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구리

Copper
기타 용도는 구리(동음이의)를 참조하십시오.
구리, Cu
Native copper (~4 cm in size)
구리
외모적색-주황색 금속광택
표준 원자량 Ar°(Cu)
  • 63.546±0.003
  • 63.546±0.003 (abridged)[1]
주기율표의 구리
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오븀 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로퓸 가돌리늄 테르븀 디스프로슘 홀뮴 에르븀 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 칼리포르늄 아인슈타이늄 페르뮴 멘델레븀 노벨륨 로렌시움 러더포디움 두브늄 시보르기움 보륨 하시움 미트네륨 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로븀 모스코비움 리보모륨 테넨신 오가네손
–
↑
CU
↓
아그
니켈 ← 구리 → 아연
원자번호 (Z)29
그룹.11조
기간4교시
블록 디블록
전자구성[아르] 3d10 4s1
포탄당 전자2, 8, 18, 1
물성
단계 STP에서단단한
융점1357.77 K (1084.62 °C, 1984.32 °F)
끓는점2835 K (2562 °C, 4643 °F)
밀도 (근처)8.96g/cm3
액체일 때에8.02g/cm3
융해열13.26 kJ/mol
기화열300.4 kJ/mol
몰열용량24.440 J/(mol·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에 1509 1661 1850 2089 2404 2834
원자적 성질
산화상태-2, 0,[2] +1, +2, +3, +4 (약간 염기성 산화물)
전기음성도폴링 눈금: 1.90
이온화 에너지
  • 1st: 745.5 kJ/mol
  • 2nd: 1957.9 kJ/mol
  • 3rd: 3555 kJ/mol
  • (더)
원자반지름경험적: 오후 128
공유반지름오후 132±4
반데르발스 반지름오후 140시
Color lines in a spectral range
구리의 스펙트럼선
기타속성
자연발생원시의
결정구조 면심입방(fcc)
Face-centered cubic crystal structure for copper
음속 가느다란 막대(어닐링된)
3810 m/s (at r.t.)
열팽창16.5 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
열전도율401W/(m⋅K)
전기 비저항16.78 nΩ⋅m (at 20 °C)
자기순서반자성의[3]
몰 자기 감수성−5.46×10−6 cm3/mol[4]
영률110–128 GPa
전단 탄성률48 GPa
부피 탄성률140 GPa
포아송비0.34
모스 경도3.0
비커스 경도343–369 MPa
브리넬 경도235–878 MPa
CAS 번호7440-50-8
역사
네이밍키프로스 다음으로, 로마 시대의 주요 광산지 (키프로스)
디스커버리중동 (기원전 9000년)
기호."Cu": 라틴어 cuprum에서
구리 동위 원소
주동위원소[5] 썩음
흥겨운 ­춤 반감기 (t1/2) 모드 ­ 제품
63큐 69.2% 안정적인.
64큐 신스 12시70분 β+ 64니
β− 64Zn
65큐 30.9% 안정적인.
67큐 신스 61.83시간 β− 67Zn
카테고리 : 구리
참고 문헌

구리는 화학 원소이며 기호는 Cu(라틴어: cuprum)이고 원자 번호는 29입니다. 부드럽고 가단성, 연성 금속으로 열 및 전기 전도도가 매우 높습니다. 순수한 구리의 갓 노출된 표면은 분홍색-주황색입니다. 구리는 열과 전기의 전도체로, 건축 재료로, 보석에 사용되는 스털링 은, 해양 철물과 동전을 만드는 데 사용되는 큐프로니켈, 스트레인 게이지와 온도 측정용 열전대에 사용되는 콘스탄탄 등 다양한 금속 합금의 구성 요소로 사용됩니다.

구리는 자연에서 직접 사용 가능한 금속 형태(천연 금속)로 발생할 수 있는 몇 안 되는 금속 중 하나입니다. 이것은 기원전 8000년부터 몇몇 지역에서 매우 초기 인류의 사용으로 이어졌습니다. 수천 년 후, 황화물 광석에서 제련된 최초의 금속, 기원전 5000년경, 금형에서 주조된 최초의 금속, 기원전 4000년경, 청동을 만들기 위해 또 다른 금속, 주석과 일부러 합금된 최초의 금속, 기원전 3500년경.[6]

로마 시대에 구리는 주로 키프로스에서 채굴되었는데, 키프로스의 금속인 아이에스 키프로스에서 나중에 큐프룸(라틴)으로 부패했습니다. 구리(옛 영어)와 구리는 이것에서 유래되었으며, 이후 1530년경에 처음 사용된 철자입니다.[7]

흔히 접할 수 있는 화합물은 구리(II) 아주라이트, 말라카이트 및 청록색과 같은 광물에 종종 청색 또는 녹색을 부여하는 염으로서, 안료로서 광범위하고 역사적으로 사용되어 왔습니다.

건물에서 사용되는 구리는 보통 지붕을 만들기 위해 산화되어 베르디그리스라고 불리는 화합물의 녹색 파티나를 형성합니다. 구리는 때때로 장식 예술에 사용되는데, 금속의 원소 형태와 색소로서의 화합물 모두에 사용됩니다. 구리 화합물은 정균제, 살균제 및 목재 보존제로 사용됩니다.

구리는 호흡 효소 복합 시토크롬 c 산화효소의 핵심 성분이기 때문에 미량의 식이 미네랄로서 모든 생물에게 필수적입니다. 연체동물과 갑각류에서 구리는 혈액 색소 헤모시아닌의 구성 성분으로, 물고기와 다른 척추동물의 철-복합 헤모글로빈으로 대체됩니다. 사람에게서 구리는 주로 간, 근육, 뼈에서 발견됩니다.[8] 성인의 몸은 체중 1kg당 1.4~2.1mg의 구리를 함유하고 있습니다.[9]

특성.

물리적.

연속 주조에 의해 제조된 구리 디스크(순도 99.95%), 결정체를 드러내기 위해 에칭된 것
녹는점 바로 위의 구리는 충분한 빛이 오렌지의 발광색을 능가할 때 분홍색 광택을 유지합니다.

구리, 은, 금은 주기율표 11족에 속하며, 이 세 금속은 채워진 d-전자 껍질 위에 하나의 s-소르비탈 전자를 가지고 있으며, 높은 연성과 전기 및 열 전도성을 특징으로 합니다. 이러한 원소에 채워진 d-쉘은 금속 결합을 통해 s-전자에 의해 지배되는 원자간 상호작용에 거의 기여하지 않습니다. d-쉘이 불완전한 금속과 달리 구리의 금속 결합은 공유성이 부족하고 상대적으로 약합니다. 이 관찰은 구리 단결정의 낮은 경도와 높은 연성을 설명합니다.[10] 거시적 규모에서 결정 격자에 결정립계와 같은 확장된 결함의 도입은 가해진 응력 하에서 물질의 흐름을 방해하여 경도를 증가시킵니다. 이 때문에 구리는 보통 단결정 형태보다 강도가 큰 미세한 다결정 형태로 공급됩니다.[11]

구리의 부드러움은 높은 전기 전도도(59.6×106 S/m)와 높은 열 전도도를 부분적으로 설명하며, 이는 상온에서 순수 금속 중 두 번째로 높은(은 다음) 것입니다.[12] 이것은 상온에서 금속의 전자 수송에 대한 저항성이 주로 격자의 열 진동에 대한 전자의 산란에서 비롯되기 때문이며, 이들은 연질 금속에서는 상대적으로 약하기 때문입니다.[10] 야외에서 구리의 최대 허용[possible?] 전류 밀도는 약 3.1×106 A/m이며2, 이를 초과하여 과도하게 가열되기 시작합니다.[13]

구리는 회색이나 은 이외에 천연색을 띠는 몇 안 되는 금속 원소 중 하나입니다.[14] 순수한 구리는 주황색-빨간색이며 공기에 노출되면 붉은 색을 띠게 됩니다. 이는 금속의 플라즈마 주파수가 낮기 때문에 가시 스펙트럼의 빨간색 부분에 위치하여 더 높은 주파수의 녹색과 파란색을 흡수하기 때문입니다.[15]

다른 금속과 마찬가지로 구리를 전해질이 있는 상태에서 다른 금속과 접촉시키면 갈바닉 부식이 발생합니다.[16]

화학의

산화되지 않은 구리선(왼쪽)과 산화된 구리선(오른쪽)
에든버러 왕립천문대 동탑은 2010년에 설치된 새단장한 구리와 1894년에 제작된 원래 구리의 초록색 대비를 보여줍니다.

