，随汽车类型和大小而异，对于小轿车约占自重的6～9%％。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用铜量比较大的是散热器。现代的管带式散热器，用黄铜带焊接成散热器管子，用薄的铜带折曲成散热片。

　　近年来为了进一步提高铜散热器的性能，增强它对铝散热器的竞争力，作 了许多改进。在材质方面，向铜中添加微量元素，以达到在不损失导热性的前 提下，提高其强度和软化点，从而减薄带材的厚度，节省用铜量；在制造工艺 方面，采用高频或激光焊接铜管，并用铜钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2，与钎焊铝散热器相比，在相同的散热条件 下，即在相同的空气和冷却剂的压力降下，新型铜散热器的重量更轻，尺寸显 著缩小；再加上铜的耐蚀性好、使用寿命长，铜散热器的优势就更明显。

　　※ 铁路

　　铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度，往往加入少量的铜（约1%）或银 （约of％）。此外，列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。

　　※ 飞机

　　飞机的航行也离不开铜。例如：飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材，轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材，导航仪表应用抗磁铜合金，众多仪表中使用破铜弹性元件等等。

机械和冶金工业