铜

物理性质

铜位于元素周期表第11族，同族的还有银和金，这些金属的共同特点有延展性高、导电性好。这些元素的原子最外层只有一个电子，位于s亚层，次外层电子d亚层全满。原子间的相互作用以s亚层电子形成的金属键为主，而全满的d亚层的影响不大。与d亚层未满的金属原子不同，铜的金属键共价成分不多，而且很弱，所以单晶铜硬度低、延展性高。 宏观上，晶格中广泛存在的缺陷（如晶界），阻碍了材料在外加压力下的流动，从而使硬度增加。因此，常见的铜是细粒多晶，硬度比单晶铜更高。
铜不但柔软，导电性（59.6×10⁶ S/m）、导热性（401 W/(m·K)）也好，室温下在金属单质中仅次于银。 这是因为室温下电子在金属中运动的阻力主要来自于电子因晶格热振动而发生的散射，而较柔软的金属散射则较弱。 铜在露天环境下所允许的最大电流密度为3.1×10⁶ A/m²（横截面），更大的电流就会使之过热。 像其他金属一样，铜和其他金属并置会发生电化腐蚀。
铜是四种天然色泽不是灰色或银色的金属元素之一，另外三种是铯、金（黄色）和锇（蓝色）。 纯净的铜单质呈橙红色的，接触空气以后失去光泽而变红。铜的这种特殊颜色是由于全满的3d亚层和半满的4s亚层之间的电子跃迁——这两个亚层之间的能量差正好对应于橙光。铯和金呈黄色也是这个原理。

同位素

铜有29个同位素。⁶³Cu和⁶⁵Cu很稳定，⁶³Cu在自然存在的铜中约占69%；它们的自旋量子数都为3/2。其他同位素都有放射性，其中最稳定的是⁶⁷Cu，半衰期61.83小时。已确定7个亚稳态核素的特性，其中⁶⁸ᵐCu半衰期最长，为3.8分钟。质量数64以上的核素发生β衰变，质量数64以下的核素发生正电子发射。⁶⁴Cu两种衰变都会发生，半衰期12.7小时。
⁶²Cu和⁶⁴Cu有重要应用。⁶²Cu在⁶²Cu-PTSM中用作正电子发射断层扫描的放射性示踪剂。

存在

铜在巨型恒星中生成，在地壳中丰度约为50 ppm，存在形式为自然铜，硫化物矿（黄铜矿和辉铜矿和铜蓝），硫代酸盐矿物（砷黝铜矿和异铜），碳酸铜矿（蓝铜矿和孔雀石），还有氧化亚铜矿（赤铜矿）跟氧化铜矿（黑铜矿Tenorite）。已知的最大一块单质铜重420吨，在1857年于美国密歇根州凯韦诺半岛发现。自然铜是一种多晶，记录到的最大的单晶尺寸为4.4×3.2×3.2厘米。

生产

铜在地壳中的含量约为0.01%。大部分铜都是从斑岩铜矿中露天开采提取的。这种铜矿含有0.4%到1.0%的铜。智利的丘基卡马塔，美国犹他州的宾厄姆峡谷矿和美国新墨西哥州的奇诺矿就是这种铜矿。根据英国地质调查局（BGS）统计，2005年智利铜矿产量最高，占到全球产量三分之一强，接下来是美国、印度尼西亚和秘鲁。 铜也可由原地浸出法开采，亚利桑那州的几个铜矿是这种方法的首选。 铜的使用量还在增加，而可开采量仅能满足所有国家达到发达国家的使用量。

储量

铜的使用已有一万年的历史，但有95%的铜是在1900年后开采冶炼的，超过半数的铜是在近24年开采的。像很多自然资源一样，铜在地球中的总储量十分巨大（在距离地表一公里以内的地壳中约有10¹⁴吨，以现在的速度可开采五百万年。)不过，以现在的技术水平和物价，这些储量中只有一小部分在经济上有开采价值。对现有可开采储量的估计从25年到60年不等，这取决于对增长率等核心指标的假设。 现在也有很大一部分铜来源于回收。 未来铜的供求状况是个颇有争议的话题，其中涉及类似于哈伯特顶点的产量顶点。
铜价历来波动很大，在1999年6月创下0.60美元每磅（1.32美元每公斤）后便翻了六倍，升至2006年5月的3.75美元每磅（8.27美元每公斤），到了2007年2月又降至2.40美元每磅（5.29美元每公斤），到同年4月又反弹至3.50美元每磅（7.71美元每公斤） 2009年2月，全球需求疲软和商品价格下跌使得铜价从一年前的高点回落至1.51美元每磅。