구리는 물과 반응하지 않지만 대기 중의 산소와 천천히 반응하여 갈색-검은색의 산화 구리 층을 형성합니다. 이 산화 구리는 습한 공기 중의 철에 형성되는 녹과 달리 더 이상의 부식(패시베이션)으로부터 근본적인 금속을 보호합니다. 녹색의 푸른 층의 푸른색의 베르기스 (탄산구리[17])는 많은 오래된 건물의 지붕과 자유의 여신상과 같은 오래된 구리 구조물에서 종종 볼 수 있습니다.[18] 구리는 일부 황 화합물에 노출되면 변색되며, 이와 반응하여 다양한 황화물을 형성합니다.[19]

동위 원소

주 기사: 구리 동위 원소

구리에는 29개의 동위원소가 있습니다. 63
Cu와
Cu는
안정적이며, Cu는
자연적으로 발생하는 구리의 약 69%를 차지하며, 둘 다 스핀은 다음과 같습니다. 3 ⁄2. 다른 동위 원소들은 방사성이고 가장 안정적인 것은 반감기가 61.83시간인 Cu입니다. 7개의 준안정 이성질체가 특성화되었으며, Cu는
반감기가 3.8분으로 가장 오래 지속됩니다. 질량이 64 이상인 동위원소는 β에− 의해 붕괴되고, 질량이 64 이하인 동위원소는 β에+ 의해 붕괴됩니다. 반감기가 12.7시간인 64
Cu는
양쪽 모두 붕괴합니다.[21]

62
Cu와
Cu는
중요한 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 62
Cu는
양전자 방출 단층 촬영을 위한 방사성 트레이서로 CuCu-PTSM에
 사용됩니다.[22]

발생

참고 항목: 구리 광석 목록
길이 약 2.5인치(6.4cm)의 미시간주 키위나우 반도의 토종 구리

구리는 질량이 큰[23] 별에서 생산되며 지구의 지각에 약 50 ppm의 비율로 존재합니다.[24] 자연에서 구리는 천연 구리, 칼코피라이트, 보르나이트, 디제나이트, 코벨라이트, 칼코사이트와 같은 황화 구리, 테트라헤다이트-텐난타이트와 같은 황화 구리, 에나르기이트, 아주라이트와 말라카이트와 같은 탄산 구리, 구리(I) 또는 구리()로 다양한 광물에서 발생합니다.II) 각각 큐프라이트 및 테르노이트와 같은 산화물.[12] 발견된 가장 큰 원소 구리 덩어리는 무게가 420톤이었고, 1857년 미국 미시건의 키위나우 반도에서 발견되었습니다.[24] 천연 구리는 다결정으로, 지금까지 설명된 것 중 가장 큰 단결정은 4.4 × 3.2 × 3.2 cm입니다.[25] 구리는 지각에 25번째로 풍부한 원소로 아연 75ppm, 납 14ppm과 비교하면 50ppm을 나타냅니다.[26]

구리의 일반적인 배경 농도는 대기 중 1ng/m를3 초과하지 않습니다; 토양 중 150mg/kg, 식생 중 30mg/kg, 담수 중 2μg/L, 해수 중 0.5μg/L입니다.[27]

생산.

칠레에 있는 Chuquicamata는 세계에서 가장 큰 노천 구리 광산 중 하나입니다.
세계생산동향
참고 항목: 구리 생산량에 따른 나라 목록

대부분의 구리는 0.4~1.0%의 구리를 포함하는 포피리 구리 퇴적물의 대규모 개방 구덩이 광산에서 구리 황화물로 채굴되거나 추출됩니다. 유적지로는 칠레의 추키카마타, 미국 유타주의 빙엄 캐년 광산, 미국 뉴멕시코주의 엘 치노 광산 등이 있습니다. 영국 지질조사국에 따르면, 2005년에 칠레는 적어도 세계 점유율의 3분의 1로 1위의 구리 생산국이었고, 미국, 인도네시아, 페루가 그 뒤를 이었습니다.[12] 구리는 현장 각각의 공정을 통해 회수할 수도 있습니다. 애리조나 주의 몇몇 부지가 이 방법의 주요 후보지로 꼽힙니다.[28] 사용 중인 구리의 양은 증가하고 있으며 사용 가능한 양은 모든 국가가 선진 세계 수준의 사용량에 도달할 수 있도록 거의 충분하지 않습니다.[29] 현재 연구되고 있는 구리 채취를 위한 대안적인 구리 공급원은 해수면 아래 약 3,000-6500미터에 위치한 태평양의 깊은 곳에 위치한 다금속 결절입니다. 이 결절에는 코발트와 니켈과 같은 다른 귀중한 금속이 포함되어 있습니다.[30]

준비금 및 가격

구리는 최소 1만 년 이상 사용되어 왔지만 1900년 이후 채굴되고 제련된 모든 구리의 95% 이상이 추출되었습니다.[31] 많은 천연자원들과 마찬가지로, 지구의 구리 총량은 광대하며, 지각의 상위 1킬로미터에 약 10톤14 정도가 있는데, 이는 현재의 추출 속도로 약 500만 년의 가치가 있는 것입니다. 그러나 이러한 매장량 중 극히 일부만이 현재 가격과 기술로 경제적으로 실행 가능합니다. 채굴이 가능한 구리 매장량의 추정치는 성장률과 같은 핵심 가정에 따라 25년에서 60년까지 다양합니다.[32] 재활용은 현대 세계에서 구리의 주요 공급원입니다.[31]

1959~2022년 구리 가격

구리의 가격은 변동성이 있습니다.[33] 2022년 정점을 찍은 후 가격이 예상치 않게 하락했습니다.[34]

방법들

주 기사: 구리 추출 기법
플래시 제련 공정의 계획

구리 광석의 대부분은 황화물입니다. 일반적인 광석은 황화물인 칼코피라이트(CuFeS2), 보르나이트(CuFeS54) 및 코벨라이트(CuS)와 칼코사이트(CuS2)입니다.[35] 이 광석들은 <1% Cu> 수준에서 발생합니다. 광석의 농축이 필요하며, 이는 분쇄로 시작하여 거품 부유로 이어집니다. 나머지 농축액은 제련된 것으로 두 가지 단순화된 방정식으로 설명할 수 있습니다.

2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2

산화구리는 황화구리와 반응하여 가열 시 수포성 구리로 바뀝니다.

2 Cu2O + Cu2S → 6 Cu + 2 SO2

이 로스팅은 약 50 중량%의 무광 구리를 제공하며 전기 분해로 정제됩니다. 광석에 따라 전기 분해 과정에서 백금과 금을 포함한 다른 금속이 얻어지기도 합니다.

황화물 외에도 또 다른 광석 계열은 산화물입니다. 전 세계 구리 공급량의 약 15%가 이 산화물에서 나옵니다. 산화물에 대한 수혜 공정은 황산 용액을 사용한 엑스트라톤과 전기 분해를 포함합니다. "농축" 황화물과 산화물 광석에 대한 위의 방법과 병행하여, 구리는 광산 광미와 더미로부터 회수됩니다. 황산, 암모니아, 염화제2철로 침출하는 방법을 포함한 다양한 방법이 사용됩니다. 생물학적 방법도 사용됩니다.[36]

구리의 중요한 공급원은 재활용입니다. 구리는 일반적으로 금속 상태로 배치되기 때문에 재활용이 용이합니다. 2001년에 일반적인 자동차는 20-30kg의 구리를 함유하고 있었습니다. 재활용은 일반적으로 용광로를 사용한 용융 공정으로 시작됩니다.[36]

구리의 잠재적 공급원은 1.3%[38][39]로 추정되는 다금속 결절입니다.

