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铜绿是什么?

博物馆里的青铜器上,常常附着一层“铜绿”。那是铜受潮生成铜化合物——碱式碳酸铜。

人类最早是用石器制造工具,这段时间在历史上被称为“石器时代”。接着,人们发明了炼铜技术并用铜制造工具,这段时间在历史上被称为“铜器时代”或“红铜时代”。紧接着,人们又发明了炼制铜与锡的合金—青铜,大量用青铜制造工具,这段时间在历史上被称为“青铜时代”。铜是人类在古代便发现了的重要的化学元素之一。

据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证,我国在炎黄之世,即公元前27世纪已开始使用铜器。我国早在黄帝的时候,便会铸青铜鼎了。夏禹时,人们用青铜铸造了9个很大的鼎。到了商代,冶铸青铜的技术已很发达了。著名的青铜祭器—后母戊大鼎,是我国考古工作者1939年在河南省安阳市武官村发掘出来的商代大鼎,高达133厘米,横为110厘米,宽78厘米,重875千克,内壁的一方有铭文“后母戊”三字。这样巨大的鼎,是世界少见的古代青铜器,也是我国3000多年前高度发达的炼铜技术水平的一个有力见证。青铜的熔点比纯铜低,冶铸所需温度不太高,而且铸造性能比纯铜好,硬度大,所以它在古代比纯铜得到更普遍的应用。不过,由于铜矿、锡矿终究比较少,不能满足大量生产的需要。正如南朝江淹《铜剑赞》序中所说:“古者以铜为兵。春秋迄于战国,战国迄于秦时,攻争纷乱,兵革互兴,铜既不给,故以铁足之。铸铜既难,求铁甚易,故铜兵转少,铁兵转多。二汉之世,既见甚微。”随着生产的发展,铜与青铜逐渐被铁所代替,从而进入“铁器时代”。

铜单质是紫红色的金属,俗称“紫铜”“红铜”或“赤铜”。纯铜富有延展性。像一滴水那么大小的纯铜,可拉成长达两千米的细丝,或压延成比床还大的几乎透明的箔。纯铜最可贵的性质是导电性能非常好,在所有的金属中仅次于银。但铜比银便宜得多,因此成了电气工业的“主角”。纯铜的用途比纯铁广泛得多,每年有百分之五十的粗铜被电解提纯为纯铜,用于电气工业。这里所说的纯铜,要含铜达百分之九十九点九五以上才行。因为极少量的杂质,特别是磷、砷、铝等,会大大降低铜的导电率。铜中含氧对导电率影响很大,用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜。另外,铜中含铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起,也会影响纯铜的加工。这种纯度很高的纯铜,一般用电解法精制:把不纯铜做阳极,纯铜做阴极,以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后,阳极上不纯的铜逐渐熔解,纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜,纯度可达百分之九十九点九九。

铜有许多种合金,最常见的是黄铜、青铜与白铜。

黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。不过,这“黄色”只是“一般来说”罢了。严格地讲,随着含锌量的不同,黄铜的颜色也不同。黄铜中加入锌,可以提高机械强度和耐腐蚀性。

我国很早就会制造黄铜,早在2000多年前的汉朝,便有不准使用“伪黄金”的法律,其实这“伪黄金”便是指黄铜,因为它外表很像黄金。至今,一些“金”字、“金”箔,仍是用黄铜做的。黄铜敲起来音响很好,因此锣、钹、铃、号都是用黄铜做的,甚至连风琴、口琴的簧片也用黄铜做。黄铜耐腐蚀性好,特别是锡黄铜,可用来制造船舶零件。此外,在国防工业中,黄铜被大量用于制造子弹壳与炮弹壳。

青铜是铜与锡的合金,因其氧化物色青而得名。我国古代使用青铜制镜。据文献记载,唐太宗曾说过:“夫以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以见兴替;以人为镜,可以知得失。”这“以铜为镜”便是指青铜镜。青铜很耐磨,青铜轴承是工业上著名的“耐磨轴承”,纺纱机里有许多青铜轴承。青铜还有个反常的特性—“热缩冷胀”,因此被用来铸造塑像,受冷膨胀,可以眉目清楚、轮廓正确。

白铜是铜与镍的合金,因色白而得名。它银光闪闪,不易锈蚀,常用于制造精密仪器。

成年人每天约需吸收5毫克的铜。如果人体摄入的铜量不足,会引起血红素减少与患贫血症。在人体中,铜主要聚集在肝脏以及其他组织的细胞中。瘤细胞中含铜量极少。孕妇的血液中含铜量比一般人高一倍。植物同样需要少量的铜。铜化合物是微量元素肥料—铜肥。铜肥施在沼泽地区,能显著提高作物产量。

据测定,1千克干燥的谷物中含有5~14毫克铜;1千克豆类中含铜18~20毫克;瓜类为30毫克,面包为3~5毫克。在食物中,含铜量最多的是牛奶、章鱼、牡蛎等。

大自然中,常见的铜矿是孔雀石。此外,黄铜矿和辉铜矿也是很重要的铜矿。世界上产铜较多的国家是赞比亚与智利。天然的纯铜在大自然中不多。到目前为止,人们发现最重的一块纯铜为420吨。铜在地壳中含量为十万分之五。

虽然铜在某些方面逐渐被铝代替,但铜仍不失为一种重要的金属元素。据统计,现在工业上生产100万吨钢铁,大约需要1吨铜来配合。

铜的重要化合物是硫酸铜与氧化铜。纯净的无水硫酸铜,是白色的粉末。含结晶水硫酸铜,是天蓝色的晶体。化学上常用无水硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如,判断酒精是否是无水酒精,只需放进一点儿无水硫酸铜。如果硫酸铜变蓝了,就说明这酒精中含水。农业上,硫酸铜是著名的无机农药,常将硫酸铜与石灰混合配制成波尔多液使用。硫酸铜主要用来杀菌,而不是杀虫。

氧化铜是黑色的粉末。所谓“氧化铜无机黏结剂”,就是把磷酸与氢氧化铝混合,加热制成甘油般的黏稠液体,然后倒到氧化铜粉末中,不断搅拌,调成黑色的“糨糊”。把这种黑“糨糊”涂在需黏结的金属表面,然后压紧,过两三天后,两块金属就紧紧地黏在一起了。氧化铜无机黏结剂能把金属与金属、陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷牢牢地黏合。过去,刀具上的刀刃—硬质合金,是用焊接的方法焊上去,焊接时温度很高,往往会降低刀具的硬度,缩短使用寿命。改用氧化铜无机黏结剂黏合,不用加热,黏合很牢,使用寿命可延长一倍左右。用它黏结红宝石挤压器、弹簧夹片、玻璃仪器等效果也很好。氧化铜无机黏结剂成本低廉,只及铜焊成本的十分之一。