铜

目录 [隐藏]

• 1 概述
• 2 历史
• 3 介绍
• 4 特性
• 5 种类
• 6 分布
• 7 资源矿产
• 8 来源用途
• 9 人体健康
• 10 工业应用

铜是一种化学元素，它的化学符号是Cu（拉丁语Cuprum），它的原子序数是29，是一种过渡金属。 铜呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/立方厘米。熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃。常见化合价+1和+2。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]，这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。

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CuCO3Cu(OH)2，深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2，赤铜矿Cu2O，辉铜矿Cu2S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。另外，斑铜矿也是很常见的铜矿石。
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。青铜比纯铜坚硬，使人们制成的劳动工具和武器有了很大改进，人类进入了青铜时代，结束了人类历史上的新石器时代。

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。在中国，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。

黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后，再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜，再还原成泡铜，最后电解精制，即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中，就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎，以稀硫酸原地浸取，再把浸取液抽到地表，在铁屑上将铜沉淀出来。

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，电机的绕阻，开关以及印刷线路板等。

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。在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。

铜的离子(铜质)对生物而言，不论是动物或植物，是必需的元素。人体缺乏铜会引起贫血，毛发异常，骨和动脉异常，以至脑障碍。但如过剩，会引起肝硬化、腹泻、呕吐、运动障碍和知觉神经障碍。

一般来说，牛肉、葵花籽、可可、黑椒、羊肝等等都有丰富的铜质。

1、 电力输送
电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力电线电缆、变压器、开关、接插元件和联接器等。在电线电缆的输电过程中，由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑，目前世界上正在推广最佳电缆截面标准。中国在过去一段时间内，由于钢供不应求，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。

2、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。
 
3、 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，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，对光纤电缆的需求都会不断增加。 

4、 住宅电气线路
近年来，随着中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。如图6.6所示，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。中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l．4倍。

5、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，己采用钢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。 

6、 中计算机
信息技术是高科技的前导。它依靠的是现代人类智慧的结晶 一 计算机 这个工具，对瞬息万变、浩如烟海的信息进行加工和处理。计算机的心脏由 微处理器（包含运算器和控制器）和存储器组成。这些基本部件（硬件）都 是大规模集成电路，在微小的芯片上分布着千万个相互连接的晶体管、电阻算和大量的信息储存。这些集 成电路的芯片要通过引线框架和印刷电路组装起来才能进行工作。从前面"电 子工业中的应用"一章中可以看到，铜和铜合金不但是引线框架、焊料和印 刷电路版中的重要材料；而且还能够在集成电路的微小元件互连中起重要作用。 

7、 超导和低温
一般材料（除半导体以外）的电阻随温度降低而减小，当温度降得很低时，某些材料的电阻会完全消失，这种现象称为超导性。出现超导性的这个最高温度称为该材料的超导临界温度。超导性的发现为电的利用打开了一个新大地。回为电阻为零，只要施加一个很小的电压就可以产生十分巨大（理论上是无限大）的电流，获得巨大的磁场和磁力；或者当电流通过它时，不发生电压的降低和电能的损耗。

8、 航天技术
火箭、卫星和航天飞机中，除了微电子控制系统和仪器、仪表设备以外，许多关键性的部件也要用到铜和铜合金。例如：火箭发动机的燃烧室和推力室的内村，可以利用钢的优良导热性来进行冷却，以保持温度在允许的范围内。亚里安那5号火箭的燃烧室内村，用的是铜一银一结合金，在这个村简内加工出360个冷却通道，火箭发射时通入液态氢进行冷却。此外铜合金也是卫星结构中承载构件用的标准材料。卫星上的太阳翼板通常是由铜与其它几个元素的合金制成的。