구리 정제 공정도(Uralelektromed의 양극 주조 공장)
  1. 블리스터 구리
  2. 제련
  3. 잔향로
  4. 슬래그 제거
  5. 양극의 구리 주조
  6. 주조바퀴
  7. 양극제거기
  8. 양극 이륙
  9. 레일카
  10. 탱크하우스까지의 교통편
Flowchart of copper refining (Anode casting plant of Uralelektromed) # Blister copper # Smelting # Reverberatory furnace # Slag removal # Copper casting of anodes # Casting wheel # Anodes removal machine # Anodes take-off # Rail cars # Transportation to the tank house

재활용

알루미늄과 마찬가지로 구리도 원재료와 제조 제품 모두 품질 손실 없이 재활용이 가능합니다.[40] 구리는 부피 면에서 철과 알루미늄 다음으로 세 번째로 많은 재활용 금속입니다.[41] 채굴된 모든 구리의 약 80%가 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다.[42] International Resource Panel's Metal Stocks in Society 보고서에 따르면, 사회에서 사용되는 구리의 전 세계 1인당 재고량은 35–55 kg입니다. 이 중 대부분은 저개발국(1인당 30~40kg)보다는 선진국(1인당 140~300kg)에 있습니다.

구리를 재활용하는 과정은 구리를 추출하는 데 사용되는 것과 거의 동일하지만 더 적은 단계를 필요로 합니다. 고순도 스크랩 구리는 용광로에서 녹인 후 환원시켜 빌렛과 잉곳으로 주조하고, 저순도 스크랩은 황산 욕조에서 전기도금을 하여 정제합니다.[43]

환경영향

구리 채굴의 환경 비용은 2019년 구리 kg당 3.7 kg CO2eq로 추정되었습니다.[44] 칠레의 주요 생산업체인 코델코(Codelco)는 2020년 회사가 톤당 2.8t CO2eq(kg당 2.8kg CO2eq)의 미세 구리를 배출했다고 보고했습니다.[45] 온실가스 배출은 주로 회사가 소비하는 전기, 특히 화석 연료를 공급할 때 구리 추출 및 정제에 필요한 엔진에서 발생합니다. 토지를 채굴하는 회사들은 종종 폐기물을 잘못 관리하여 이 지역을 평생 무균 상태로 만듭니다. 또한 인근 강과 산림에도 부정적인 영향을 미칩니다. 필리핀은 광산 회사들에 의해 토지가 과도하게 개발되는 지역의 한 예입니다.[46]

루마니아 발레아 ş세이의 구리 채굴 폐기물은 인근 수자원을 크게 변화시켰습니다. 영향을 받은 지역의 물은 pH 범위가 2.1~4.9인 매우 산성이며 280~1561mS/cm 사이의 높은 전기 전도도 수준을 보여줍니다.[47] 이러한 물의 화학적 변화는 물고기가 살기에 적합하지 않은 환경을 만들고, 본질적으로 물을 수중 생물이 살기에 적합하지 않은 환경으로 만듭니다.

합금

구리 합금은 동전 제조에 널리 사용됩니다. 여기 두 가지 예가 있습니다 - 1964년 이후의 미국 다임 (Cupronickel[48] 합금과 1968년 이전의 캐나다 다임) 은 80 퍼센트 은과 20 퍼센트 구리 합금으로 구성된 캐나다 다임 (Canadian Dime).[49]
참고 항목: 구리합금 목록

수많은 구리 합금이 제조되었으며, 많은 구리 합금이 중요한 용도로 사용되었습니다. 황동은 구리와 아연의 합금입니다. 청동은 보통 구리-주석 합금을 지칭하지만, 알루미늄 청동과 같은 구리의 어떤 합금도 지칭할 수 있습니다. 구리는 보석 산업에서 사용되는 은과 카라트 금 납땜의 가장 중요한 구성 요소 중 하나로, 생성된 합금의 색상, 경도 및 용융점을 수정합니다.[50] 일부 무연 솔더는 적은 비율의 구리 및 기타 금속과 합금된 주석으로 구성됩니다.[51]

구리와 니켈의 합금인 큐프로니켈은 종종 외부 클래딩을 위해 저표시 동전에 사용됩니다. 미국의 5센트 동전(현재 니켈이라고 함)은 75%의 구리와 25%의 니켈로 균질하게 구성되어 있습니다. 20세기 후반 각국에서 널리 채택된 큐프로니켈이 도입되기 전에는 구리와 은의 합금도 사용되었는데,[52] 미국은 1965년까지 은 90%와 구리 10%의 합금을 사용했습니다. 유통되는 은이 반달러를 제외한 모든 동전에서 제거되었을 때, 1965년과 1970년 사이에 은 40%와 구리 60%의 합금으로 분해되었습니다.[53] 부식에 대한 내성이 뛰어난 구리 90%와 니켈 10%의 합금은 오염된 항구와 하구에서 가끔 발견되는 황화물에 취약하지만 바닷물에 노출되는 다양한 물체에 사용됩니다.[54] 구리와 알루미늄의 합금(약 7%)은 황금빛을 띠며 장식에 사용됩니다.[24] 샤쿠도는 일본의 장식용 구리 합금으로, 일반적으로 4~10%의 금을 함유하고 있으며, 어두운 파란색이나 검은색으로 토닥여 사용할 수 있습니다.[55]

컴파운드

구리(I) 산화물 샘플
주 기사: 구리화합물

구리는 일반적으로 산화 상태가 +1과 +2인 풍부한 다양한 화합물을 형성하며, 이는 종종 구리와 구리로 불립니다.[56] 구리 화합물은 다양한 화학적, 생물학적 과정을 촉진하거나 촉매합니다.[57]

쌍성화합물

다른 원소들과 마찬가지로 구리의 가장 간단한 화합물은 2원소 화합물, 즉 2원소만을 포함하는 화합물이며, 그 주요 예로는 산화물, 황화물, 할로겐화물 등이 있습니다. 구리 산화물과 구리 산화물 모두 알려져 있습니다. 수많은 황화 구리 [58]중에서 중요한 예로는 황화 구리(I)를 들 수 있습니다.CuS2) 및 일황화구리(CuS).[59]

불소, 염소, 브롬, 요오드를 첨가한 할로겐화규소, 불소, 염소, 브롬을 첨가한 할로겐화규소 등이 알려져 있습니다. 구리 준비 시도(II) 요오드화물은 구리(I) 요오드화물과 요오드만을 생성합니다.[56]

2 Cu2+ + 4 I− → 2 CuI + I2

배위화학

구리()II) 암모니아 리간드가 존재할 때 짙은 청색을 띠게 됩니다. 여기에 사용된 것은 테트라아민 구리()입니다.II) 황산염

구리는 리간드와 배위 복합체를 형성합니다. 수용액중 구리()II)는 [Cu(HO
2)]
62+
로 존재합니다. 이 복합체는 모든 전이 금속 아쿠아 복합체에 대해 가장 빠른 물 교환 속도(물 리간드 착탈 속도)를 나타냅니다. 수산화나트륨수첨가는 연청색 고체동()의 침전을 일으킵니다.II) 수산화물 단순화된 방정식은 다음과 같습니다.

