化学理科

銅とはどんな元素?特徴や性質・日本の小銭のほとんどには銅が含まれている?周期表マニアの科学館職員が解説

よぉ、桜木建二だ。今回は身近な元素のひとつ、銅がテーマだ。

銅と聞いて何が思い浮かぶだろうか。おそらく10円玉、銅線、銅メダルを思い浮かべる人が多いだろう。銅は昔から人類に利用されてきた、生活に根付いた金属である。実は日本の効果は1円玉以外には銅が含まれている。そんな身近な銅だが、その特徴をみんなは知っているか?

今回はそんな銅の特性について解説する。解説は元素周期表が好きな科学館職員、たかはしふみかだ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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たかはし ふみか

ライター/たかはし ふみか

周期表が好きな工業高校の教員免許を持つ科学館職員。新たな実験を求め、本とネットをあさる日々。

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銅とは

image by PIXTA / 29191751

身近な金属である銅。まずはその特徴から確認していきましょう。

金属元素の一種である銅。銅は電気伝導性と熱伝導性に優れた金属です。そのため、電線や調理器具などに活用されています。銅は柔らかく加工しやすいことから、古くから活用されてきました。紀元前8000年頃には銅は発見されていたようです。三時代区分法(武器等を作る素材による時代の分類方法)によると石器時代と鉄器時代の間の時代は青銅器時代と呼ばれています。青銅とはいわゆるブロンズのことで、銅とスズの合金のことです。合金については後程解説します。エジプトのあたりでは紀元前3000年頃からこの青銅器時代が始まり、銅で武器や装飾具にが作られていたそうです。

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銅の産出

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2018年の世界の銅の産出量は約1,650万トン。このうち約585万トン、世界の銅のうち35%以上がチリで産出されています。2位のペルーが240万トン程度ということで、いかにチリの銅産出量が多いかが分かりますね。チリの銅山としてチュキカマタ銅山が知られています。

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元素としての特徴

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続いて、元素として銅の性質を見てみましょう。

Cu)は原子番号29番の元素で、金や銀と同じ11族の遷移元素の一種です。銅は英語でcopper、ラテン語ではcuprumと言います。この語源はキプロス島(cyprium)で採掘されていたことが由来です。

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原子量 63.55

密度  8960㎏/m3

融点  1085℃

沸点  2571℃

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金属は、金属元素が自由電子によって金属結合することで形されています。金属といえば水銀、鉄、アルミニウムなどがありますね。金属には次の特徴があげられます。

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・展性   叩くと薄く広がる

・延性   金属を引っ張ると細長い線状に伸びる

・伝導性  電気や熱を通しやすい

・光沢   金属の表面で光が反射される

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銅の性質として伝導性をイメージする人も多いでしょう。銅は電線として使われています。電気抵抗率(Ω・m)を比較してみましょう。電気抵抗率が低いほど、その物質は電気を流しやすいということになるのです。電気抵抗率を比較すると確認すると次のようになります。

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銀 1.59×10−8

銅 1.68 ×10−8

金 2.44 ×10−8

水 2.50 ×105

石英ガラス 7.50 ×1017

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最も電気を流しやすい金属は銀です。しかし、電線を銀にするとコストが膨大になるため、伝導率と価格の面から銅が用いられています。

電気抵抗についてはこちらの記事を参考にして下さいね。

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イオン化傾向

イオン化傾向

image by Study-Z編集部

金属の陽イオンへのなりやすさを比べたものをイオン化傾向といいます。金属は酸と反応し陽イオンとなるのです。このイオン化傾向が大きいほど酸化されやすく化学反応が起こりやすい、そして還元されにくいということになります。

銅は安定した金属のため、水や薄い酸とは反応しません。空気中ではゆっくりと酸化し、酸化作用のある硝酸や濃硫酸と反応します。

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緑青

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銅が酸化して生成したさびのことを緑青(ろくしょう)と言います。緑青は酸素に降れる表面にしかできません。緑青ができると酸化被膜が生じるため、腐食を防ぐことができます。

緑青はその色は名前の通り、青みがかった緑色です。その美しい色合いから緑青は銅合金の着色に使われています。例えば銅像や大阪城・名古屋城の屋根などに使われているのです。

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たかはし ふみか