copper (Cu)

주기율표에서 11족(族)에 속하는 붉고 무른 금속원소.

전기전도도와 열전도도가 대단히 높고, 천연에서 유리 상태로 존재한다. BC 8000년경 신석기인들이 처음으로 돌대신 천연 구리를 사용했다. BC 4000년경에는 이집트에서 구리를 열처리하고, 불과 석탄을 이용해 광석으로부터 금속 구리를 얻어냈으며 BC 3500년경에 주석과 섞어 청동을 만들어내면서 이집트에서 야금술이 발달하게 되었다. 로마인들은 대부분의 구리를 키프로스에서 가져왔기 때문에, 이를 '키프로스의 금속'이라 했다. 그뒤 키프로스의 금속을 줄여 cyprium으로, 나중에는 cuprum이라 하게 되었다.

산출·용도·특성

아연 구리는 현무암의 주요광물 또는 구리화합물의 환원물 형태로 여러 곳에서 발견된다. 구리는 휘동석(輝銅石)·황동석(黃銅石)·적동석(赤銅石)·반동석(斑銅石)·공작석(孔雀石)·남동석(藍銅石) 같은 광물 속에 다른 물질과 화합하여 존재한다. 또한 해초(海草)를 태운 재, 산호, 사람의 간, 연체동물 및 절지동물의 몸 안에도 있다. 연체동물·갑각류 등 푸른 피를 가진 동물의 헤모시아닌에 있는 구리는 붉은 피를 가진 동물의 헤모글로빈 안에 있는 철과 마찬가지로 산소를 운반하는 역할을 한다. 사람 몸속에는 헤모글로빈 형성을 촉진시키기 위해서 적은 양이 존재한다.

상업적으로는 주로 제련이나 여과 과정을 거친 뒤 전기분해로 정제시켜 생산한다. 전세계에서 생산된 구리의 많은 양이 전기 산업에 쓰이고, 나머지 대부분은 다른 금속과 합금하여 쓴다. 구리가 주성분인 주요합금은 황동(구리-아연 합금)·청동(구리-주석 합금)·양은(구리-아연-니켈 합금) 등이다. 구리와 니켈은 완전히 섞여서 모넬(Monel)과 같은 여러 가지 유용한 합금을 만든다. 또한 알루미늄과 함께 알루미늄청동이라는 일련의 중요한 합금이 되고, 베릴륨구리(베릴륨 2%)는 열처리로 단단해지는 특이한 성질의 구리 합금이다. 화폐를 주조할 때는 대부분 구리가 들어간다. 철기시대에도 구리는 철 다음으로 중요하게 쓰인 금속이었다. 그러나 1960년대에 이르러 더 싸고 훨씬 풍부한 알루미늄이 구리보다 더 많이 생산되게 되었다.

구리는 가장 무른 금속 중의 하나로 특별히 강하지도 단단하지도 않다. 달구지 않고 연마해도 구리의 강도나 경도는 현격하게 증가하는데, 이는 더 부드럽게 열처리된 구리에서와 같이 면심입방구조(面心立方構造)의 결정체가 형성되기 때문이다. 산소·질소·이산화탄소·이산화황과 같은 기체들은 융해된 구리에 녹을 수 있으며, 이들이 녹아 굳은 금속 구리의 역학적·전기적 성질은 크게 변한다. 천연 구리는 2개의 안정된 동위원소 63Cu(69.09%)와 65Cu(30.91%)의 혼합물이다.

구리는 수소보다 환원전위(還元電位)가 크기 때문에 일반적으로 수소를 내는 산(酸)과는 반응하지 않지만 질산, 고온의 진한 황산과 같이 산화력을 가진 산과는 반응을 한다. 구리는 공기와 바닷물의 작용에 잘 견디지만 오랫동안 공기 중에 노출되면 녹색의 얇은 염기성 보호막인 탄산구리(녹청)를 만든다.

동은 다른 금속을 함유한 합금상태로서만 아니라 합금되지 않은 상태로도 광범위하게 사용되고 있으므로, 공업적으로 AI과 더불어 비철금속재료 중 가장 중요한 금속중의 하나이다. 합금되지 않은 형태로 전기공업의 기본재료가 되게끔 특출한 여러 가지 성질을 가지고 있다. 그 중 몇 가지 성질을 보면 전기전도도와 내식성이 우수하며, 가공성이 좋고, 인장강도도 적당히 높고 어닐링 성질을 조절 할 수 있다. 그러나 다른 금속을 첨가하여 만든 수많은 종류의 청동 및 황동도 우수한 성질을 지니고 있어, 공업적인 용도에 없어서는 안되게끔 되었다.

다른 금속 재료와 비교하여 우수한 점들은 1) 전동성, 2) 가공성, 3) 내식성, 4) 고급화 5) 합금화 등이 있다. 합금에는 수가 많으나 황동 ( Brass) 및 청동 (Bronze)이 중요하며 금속동과 더불어 기계부품, 건축, 가구, 장식, 화폐 등 용도가 넓다. 화합물로서는 황산동이 가장 많이 사용된다.
 
동의 화학적 성질

Cu-O 평형상태도를 왼편의 그림에 나타내었으나
이와같이 약 3.4% CU2O의 공정이 존재하고
따라서 동주괴중에는 이 공정조직이 망상으로 존재한다.
구리를 가공하면 CU2O상이 많을수록 소성가공등이 나쁘게 되는 것은 말할 필요도 없고 사상표면의 광택이 열화된다.
발췌 : 한국브리태니커회사