【元素を楽しく学ぼう】~銅(Cu)~
こんにちは!夜に見ている人はこんばんは!家庭教師ひのきあすなろスタッフの百田(ももた)です。
ひのきあすなろのマッドサイエンティスト(自称)の僕、百田が元素について熱く語っていくコーナーです。
このシリーズを通して、化学の面白さ、身の回りの物がどのような原子や分子で出来ているのかを知ってもらえると嬉しいです。
皆さん、元素周期表をお手元に準備して、めくるめく化学の世界にいらっしゃいませ!!
第15回目の今回は原子番号29番の銅(Cu)です。銅のCuはキプロスが由来です。英語ではカッパーです。
それでは、銅(Cu)に向かってレッツ・サーチ・エレメンツ!
文部科学省 学習指導要領「生きる力」
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/index.htm
銅の基本情報
原子記号:Cu
原子番号:29
分類:金属
色:光沢のある橙赤色、炎色反応は緑
状態:固体
銅はとても柔らかく、電気伝導度や展延性が高い金属です。これから学んでいく11族の金属元素の特徴ともいえます。空気中の酸素と徐々に反応して黒褐色の酸化銅の被膜を作りますが、前回学んだ鉄と異なり、全体は酸化されません。この表面上の酸化銅は湿った条件下だと二酸化炭素によって水酸化炭酸銅になります。この淡い緑色は建造物(鎌倉の大仏)などで見たことがあると思います。
イオン化傾向が小さいため、塩酸や希硫酸とは反応しませんが、硝酸や熱濃硫酸などの酸化力の強い酸とは反応します。
3Cu+8HNO₃(希硝酸)→3Cu(No₃)₂+4H₂O+2NO
Cu+4HNO₃(濃硝酸)→Cu(NO₃)₂+2H₂O+2NO₂
Cu+2H₂SO₄(熱濃硫酸)→CuSO₄+2H₂O+SO₂
銅の生成方法や確認方法
銅は銅鉱石から得られます。銅鉱石から硫化銅を得ます。
4CuFeS₂+9O₂→2Cu₂S+2Fe₂O₃+6SO₂
硫化銅を空気酸化しながら焙焼することで、銅鈹中の硫化物は酸化物へと変換されます。
2Cu₂S+3O₂→2Cu₂O+2SO₂
得られた酸化第一銅は2000 °Cを越える高温で加熱されることで還元され、粗銅となります。
2Cu₂O→4Cu+O₂
有名な銅の化合物たち
エントリーNo.1:硫化銅(Cu₂S、CuS)
硫化銅は銅と硫黄からなる黒色の化合物です。CuはCu⁺とCu²⁺の形のイオンを取ることが多いです。
硫化銅(Ⅰ)は生成の時に登場したCu₂Sの化学式の物です。
硫化銅(Ⅱ)はCuSの化学式で表され、220℃以上で分解して硫化銅(Ⅰ)になり、湿った空気中では硫酸銅(Ⅱ)になります。
エントリーNo.2:塩化銅(CuCl、CuCl₂)
塩化銅(Ⅰ)CuClは白色固体で酸化されると緑色固体の塩化銅(Ⅱ)が生成します。硫酸銅などの2価の銅塩を二酸化硫黄や金属銅などで還元することで得られています。様々な有機化学反応の触媒として非常によく用いられます。
塩化銅(Ⅱ)CuCl₂は無水物は褐色がかった黄色であり、二水和物は青緑色の結晶です。花火の緑色の発色剤として用いられています。赤熱した銅線を塩素の中に入れると褐色の煙として発生します。
Cu+Cl₂→CuCl₂
エントリーNo.3:酸化銅(Cu₂O、CuO)
酸化銅(Ⅰ)Cu₂Oは赤色の結晶性粉末です。湿った空気中では徐々に酸化され酸化銅(Ⅱ)に変わります。天然では赤銅鉱として産出し、宝石にも利用されます。
酸化銅(Ⅱ)CuOは黒色の粉末です。酸と反応して塩を作ります。塩酸、硫酸、塩化アンモニウム溶液、アンモニア水などに溶けます。単体の銅の加熱で得られます。
2Cu+O₂→2CuO
エントリーNo.4:硫酸銅(Cu₂SO₄、CuSO₄)
硫酸銅(Ⅰ)Cu₂SO₄は金属銅と濃硫酸を180〜220℃で反応させれば得られます。※熱濃硫酸ではありません。
2Cu+2H₂SO₄→Cu₂SO₄+SO₂+2H₂O
硫酸銅(Ⅱ)CuSO₄は無水物は白色の粉末ですが、五水和物の時に綺麗な青色の三斜晶系結晶になります。
銅についての小話
銅メダルではなくて青銅メダルです
11族の元素を縦から見ていくと銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)になります。まさにオリンピックなどのメダル!と思った方は多いと思います。日本語だと金・銀・銅ですが、英語だとゴールド・シルバー・ブロンズと言います。ちなみに銅は英語でカッパーです。序論で触れましたね。ブロンズは青銅、銅の合金です。つまり、正確には金メダル・銀メダル・青銅メダルなんですね。イマイチ締まりませんね。
さて、銅についての理解が深まりましたでしょうか??
少しでも「面白いな」とか「分かりやすい」と思ってくれたら嬉しいです!
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