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
铜
英文名称
Copper
铜的特性
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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 |
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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 | ||||||||||||||||||
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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) |
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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) |
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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》