铜 2011年12月09日修订版

BY banlang

心气虚,则脉细;肺气虚,则皮寒;肝气虚,则气少;肾气虚,则泄利前后;脾气虚,则饮食不入。
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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。

CAS号

7440-50-8

中文名称

英文名称

Copper

铜的特性

总体特性 原子属性 物理属性 其他性质 最稳定的同位素 核磁共振特性 在没有特别注明的情况下使用的是

国际标准基准单位单位和标准气温和气压

镍 - 铜 - 锌

铜在元素周期表中的位置  元素周期表

名称, 符号, 序号 铜、Cu、29
系列 过渡金属
族, 周期, 元素分区 11族, 4, d
密度、硬度 8920 kg/m3、3.0
颜色和外表

铜金属色

铜离子(II):蓝色

地壳含量 0.01 %
原子量 63.546 原子量单位
原子半径(计算值) 135(145)pm
共价半径 138 pm
范德华半径 140 pm
价电子排布 [氩]3d104s1
电子在每能级的排布 2,8,18,1
氧化价(氧化物) 2,1(弱碱性)
晶体结构 面心立方晶格
物质状态 固态(反磁性)
熔点 1357.6 K(1084.4 °C)
沸点 2840 K(2567 °C)
摩尔体积 7.11×10-6m3/mol
汽化热 300.3 kJ/mol
熔化热 13.05 kJ/mol
蒸气压 0.0505 帕(1358K)
声速 3570 m/s(293.15K)
电负性 1.9(鲍林标度)
比热 380 J/(kg·K)
电导率 59.6×106/(米欧姆)
热导率 401 W/(m·K)
杨氏模数 124 GPa
第一电离能 745.5 kJ/mol
第二电离能 1957.9 kJ/mol
第三电离能 3555 kJ/mol
同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量

MeV

衰变产物
63Cu 69.17 % 稳定
64Cu 人造 12.7小时 电子捕获

β衰变

1.675

0.579

64Ni

64Zn

65Cu 30.83 % 稳定
63Cu65Cu
核自旋 3/2 3/2
灵敏度 0.0931 0.114

溶解性

溶于硝酸、热浓硫酸,微溶于盐酸

显著的特性

纯铜是一种坚韧、柔软、富有延展性的紫红色而有光泽的金属,1克的铜可以拉成3000米长的细丝,或压成10多平方米几乎透明的铜箔。纯铜的导电性和导热性很高,仅次于银,但铜比银要便宜得多。

铜的颜色很像金,但发红,铜离子的颜色为蓝色。有剧毒,不过,用特定加工法加工的铜没有毒。

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:

历史

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。反应方程式:

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。

应用

供制造化学用具、电力用具、建筑材料和其他工业装置及用具

铜的最普遍用途在于制造电线,通常现时所用的电线都是由纯铜制成,这是因为它的导电性和导热性都仅次于银,但却比银便宜得多。

而铜可用于制造多种合金,铜的重要合金有以下几种:

黄铜

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做的。 航海黄铜

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

铜与锡的合金叫青铜,因色青而得名。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

铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。 白铜

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。 十八开金(18K金)

6/24的铜与18/24的金的合金。红黄色,硬度大,可用来制作首饰、装饰品。

铜对人体的作用

主条目:铜营养

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。

健康危害

侵入途径:吸入、食入。

健康危害:动物吸入铜的粉尘和烟雾,可引起呼吸道刺激症状,发生支气管炎或支气管肺炎,甚至肺水肿。长期接触铜尘的工人常发生接触性皮炎和鼻眼的刺激症状,引起烟痛、鼻塞、鼻炎、咳嗽等症状。铜熔炼工人可发生铜铸造热。长期吸入尚可引起肺部纤维组织增生。铜的毒性较小,但铜过剩出可引起中毒。铜盐的毒性以CuAc2和CuSO4较大,经口服即使微量也会引起急性中毒,发生流涎、恶心、呕吐、阵发性腹痛,严重者可有头痛、心跳迟缓、呼吸困难甚至虚脱,也可引起中枢神经系统的损害。

毒理学资料及环境行为

急性毒性: 属微毒类。铜的污染来源为冶金、电镀、催化、仪表、合金和化工等的废水和废渣。

自然界的铜化合物以一价或二价状态存在。一价铜多存在于矿物中,有氧化亚铜形式和硫化亚铜形式。环境中的铜主要以二价铜离子存在,二价铜可和无机配位体NH3、CO32-、HCO3-、SO42-形成络合物。

