copper

銅

　 　 　 　 　 　 　

WordNet

1. coat with a layer of copper
2. a ductile malleable reddish-brown corrosion-resistant diamagnetic metallic element; occurs in various minerals but is the only metal that occurs abundantly in large masses; used as an electrical and thermal conductor (同)Cu, atomic number 29
3. a copper penny
4. a reddish-brown color resembling the color of polished copper (同)copper color
5. any of various small butterflies of the family Lycaenidae having coppery wings
6. common coppery brown pit viper of upland eastern United States (同)Agkistrodon contortrix
7. venomous but sluggish reddish-brown snake of Australia (同)Denisonia superba

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1. 〈U〉『銅』(化学記号は『Cu』) / 〈C〉《英話》銅貨 / 〈C〉銅製品,銅器;《英》(先濯用)銅の大がま / 〈U〉赤銅色 / 銅[製]の / 赤銅色の / …‘に'をかぶせる,銅板を張る
2. ポリ公
3. copperの化学記号
4. 北米産の毒蛇の一種;頭部が赤銅色 / 《『C-』》(南北戦争当時)南部に同情した北部人
5. 緑礬(りょくばん)(青緑色の結晶で毛染め・インクの材料)

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2017/12/13 00:34:08」(JST)

wiki ja

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ニッケル ← 銅 → 亜鉛 - ↑ Cu ↓ Ag 29Cu 周期表
外見
光沢のある橙赤色 自然銅（約4 cm）
一般特性
名称, 記号, 番号	銅, Cu, 29
分類	遷移金属
族, 周期, ブロック	11, 4, d
原子量	63.546(3)
電子配置	[Ar] 3d10 4s1
電子殻	2, 8, 18, 1（画像）
物理特性
相	固体
密度（室温付近）	8.94 g/cm3
融点での液体密度	8.02 g/cm3
融点	1357.77 K, 1084.62 °C, 1984.32 °F
沸点	2835 K, 2562 °C, 4643 °F
融解熱	13.26 kJ/mol
蒸発熱	300.4 kJ/mol
熱容量	(25 °C) 24.440 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温度 (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
原子特性
酸化数	4, 3, 2, 1 (弱塩基性酸化物)
電気陰性度	1.90（ポーリングの値）
イオン化エネルギー	第1： 745.5 kJ/mol
	第2： 1957.9 kJ/mol
	第3： 3555 kJ/mol
原子半径	128 pm
共有結合半径	132±4 pm
ファンデルワールス半径	140 pm
その他
結晶構造	面心立方
磁性	反磁性
電気抵抗率	(20 °C) 16.78 nΩ·m
熱伝導率	(300 K) 401 W/(m·K)
熱膨張率	(25 °C) 16.5 µm/(m·K)
音の伝わる速さ （微細ロッド）	(r.t.) (annealed) 3810 m/s
ヤング率	110–128 GPa
剛性率	48 GPa
体積弾性率	140 GPa
ポアソン比	0.34
モース硬度	3.0
ビッカース硬度	369 MPa
ブリネル硬度	874 MPa
CAS登録番号	7440-50-8
主な同位体
詳細は銅の同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP 63Cu 69.15 % 中性子34個で安定 65Cu 30.85 % 中性子36個で安定

銅（どう）は原子番号29の元素。元素記号は Cu。 周期表では金、銀と同じく11族に属する遷移金属である。英語でcopper、ラテン語でcuprumと言う。

名称

語源

ラテン語では cuprum と言い、元素記号Cuはラテン語の読み、さらに cyprium aes（キプロス島の真鍮）に由来し、キプロスにフェニキアの銅採掘場があったことに由来する。

英語のcopperはラテン語のcuprumに由来し、「カッパー」ないし「コッパー」と呼ばれる。しばしばbronze（ブロンズ）が銅を示すと言われるが誤りで、bronzeは正確には青銅を指す。なお、銅メダルの素材は確かに青銅であり、Bronze Medal（ブロンズメダル）というのは正しい。

日本での名称

その色から赤金、銅（あかがね）と呼ばれた。江戸時代には精錬技術が発展し、純度の高い銅を素銅（すあか）、不純物を多く含む銅を山銅（やまがね）と呼び、区別するようになった。 中国の康煕字典には赤銅の記述が見られるが、日本では赤銅（しゃくどう）は金を数パーセント混ぜた銅合金を示す。

性質

物理的性質

連続鋳造およびウェットエッチングによって作られた純度99.95 %の銅ディスク

融点以上の温度に保持された溶融銅。白熱したオレンジ色と共にピンク色の光沢が見られる。

単結晶の銅は柔らかく、電気伝導度および展延性が高い金属であり、これは同じ第11族元素である銀や金と共通した性質である。これは閉殻構造を取るd軌道の外側にs軌道の電子が1つだけ存在しているという、第11族元素の電子配置に起因している。このような電子配置であるためにd軌道の電子の多くは原子間の相互作用に寄与せず、原子同士を結び付ける金属結合はs軌道の電子によって支配される。そのためこれらの元素は、d軌道が閉殻でなくd軌道の電子が結合に寄与する他の金属元素と比較して共有結合性が弱く金属結合性が強い結合が形成されることとなり、高い電気伝導度や延展性といった金属結合に起因する性質が強く現れる。巨視的なスケールにおいては、結晶格子に結晶粒界のような拡張欠陥が発生して硬度が増すため、負荷応力下での流動性の妨げとなる。そのため、通常銅は単結晶形よりも強度の高い多結晶微粒子の形で供給される。