回收

铜像铝一样，不管是原材料还是在产品中，都能100%回收。按体积计算，铜的回收量仅次于铁和铝，排名第三。估计已开采出的铜有80%现在仍在使用。 根据国际资源小组在《社会的金属存量》报告估计，全球社会人均拥有35到55公斤铜可以使用，其中发达国家人均拥有量较高（140到300公斤），而欠发达国家人均拥有量较低（30到40公斤）。 
铜的回收过程和开采过程基本相同，但步骤更少。高纯度的废铜在熔炉中熔化、还原、然后铸造成坯和锭。低纯度的废铜通过在硫酸中电镀的方法精炼。

合金

铜合金种类众多，用途重要。黄铜是铜锌合金。青铜通常指铜锡合金，但也可指铝青铜等其他铜合金。在珠宝业中，铜是克拉金、克拉银等合金的重要组分之一，也用于克拉金的焊料，能改变合金的颜色、硬度和熔点。
铜和镍的合金称为白铜，用于小面额硬币，常用作包层。5美分硬币（nickel）含75%铜，25%镍，为匀质材料。90%铜和10%镍的合金抗腐蚀性能优异，用于各种接触海水的零件部位。铜铝合金（约含7%铝）呈金色，用于装饰，令人赏心悦目。 有些不含铅的焊料就是锡和一小部分铜等其他金属的合金。

化合物

铜化合物种类繁多，其最常见的氧化数是+1和+2，分别称为亚铜（cuprous）和铜（cupric）。

有机铜化学

有机铜化合物是含有碳铜键的化合物。它们容易和氧气反应，生成氧化亚铜，在化学中有很多用途。这种化合物可由一价铜和格氏试剂、末端炔烃或有机锂化合物反应生成，特别是最后一个反应会生成吉尔曼试剂。这些试剂能和卤代烷烃发生取代反应形成偶联化合物，因此在有机合成中很重要。乙炔铜对震动高度敏感，是卡迪奥-肖德凯维奇偶联反应 和薗头耦合反应的中间产物。 有机铜化合物还能对不饱和醛酮进行亲核共轭加成，以及对炔烃进行亲核加成。 一价铜能与烯烃和一氧化碳形成多种结合较弱的配合物，特别是当有氨作为配体时。

三价铜和四价铜

三价铜通常以氧化物方式存在，例如蓝黑色固体铜(III)酸钾。研究最深入的三价铜化合物是含铜(III)酸根的高温超导体。钇钡铜氧就含有二价和三价的铜。像氧离子一样，氟离子也有很强的碱性，能稳定金属离子的较高价态。确实有三价铜和四价铜的氟化物，如六氟合铜(III)酸钾和六氟合铜(IV)酸铯。
一些含铜的蛋白质含有三价铜，与氧配体相结合。 四肽中未结合质子的酰胺配体能稳定三价铜，形成紫色配合物。

红铜时代

有记载的最古老的几个文明知道自然界中存在着自然铜，其应用有至少一万年的历史。据估计，铜最早在公元前9千年的中东发现，在伊拉克北部出土了8700年前的铜质坠饰。 有证据显示在此之前人类使用的金属只有金和陨铁（但没有炼铁）。 据信炼铜的历史发展顺序如下：（1）自然铜的冷加工、（2）退火、（3）冶炼、（4）失蜡法铸造。在东南安那托利亚，这四种冶金方式在公元前7500年的新石器时代初期几乎同时出现。 不过，炼铜在世界各地独立出现，就像农业一样。公元前2800年以前的中国，公元后600年的中美洲，公元后九至十世纪的非洲都可能已经发现铜的冶炼方法。 熔模铸造发现于公元前4500到4000年的东南亚。 碳测年确定英国柴郡的阿尔德利埃奇在公元前2280年到1890年已经有铜的开采。 生活在3300到3200年前的冰人奥茨出土时带有一把斧子，斧头是99.7%纯的铜，另外他的头发砷含量很高，这表明他从事过铜的冶炼。 铜的使用经验有助于开发其他金属为己所用，特别是炼铜使人类发明了炼铁。 位于现在密歇根州和威斯康辛州的旧红铜文明群在公元前6000到3000年之间就在生产铜。

铜对人体的影响

铜的离子(铜质)对生物而言，不论是动物或植物，是必需的元素。人体缺乏铜会引起贫血，毛发异常，骨骼和动脉异常，以至脑障碍。但如过剩，会引起肝硬化、腹泻、呕吐、运动障碍和知觉神经障碍。
一般来说，牛肉、葵花籽、可可、黑椒、羊肝、螺旋藻、牡蛎等等都有丰富的铜质。
正常人体内含铜100-200毫克，约50%-70%存在肌肉及骨骼，20%存在肝脏，5％-10％分布于血液。
从食物吸收的铜进入肝门静脉（Hepatic portal vein），在血浆中铜与白蛋白（Albumin，ALB）形成松散的结合，运送至肝脏内储存与供体内利用。肝中合成原血浆铜蓝蛋白（apoceruloplasmin），与铜牢固结合形成血浆铜蓝蛋白（ceruloplasmin），约占成人血浆铜的95%，释入血浆运送全身。