銅（Cu）の性質と反応：高校生が知っておくべきポイント

性質

銅（Cu）は、赤みを帯びた金属で、古くから人類に利用されてきました。以下のような特徴があります。

• 展性・延性が高い：薄く延ばしたり、細い線にすることが可能。
• 電気伝導性・熱伝導性が高い：電線や鍋の材料として広く使われる。
• 酸化されにくい：空気中で錆びにくく、美しい光沢を保つ。
• 合金としての用途が広い：真鍮（銅＋亜鉛）、青銅（銅＋スズ）など、多くの合金に利用される。

反応

銅は比較的安定した金属ですが、特定の条件下ではさまざまな化学反応を示します。

• 酸との反応
  • 希塩酸や希硫酸には反応しない（イオン化傾向が低いため）。
  • 濃硝酸や熱濃硫酸とは反応する。
    • Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
    • Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
• 酸化反応
  • 空気中では酸化しにくいが、長期間放置すると緑青（ろくしょう）と呼ばれる緑色の錆（Cu₂(OH)₂CO₃）ができる。
  • 酸素と加熱すると酸化銅（CuO）を生じる。
    • 2Cu + O₂ → 2CuO
• その他の反応
  • アンモニア水と反応して深青色の錯イオン（[Cu(NH₃)₄]²⁺）を形成。
  • 硫化水素（H₂S）と反応して黒色の硫化銅（CuS）を生成。

高校生が注意すべき点

銅の実験を行う際には、以下の点に注意しましょう。

• 濃硝酸や熱濃硫酸を扱うときは換気を徹底する
  • 反応により有害な二酸化窒素（NO₂）や二酸化硫黄（SO₂）が発生するため、ドラフト内で行う。
• 酸化銅を還元する実験では、加熱後の試験管の取り扱いに注意
  • 高温になっているため、急に触らないこと。
• 緑青は有毒ではないが、清掃時には手袋を着用することが望ましい
  • 一般的な環境では危険性は低いが、食品用途では避ける。
• 電気伝導性の実験では、ショートに注意
  • 銅線を使った回路実験では、安全に配線すること。

以上のポイントを押さえて、銅の性質と反応をしっかり理解しましょう！