복잡한 매체(OH 이외의 음이온은 고려하지 않음)에서 구리에 대한 푸어바익스 다이어그램. 이온농도 0.001 m (mol/kg water). 온도는 25 °C 입니다.
Cu2+ + 2 OH− → Cu(OH)2

암모니아수는 동일한 침전물을 생성합니다. 과량의 암모니아를 첨가하면 침전물이 용해되어 테트라아민 구리(tetraamine copper)를 형성합니다.II):

Cu(H
2O)
4(OH)
2 + 4 NH3 → [Cu(H
2O)
2(NH
3)
4]2+
 + 2 H2O + 2 OH−

다른 많은 옥시 음이온들은 복합체를 형성합니다; 구리를 포함합니다.II) 아세테이트, 구리(II) 질산염 및 구리(II) 탄산염 구리()II) 황산염은 실험실에서 가장 친숙한 구리 화합물인 푸른 결정질 펜타하이드레이트를 형성합니다. 보르도 혼합물이라고 불리는 살균제에 사용됩니다.[60]

구리에 대해 일반적인 팔면체 배위 기하학을 보여주는 복합체 [Cu(NH3)(4HO2)]22+의 볼앤스틱 모델II)

하나 이상의 알코올 작용기를 포함하는 화합물인 폴리올은 일반적으로 구리염과 상호 작용합니다. 예를 들어 구리염은 환원당을 테스트하는 데 사용됩니다. 구체적으로, 베네딕트 시약과 펠링 용액을 사용하여 당의 존재는 청색 Cu(II)에서 적색 구리(I) 산화물로의 색 변화로 표시됩니다.[61] 슈바이저의 시약 및 에틸렌디아민 및 기타 아민과의 관련 복합체는 셀룰로오스를 용해합니다.[62] 시스틴과 같은 아미노산은 구리와 매우 안정적인 킬레이트 복합체를 형성합니다.II)[63][64][65] 금속-유기 바이오 하이브리드(MOBs)의 형태를 포함함. 구리 이온에 대한 많은 습식 화학 테스트가 존재하며, 그 중 하나는 구리와 함께 화려한 파란색 침전물을 제공하는 페리시안화칼륨과 관련된 테스트입니다.II) [66]염류

유기 구리 화학

주 기사: 유기 구리 화합물

탄소-구리 결합을 포함하는 화합물은 유기 구리 화합물로 알려져 있습니다. 그들은 산소에 매우 반응하여 산화 구리를 형성하고 화학에 많은 용도를 가지고 있습니다. 이들은 구리(I) 화합물을 Grignard 시약, 말단 알킨 또는 유기리소 시약으로 처리하여 합성되며,[67] 특히 마지막 반응에서 길만 시약이 생성되는 것을 특징으로 하는 방법. 이들은 알킬 할라이드로 치환되어 커플링 생성물을 형성할 수 있으므로 유기 합성 분야에서 중요합니다. 구리(I) 아세틸화물은 충격에 매우 민감하지만 Cadiot-Chodkiewicz 커플링[68] 및 Sonogashira 커플링과 같은 반응에서 중간체입니다.[69] 에논에[70] 대한 접합체 첨가 및 알킨의[71] 카보큐베이션은 유기 구리 화합물로도 달성될 수 있습니다. 구리(I)는 특히 아민 리간드의 존재하에서 알켄 및 일산화탄소와 다양한 약한 복합체를 형성합니다.[72]

구리(III) 및 구리(IV)

구리(III)는 산화물에서 가장 많이 발견됩니다. 간단한 예로 컵레이트 칼륨, KCuO2, 청흑색 고체가 있습니다.[73] 가장 광범위하게 연구된 구리(III) 화합물은 컵레이트 초전도체입니다. 산화이트리움바륨(YBaCuO237)은 Cu(II)와 Cu(III) 중심으로 구성됩니다. 불소는 산화물과 마찬가지로 염기성이 높은 음이온으로[74] 높은 산화 상태에서 금속 이온을 안정화시키는 것으로 알려져 있습니다. 구리(III) 및 심지어 구리(IV) 플루오라이드는 각각 KCuF36 및 CsCuF로26 알려져 있습니다.[56]

일부 구리 단백질은 옥소 복합체를 형성하며, 이는 또한 구리(III)를 특징으로 합니다.[75] 테트라펩타이드를 사용하면 보라색 구리(III) 복합체가 탈양성자화된 아미드 리간드에 의해 안정화됩니다.[76]

구리(III)의 복합체는 또한 카라쉬-소스노프스키 반응과 같은 유기 구리 화합물의 반응에서 중간체로 발견됩니다.[77][78][79]

역사

구리의 연대표는 이 금속이 지난 11,000년 동안 어떻게 인류 문명을 발전시켰는지를 보여줍니다.[80]

선사시대

구리 시대

주 기사: 구리 시대
그 시대의 전형적인 동물 가죽(소가죽) 형태의 크레타의 자크로스에서 나온 부식된 구리 잉곳
칼콜리티 시대의 많은 도구들은 외치의 도끼 복제품의 칼날과 같은 구리를 포함했습니다.
이스라엘 남부 팀나 계곡의 칼콜리티 광산에서 채취한 캄브리아기 사암의 구리 광석(크리스소콜라)

구리는 천연 금속 구리로 자연적으로 발생하며 기록상 가장 오래된 문명 중 일부에 알려져 있습니다. 구리 사용의 역사는 중동에서 기원전 9000년까지 거슬러 올라갑니다;[81] 구리 펜던트는 이라크 북부에서 기원전 8700년까지 거슬러 올라갑니다.[82] 증거에 따르면 구리 이전에 인류가 사용했던 금속은 금과 유성철(제련철은 아님)뿐이었습니다.[83] 구리 야금의 역사는 다음과 같은 순서를 따르는 것으로 생각됩니다: 첫째, 천연 구리를 냉간 가공한 다음, 가열냉각, 제련, 마지막으로 손실 왁스 주조. 아나톨리아 남동부에서는 신석기 시대인 기원전 7500년 초에 이 네 가지 기술이 거의 동시에 나타납니다.[84]

구리 제련은 다른 곳에서 독립적으로 발명되었습니다. 이것은 아마도 기원전 2800년 이전에 중국에서, 600년경에 중앙 아메리카에서, 그리고 서기 9세기 또는 10세기경에 서아프리카에서 발견되었을 것입니다.[85] 잃어버린 왁스 주조 구리에 대한 가장 초기의 증거는 파키스탄의 메어가르에서 발견된 부적에서 나온 것이며 기원전 4000년으로 거슬러 올라갑니다.[86] 투자 주조는 동남아시아에서[81] 기원전 4500~4000년에 발명되었으며 탄소 연대 측정법은 기원전 2280~1890년에 영국 체셔의 앨덜리 에지에서 채굴을 시작했습니다.[87]

얼음 인간 외치는 기원전 3300년에서 3200년 사이의 남성으로, 99.7%의 순수한 구리 머리를 가진 도끼와 함께 발견되었습니다; 그의 머리카락에 높은 비소 수치는 구리 제련에 관여하고 있음을 암시합니다.[88] 구리에 대한 경험은 다른 금속의 개발을 도왔고, 특히 구리 제련은 철 제련의 발견으로 이어졌습니다.[88]

현재 약 9500년에서 5400년 전에 존재했을 것으로 추정되는 북아메리카의 구 구리 단지의 구리 공예품

미시간과 위스콘신의 구 구리 단지에서의 생산은 기원전 6500년에서 3000년 사이입니다.[89][90][91] 위스콘신에서 발견된 구리 창끝은 기원전 6500년으로 거슬러 올라갑니다.[89] 북아메리카의 오대호 지역에서 온 구 구리 단지의 원주민들이 사용한 구리는 방사상으로 기원전 7500년까지 거슬러 올라갑니다.[89][92][93] 오대호 주변의 북미 원주민들도 이 시기 동안 구리를 채굴했을 수 있으며, 이는 세계에서 가장 오래된 구리 추출의 예 중 하나로 여겨집니다.[94] 미시간의 호수에서 발생한 선사시대 납 오염으로부터 이 지역 사람들이 기원전 6000년부터 구리를 채굴하기 시작했다는 증거가 있습니다.[94][89] 증거에 따르면 청동기 시대에 북미의 올드 구리 단지에서 실용적인 구리 물체가 점점 더 사용되지 않게 되었고 장식용 구리 물체의 생산량이 증가하는 쪽으로 이동했습니다.[95]

청동기 시대

메인 기사: 청동기 시대
구리는 이집트 신왕국 청동기 시대 (기원전 1400–1325년)의 이 "이집트 블루" 파이언스 접시와 같은 파란색 안료에 사용되었습니다.

실리콘, 비소, 주석이 풍부한 광석으로 만든 구리의 일종인 천연 청동은 기원전 5500년경 발칸 반도에서 일반적으로 사용되었습니다.[96] 구리와 주석을 합금하여 청동을 만드는 것은 구리 제련이 발견된 지 약 4000년 후에 처음으로 실행되었고, "천연 청동"이 일반적으로 사용된 지 약 2000년 후에 실행되었습니다.[97] 빈차 문화의 청동 유물은 기원전 4500년까지 거슬러 올라갑니다.[98] 구리와 청동 합금의 수메르와 이집트 유물은 기원전 3000년까지 거슬러 올라갑니다.[99] 이집트 블루, 또는 큐프리바이트(구리 규산칼슘)는 구리를 함유한 합성 색소로 기원전 3250년경 고대 이집트에서 사용되기 시작했습니다.[100] 이집트 청색의 제조 과정은 로마인들에게 알려져 있었으나, 서기 4세기경에는 안료가 사용되지 않게 되어 제조 과정의 비밀이 없어졌습니다. 로마인들은 이 푸른 색소가 구리, 실리카, 석회, 나트론으로 만들어졌으며 그들에게는 세룰레움으로 알려져 있다고 말했습니다.

