銅に関する情報をまとめました。
銅の基本情報
| 和名 | 銅 |
|---|---|
| 英名 | Copper |
| 語源 | 地中海キプロス島 (Cyprus) |
| 元素記号 | Cu |
| 原子番号 | 29 |
| 原子量 | 63.55 |
| 常温（25℃）での状態 | 固体（金属） |
| 色 | 赤色 |
| 臭い | ー |
| 密度 | 8.960 g/cm3（20℃） |
| 融点 | 1084.5℃ |
| 沸点 | 2562℃ |
| 発見者 | 古来 |
| 含有鉱物 | 自然銅, 黄銅鉱 |
銅の主な特徴
- 遷移金属元素で、周期表第11族に属す
- 赤褐色の金属光沢をもち、高い電気伝導性・熱伝導性で知られている（銀に次ぐ2位）
- 延性・展性にも優れ、加工性が高いことから、古くから金属器や電線、合金の材料として広く使われてきた
- 酸化数は +1（Cu⁺）と +2（Cu²⁺）があり、色彩豊かな化合物を形成する
銅の歴史
発見
銅は人類が最も早く利用した金属のひとつで、紀元前9000年頃には中東で加工されていました。
紀元前4000年には銅とスズを混ぜた青銅（ブロンズ）が誕生し、「青銅器時代」が始まりました。
名前の由来
元素記号「Cu」は、ラテン語の “cuprum” に由来し、これは「キプロス島の金属」を意味します。
古代においてキプロス島は重要な銅の産地であり、その名が定着しました。
銅の主な用途
銅は導電性と加工性を活かして、多くの分野で利用されています：
- 電気・電子材料： 電線・ケーブル・基板配線・モーターコイル
- 建材・配管： 耐腐食性と加工性を生かした給排水管、屋根材
- 合金： 青銅（Cu-Sn）、黄銅（Cu-Zn）、洋白（Cu-Ni-Zn）など
- 触媒： メタノール合成、CO酸化、水素化などの反応触媒
- 硬貨： 各国の通貨の材料として広く使用（日本の10円玉も銅合金）
銅の生成方法
銅は主に硫化鉱（黄銅鉱CuFeS₂）や酸化鉱から以下の工程で製錬されます：
- 乾式製錬： 鉱石を焼成して硫黄を除き、転炉で銅を濃縮（粗銅）
- 電解精錬： 粗銅を電気分解し、99.99%以上の高純度電解銅を得る
- 湿式製錬： 酸性浸出液から銅イオンを溶出し、電解採取
銅を含む化合物
銅は豊富な化合物を形成し、特有の色彩を示します：
- CuSO₄·5H₂O（硫酸銅(II)五水和物）： 鮮やかな青色結晶。試薬・農薬・めっき液に使用
- CuCl（塩化銅(I)）： 白色結晶。光や酸素で変色
- CuO（酸化銅(II)）： 黒色粉末。セラミックや触媒に利用
- Cu₂O（酸化銅(I)）： 赤色固体。半導体材料にも応用
- 銅錯体： アンモニア・エチレンジアミンとの錯形成により多彩な構造と色を持つ
銅に関する研究事例
銅は無機化学、エネルギー材料、生体無機化学など多岐にわたる研究対象です：
- 酸素還元反応触媒： 燃料電池やCO₂還元電極への応用
- 半導体材料： Cu₂OやCuSCNなどの新規光電変換材料
- 生体内酵素： シトクロムcオキシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼなどの活性中心
- 銅触媒の有機反応： Ullmann反応、Azide-Alkyne Cycloaddition（CuAAC）など
- 抗菌性銅材料： 銅ナノ粒子の抗菌作用を利用した医療用コーティング
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