구리[copper, 銅]

[요약] 주기율표 11족 4주기의 구리족 원소에 속하는 전이금속으로 원소기호는 Cu, 원자량 63.546g/mol, 녹는점 1084.62℃, 끓는점 2562℃, 밀도 8.94 g/cm3 이다. 붉은 색의 광택이 나는 금속으로 비교적 무르고 전성과 연성이 풍부해 가공하기 쉬우며, 은(銀) 다음으로 열과 전기의 전도율이 높다.
원소기호 Cu, 원자번호 29, 원자량 63.546±3, 지각중의 존재도 55ppm(25위), 안정핵종 존재비 63Cu 69.1%, 65Cu 30.9%, 녹는점 1,084.5℃, 끓는점 2,595℃, 액체의 비중 8.3(1,083℃), 고체의 비중 8.92(20℃), 전자배치 [Ar] 3d10, 4s1, 중요. 산화수 1, 2. 주기율표 1B족에 속하는 금속원소의 하나.
금과 함께 인류가 가장 오래 전부터 사용해 온 금속이다. 무기 등으로 가공한 것은 B.C. 6000년경으로 추정된다. 구리의 광물은 종류가 많으며, 대부분은 황화석이고 그 중 중요 광물은 황동석(CuFeS2; Cu 34.6%)이다. 자연 구리로는 미국의 슈피리어 호안 동에서 산출되지만 그렇게 많지는 않다. 채굴되는 구리의 광석(粗鑛)에는 구리 광물 이외에 암석이나 다른 금속도 다량 함유되어 있고, 광상(鑛床)의 종류에 따라 수반되는 광물도 서로 다르다. 일반적으로 황동석은 황철석 · 자황철석(磁黃鐵石)과 공존하며 또 아연석 · 방연석(方鉛石 ; PbS)을 동반한 것도 있다.
〔성질과 용도〕 결정은 등축정계 · 면심입방격자의 구조를 가진다. 원자반지름은 1276A, 이온반지름은 Cu+0.96A, Cu2+0.8A. 선팽창률은 1.7×10-6deg-1이고 전기전도율 · 열전도율은 각기 은의 93% · 98%로 금보다도 크며 전체 금속 중 두 번째로 크다. 열전도율 0.989ca1/cm·s·deg(18℃), 융해열 311kcal/g원자, 비저항 1.724×10-6Ωcm(20℃), 표준전극전위(Cu2++2e → Cu) 0.337V, 모스굳기 3이다.
공기 속 고온에서는 표면에 산화구리( I )의 핵이 성장하며, 점차로 전체 표면을 덮는다. 산화구리( I )막의 두께가 40mm를 넘으면 표면에 산화구리(II)의 막이 생성된다. 구리의 녹는점 부근에서는 구리 및 산소 원자의 확산이 용이하고, 금속 구리 속에 산화구리(I) 이 녹아 들어간다. 그 결과 구리의 녹는점이 공기 속에서는 20℃ 정도 저하되는 현상이 나타난다.
최대의 용도는 전선이다. 다른 금속과의 합금이 용이하고 내식성이 우수하므로 이것을 이용하여 화학 공업을 비롯하여 모든 산업 분야에서 구조용재로서 쓰이고 있다. 또, 독특한 색조를 갖고 있어 장식품 · 화폐 · 건축재로 쓰인다.
〔생체와 구리〕 많은 생물에 필요한 미량 금속 원소의 하나이며 특히 식물에서는 중요한 원소이다. 효소나 호흡색소단백질 중에 구리 단백질로서 존재한다. 갑각류(甲殼類)나 연체동물의 호흡색소인 헤모시아닌의 중요 성분이고, 척추동물에서는 헤모글로빈 같이 산소의 운반을 담당한다. 헤모글로빈은 산소와 해리하면 무색이 되고, 결합하면 청색이 된다.
효소 중에서 구리는 원자가의 변환(1가와 2가)에 의해 산화환원반응에 관여한다. 예를 들면 티로신에서 멜라닌을 만드는 반응을 촉매로 하는 모노페놀옥시다제(티로시나제), 광합성의 전자전달에 관여하는 시토크롬산회-효소, 요산을 산화하는 반응을 촉매로 쓰이는 요산 산화효소(우리카제), 비타민 C를 산화하는 반응에 촉매로 쓰이는 아스코르브산 산화효소, 칠(漆)의 경화 반응에 촉매로 쓰이는 리카제 등이 있다. 동물은 헤모글로빈 합성에서 철의 섭취에 관여하므로 그 결핍은 소적혈구증(小赤血球症)이나 빈혈의 원인이 된다.
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