高等学校化学I/金属元素の単体と化合物/遷移金属/銅

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金属元素	アルカリ金属元素	2族元素	典型金属	遷移金属

				Cu	Ag	Au/Pt	Fe	Cr/Mn

[編集] 銅

銅（Cu）は赤色の金属光沢をもつ金属である。展性・延性に富み、電気伝導性・熱伝導性が大きいことから、電線、調理器具、装飾品等、幅広く用いられている。さまざまな合金の原料であり、亜鉛との合金は黄銅（ブラス）、亜鉛とスズとの合金は青銅（ブロンズ）、ニッケルとの合金は白銅として知られる。

黄銅（金管楽器）	青銅（ブロンズ像）	白銅（100円玉）

銅は空気中で風雨にさらされると緑青（ろくしょう）と呼ばれる青緑色のさびを生じる。たとえば名古屋城の屋根や、アメリカの自由の女神などは緑色をしているが、これは緑青によるものである。

2Cu + CO₂ + H₂O + O₂ → CuCO₃・Cu(OH)₂

銅は天然に多く存在し、ほとんどは黄銅鉱（CuFeS₂）として存在している。これを加熱してニッケルや金などの不純物を含む粗銅板を作り、これを電解精錬することにより純度の高い銅が得られる。硫酸銅（Ⅱ）水溶液を電解液、陽極を粗銅板、陰極を純銅版として電気分解をすると、陽極の粗銅は溶解して銅（Ⅱ）イオンを生じ、陰極に銅が析出する。

陽極: Cu → Cu²⁺ + 2e^-

陰極: Cu²⁺ + 2e^- → Cu↓

陽極の下には溶液に解けなかった不純物がたまる。これを陽極泥といい、金や銀などを回収することができる。

銅は塩素と激しく反応して、塩化銅（Ⅱ）を生じる。

Cu + Cl₂ → CuCl₂

銅はイオン化傾向が小さく、希硫酸や塩酸には溶けない。しかし、硝酸や熱濃硫酸（濃硫酸に加え加熱したもの）といった酸化力の強い酸には溶けて、銅（Ⅱ）イオンを生じる。

希硝酸: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO↑

濃硝酸: Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂↑

熱濃硫酸: Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O + SO₂↑

銅（Ⅱ）イオン（Cu²⁺）水溶液は青色をしている。これにアンモニア水を少量加えると、水酸化銅（Ⅱ）（Cu(OH)₂）の青白色沈殿を生じる。

Cu²⁺ + 2OH^- → Cu(OH)₂↓

これにアンモニア水を過剰量加えると、テトラアンミン銅（Ⅱ）イオンを生じて溶け、深青色水溶液となる。

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^-

一方、水酸化ナトリウム水溶液を加えると水酸化銅（Ⅱ）の青白色沈殿を生じるが、過剰に加えても溶解しない。

水酸化銅（Ⅱ）を加熱すると、酸化銅（Ⅱ）（CuO）を生じる。

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O

酸化銅（Ⅱ）は黒色であるが、高温で加熱すると赤色の酸化銅（Ⅰ）（Cu₂O）となる。

酸化銅（Ⅱ）	酸化銅（Ⅰ）

銅（Ⅱ）イオン水溶液に硫化水素を通じると、硫化銅（Ⅱ）の黒色沈殿を生じる。

Cu²⁺ + H₂S → 2H⁺ + CuS↓

銅と硫酸の化合物である硫酸銅（Ⅱ）五水和物（CuSO₄・5H₂O）は青色の結晶である。水に溶かすと青色の水溶液となる。これを加熱すると白色の硫酸銅（Ⅱ）無水物となるが、水を加えると再び青色となる。この反応は水の検出に用いられる。