物理

[元素周期表] 铜

铜 (Copper)

基本信息

• 元素符号: Cu

• 原子序数: 29

• 原子量: 63.546

• 位置: 位于元素周期表第四周期，第IB族（第11族）。

• 电子构型: $\mathrm{[Ar]\ 3d^{10}\ 4s^1}$

原子结构

• 过渡金属: 具有全充满的3d轨道。

• 磁性: 抗磁性。

• 多种氧化态: 常见氧化态为+1和+2，其中+2态在水溶液中更稳定。

物理性质

• 外观: 紫红色金属，具有独特的金属光泽。

• 密度: $\mathrm{8.96\ g/cm^3}$

• 熔点和沸点: 熔点$\mathrm{1084.62\ ^\circ C}$，沸点$\mathrm{2562\ ^\circ C}$

• 其他特性: 导热性和导电性在所有金属中仅次于银，延展性极佳。

化学性质

• 空气反应: 在潮湿空气中缓慢生成碱式碳酸铜（铜绿，$\mathrm{Cu_2(OH)_2CO_3}$）。

• 酸反应: 不与非氧化性稀酸反应，溶于硝酸和热浓硫酸。

• 钝化现象: 无典型钝化现象。

• 配合物: 能形成稳定的配合物，如深蓝色的$\mathrm{[Cu(NH_3)_4]^{2+}}$。

存在与制备

• 自然界存在: 可以单质（自然铜）形式存在，但主要以化合物形式分布。

• 主要矿物:

  1. 黄铜矿: $\mathrm{CuFeS_2}$，最重要的铜矿来源。

  2. 辉铜矿: $\mathrm{Cu_2S}$

  3. 孔雀石: $\mathrm{Cu_2CO_3(OH)_2}$

• 工业制法:

  1. 火法冶炼（主流方法）: 包括造锍熔炼、吹炼成粗铜、火法精炼和电解精炼。

  2. 湿法冶炼: 主要用于处理低品位氧化矿或复杂矿，采用“浸出-萃取-电积”工艺。