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铜的相关性质及用途

发布日期:2017-04-12  来源:选矿技术网  浏览次数:9572

一、铜的电子结构和价态

的原子序数是29,属周期表中IB族。其电子层排列为[Ar]3d104s1,似乎类似于钾的[Ar]4s1。但由于d电子的屏蔽作用远弱于p电子,因而,铜的第一电离势7.726Ev,而第二、三电离势反又比钾低约10eV。这既显示铜是一个不十分活泼的属,在金属活动顺序中处于贱金属与贵金属之间,又表明其可能有多种价态。

铜常见的习化态为+2和+1。Cu(Ⅱ)为较稳定的价态。在非常强氧化条件下才能生成Cu(Ⅲ)的化合物,如CuF3

二、铜的化合物和配位化合物

铜的化合物有数百种之多,其中最具工业应用价值的是硫酸铜、氧化铜以及氯化亚铜、氧化亚铜等。Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)都生成许多稳定的配位化合物,其中Cu(Ⅱ)的氨配合物、Cu(Ⅰ)的氯配合物在湿法冶金上都有重要意义。

Cu(Ⅱ)配位数为4时一般是平面正方形配位,配位数为6时是畸变的八面体型构型。Cu(Ⅰ)生成的配合物多为直线形。同时含有氮和氧给体的螯合配体如水杨酸肟、偶氮姻、8-羟基喹啉及其取代物与Cu2+形成多种稳定的螯合物,通常也具有平面四方形的结构,正是在这些配体的基础上发展了许多商业铜萃取剂。平面四方形的结构特征构成了铜的分离化学基础。

三、铜的生物功能和卫生标准

有许多生物体中有含铜蛋白酶,有些腹足类、头足类和甲壳类动物血浆中输送氧的即是铜蓝蛋白。人血清中血浆铜蓝蛋白含8个铜原子,具有催化Fe2氧化的功能。一个人每日需摄入2.5~5mg铜,体内有100~200mg铜,大多在肌肉中。

铜盐对低等生物有很强的毒性,地面水限定含铜量0.1mg/L,工业废水排放含铜量应小于1mg/L。WHO建议饮用水允许含铜0.05~1.5mg/L。美国规定工作场所(时间加权平均)阈值为:粉尘1mg/m3,烟尘0.2mg/m3

四、铜的物理性质

铜的晶体为面心立方晶格,密度为8.96t/m3,热导率为394W/(m·K),20℃时电阻率为1.6730μΩ/cm,电阻率在1~100℃的温度系数为0.00681,熔点是1083℃,熔化潜热为212kJ/kg,20℃时比热容为384J/(kg·℃),沸点是2595℃,线膨胀系数为16.5×10-6-1,抗拉强度23×104kPa,弹性模量系数(10.2~12)×104MPa,刚性模量系数44000MPa。

五、铜的标准和用途

我国电解铜执行国际GB466-82。国际上常常采用伦敦金属交易市场(LME)A级标准,我国高纯阴极铜的标准与此类似。

纯铜用于电线、电器。铜形成多种具有主要工业价值的合金。铜与的合金称作黄铜,铜与的合金为青铜,用于轴承、开关、换热器等。铜与的合金称作铝青铜,铜与合金称作铍青铜均具有良好的力学性能,用于机械和仪表零件制造。铜生成白色合金,抗腐蚀性强,用于阀门、泵、装饰等。铜及其合金主要应用于电力、机械、交通、建筑、电子、仪表等行业。

 
 
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