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铜及其化合物简介铜的发现简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H的颜色，例如：金黃色的黃铜矿CuFeS2,鲜绿 色的孔雀CuCO3 Cu(OH)2，深蓝色的石青2CuCO3 Cu(OH)2等，把这些矿石在 空气小焙烧后形成氧化铜CuO,再用碳还原，就得到金属铜纯铜制成的器物 太软，易弯曲人们发现把锡掺到铜里去，可以制成铜锡合金一青铜青铜比 纯铜坚硬，使人们制成的劳动工具和武器有了很大改进，人类进入了青铜吋代， 结束了人类历史丄的新石器时代四方传说，古代地中海的塞浦路斯Cyprus岛是出产铜的地方，因血由此得 到拉丁文名称Cupmm和它的化学符号Cu,铜的英文名称是Copper单质铜1.性质纯铜是一种坚韧、柔软、富有延展性的紫红色而有光泽的金属，lg的铜可 以拉成3000m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，但比银要便宜得多铜可用于制造多种合金，铜的重姜合金有以下儿种：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、钺、铃、号等乐器都是用黄铜制做的青铜——铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名青铜--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”，用来铸造蜩像，冷却后膨胀，可以使眉F1更清楚白铜——白铜是铜与银的合金，其色泽和银一-样，银光闪闪，不易生锈常 用于制造电器、仪表和装饰品2. 生物活性铜属于生命元素，它是细胞内部氧化过程的催化剂如存在于人体血清中的 血浆铜蓝蛋白，其相对分子质量为151000,含有8个铜原子，这种蛋白起着使 血浆中F0氧化成FJ+的作用存在于哺乳动物的血红细胞、肝、脑中的铜蛋白 酶，其相对分子质量为35000,含有2个铜原子，它可以催化超氧离子发生歧化 反应如果人体缺铜，会造成贫血、动脉硬化、祖固醇升高，头发变白，肤色素脱 失(白瘢风)等病症。

但铜是人体的痕量元素，食用量不能过高，过量会引起中毒铜的生化反应机理与铜蛋白中存在Cu( I )—Cu(II)氧化还原体系有密切的 关系铜还能直接参与植物的各种代谢活动，在植物生命活动中起着重要作用施 有铜肥的土壤常能显著地提高产量，增强植物抗病害的能力3. 化学性质铜是不太活泼的重金屈元素在常温下不与干燥空气中的氧反应但加热时 能与氧化合成黑色的氧化铜CuO：2Cu + 02 迦建 2Cu04Cu + 02 ===== 2Cu20继续在很高的温度下燃烧就生成红色的氧化亚铜Cu2O, C112O有毒，广泛应 用于船底漆，防止寄生的动植物在船底生长在潮湿的空气里，铜的表而慢慢生成一层绿色的铜锈，其成分主要是碱式碳 酸铜：2Cu + O2 +出0 + C0 2 -- Cu (OH) 2C11CO3(或写成 Cu2(0H)2C03)在电位顺序中，铜在氢Z后，所以铜不能与稀盐酸或稀硫酸作用放出氢气但在空气中铜可以缓慢溶解于稀酸中生成铜盐：2Cu + 4HC1 + 02 == 2CuC12.+ .2H202Cu + 2H2SO4 + 02 -- 2CuS04 + 2H20铜容易被硝酸或热浓硫酸等氧化性酸氧化而溶解：3Cu + 8HN0?(稀)二二 3Cu(N03)2 + 2N0 t +4H20Cu + 4HN0?(浓)二二 Cu(N03)2 + 2N02 t + 2H20Cu + 2H2S04(i^)二二二壬 CuS04 + S02 t + 2H20常温下铜就能与卤素直接化合，加热时铜能与硫直接化合生成Cu2SoCu + Cl2 二二 CuCl22Cu + S =&Cu2S此外，铜还能与三氯化铁作用。