銅は室温において、純粋な金属の中で2番目に高い電気伝導性 (7007596000000000000♠59.6×10⁶ S/m)および熱伝導率 (7002386000000000000♠386 W・m⁻¹・K⁻¹)を有する。室温における金属中での電気伝導の抵抗の大部分は結晶格子の熱振動によって電子が拡散されることに起因しているが、銅のような柔らかい金属ではこの熱振動が比較的弱いということがその原因の1つとなっている。空気中における銅の最大許容電流密度はおよそ7006310000000000000♠3.1×10⁶ A/m²であり、それ以上になると過熱する。銅は他の金属と同様に、他の金属と接触することで電気腐食を起こす。

青みがかった色のオスミウム、黄色の金と共に、銅は自然の色が灰色もしくは銀色以外の色である3つの金属元素のうちの1つである。銅は赤橙色をした金属であるが、空気中に曝されると赤みがかった色に退色する。この特徴的な銅の色は、満たされている3d軌道と半分空になっている4s軌道の間での電子遷移に起因し、これらの電子軌道のエネルギー差が赤橙色の光と一致するためにこのような色を示す。これは金が特徴的な金色を示すメカニズムと同一のものである。

化学的性質

銅は+1（第一銅）および+2（第二銅）の酸化数を取り、豊富な種類の化合物を形成する。銅は水とは反応しないものの、空気中の酸素とは徐々に反応して黒褐色をした酸化銅の被膜を形成する。生じた錆によって全体が酸化されてしまう鉄とは対照的に、銅の表面に形成される酸化被膜はさらなる酸化の進行を防止する。湿った条件下では二酸化炭素の作用により緑青（水酸化炭酸銅）を生じ、この緑色の層は、自由の女神像や高徳院の阿弥陀如来像などのような古い銅の建造物などにおいてしばしば見られる。硫化水素および硫化物は銅と反応して、その表面に様々な形の硫化銅を形成する。硫黄化合物を含んだ空気に曝された際に見られるように、硫化物との反応においては銅は腐食される。赤熱下では酸化銅(II)を生成し、更なる加熱により酸化銅(I)となる。酸素と塩酸によって塩化銅が、酸性条件下で過酸化水素によって2価の銅塩が形成されるように、酸素を含んだアンモニア水は銅の水溶性錯体を与える。塩化銅(II)は銅と均化して塩化銅(I)となる。

銅はイオン化傾向が小さいため塩酸や希硫酸といった酸とは反応しないが、硝酸や熱濃硫酸のような酸化力の強い酸とは反応する。

• 希硝酸との反応

${\ce {3Cu\ +8HNO3->3Cu(NO3)2\ +4H2O\ +2NO\uparrow }}$

• 濃硝酸との反応

${\ce {Cu\ +4HNO3->Cu(NO3)2\ +2H2O\ +2NO2\uparrow }}$

• 熱濃硫酸との反応

${\ce {Cu\ +2H2SO4->CuSO4\ +2H2O\ +SO2}}$

溶融銅は酸素および水素ガスを吸収し、これらの気体を吸蔵した銅は脆性が高い。そこでリチウム、リン、ケイ素が脱酸剤として用いられ、このような処理をした銅を脱酸銅と呼ぶ。

同位体

詳細は「銅の同位体」を参照

銅には29の同位体があり、⁶³Cuおよび⁶⁵Cuは安定同位体である。天然銅のおよそ69 %が⁶³Cu、31 %が⁶⁵Cuであり、共に3/2のスピン角運動量を持つ。銅の他の同位体は放射性同位体であり、最も安定なものは半減期61.83時間の⁶⁷Cuである。7つの準安定同位体が明らかとなっており、最も長命なもので半減期3.8分の^68mCuがある。質量数が64以上の同位体ではβ^－崩壊によって崩壊し、64以下のものはβ⁺崩壊によって崩壊する。半減期12.7時間の⁶⁴Cuは、β^－崩壊とβ⁺崩壊の両方法で崩壊する。

⁶²Cuおよび⁶⁴Cuには重要な用途がある。⁶⁴CuはX線写真の造影剤として利用され、⁶⁴Cuのキレート錯体はがんの放射線療法に対して用いられる。⁶²CuはCu(II)-pyruvaldehyde-bis(N⁴-methyl-thiosemicarbazone) (⁶²Cu-PTSM) の形でポジトロン断層法における放射性トレーサーとして利用される。

化合物

酸化銅(I)の試料

二元化合物

銅と他の元素との化合物のうち、最も単純なものは二元化合物である。主要なものは酸化物、硫化物およびハロゲン化物である。1価および2価の銅の両方の酸化物が知られている。多数の銅の硫化物の間で重要なものの例として硫化銅(I)および硫化銅(II)が含まれる。

