구리 원소의 성질과 이용

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구리(Copper, Cu) 원소의 성질과 이용

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󰋯  원자번호：29

󰋯  족：11족(4주기)

󰋯  원자량：63.546

󰋯  밀도：8.94 g·cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 1

󰋯  mp：1084.62℃ / 󰋯  bp：2562℃

 

독특한 색을 가진 구리는 일상생활과 매우 밀접함 금속이다. 전선 속에는 모두 구리선이 들었고, 수도관이라든가 보일러관은 구리로 만든 관이 많다. 구리 전선은 지구를 동그란 실타래를 칭칭 감고 있다고 할 수 있다. 이것은 구리가 전기와 열을 가장 잘 전도하는 금속의 하나이기 때문이다.

 

구리가 속하는 11족의 금속들은 은(Ag)과 금(Au) 모두 전기 전도성이 가장 뛰어난 원소들이다. 구리(copper)라는 영어는 cuprum (사이프러스로부터)이라는 라틴어에서 유래했다. 이것은 로마시대에 사이프러스에서 구리를 가져왔기 때문이라고 한다.

 

구리는 원광으로부터 재련하기 쉬워 고대로부터 이용해왔으며, 가장 오래된 것으로는 서기전 9,000년경의 구리가 이라크에서 발견되었다.

 

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구리의 이용

 

구리는 무르면서 연성이 우수하여 매우 가느다란 실처럼 뽑을 수 있고, 전성이 좋아 얇은 판으로 만들 수 있으며, 다른 금속과 온갖 합금이 만들어지는 원소이다.

 

 

 

전기전도성이 뛰어난 구리는 잘 휘어지므로 전선과 코일로 대량 사용되고 있다.

 

예부터 사람들은 구리를 주성분으로 동전을 만들었다. 그 이유는 철과 달리 구리는 공기 중이나 물속에서 화학반응(부식)을 일으키지 않아 원형을 잘 보전했기 때문이다.

 

구리는 산소와 접촉하면 서서히 반응하여 흑갈색의 산화구리 피막을 형성한다. 또 이산화탄소나 아황산가스와 접촉하면 녹청색(綠靑色)의 탄산구리(CuCO₃)나 황산구리(CuSO₄)의 피막을 만든다. 이런 피막은 부식이 내부로 더 이상 진행되지 않도록 한다.

 

구리로 제작한 조각상과 구리판을 덮은 건물의 지붕은 녹청색의 고색창연(古色蒼然)한 모습으로 보존이 잘 된다.

 

인류는 구리를 대단히 많이 사용하고 있지만 지구에 존재하는 양은 지각의 0.007%에 불과하다. 구리는 순수한 상태로 소량 산출되기도 하지만, 대부분의 구리는 황과 철이 결합한 황동광(黃銅鑛 CuFeS₂)에서 얻고 있다. 인류는 거의 10,000년 전부터 구리를 이용하기 시작했으나, 그간 구리 총생산량의 95%는 지난 1900년대 이후 생산한 것이며, 그 소비량은 해마다 증가한다. 현재 상황에서 구리는 약 반세기 후면 고갈될 것이므로, 잘 재활용해야 할 자원이다.

 

인류는 쇠를 녹이는 방법을 알기 전 청동기시대(서기전 2,500~600)에는 청동으로 도구와 무기를 만들었다. 구리 자체는 무르기 때문에 칼이라든가 무기를 만들지 않지만, 구리의 합금, 예를 들어 아연과의 합금인 놋쇠(brass), 주석과의 합금인 청동(bronze) 등은 본래의 금속보다 더 단단하다. 특히 구리와 니켈의 합금인 모넬(monel)은 대단히 단단하고 부식에도 강하다.

 

구리는 고등식물과 동물에게는 생존에 필요한 미량원소이기도 하다. 그러나 과량의 구리는 생물에게 강한 독이 된다. 곰팡이라든가 세균을 죽이는 약제에는 구리를 넣은 것이 여러 가지 있다. 또 선체(船體)에서 물에 잠기는 부분에 바르는 페인트에 구리를 혼합하면, 해양생물들이 지나치게 부착하여 자라는 것을 방지해준다.

 

 

니켈 원소의 성질과 이용