銅の単体と化合物　電解精錬とは？

銅は遷移元素の１つです。金属であり電気も通せば、錯イオンもつくりますのでよく入試に出没する元素でもあります。ここでは原料から電解精錬して単体を得るまでの過程と単体や化合物の性質までを見て、少しでも銅のことを知っておきましょう。

銅の単体の製法（電解精錬）

先ず、銅の原料となる黄銅鉱（ \(\mathrm{CuFeS_2}\) ）を溶鉱炉で空気とともに加熱すると、「粗銅」が得られます。
粗銅の純度は９９％ぐらいです。
次に、粗銅板を陽極、純銅板を陰極として、硫酸酸性の硫酸銅（Ⅱ）水溶液中で電気分解すると、粗銅から銅イオンができてそれが陰極にくっつくことで純銅が得られます。
この操作を銅の「電解精錬」といいます。
錬成ではありませんので注意して下さい。
このとき、陽極の電極の下に溶液に溶けず残る不純物が溜まります。
これらは銅よりもイオン化傾向の小さい銀や金で、この沈殿物を「陽極泥」（ようきょくでい）といいます。
銅と銀と金は同族元素ですよ。

銅の単体は赤みのある金属光沢をもつ柔らかい金属です。
展性、延性に富んでいて、電気や熱の電導性は銀の次に良いです。
電気材料や加熱器具として使われることが多いですね。

希塩酸や希硫酸には溶けませんが、酸化力のある硝酸や濃硫酸には溶けます。

熱濃硫酸

　\( \mathrm{Cu+2H_2SO_4\rightarrow CuSO_4+2H_2O+SO_2\uparrow}\)

希硝酸

　\( \mathrm{3Cu+8HNO_3\rightarrow 3Cu(NO_3)_2+4H_2O+2NO\uparrow}\)

濃硝酸

　\( \mathrm{Cu+4HNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+2H_2O+2NO_2\uparrow}\)

銅は常温ではわずかに酸化される程度ですが、水分を含む空気中に放置しておくと緑色のさびを生じます。
これを『緑青（ろくしょう）』といいます。緑青はサビですが水に不溶で銅の表面を保護するはたらきがあります。
ただ、最近では酸性雨によって溶け出すことがあるので古い寺や神社などの屋根などに相等の被害が出ているようですよ。
酸性雨については
⇒　窒素の単体と化合物およびリンの同素体と化合物
で少し触れています。

緑青といえば？
あの有名な『自由の女神像』（Statue of Liberty：スタチューオブリバティー）がありますね。

銅製なのでさびてあの色になっているのです。
自由の女神像は緑色ですからね。
他にも日本国内、国外の寺院などでさびて緑色している部分を見かかると思いますが、あれは緑青です。