在无线电工业上，常利用FeCh溶液来刻蚀铜，以制造印刷线路Cu + 2FeC】3 二二 2FeC】2 + CuCl?氢氧化铜和氧化铜在Cu2+离子的溶液中加入强碱，即牛成淡蓝色的氢氧化铜Cu(OH)2絮状沉 淀：Cu 廿+ 20K 二二 Cu(OH)2 ICu(OH)2的热稳定性比碱金属氢氧化物差得多，受热、脱水分解变成黑色的 氧化铜CuO：Cu(0H)2 至舉 CuO + H20Cu(OH)2微显两性，既能溶于酸，也能溶于浓NaOH溶液中形成蓝紫色的 [Cu(OH)4广配阴离子：Cu(0H)2 + H2S04 二二 CuS04 + 2H20Cu(0H)2 + 2NaOH(浓)==[Cu(0H)4]2 + 2Na+CuO不溶于水，对热很稳定，只有在超过1273K吋，才会分解放出氧，并生成Cu2O：4CuO ~~=~2Cu20+ 02 由此也可以看出，高温吋CiT比Cu”稳定，所以CuO在高温吋可作有机物氧化 剂，使气态的有机物氧化成CO2和H2Oo硫酸铜硫酸铜CuSO4-5H2O俗名胆矶或蓝矶，是蓝色斜方晶体，其水溶液也呈蓝色, 故有蓝矶之称1 .硫酸铜的制备硫酸铜是用热的浓硫酸溶解铜屑，或在空气充足的情况下用热的稀硫酸与铜 屑反应制得：力Q执Cu + 2H2S04(^)仝竺二 CuS04 + S02 t + 2H20力［］执2Cu + 2H2S04 (稀)+ 02 丄竺二 2CuS04 + 2H20CuSO4-5H2O在不同温度下可以逐步失水：3ZSK CuSO4-5FfaO—CuSO4-3H2O—> CuSO4-fhO CuSOq >实验证明，各个水分子的结合力不完全一样，四个水分子以配位键与Cu2+ 结合，第五个水分子以氢键与两个配位水分子和SO/•结合，因此CuSO4*5H2O可 以写成［Cu(H2O)4］ SO4H2O 0加热失水时，先失去Ci?+左边的两个非氢键水，再失去Ci?+右边的两个水 分子，最后失去以氢键与so/•结合的水分子。

2•性质与用途尢水CuSO4为白色粉末，不溶于乙醇和乙瞇，其吸水性很强，吸水后即显 出特征蓝色可利用这一性质来检验乙醛、乙醇等有机溶剂中的微量水分，并可 作干燥剂使用除去水分CuSCU的水溶液由于水解而显酸性，为防止水解，配制铜盐溶液时，常加入少虽札I应的酸2CuS04 + H20=[Cu2(0H)S04]+ +HSO]CuSO4是制备其他铜化合物的重耍原料，在电镀、电池、印染、染色、木材 保存、制颜料、虫药等工业中都大量使用CuSO4o在农业上将CuSO4与石灰乳 混合制得“波尔多"溶液，可用于防治或消灭植物的多种病虫害，加入贮水池中可 以防止藻类生长波尔多液配方：CuSC)4・5H2O:CaO:H2O=l:l :100硫化铜在Cu2+盐溶液中通入H2S,就生成黑色的硫化铜CuS沉淀：Cu 廿+ H2S 二二 CuS |CuS不溶于水，也不溶于稀酸，但溶于热的稀HNO3中CuS 的 Ksp二6 X 10-36力口执2CuS + 2N0( + 8『二二仝丄 3Cu++ 2N0 f +3S | + 4H20CuS也溶于浓的禽(化钠NaCN溶液中，生成[Cu(CN)4]3-配离子，这是一，个 C/+的氧化还原反应。

