구리

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구리(29Cu)
29 NiCuZn


Cu

Ag
일반적 성질
, 주기, 구역 11족, 4주기, d-구역
화학 계열 전이 금속
겉보기 적갈색 광택
Cu,29.jpg
원자 질량 63.546(3) g/mol
전자 배열 [Ar] 3d10 4s1
준위전자 2, 8, 18, 1
구리의 전자껍질 (2, 8, 18, 1)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) 8.96 g·cm−3
액체 밀도 (녹는점) 8.02 g·cm−3
녹는점 1357.77 K
끓는점 2835 K
융해열 13.26 kJ/mol
기화열 300.4 kJ/mol
열용량 (25 °C) 24.440 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) 1509 1661 1850 2089 2404 2836
원자의 성질
산화수 2, 1
(약염기성 산화물)
전기 음성도 1.90 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 745.5 kJ/mol
2차: 1957.9 kJ/mol
3차: 3555 kJ/mol
원자 반지름 135 pm
원자 반지름 (계산) 145 pm
공유 반지름 138 pm
판데르발스 반지름 140 pm
그 밖의 성질
결정 구조 면심 입방정계
자기적 질서 반자성
전기저항률 16.78 nΩ·m
열전도율 (300 K) 401 W/(m·K)
열팽창계수 (25 °C) 16.5 µm·m−1·K−1
음속 (막대) (실온) 3810 m/s
영률 130 GPa
전단 탄성 계수 48 GPa
부피 탄성 계수 140 GPa
푸아송 비 0.34
모스 굳기 3.0
비커스 굳기 369 MPa
브리넬 굳기 874 MPa
CAS 등록번호 7740-50-8
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
63Cu 69.17% 안정
65Cu 30.83% 안정
동위 원소 목록

구리(영어: copper 코퍼[*]), 구리쇠, (銅) 또는 적금(赤金)은 화학 원소로 기호는 Cu(←라틴어: cuprum 쿠프룸[*]), 원자 번호는 29이다.

주요 성질[편집]

구리

구리는 붉은 빛을 띠는 금속으로 전기전도성이 뛰어나다. 실온에서 구리보다 전기 전도성이 좋은 원소는 뿐이다. 구리의 독특한 색은 가시광선 중에서 빨간색과 주황색만을 반사하고 다른 색은 흡수하는 성질 때문이다.

구리는 63Cu과 65Cu의 두 안정 동위 원소와 여러 방사성 동위 원소가 있다. 대부분의 방사성 동위 원소는 반감기가 수 분 이내로 가장 반감기가 긴 64Cu도 기껏 12.7 시간이다.

다양한 구리 합금이 존재한다. 구리/주석 합금인 청동, 구리/아연 합금인 황동, 구리/니켈 합금인 백동 등이 대표적인 예이다.

제련[편집]

기원전 5,000년, 고대 이집트에서는 이미 구리를 사용하고 있었다고 하므로, 구리와 그 합금의 역사는 매우 오래 되었다. 처음에는 아마도 자연동을 주워 모아서 사용했을 것이며, 공작석(CuCO3·Cu(OH)2)이나 남동석(2CuCO3·Cu(OH)2)과 같은 환원성이 강한 광석이 모닥불 바닥에서 구리가 되기도 하였을 것이다. 원래 구리는 과 친화하는 성질이 강하다. 따라서 천연적으로는 대부분 황동석(CuFeS2)이나 휘동석(Cu2S)과 같은 황화물의 형태로 생산된다.

철광석의 경우는 광석 속에 철분 50~60% 함유되어 있으므로 그냥 용광로에 넣을 수가 있으나, 동광석의 경우는 암석 성분의 맥석이 많고 구리의 함유량은 보통 1 ~ 2% 정도이다. 그러므로 예비 처리로서 광석을 빻아 불필요한 맥석과 필요한 광물을 분리하는 공정을 거쳐야 한다. 이 조작을 선광이라고 하며 선광에 의해서 가려진 유용 광물을 정광이라고 부른다. 선광에는 광석의 분쇄와 유용 광물의 함유율을 높이기 위한 조작이 포함된다.

구리와 같은 황화 광물에 많이 쓰이는 방법은 부유선광법이다. 우선 광석을 0.2㎜ 이하로 빻아 흙탕물 모양으로 만든 다음, 활성제를 넣어서 유용광물의 표면에 내수성이 생기게 한다. 여기에 발포제를 넣어 섞으면 흙탕물 속의 광물은 발포제 때문에 생긴 거품에 흡착되어 떠오른다. 이 입자를 농축하면 정광이 된다. 이렇게 하면 함유율 5%이던 광석도 유용광물 50% 이상을 함유하게 되므로 정련하기 쉽다.

구리의 정광은 황화동·황화철과 선광과정에서 미처 분리되지 않고 남은 맥석으로 되어 있다. 이것을 소형 용광로에 넣고 산화 용융하면, 산소와의 결합력이 강한 FeS가 먼저 산화해 FeO가 되고 이것은 맥석의 SiO2 등과 함께 슬래그를 이룬다. 구리는 Cu2S로 그대로 남아서 FeS의 일부와 함께 녹아 슬래그 밑에 괸다. 이것을 전로에 넣고 공기를 분사하면 FeS가 먼저 산화하여 슬래그로 되고 황화 구리의 산화가 진행함에 따라, Cu2S+2Cu2O → 6Cu+SO2로 되어 구리가 생긴다. 이 때의 구리는 순도가 낮은 조동(租銅)이며, 그 순도를 높이기 위해서 다시 전기분해법에 의한 정련을 하여야 한다.

같이 보기[편집]

외부 연결[편집]

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