铜属于金属单质,具体解析如下:
一、化学本质
铜(化学符号Cu,原子序数29)是由单一铜元素组成的纯净物,属于过渡金属元素,位于元素周期表第4周期IB族。其原子核外电子排布为[Ar]3d1?4s1,具有典型的金属晶体结构(面心立方晶格)。
二、物理性质
- 外观
纯铜在常温下呈紫红色金属光泽,故又称“紫铜”或“红铜”。 - 机械特性
- 延展性极佳:1克铜可拉成3000米细丝或压成0.001毫米薄片。
- 密度8.96 g/cm3(固态),熔点1083.4℃,沸点2567℃。
- 功能特性
- 导电性仅次于银,导热性在金属中排名第二。
- 抗磁性,电阻率1.75×10?? Ω·m。
三、化学性质
- 稳定性
在干燥空气中稳定,潮湿环境下会生成绿色碱式碳酸铜(铜锈)保护层:
$$2Cu + H_2O + CO_2 + O_2 → Cu_2(OH)_2CO_3$$ - 反应活性
- 与氧气加热生成氧化铜(黑色)或氧化亚铜(红色):
$$2Cu + O_2 \xrightarrow\Delta} 2CuO$$
$$4Cu + O_2 \xrightarrow>1000℃} 2Cu_2O$$ - 可溶于硝酸、热浓硫酸,与浓盐酸反应生成配合物:
$$Cu + 4HNO_3(浓) → Cu(NO_3)_2 + 2NO_2↑ + 2H_2O$$
$$Cu + 3HCl(浓) → H_2[CuCl_3] + H_2↑$$
- 与氧气加热生成氧化铜(黑色)或氧化亚铜(红色):
四、单质存在形式
- 天然铜
天然界中存在少量游离态铜,如天然铜矿物。 - 工业纯铜
通过火法冶金或电解精炼得到纯度>99.95%的铜(如高纯铜),用于导电材料。 - 常见形态
- 紫铜(含微量氧的工业纯铜)
- 无氧铜(TU1/TU2,氧含量<0.003%)
五、与其他物质的区别
- 与化合物区别
铜的氧化物(如CuO)、盐类(如CuSO?)属于化合物,而单质铜仅含Cu元素。 - 与合金区别
黄铜(Cu-Zn)、青铜(Cu-Sn)等是铜与其他金属*,不属于单质。
铜是一种典型的金属单质,兼具优良的物理性能和化学稳定性,其单质形态在工业、电子和建筑领域有广泛应用。如需进一步了解铜的冶炼或合金化经过,可参考相关冶金文献。