迁移转化:利用含铜废水灌溉农田或施用含铜污泥,铜可积蓄在土壤中。随水进入到土壤中的铜可被土壤吸持。土壤中的腐殖酸、富里酸含 有羧基、酚基、羰基等含氧基团,能与铜形成螯合物而固定铜。

危险特性:其粉体遇高温、明火能燃烧。

燃烧(分解)产物:氧化铜。

现场应急监测方法

试纸法;速测管法;化学测试组法《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》万本太主编

便携式比色计(意大利哈纳公司产品)

实验室监测方法

原子吸收法(GB7475-87,水质)

原子吸收法(GB/T15555.2-95,固体废物浸出液)

原子吸收法《空气和废气监测分析方法》国家环保局编

环境标准

中国(GB5749-85) 生活饮用水水质标准 1.0mg/L
中国(GB5048-92) 农田灌溉水持标准 旱作 1.0mg/L(总铜)
中国(GB/T14848-93) 地下水质量标准(mg/L) I类 II类 III类 IV类 V类
0.01 0.05 1.0 1.5 >1.5
中国(GB11607-89) 渔业水质标准 0.01mg/L
中国(GB3097-1997) 海水水质标准(mg/L) I类 II类 III类 IV类
0.005 0.010 0.050 0.050
中国(GB15618-1995) 土壤环境质量标准(mg/kg) 一级35;二级50~100;三级400(农田等)

二级150~200;三级400(果园)

中国(4284-84) 农用污泥污染物控制标准 250mg/kg干污泥(酸性土壤)

500mg/kg干污泥(中、碱性土壤)

中国(GB5058.3-1996) 固体废弃物浸出毒性鉴别标准值 50mg/L

泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。应急处理人员戴好防毒面具,穿一般消防防护服。避免扬尘,使用无火花工具收集于干燥净洁有盖的容器中,转移回收。当水体受到污染时,可采用加入纯碱中和,使铜以碱式碳酸铜形式沉淀而从水中转入污泥中,而污泥再做进一步的无害化处理。对于受铜污染的土壤,可采取排土、土层改良、深耕、施加石灰质矿物及磷酸钙等措施治理。

防护措施

一般不需特殊防护,但需防止烟尘危害。

急救措施

皮肤接触:脱去污染的衣着,用肥皂水及清水彻底冲洗。就医。

眼睛接触:立即翻开上下眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。就医。

食入:误服者立即漱口,饮牛奶或蛋清。就医。

灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。

医学化验

英文名

ketones

别名

血清铜;Cu

正常值

分光光度分析法、比色法:

出生~6个月: 3.14~10.99μmol/L (20~70μg/dl)

6岁: 14.13~29.83μmol/L (90~190μg/dl)

成人: 男:10.99~21.98μmol/L (70~140μg/dl) 女:12.56~24.34μmol/L (80~155μg/dl)

妊娠足月:18.53~47.41μmol/L (118~302μg/dl)

成人(红细胞):14.13~23.55μmol/L (90~150μg/dl)

化验结果意义

(1)增多: ①内分泌疾病:生长激素缺乏症、艾迪生病、使用雌激素等。 ②精神、神经疾病:抗痉挛剂的使用、偏食症(Pica)等。 ③骨肌肉疾病:骨形成不全症、风湿性关节炎等。 ④消化系:肝疾病、胆道闭锁症、原发性硬化性胆管炎、毛细胆管性肝炎、原发性胆汁性肝硬化等。 ⑤血液及恶性肿瘤疾病:白血病、恶性淋巴瘤、骨肉瘤、镰状细胞性贫血、卵巢癌等。 ⑥感染性疾病。 ⑦其他:妊娠、口服避孕药、糙皮病、急性心肌梗死、原发性肺动脉高压症、老年性黄斑变性症等。

(2)减少: ①摄取不足:动物性蛋白质缺乏的饮食食品加工中铜丢失(粉乳)、苯丙氨酸牛奶治疗中苯丙酮酸尿症、完全静脉高营养法(不含铜)、精神性厌食症等。 ②吸收障碍: A.先天性铜吸收障碍:鬈发综合征(Kinkghair syndrome)。 B.脂肪泻、慢性腹泻、蛋白漏出性胃肠症、儿童脂肪泻。 ③过度丧失 从尿中排泄过多:肾病综合征、库欣综合征、使用类固酮等。 ④先天性肝脏铜代谢异常:wilson综合征(肝豆状核变性综合征)。 ⑤其他:服用锌剂。

化验取材

血液

化验方法

血液无机物测定

化验类别

血液生化检查、血液无机物测定

参考资料

《新编临床检验与检查手册》、《新编化验员工作手册》

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