最早发现且利用的金属元素-铜
化学先生 / 2019-05-17
人类最早发现井利用的金属元素一一铜铜是人类发现最早的金属之一，它的发现可以追湖到公元前4000年一 前500年。在新石器时 代晚期，人类最先使用的金属就是“红铜”(即“纯”)。红铜起初多来源于天然铜。在石器作为主要工具的时代，人们在拣取石器材料时，偶尔遇到天然铜。当人们有了长期用火，特别是制陶的丰富经验后，就为铜的治准备了必要的条件。
在发掘出的公元前5000年的中东遗迹中，就有铜打制成的最早的铜器。公元前4000年左右，铜的铸造技术已普及，公元前3000年左右传到印度，后来传到中国。到公元前1600年左右的殷朝，青铜(铜、锡合金)器制业已很发达。
闪烁着耀眼光泽的金属铜，是人们最熟悉和最早利用的金属元素之一人类从石器时代进到青铜时代，铜有着显赫的功勋。从“黄帝采铜首山“禹铸九鼎”的美妙传说中，从大量的史料里，特别从那出土文物里精巧的青铜制品上，我们都可以看到曾雄踞于一个历史时期的金属铜对中国文明史的贡献。
可是，铜在地壳中的含量并不多，只有0.007％，那么为什么它能够捷足先登，最早被利用，成为“一代天骄”的金属元老呢?这是因为在地壳中存在着纯度在9％以上的单体自然铜的缘故。当时人们虽然还不够了解铜的良好导电性、导热性和机械性能，可是自然铜闪闪发光，色泽美丽惹人喜爱;硬度不大，容易加工;并且具有石料所没有的延展性，可以不太费力地制我国古代用青铜铸造的鼎造出远远优于石器的工具、兵器以及各种各样的生活用品。但是，自然铜毕竟太少，铜元素大多以化合物的形态存在于蓝铜矿、黄铜矿、赤铜矿以及孔雀石等矿石之中，人们为了得到充足的铜，便发明了炼铜技术，只要以木柴做燃料，用鼓风的方法就可以治炼出金属铜。我国早在4000年前，就能够制造形态优美、花纹精细的青铜器了。
纯铜导电、导热、耐腐蚀性都很好，美中不足的是比较软。但是，如果和其他金属组成合金，它的性能可以显著提高。那坚韧易铸造的青铜是铜合金，黄灿灿的黄铜是铜锌合金，坚硬锋利的白铜是铜镍合金。
铜的合金和化合物颜色很迷人，如同春风吹开的百花园，使人眼花缭乱。纯铜呈紫红色，在潮湿的空气中生成绿色的铜锈，它的成分是碱式碳酸铜。铜的合金由于组成不同而颜色变化多端。加工性能及焊接性能良好、耐腐蚀的黄铜，颜色随着锌含量的不同而变化。当锌含量在3％以下时，呈红色;含锌量为10％的时候，呈漂亮的黄红色;15％时，呈美丽的淡橙色:20％时，可爱的绿黄色;30％-35％时，呈金灿灿的黄色;含锌量若为55％的时候，则呈淡黄色。耐磨性好，机械性能、弹性、焊接性能都优异的锡青铜，其色泽也随着锡含量的不同而变化。当锡含量为11％时，呈红黄色;含锡量为15时，呈橙黄色;含锌量为26％时，呈苍白黄色的白铜，则呈现闪闪的银白色或者谈淡的灰白。
铜的化合物也是色彩斑斓、变化多端，虽然铜盐离子大都是蓝色，但是在较浓溶液中颜色也不相同。氟化亚铜呈暗红色，氯化亚铜和溴化亚铜呈白色，氟化铜呈白色、氯化铜呈棕黄色，溴化铜呈黑色。硫酸铜无色，遇水则呈现蓝色，氢氧化亚铜呈淡黄色，而氢氧化铜则呈淡蓝色。同样是氧化亚铜，由于制造方法不同，晶粒大小不同，其颜色也多种多样。有蓝色的，有鲜红的，也有深棕色的，了解铜、铜合金及化合物的颜色，对掌握铜的知识和应用会带来很大方便。
