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铜相对原子质量(Cu的相对原子质量是多少)

矿业e家

(本文约2597字,阅读需要8分钟)

铜是人类最早使用的金属之一。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、工具和其他器皿,铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。

1理化性质

铜是一种过渡元素,铜化学符号Cu,英文copper,原子序数29,相对原子质量63.5,原子半径:186pm,电子层分布:2-8-18-1。铜有29个同位素,Cu63和Cu65很稳定,它们的自旋量子数都为3/2。

图1元素周期表

纯铜表面刚切开时为红橙色带金属光泽,单质呈紫红色。铜延展性好,导热性和导电性高。纯铜的密度8.92克/立方厘米,熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。铜是不太活泼的重金属,在常温下不与干燥空气中的氧气化合,加热时能产生黑色的氧化铜。在潮湿的空气中放久后,铜表面会慢慢生成一层铜绿(碱式碳酸铜),铜绿可防止金属进一步腐蚀。

铜板

铜金属有一些优良的性质,在生产和生活中应用广泛。

铜的性质及用途

2铜的形成及地壳含量

元素的结合能越大,表示原子核越稳定,铁56的比结合能是所有原子中最大的,所以铁56是最稳定的原子,比铁更高的元素叫做超重元素。比铁低的元素由恒星的核聚变产生,比如现在太阳中的核聚变就是氢变成了氦,并释放出大量能量,但此过程到铁为止,再往后就从放热变成了吸收能量,导致链式聚变反应不能继续。根据研究,超重元素起源于超新星爆发,大质量恒星在超新星爆发时,能达到100亿度以上的温度,此时快中子密度极高,于是铁元素在超新星爆发中进行快中子俘获过程,可以生成大量的超重元素;或者在双中子星合并事件中,中子溃散后不久会衰变为质子,也能形成大量的超重元素。铜也形成于这些事件,并在恒星的衰老和死亡后抛射出去,飘荡在太空中,重新组合成星体或者被星体捕获,地球上的铜就是这样来的。

元素丰度,即元素的相对含量﹐是指研究体系中被研究元素的相对含量,用重量百分比表示,地壳元素丰度又称为克拉克值。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石存在。

3铜的化合物3.1氧化态为+Ι的化合物

(1)氧化物

Cu2O在高温加热的的时候,不仅Cu+与碱直接反应,Cu与O2直接反应,此外,还能够非常方便的根据糖还原Cu(?)盐的碱性溶液制得。Cu2O属于共价型化合物,呈弱碱性,对热非常稳定,在1508K也不会发生分解,不溶于水,属于有毒物质,有着半导体性质,经常使用其与铜来对亚铜整流器进行制作。而在对玻璃与搪瓷进行制作时通常被作为红色颜料,同时还能够作为船底漆。

(2)硫化亚铜

其属于难溶的黑色物质,将H2S通入Cu(I)盐溶液内,或者是根据大量的铜与硫直接加热制得。在硫酸铜溶液内,加入Na2S2O3溶液共热也可以生成Cu2S沉淀。

3.2氧化态为+Ⅱ的氧化物

(1)氧化物与氢氧化物

铜放置在氧气或者是空气中,经过长时间加热,或是把氢氧化铜热分解,都能够制得黑色的氧化铜。氧化铜属于碱性氧化物,不能够溶于水但可以溶于酸,有很高的热稳定性,大于1273K的时候,才会分解成Cu2O与O2,在高温中容易被H2、C、NH3等还原成铜。

(2)卤化铜

除了碘化铜,任何卤化铜都能够使用氧化铜与氢卤酸反应制得。在这之中氯化铜最为关键,氯化铜溶液浓度不一样,颜色也有一定差异,在较浓的溶液中CuCl2呈黄绿色,而在稀溶液中呈蓝色,在两者共存的情况下呈绿色。

(3)硫酸铜

其水合物CuSO4·5H2O也称之为蓝帆与胆矾,可以使用热浓硫酸将铜溶解,或是当氧气存在时候,利用稀热硫酸和铜反应制得[1]。

天然的铜的化合物是铜金属的重要来源,除天然铜以外,铜矿石可分为两类:

(1)硫化矿,如黄铜矿(CuFeS₂)、斑铜矿(Cu5FeS₄)和辉铜矿(Cu₂S)等。

(2)氧化矿,如赤铜矿(Cu₂O)、孔雀石[Cu₂(OH)₂CO₃]、硅孔雀石(CuSiO₃·2H₂O)、蓝铜矿[2CuCO₃·Cu(OH)₂]等。

4铜的用途

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,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。

(1)电器和电子市场

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、电机和变压器的绕阻、开关以及印刷线路板等[2]。

(2)交通设备

交通设备是铜的第三大市场,与二十世纪60年代基本相同。铜在交通设备主要用在自动电器和电子产品中。

(3)工业机器和设备

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300万发子弹,需用铜13~14吨。在建筑工业中,用作各种管道、管道配件、装饰器件等。

(4)医学

在农牧业领域,铜的化合物是消除病虫害的有效杀菌农药,可以控制所有霉菌或真菌引起的病害。

(5)有机化学

有机化学中,有机铜锂化合物是一类重要的金属有机化合物。在工业领域,几乎每一行业都能够应用到铜的化合物。添加铜化合物的油漆具有抗海水生物污损的作用;铜的一些有机化合物是有效的防腐剂,用于纸浆、木材、木制品和帆布等织物的防腐;铜的某些化合物是橡胶、石油和人造纤维生产过程中的重要化学制剂,能够起到催化、净化等作用。

(6)合金

而铜可用于制造多种合金,铜的重要合金有以下几种:

黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听,因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制作的。

航海黄铜是铜与锌、锡的合金,抗海水侵蚀,可用来制作船的零件、平衡器。

青铜是铜与锡的合金,因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性—热缩冷胀,用来铸造塑像,冷却后膨胀,可以使眉目更清楚。

磷青铜是铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。

白铜是铜与镍的合金,其色泽和银一样,银光闪闪,不易生锈。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品[3]。

参考文献

[1]陈定宇.金属铜及其化合物的性质探究[J].西部皮革,2017:14.

[2]李大勇,欧晓斌,陈薛孝,等.有色金属铜专利战略概况[J].新材料产业,2011:26-32.

[3]部分来自于百度百科。

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