元素的基本信息
元素符号:Cu
原子序数:29
中文名称及拼音:铜 tóng
英文名称:Copper
相对原子质量:63.546(3)
原子核外电子排布式:[Ar]3d104s1
重要的同位素及其天然丰度:64Cu 69.15(3)%,65Cu 30.85(3)%
常见的同素异形体:
地壳中的含量(mg·kg-1):6.0×101
海洋中的含量(mg·L-1):2.5×10-4
是否生命必需元素:
人体中的含量(g,按照体重70kg计):7.2×10-2
人体中含量占体重百分数(%):1.0×10-4
常见氧化态:0,+1,+2
元素电负性:1.90
原子半径(pm):128 (CN=12)
离子半径(pm):60.0(Cu+,CN=4),77.0(Cu+,CN=6),
57.0(Cu2+,CN=4),73.0(Cu2+,CN=6),54.0(Cu3+,CN=6,LS)
元素第一电离能(kJ·mol-1):745.48
元素第一电子亲和能(kJ·mol-1):119.16
单质的基本物理量
化学式:Cu
熔点(°C):1084.62
沸点(°C):2560
密度(g·cm-3):8.96
比热容298.15K(mol-1·K-1):
24.4(s),20.8(g)
熔化热(kJ·mol-1):13.26
汽化热(kJ·mol-1):
原子化焓(kJ·mol-1):337.4±1.2
单质的热力学数据
化学式: Cu
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1):
0(s),337.4(g)
标准摩尔生成吉布斯自由能(kJ·mol-1):
0(s),297.7(g)
标准摩尔熵(J·mol-1·K-1):
33.2(s),166.4(g)
元素在自然界的存在形式
常见的存在形式:天然铜矿,含氧化合物矿(赤铜矿、黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、水硫铜矿、水胆矾、绿铜矿),硫化物矿(黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、硫砷铜矿、砷黝铜矿)。
常见存在形式的化学式:Cu,Cu2O,CuO,Cu2CO3(OH)2,Cu3(CO3)2(OH)2,Cu3SO4(OH)4,Cu4SO4(OH)6
Cu4Cl2(OH)2,CuFeS2,Cu2S,CuS,Cu5FeS6,Cu3AsS4,Cu12As4S13
主要存在地:俄罗斯、智利、美国、中国等。我国的铜矿资源主要分布在云南、江西、甘肃等省区,主要为硫化矿和氧化矿。除陆地上的铜资源外,洋底或深海有金属硫化物矿床,也含有大量的铜资源。
其他
电极反应与标准电极电势:
电极反应 E/V
Cu+ + e- ⇌ Cu 0.521
Cu2+ + e- ⇌ Cu+ 0.153
Cu2+ + 2e- ⇌ Cu 0.3419
Cu2+ + 2e- ⇌ Cu(Hg) 0.345
Cu3+ + e- ⇌ Cu2+ 2.4
Cu2O3 + 6H+ + 2e- ⇌ 2Cu2+ + 3H2O 2.0
Cu2+ + 2CN- + e- ⇌ [Cu(CN)2]- 1.103
CuI-2 + e- ⇌ Cu + 2I- 0.00
Cu2O + H2O + 2e- ⇌ 2Cu + 2OH- -0.360
Cu(OH)2 + 2e- ⇌ Cu + 2OH- -0.222
2Cu(OH)2 + 2e- ⇌ Cu2O + 2OH- + H2O -0.080

某些化合物沉淀Ksp:
金属离子 阴离子 Ksp
N-3 4.9×10-9
Br- 6.27×10-9
Cl- 1.72×10-7
CN- 3.47×10-20
Cu+ OH- 1×10-14
I- 1.27×10-12
S2- 2.5×10-48
SCN- 1.77×10-13
AsO3-4 7.95×10-36
N-3 6.3×10-10
CO2-3 1.4×10-10
CrO2-4 3.6×10-6
[Fe(CN)6]4- 1.3×10-16
Cu2+ OH- 2.2×10-20
IO-3 6.94×10-8
C2O2-4 4.43×10-10
PO3-4 1.40×10-37
P2O4-7 8.3×10-16
SeO2-3 2.1×10-8
S2- 6.3×10-36


某些配位化合物K:
金属离子 配体 log K1 log K2 log K3 log K4 log K5 log K6
NH3 5.93 10.86
Br- 5.89
Cl- 5.5 5.7
Cu+ I- 8.85
CN- 24.0 28.59 30.30
SO2-3 7.5 8.5 9.2
SCN- 12.11 5.18
S2O2-3 10.27 12.22 13.84
NH3 4.31 7.98 11.02 13.32 12.86
Br- 0.3
Cu2+ Cl- 0.1 -0.6
P2O4-7 6.7 9.0
OH- 7.0 13.68 17.00 18.5

元素发现简史
发现时间、发现者:

不详

命名时间、命名者:

不详

命名的意思:

源于拉丁语cuprum(塞浦路斯)。

发现简史:

铜是人类广泛用于生产的第一种金属,铜的发现可追溯到史前时期。考古证据表明,人们至少在11000年前就已开始使用铜。由于铜相对容易开采和精炼,早在7000年前,人们就发明了从矿石中提取铜的方法。因通常情况下纯铜太软,随后出现了铜与其他金属形成的合金,最常见的两种铜合金是青铜和黄铜。混合了25%的锡的铜——青铜是人类创造的第一种合金,因其强度大且易于加工,成为在铁器出现前用以制造生产工具和武器的重要材料。黄铜是铜和锌的混合物,锌含量在5%到45%之间。罗马人曾广泛使用黄铜制造硬币、水壶和装饰品。现在,黄铜也被用于一些乐器、螺丝和其他抗腐蚀的硬件。由于罗马帝国的铜大部分都是从塞浦路斯开采的,塞浦路斯便成为了铜的名字的来源。

文献和考古实物研究表明,至少在四千年前,中华民族的祖先就开始炼铜,到三千多年前的殷代,炼铜熔铸技术达到了相当高的水平,“后母戊大方鼎”“四羊方尊”是其中的典型代表。从早商到战国时期,工匠们根据长期的经验积累总结出铸造青铜器的“六齐规则”,记录在战国时期的著作《周礼·考工记》里,那时的人们已了解到,调变铜合金中金属的比例,青铜器材料的性能发生改变,进而产生不同的用途。

参考文献
[1] [2019-07-03]. https://education.jlab.org/itselemental/ele029.html.
[2] [2019-07-03]. http://www.rsc.org/periodic-table/element/29/copper#history.
[3] [2019-07-03]. https://www.webelements.com/copper/history.html.
[4] 赵匡华.化学通史. 北京:高等教育出版社,1990:8-17.