청동기 시대는 동남 유럽에서 기원전 3700년에서 3300년 사이에 시작되었고, 북서 유럽에서 기원전 2500년쯤에 시작되었습니다. 그것은 철기 시대의 시작, 근동의 기원전 2000-1000년, 북유럽의 기원전 600년으로 끝이 났습니다. 신석기 시대와 청동기 시대 사이의 전환은 이전에는 구리 도구가 석기와 함께 사용되었던 칼콜리티 시대(동석기)라고 불렸습니다. 이 용어는 세계의 일부 지역에서는 칼콜리티와 신석기 시대가 양쪽 끝에 동시에 존재하기 때문에 점차 선호되지 않게 되었습니다. 구리와 아연의 합금인 황동은 훨씬 더 최근의 기원입니다. 그것은 그리스인들에게 알려졌지만, 로마 제국 시대에 청동을 크게 보충하는 역할을 했습니다.[99]

고대와 후기 고전

연금술에서 구리에 대한 상징은 여신과 금성에 대한 상징이기도 했습니다.
이스라엘 네게브 사막 팀나 계곡의 칼콜리티 구리 광산

그리스에서 구리는 χα λκός라는 이름으로 알려져 있었습니다. 그것은 로마인들, 그리스인들과 다른 고대 민족들에게 중요한 자원이었습니다. 로마 시대에는 aes Cypherum으로 알려져 있었는데, aes는 구리 합금과 많은 구리가 채굴된 키프로스의 키프로스를 총칭하는 라틴어 용어입니다. 이 문구는 큐프럼으로 단순화되어 영어 구리입니다. 아프로디테 (로마의 비너스)는 신화와 연금술에서 구리를 나타내었는데, 그 이유는 그것의 윤택한 아름다움과 거울을 만드는 고대의 용도 때문입니다. 구리의 원천인 키프로스는 여신에게 신성한 것이었습니다. 고대인들에게 알려진 칠천체는 고대에 알려진 칠천체와 관련이 있고, 금성이 구리에 할당된 것은 여신과의 연관성 때문이기도 하고, 금성이 해와 달 다음으로 가장 밝은 천체여서 금과 은 다음으로 화려하고 바람직한 금속과 일치했기 때문이기도 합니다.[101]

구리는 기원전 2100년에 고대 영국에서 처음으로 채굴되었습니다. 이 광산들 중 가장 큰 곳인 대오르메에서의 채굴은 청동기 시대 후기까지 계속되었습니다. 채굴은 대체로 제련이 용이한 슈퍼제너레이터에 국한되었던 것 같습니다. 콘월의 풍부한 구리 매장량은 이 지역에서 광범위한 주석 채굴에도 불구하고 기술적이라기 보다는 사회적, 정치적인 이유로 인해 대체로 훼손되지 않은 것으로 보입니다.[102]

북미에서는 서기 800년에서 1600년 사이에 원시 석기로 아일랜드 로얄의 유적지에서 토종 구리를 추출한 것으로 알려져 있습니다.[103] 구리 어닐링은 서기 1000년에서 1300년경에 북아메리카의 도시 카호키아에서 행해졌습니다.[104] 이 시기(서기 1000-1300년)부터 카호키아 주변의 북미 지역에서 발견된 미시시피 동판이라고 알려진 정교한 동판이 몇 개 있습니다.[104] 동판은 Wulfing cache와 Etowah 판과 같은 미국 중서부와 남동부의 다른 곳에 이르기 전에 Cahokia에서 제조된 것으로 여겨졌습니다.

북아메리카의 미시시피 구리판은 서기 800년에서 1600년 사이에 이런 방식으로 생산되었습니다.

남미에서 아르헨티나 안데스 산맥에서 발견된 기원전 1000년의 구리 가면은 안데스 산맥에서 발견된 가장 오래된 것으로 알려진 구리 공예품입니다.[105] 페루는 콜럼버스 이전의 아메리카 초기 구리 야금의 기원으로 여겨져 왔지만, 아르헨티나의 구리 가면은 안데스 남부의 카혼 델 마이포가 남아메리카 초기 구리 작업의 또 다른 중요한 중심지였음을 암시합니다.[105] 구리 야금은 남미, 특히 서기 1000년경 페루에서 번성했습니다. 15세기의 구리 매장 장식품들이 발견되었지만, 그 금속의 상업적 생산은 20세기 초에 이르러서야 시작되었습니다.[citation needed]

구리의 문화적 역할은 특히 화폐에서 중요했습니다. 기원전 6세기에서 3세기의 로마인들은 구리 덩어리를 돈으로 사용했습니다. 처음에는 구리 자체를 소중하게 여겼지만, 점차 구리의 모양과 모양이 중요해졌습니다. 율리우스 카이사르는 황동으로 만든 자신의 동전을 가지고 있었고, 옥타비아누스 아우구스투스 카이사르의 동전은 Cu-Pb-Sn 합금으로 만들어졌습니다. 로마의 구리 채굴과 제련 활동은 15,000t 정도로 산업혁명 시대까지 그 어느 때보다 큰 규모에 이르렀고, 가장 강력하게 채굴된 지역은 히스파니아, 키프로스 및 중앙 유럽 지역이었습니다.[106][107]

예루살렘 성전의 문들은 고갈된 금박으로 처리된 코린토스 청동을 사용했습니다.[clarification needed][citation needed] 이 과정은 연금술이 시작된 것으로 생각되는 알렉산드리아에서 가장 널리 퍼졌습니다.[108] 고대 인도에서 구리는 전체적인 의학인 아유르베다에서 수술 도구와 다른 의료 장비에 사용되었습니다. 고대 이집트인들(~기원전 2400년)은 상처를 소독하고 물을 마시는데 구리를 사용했고, 나중에 두통, 화상, 가려움증을 치료하는데 사용했습니다.[citation needed]

현대의

폐광된 파리스산 구리광산으로부터 유입되는 하천에 영향을 미치는 산성광산배수에 관한 연구
스웨덴산 구리로 만든 18세기 노르웨이산 구리 주전자

그레이트 구리 산은 10세기부터 1992년까지 운영되었던 스웨덴의 파룬에 있는 광산이었습니다. 그것은 17세기 유럽의 구리 소비의 3분의 2를 만족시켰고, 그 기간 동안 스웨덴의 많은 전쟁에 자금을 대는데 도움을 주었습니다.[109] 그것은 나라의 재무부라고 불렸습니다. 스웨덴은 구리로 뒷받침된 통화를 가지고 있었습니다.[110]

17~18세기 전환기의 비보르 시의 칼코그라피. 인쇄판에 새겨진 1709년.