反应中CN离子既是配合剂，又是还原剂，使O?+还原成 Cu+o CM和(CN)2均有剧毒2CuS + 1OC1T== 2[Cu(CN)4]3- + 2Sr + (CN)2 t铜的配合物C/+离子的外层电子构型为3/3p%", Cu-离子的外层电子构型为3丹p乌出°,因此，Cin匕Cu+更容易形成配合物常见的铜的配合物有：1. [Cu(NH3)4]2+配阳离子1. 向CuSO4溶液中加入少量NH3水，得到的不是Cu(OH)2, rfO是浅蓝色的碱 式硫酸铜的沉淀：2.2CuSO4 + 2NH3H2O == (NH4)2SO4+Cu2(OH)2SO4i继续加入过量NH3水，贝I」浅蓝色的Cu2(OH)2SO4沉淀溶解，生成宝石蓝色 的[Cu(NH3)4]2+配离子的溶液:Cu2(0H)2S04 + 8NH3 二二 2[Cu(NH3)4]2+4- SO/* + 20K[Cu(NH3)4]24-配离子的溶液具有溶解纤维素的性能，在所得的纤维溶液中加 水或酸时，纤维又可沉淀析出，工业上利用这种性质来制造人造丝先把棉纤 维溶解在铜氨配离子的溶液中，然后从很细的喷嘴中将溶解了棉纤维的铜氨溶液 喷注于稀酸中，纤维素就会以细长而又具有蚕丝光泽的细丝从稀酸中沉淀出來。

)[Cu(NH3)4]2+溶液加热即水解生成碱式盐，加强热方可得到氧化铜：2[Cu(NH3)4] z++ S042 + Cu2(0H)2S04 I + 8NH3 t力Q执Cu2(0H)2S04 二竺空二 2CuO + H2S042. [Cu(OH)4]2-配阴离子Cu(OH)2溶于过量的浓碱溶液中即可生成蓝紫色的四轻基合铜[Cu(OH)4] 2- 配阴离子Cu(0H)2 + 20H (浓)二二[Cu(0H)4 广离子有一•定的氧化性，[Cu(OH)4]2-能电离出少量的Cu2+,它可以被含有 醛基的葡萄糖还原成红色的氧化亚铜Cu2O：2[Cu(0H)4]z■+ C6H1206== Cu20 ! +C6H1207 + 40H ■+ 2H20 或写成 2Cu+ + 40H ■+ C6H1206 二二 Cu20 1 +C6H1207 + 2H20分析化学上利用这个反应测定醛，医学上利用这个反应来检验糖尿病3. [Cu(NH3)2]+配阳离子氧化亚铜Cu2O或氯化亚铜Cu2Cl2溶于氨水形成无色的[Cu(NH3)2]+配阳离 子，它很快被空气中的氧气氧化成宝石蓝色的[CU(NH3)4：T配阳离子。

利用这种 性质可以除去气体中的氧：Cu20 + 4NH3 • H20 二二 2[Cu(NH3)2]V 20H ■+ 3H20 4[Cu(NH3)2]V 8NH3 • H20 + 02 二二 4[Cu(NH3)4]2++ 40H ■+ 6H20Cu( I )和Cu(II厲子的相互转化O?+和CL离子在不同条件下的相对稳定性，是理解铜的化学性质的关键 可以从以下两个方面來考虑这个问题：1 •离子结构Cf的外层电子构型为3s23p63dl0(d轨道全充满)，比Q?+的如和色芒的构型 稳定另外，铜的第二屯离势(1958kJ/nwl“)较高，所以在固态吋Cf的化合物应 该比c『+的化合物稳定事实也正是如此：在高温下，Cu2+化合物变得不稳定，分解变成稳定的CiT 化合物例如CuO、CuS、CuCl2> CuBr2在高温下都分解成相应的CiT化合物4CuO 兰丄竺 2Cu20 + 024CuS』囉二 2Cu2S + 2S2CuC12 二竺竺二 2CuCl +CI22CuBr2 ====== 2CuBr + Br2在水溶液中,由于电荷高，半径小,有较高的水合能(・2121kJ/mol"), 因此在水溶液中C112+化合物是稳定的。

而Cu~的电荷低，半径大，水合能只有・582kJ/mol",另外由铜的电势图也可 以看出，Cf在酸性溶液中不能稳定存在，自发地歧化。