铜元素在周期表中和金、银同属第一副族。由于化学性质比较稳定，常被用来当货币，是“货币金属”之一。铜原子最外层虽然只有一个电子，但是它的次外层的一个电子常常不费劲地偷越层界来串门，所以铜离子既有一价的，也有两价的。铜原子由于失去电子需要稍大些的能量，和第一主族元素钠、钾等相比，化学性质不太活泼。
铜是人体中必不可少的元素，在人体内大约含0.005％。在人体内的总量虽然只有100～150毫克，但它遍布于全身的组织和器官，也是血液中一种不可缺少的重要成分。铜是生物系统中一种特殊的催化剂，有着奇特的功能。大家知道，醇在生物体内有着举足轻重的地位，而铜元素则是30多种酶的话性分，对人体的新陈代谢起着重要调节作用。有人认为，冠心病与铜缺乏有关铜能调节心律。也有的学者认为，脱发病是和体内铜代谢有关的一种获病“白发病”也与体内黑色素合成中缺铜有关。不过，大家也不必担心体内铜，这是因为在贝壳类、动物内脏、豆类、鱼肉蛋类、粗粮、菜以及茶中都含有足够量的铜，一般人每天摄人2毫克的铜就足够，食物完全可以满是人体对铜的需要。只有很少数喂牛奶的墨儿，才会因为缺铜而导致贫血和发育不良。但是，过量的铜对身体也不好，特别是一些可溶性铜盐，如一次进入人体过多，会引起中毒。
铜也是其他动物和植物必需的微量元素。奶牛缺铜，产奶量就会显著下降，生殖能力降低。母绵羊缺铜，性欲减退，流产率高达50％，甚至阳羊死亡。羊羔如果缺铜，会引起神经系统素乱，得“运动失调症”，严重的通常在18个月内便会死亡。也有的牲畜由于缺铜而食欲不振以及贫血、毛质低劣等等。在植物体内，铜也参与了关键的生理过程，植物的呼吸、光合作用以及叶绿素的合成都和铜元素有关。铜还会影响植物细胞壁的通透性以及硝基氮的还原过程。农作物缺铜会减产。如谷物缺铜会导致发育不良、叶端枯菱，花失去繁殖能力，而产量下降、质量低劣等。因此，缺铜的植物也需要补充铜。
铜是宝贵的工业材料，在电力、石油、化工、机械、国防工业、轻工业农业部门有着广泛的应用，它的用途仅次于后来居上的钢铁以及姗姗来迟的铝。铜在金属世界里是导电神手，它的导电性能出类拔萃，虽然仅次于银，可是铜比银便宜得多，所以用于电器、电机等行业的导电金属首推为铜。目前，世界上一半以上的铜是用在电力和电讯工业上。如果说电的发现给人类带来光明时代的话，那么电的推广则全于铜的贡献。那联系着千家万户的输电线带去了万家灯火，那用铜做的铜线条条电话线传送着彼此心声大的如发电机、变压器，小的如电视机、录音机、收音机以及旋钮、商标等都离不开铜。
铜和铜合金可以制成管、棒、线、条、带、板、箱等各种型材。它可用来制造各种耐腐蚀设备，耐磨装置，传热器件。在精密仪器、医疗器械以及航行、导弹等方面都能大显身手。古老的铜也是现代化建设中的重要材料。的化合物也广泛地用于化学试剂、油漆、颜料、农药、防腐剂等方面。例如，制造玻璃搪瓷用的颜料离不开氧化亚铜，醋酸铜可作为油漆颜料和杀虫剂、。毒性较小的硫酸铜是常用的催吐剂，还广泛地用于试剂、医药、颜料。在水池中加人一些硫酸铜，可以阻止藻类生长。
我们高兴地看到，古老的金属在现代化建设中正在焕发青春。
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