구리는 지붕,[17] 화폐 및 다게레오타입으로 알려진 사진 기술에 사용됩니다. 구리는 르네상스 조각품에 사용되었고, 자유의 여신상을 건축하는데 사용되었습니다. 구리는 다양한 종류의 건축에 계속 사용되고 있습니다. 구리 도금과 구리 피복은 18세기 영국 해군이 개척한 기술인 선박의 수중 선체를 보호하기 위해 널리 사용되었습니다.[111] 함부르크에 있는 Norddeutsche Affinerie는 1876년에 생산을 시작한 최초의 현대식 전기도금 공장입니다.[112] 독일의 과학자 고트프리트 오산은 1830년에 금속의 원자량을 측정하면서 분말 야금학을 발명했는데, 그 무렵 구리에 합금 원소(예를 들어 주석)의 양과 종류가 종소리에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다.[citation needed]

1880년대부터 1930년대의 대공황까지 전기 시대에 대한 구리의 수요가 증가하는 동안, 미국은 세계에서 새로 채굴된 구리의 3분의 1에서 절반을 생산했습니다.[113] 주요 지역에는 미시간 북부의 키위나우 지역이 포함되어 있는데, 주로 토착 구리 퇴적물로 인해 1880년대 후반 몬태나주 버트의 광대한 황화 퇴적물로 인해 가려졌습니다. 그 자체는 미국 남서부, 특히 유타주 빙엄 캐년과 애리조나주 모렌시의 암석 퇴적물로 인해 가려졌습니다. 오픈 피트 스팀 삽 채굴의 도입과 제련, 정제, 부유 농축 및 기타 가공 단계의 혁신은 대량 생산으로 이어졌습니다. 20세기 초, 애리조나가 1위를 차지했고, 몬타나, 유타, 미시간이 그 뒤를 이었습니다.[114]

플래시 제련은 핀란드의 Outokumpu에서 개발되어 1949년 Harjavalta에서 처음 적용되었으며, 에너지 효율이 높은 공정으로 세계 1차 구리 생산량의 50%를 차지합니다.[115]

1967년 칠레, 페루, 자이르, 잠비아가 결성한 구리 수출국 정부간 협의회는 OPEC이 석유에서 하는 것과 같은 영향력을 발휘하지는 못했지만, 특히 두 번째로 큰 생산국인 미국이 결코 회원국이 아니었기 때문에 1988년에 해산되었습니다.[116]

적용들

참고 항목: 재생에너지의 구리
납땜 배관 접합부의 구리 부속품

구리의 주요 용도는 전선(60%), 지붕 및 배관(20%), 산업 기계(15%)입니다. 구리는 대부분 순수 금속으로 사용되지만, 더 큰 경도가 필요할 때는 황동과 청동과 같은 합금에 사용됩니다(전체 사용량의 5%).[24] 두 세기 이상 동안 구리 페인트는 식물과 조개류의 성장을 제어하기 위해 보트 선체에 사용되었습니다.[117] 구리 공급의 일부는 농업에서 영양 보충제와 살균제에 사용됩니다.[60][118] 복잡한 부품을 만드는 데 좋은 가공성을 위해 합금을 선호하지만 구리의 가공이 가능합니다.

전선 및 케이블

주 기사: 구리선 및 케이블

다른 재료와의 경쟁에도 불구하고, 구리는 알루미늄이 선호되는 오버헤드 전력 전송을 제외한 거의 모든 유형의 전기 배선에서 선호되는 전기 도체로 남아 있습니다.[119][120] 구리선은 전력 생산, 송전, 전력 분배, 통신, 전자 회로 및 무수한 유형의 전기 장비에 사용됩니다.[121] 전기 배선은 구리 산업의 가장 중요한 시장입니다.[122] 여기에는 구조용 전원 배선, 배전 케이블, 가전제품 전선, 통신 케이블, 자동차 전선 및 케이블, 자석 전선이 포함됩니다. 채굴된 모든 구리의 약 절반이 전선 및 케이블 도체에 사용됩니다.[123] 많은 전기 장치는 높은 전기 전도성, 인장 강도, 연성, 크리프(변형) 저항성, 내식성, 낮은 열 팽창성, 높은 열 전도성, 납땜 용이성, 가단성 및 설치 용이성과 같은 수많은 고유의 유익한 특성 때문에 구리 배선에 의존합니다.

1960년대 후반부터 1970년대 후반까지 짧은 기간 동안 미국의 많은 주택 건설 프로젝트에서 구리 배선이 알루미늄 배선으로 대체되었습니다. 새로운 배선은 여러 주택 화재와 관련이 있었고 산업은 다시 구리로 돌아갔습니다.[124]

전자제품 및 관련 장치

대형건물에 전력을 분배하는 구리 전기부스바

집적 회로와 인쇄 회로 기판은 전기 전도성이 우수하기 때문에 알루미늄 대신 구리를 점점 더 많이 사용하고, 방열판과 열교환기는 열 방출 특성이 우수하기 때문에 구리를 사용합니다. 전자레인지의 전자석, 진공관, 음극선관, 마그네트론 등은 전자파 방사를 위한 도파관과 마찬가지로 구리를 사용합니다.[125]

전동기

구리의 우수한 전도성은 전기 모터의 효율성을 향상시킵니다.[126] 모터와 모터 구동 시스템은 전 세계 전력 소비의 43~46%를 차지하고 산업체가 사용하는 모든 전력의 69%를 차지하기 때문에 이는 중요합니다.[127] 코일에서 구리의 질량과 단면을 증가시키면 모터의 효율이 증가합니다. 에너지 절감이 주요 설계 목표인 모터 용도에 맞게 설계된 신기술인 구리 모터 로터는 [128][129]범용 유도 모터가 미국 전기 제조업체 협회(NEMA) 프리미엄 효율 기준을 충족하고 이를 초과할 수 있도록 해줍니다.[130]

재생에너지 생산

이 섹션은 재생 에너지 분야의 구리에서 발췌한 내용입니다.[편집]

태양열, 풍력, 조력, 수력, 바이오매스, 지열과 같은 재생 가능한 에너지원은 에너지 시장의 중요한 부문이 되었습니다.[131][132] 21세기에 이러한 자원의 급속한 성장은 화석 연료의 비용 증가와 환경 영향 문제로 인해 촉발되었습니다.

구리는 이러한 재생 에너지 시스템에서 중요한 역할을 합니다.[133][134][135][136][137] 구리 사용량은 화석 연료 및 원자력 발전소와 같은 전통적인 발전보다 재생 에너지 시스템에서 평균 5배 더 많습니다.[138] 구리는 엔지니어링 금속(은) 중 우수한 열 및 전기 도체이기 때문에 구리를 활용하는 전기 시스템은 높은 효율과 최소한의 환경 영향으로 에너지를 생성하고 전송합니다.[139]

전기 도체를 선택할 때 설비 설계자와 엔지니어는 유용한 수명 동안의 전기 에너지 효율성과 유지 관리 비용으로 인해 운영 비용 대비 재료의 자본 투자 비용을 고려합니다. 구리는 종종 이러한 계산에서 좋은 가격을 받습니다. "구리 사용 강도"라고 불리는 요소는 1메가와트의 새로운 발전 용량을 설치하는 데 필요한 구리의 양을 측정하는 것입니다.

재활용용 구리선

새로운 재생 전력 시설을 계획할 때 엔지니어와 제품 사양자는 선택된 재료의 공급 부족을 방지하려고 합니다. 미국 지질조사국에 따르면, 세계 정제 사용량이 지난 50년 동안 3배 이상 증가했음에도 불구하고, 지하 구리 매장량은 1950년 이후 거의 1억 톤에서 2017년 7억 2천만 톤으로 700% 이상 증가했습니다.[140] 구리 자원은 5,000만 톤을 초과할 것으로 추정됩니다.[141][142]

2007년부터 2017년까지 설치된 구리의 30% 이상이 재활용된 원료에서 나온 것입니다.[143] 재활용률이 다른 어떤 금속보다 높습니다.[144]

건축

주 기사: 건축에 있어서의 구리
미니애폴리스 시청의 구리 지붕, 파티나 코팅
예루살렘 식당의 오래된 구리 식기들
큰 동그릇. 단카곰파.

구리는 오래 전부터 내구성, 내식성, 내후성 건축 재료로 사용되어 왔습니다.[145][146][147][148] 지붕, 플래시, 빗물받이, 빗물받이, 빗물받이, 돔, 첨탑, 금고, 그리고 문은 수백 년 또는 수천 년 동안 구리로 만들어졌습니다. 구리의 건축적 용도는 현대에 들어와 내외벽 클래딩, 건물 확장 조인트, 무선 주파수 차폐, 매력적인 난간, 욕실 집기, 카운터 탑과 같은 항균 및 장식 실내 제품 등으로 확대되었습니다. 건축 재료로서 구리의 다른 중요한 이점으로는 낮은 열 이동, 가벼운 무게, 낙뢰 방지 및 재활용성이 있습니다.

이 금속의 독특한 천연 녹색 파티나는 건축가와 디자이너들이 오랫동안 갈망해 왔습니다. 최종 파티나는 특히 내구성이 뛰어난 층으로 대기 부식에 강하여 추가적인 풍화로부터 기본 금속을 보호합니다.[149][150][151] 황 함유 산성비 등 환경 조건에 따라 탄산염과 황산염 화합물을 다양한 양으로 혼합할 수 있습니다.[152][153][154][155] 건축용 구리 및 그 합금은 특정 모양, 느낌 또는 색상을 '마감'할 수도 있습니다. 마감재에는 기계적 표면 처리, 화학적 착색, 코팅이 포함됩니다.[156]

구리는 브레이징 및 솔더링 특성이 우수하고 용접이 가능하며 가스 금속 아크 용접으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.[157]

항생제 파울링

주요 기사: 양식업용 동합금과 동 피복

구리는 생물학적인 것으로 박테리아와 다른 많은 형태의 생명체가 자라지 않을 것을 의미합니다. 이러한 이유로 따개비와 홍합으로부터 보호하기 위해 배의 일부를 정렬하는 데 오랫동안 사용되었습니다. 원래는 순수하게 사용되었으나, 이후 문츠 메탈과 구리 계열의 페인트로 대체되었습니다. 마찬가지로 양식업의 구리합금에서도 논의된 바와 같이, 구리합금은 극한의[158] 조건에서도 항균성과 생물오염을 방지하고 해양환경에서 구조적[159], 내식성이 강하기 때문에 양식업에서 중요한 그물 재료가 되었습니다.

항균제

주요 기사: 구리와 항균성 구리-합금 접촉면의 항균성에 관한 연구

구리-합금 터치 표면은 광범위한 미생물(예: E.coli O157:H7, 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA), 포도상구균, Clostridium difficile, 인플루엔자 A 바이러스, 아데노바이러스, SARS-CoV-2 및 곰팡이)을 파괴하는 자연적 특성을 가지고 있습니다.[160][161] 인도인들은 현대 과학이 항균성을 깨닫기도 전에 고대부터 구리 그릇을 물을 저장하기 위해 사용해 왔습니다.[162] 일부 구리 합금은 정기적으로 세척했을 때 질병을 일으키는 세균을 단 2시간 만에 99.9% 이상 죽이는 것으로 입증됐습니다.[163] 미국 환경 보호국(EPA)은 이러한 구리 합금을 "공중 보건 이익이 있는 항균 물질"로 등록하는 것을 승인했습니다.[163] 이 승인을 통해 제조업체는 등록된 합금으로 만든 제품의 공중 보건 이익에 대한 법적 주장을 할 수 있습니다. 게다가 EPA는 침대 난간, 난간, 침대 위 테이블, 싱크대, 수도꼭지, 문 손잡이, 화장실 철물, 컴퓨터 키보드, 헬스클럽 장비, 쇼핑 카트 손잡이와 같은 이러한 합금으로 만든 항균 구리 제품의 긴 목록을 승인했습니다. 구리 문 손잡이는 병원에서 질병의 전염을 줄이기 위해 사용되며, 레지오넬라증은 배관 시스템의 구리 배관으로 억제됩니다.[164] 항균 구리 합금 제품은 현재 영국, 아일랜드, 일본, 한국, 프랑스, 덴마크, 브라질의 의료 시설에 설치되어 있으며, 미국에서도 요구되고 있으며,[165] 칠레 산티아고의 지하철 환승 시스템에서도 2011년부터 2014년 사이에 구리-아연 합금 핸드레일이 30여 개 역에 설치되었습니다.[166][167][168] 섬유 섬유를 구리와 혼합하여 항균 보호 직물을 만들 수 있습니다.[169][unreliable source?]

구리수요

2023년 세계 총 생산량은 거의 2,300만 톤이 될 것으로 예상됩니다.[170] 현재 진행 중인 전력으로의 에너지 전환으로 인해 구리 수요가 증가하고 있습니다.[171] 중국은 수요의 절반 이상을 차지합니다.[172]

일부 용도에서는 다른 금속을 대체할 수 있고, 많은 용도에서는 알루미늄 와이어를 대체했지만, 설계가 부적절하여 화재 위험이 발생했습니다.[173] 이후 안전 문제는 더 큰 크기의 알루미늄 와이어(#8AWG 이상)를 사용함으로써 해결되었으며, 구리 대신 제대로 설계된 알루미늄 와이어가 여전히 장착되고 있습니다. 예를 들어, 에어버스 A380은 전력 전송을 위해 구리 와이어 대신 알루미늄 와이어를 사용합니다.[174]

투기투자

구리는 전 세계적인 인프라 성장으로 인한 예상되는 사용 증가와 풍력 터빈, 태양 전지판 및 기타 재생 가능한 에너지원을 생산하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 투기적 투자로 사용될 수 있습니다.[175][176] 전기차가 구리 수요에 미치는 영향이 논의되고 있지만 전기차가 기존 자동차보다 평균 3.6배 많은 구리를 함유하고 있다는 점도 수요 증가를 예측한 이유입니다.[177][178] 어떤 사람들은 구리 채굴 주식, ETF, 선물을 통해 구리에 투자합니다. 다른 것들은 구리 막대나 둥근 모양으로 물리적인 구리를 저장하지만, 이것들은 귀금속에 비해 더 높은 프리미엄을 가지고 있는 경향이 있습니다.[179] 구리 금괴의 프리미엄을 피하고 싶은 사람들은 1982년 이전에 만들어진 오래된 구리 와이어, 구리 튜브 또는 미국 페니를 대안적으로 보관합니다.[180]

민간의학

구리는 보석에 일반적으로 사용되며 일부 민속에 따르면 구리 팔찌가 관절염 증상을 완화한다고 합니다.[181] 골관절염 1건, 류마티스관절염 1건의 시험에서 구리팔찌와 대조군(비동)팔찌의 차이는 발견되지 않았습니다.[182][183] 구리가 피부를 통해 흡수될 수 있다는 증거는 없습니다. 그렇다면 구리 중독으로 이어질 수도 있습니다.[184]

열화

크로모박테리움 비올라세움과 슈도모나스 플루오레센스는 모두 고체 구리를 시안 화합물로 사용할 수 있습니다.[185] Caluna, Erica 및 Vaccinium과 관련된 ericoid mycorrhizal fungus는 구리를 함유한 금속성 토양에서 자랄 수 있습니다.[185] 엑토마이코리잘 균류인 Suillus luteus는 어린 소나무를 구리 독성으로부터 보호합니다. 곰팡이 아스페르길루스 니제르의 샘플은 금 채굴 용액에서 성장하는 것으로 발견되었으며 금, 은, 구리, 철 및 아연과 같은 금속의 시아노 복합체를 포함하는 것으로 밝혀졌습니다. 곰팡이는 또한 중금속 황화물의 가용화에 역할을 합니다.[186]

생물학적 역할

주 기사: 생물학에서 구리
구리의 풍부한 공급원은 굴, 쇠고기 및 양고기 간, 브라질 견과류, 검정 끈 당밀, 코코아 및 검정 후추를 포함합니다. 좋은 공급원에는 랍스터, 견과류 및 해바라기 씨, 녹색 올리브, 아보카도 및 밀기울이 포함됩니다.

생화학

구리 단백질은 Cu(I)와 Cu(II)의 쉬운 상호 전환을 이용하는 과정인 생물학적 전자 수송 및 산소 수송에서 다양한 역할을 합니다.[187] 구리는 모든 진핵생물의 호기성 호흡에 필수적입니다. 미토콘드리아에서는 산화적 인산화의 마지막 단백질인 시토크롬 c 산화효소에서 발견됩니다. 시토크롬 c 산화효소는 구리와 철 사이의 O를2 결합하는 단백질인데, 이 단백질은 8개의 전자를2 O분자에 전달하여 물 2분자로 환원시킵니다. 구리는 또한 많은 과산화물 디스무타제, 즉 과산화물을 산소와 과산화수소로 전환시켜 과산화물의 분해를 촉매하는 단백질에서 발견됩니다.

  • Cu-SOD + O → Cu-SOD + O (구리의 환원; 과산화물의 산화)
  • Cu-SOD + O + 2H → Cu-SOD + HO (구리의 oxidation; 과산화물의 환원)

헤모시아닌 단백질은 대부분의 연체동물과 편자게(리물루스 폴리페무스)와 같은 일부 절지동물의 산소 운반체입니다.[188] 헤모시아닌은 푸른색이기 때문에 이 생물들은 철계 헤모글로빈의 붉은 피가 아니라 푸른 피를 가지고 있습니다. 구조적으로 헤모시아닌과 관련된 것은 라카아제와 티로시나아제입니다. 이 단백질은 산소를 가역적으로 결합하는 대신 기질을 하이드록실화하는 역할을 하는데, 이는 옻칠의 형성에 대한 역할로 설명됩니다.[189] 구리의 생물학적 역할은 지구 대기에 산소가 출현하면서 시작되었습니다.[190] "블루 구리 단백질"과 같은 몇몇 구리 단백질은 기질과 직접적인 상호작용을 하지 않기 때문에 효소가 아닙니다. 이 단백질들은 전자 전달이라는 과정을 통해 전자를 전달합니다.[189]

광합성은 틸라코이드 막 내의 정교한 전자 수송 사슬에 의해 기능합니다. 이 사슬의 중심 고리는 푸른 구리 단백질인 플라스토시아닌입니다.

아산화질소 환원효소에서 독특한 4핵 구리 중심이 발견되었습니다.[191]

윌슨병을 치료하기 위해 개발된 화합물이 암 치료에 사용되는 것으로 조사되었습니다.[192]

영양

구리는 식물과 동물에서 필수적인 미량 원소이지만 모든 미생물은 아닙니다. 인체에는 체질량 kg당 약 1.4~2.1mg 수준의 구리가 함유되어 있습니다.[193]

흡수.

구리는 장에서 흡수된 다음 알부민과 결합된 간으로 운반됩니다.[194] 두 번째 단계에서는 간에서 처리된 후 다른 조직으로 구리를 분배하는데, 여기에는 혈액 내 구리의 대부분을 운반하는 세룰로플라스민 단백질이 포함됩니다. 세룰로플라스민은 또한 우유로 배설되는 구리를 운반하며 특히 구리 공급원으로 잘 흡수됩니다.[195] 체내의 구리는 보통 장간순환(하루에 약 5mg, 대 하루에 약 1mg)을 거치며, 필요에 따라 담즙을 통해 약간의 과잉 구리를 배출할 수 있으며, 담즙은 간에서 일부 구리를 운반한 다음 장에서 재흡수되지 않습니다.[196][197]

식사권장

미국 의학 연구소(IOM)는 2001년 구리에 대한 추정 평균 요구량(EAR)과 권장 식이 허용량(RDA)을 업데이트했습니다. EAR 및 RDA를 설정하기에 충분한 정보가 없는 경우, 대신 적절한 섭취량(AI)으로 지정된 추정치가 사용됩니다. 구리에 대한 AI는 0~6개월 된 남성과 여성의 경우 200μg의 구리, 7~12개월 된 남성과 여성의 경우 220μg의 구리입니다. 남녀 모두 구리에 대한 RDA는 1~3세는 340μg, 4~8세는 440μg, 9~13세는 700μg, 14~18세는 890μg, 19세 이상은 900μg입니다. 임신용은 1,000μg입니다. 수유용은 1,300μg입니다.[198] 안전과 관련하여, IOM은 또한 증거가 충분할 때 비타민과 미네랄에 대한 허용 가능한 상한 섭취 수준(UL)을 설정합니다. 구리의 경우 UL이 10mg/day로 설정됩니다. EAR, RDA, AI 및 UL을 총칭하여 식이 기준 섭취량이라고 합니다.[199]

EFSA(European Food Safety Authority)는 RDA 대신 인구 기준 섭취량(PRI), EAR 대신 평균 요구량(Average Requirement)을 사용하여 정보 집합을 식이 기준 값(Dietary Reference Values)이라고 합니다. AI와 UL은 미국과 동일한 정의를 내렸습니다. 18세 이상 여성과 남성의 경우 AI는 각각 1.3mg과 1.6mg/day로 설정됩니다. 임신과 수유에 대한 AI는 1.5mg/day입니다. 1~17세 어린이의 경우 AI가 0.7~1.3mg/day로 증가합니다. 이러한 AI는 미국 RDA보다 높습니다.[200] 유럽 식품 안전청은 같은 안전 문제를 검토하여 UL을 미국 값의 절반인 5 mg/day로 정했습니다.[201]

미국 식품 및 건강 보조 식품 라벨링 목적의 경우 1회 제공량은 일일 가치(%DV)의 백분율로 표시됩니다. 구리 라벨링 목적의 경우 일일 가치의 100%는 2.0 mg 이었지만, 2016년 5월 27일부로 0.9 mg으로 개정되어 RDA와 합의를 이루게 되었습니다.[202][203] 구 성인 일일 가치와 신 성인 일일 가치에 대한 표는 Reference Daily Inkit에 제공됩니다.

결핍

구리 결핍은 철분 흡수를 촉진하는 역할을 하기 때문에 빈혈과 유사한 증상, 호중구감소증, 뼈 이상, 저색소침착, 성장 장애, 감염 발생 증가, 골다공증, 갑상선 기능 항진증, 포도당 및 콜레스테롤 대사 이상을 유발할 수 있습니다. 반대로 윌슨병은 신체 조직에 구리가 축적되는 원인이 됩니다.

심각한 결핍은 낮은 혈장 또는 혈청 구리 수준, 낮은 세룰로플라스민 및 낮은 적혈구 과산화물 디스무타제 수준을 테스트하여 발견할 수 있으며, 이들은 주변 구리 상태에 민감하지 않습니다. '유핵구와 혈소판의 사이토크롬 c 산화효소 활성'이 결핍의 또 다른 요인으로 언급됐지만, 복제로 결과는 확인되지 않았습니다.[204]

독성

주 기사: 구리 독성

자살 시도에서 그램 양의 다양한 구리 염이 취해졌으며 인간에게 급성 구리 독성을 일으켰습니다. 아마도 산화 환원 순환과 DNA를 손상시키는 활성 산소 종의 생성 때문일 것입니다.[205][206] 해당량의 구리염(30mg/kg)은 동물에게 독성이 있습니다.[207] 토끼의 건강한 성장을 위한 최소 식이량은 식이에서 최소 3ppm인 것으로 보고되었습니다.[208] 그러나 토끼의 식단에서 고농도의 구리(100ppm, 200ppm 또는 500ppm)는 사료 전환 효율, 증식률 및 사체 드레싱 비율에 유리하게 영향을 미칠 수 있습니다.[209]

만성 구리 독성은 흡수와 배설을 조절하는 수송 시스템 때문에 인간에게 정상적으로 발생하지 않습니다. 구리 수송 단백질의 상염색체 열성 돌연변이는 이러한 시스템을 무력화시킬 수 있으며, 두 개의 결함 유전자를 유전받은 사람에게 구리 축적과 간경변을 동반한 윌슨병을 유발합니다.[193]

높은 구리 수치는 알츠하이머병의 증상 악화와도 연관이 있습니다.[210][211]

인체노출

미국에서는 산업안전보건국(OSHA)이 작업장 내 구리 먼지와 매연에 대한 허용 노출 한도(PEL)를 1mg/m의 시간 가중 평균(TWA3)으로 지정했습니다.[212] 미국 산업 안전 보건 연구소(NIOSH)는 권장 노출 한도(REL)를 시간 가중치 평균인 1mg/m로3 설정했습니다. IDLH(생명과 건강에 즉시 위험) 값은 100mg/m입니다3.[213]

구리는 담배 연기의 구성 요소입니다.[214][215] 담배 식물은 주변 토양에서 나오는 구리와 같은 중금속을 잎에 쉽게 흡수하고 축적합니다. 연기 흡입 후 사용자의 몸에 쉽게 흡수됩니다.[216] 건강에 미치는 영향은 명확하지 않습니다.[217]

참고 항목

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메모들

구리에 대한 Purbaix 다이어그램
순수한 물 또는 산성 또는 알칼리성 조건에서. 중성수의 구리는 수소보다 고귀합니다. 황화물이 함유된 물에 10 M 암모니아 용액에 염화 용액에

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