1価の銅のハロゲン化物は塩素、臭素およびヨウ素とのものが知られており、2価の銅のハロゲン化物はフッ素、塩素および臭素とのものが知られている。2価の銅とヨウ素を反応させてもヨウ化銅(II)は合成されず、ヨウ化銅(I)とヨウ素が得られる。

${\ce {2Cu^{2}+\ +4I^{-}->2CuI\ +I2}}$

錯体化学

2価の銅はアンモニアを配位子とすることで濃青色の錯化合物を与える。この写真はテトラアンミン銅(II)スルファートである。

銅は他の金属と同様に配位子との間で錯体を形成する。水溶液中において2価の銅は[Cu(H₂O)₆]²⁺の形で存在している。遷移金属の金属アコ錯体に対する配位水の交換速度は最も早い。水酸化ナトリウム溶液を加えることで明青色の水酸化銅(II)が沈降する。

${\ce {Cu^{2}+\ +2OH^{-}->Cu(OH)2}}$

アンモニア水を加えた場合も同様に沈殿を生じるが、アンモニア水の添加量が過剰になるとテトラアンミン銅(II)イオンを形成して沈殿が再溶解する。

${\ce {Cu(H2O)4(OH)2\ +4NH3->\ [Cu(H2O)2(NH3)4]^{2}+\ +2H2O\ +2OH^{-}}}$

多くのオキソアニオンは銅イオンとの間に錯体を形成し、それには酢酸銅(II)や硝酸銅(II)、炭酸銅(II)などが含まれる。硫酸銅(II)は青色の結晶の5水和物を形成し、それは研究室において最も一般的な銅化合物である。それはボルドー液と呼ばれる殺菌剤として用いられる。

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   {\displaystyle {\ce {\ [Cu(NH3)4(H2O)2]^{2}+}}}
 

錯体の球棒モデル。銅(II)に典型的な八面体形分子構造を示す。

複数のヒドロキシ基を含むポリオールは一般的に2価の銅塩と相互作用を示す。例えば、銅塩は還元糖の検出に用いられる。特に、ベネジクト液およびフェーリング液を用いた糖の検出は、青色の2価の銅が赤色の1価の酸化銅(I)に還元される際の色変化によって識別される。シュバイツァー試薬およびエチレンジアミンや他のアミン類との錯体はセルロースを分解する。アミノ酸は2価の銅との間で非常に安定なキレート錯体を形成する。銅イオンに関する多くの湿式反応が存在し、例えば銅イオンを含む溶液にフェロシアン化カリウムを加えることで茶色の銅(II)塩の沈殿が生じる反応がある。

有機銅化合物

炭素-銅結合を含む化合物は有機銅化合物として知られている。それは酸素に対する反応性が非常に高く酸化銅(I)を形成し、化学において有機銅試薬として多くの用途が存在する（有機銅試薬の反応）。それは1価の銅化合物をグリニャール試薬もしくは末端アルキン、アルキルリチウムで処理することで合成され、特にアルキルリチウムとの反応ではギルマン試薬が合成される。これらはハロゲン化アルキルによって置換反応を起こしてカップリング生成物を形成し、それらは有機合成の分野で重要である。炭化銅(I)は衝撃に非常に敏感であるが、カディオ・ホトキェヴィチカップリングや薗頭カップリングのような反応の中間体である。エノンへの求核共役付加反応およびアルキンのカルボメタル化もまた有機銅化合物を用いることで実現された。1価の銅はアルケンおよび一酸化炭素との間で様々な弱い錯体を形成し、それは特にアミン配位子の存在下において顕著である。

3価および4価の銅化合物

3価の銅化合物は有機銅化合物の反応において中間体としてしばしば見られる。ジ銅のオキソ錯体もまた3価の銅であることを特徴とする。非常に基本的なフッ化物の配位子は高酸化状態の金属イオンを安定化させ、3価および4価の銅化合物にはK₃CuF₆やCs₂CuF₆のようなフッ化物との錯塩がある。紫色をした3価の銅の化合物である、ジおよびトリペプチドは脱プロトン化されたアミド配位子によって高酸化状態が安定化されている。

主な銅の化合物

• 硫化銅 (CuS)
• 塩化銅(I) (CuCl)
• 塩化銅(II) (CuCl₂)
• 酸化銅(I) (Cu₂O)
• 酸化銅(II) (CuO)
• 硫酸銅 (CuSO₄)

分析

定性分析

溶液中の銅の定性分析としては、水酸化ナトリウムを加えた際に生じる水酸化銅(II)の沈殿や、ヘキサシアノ鉄(III)カリウムを加えた際に生じるフェロシアン化銅の赤褐色沈殿、硫化ナトリウムを加えた際に生じる硫化銅(II)の黒色沈殿などを観察する方法がある。微量な銅イオンの定性方法としてはアンモニアを加えた際に生じるアンミン錯体の青色を検出する方法が用いられ、この方法による検出限界は60 ppmである。妨害元素としては銅と同じ青色のアンミン錯体を形成するNi²⁺があり、Co²⁺などのアンミン錯体も呈色によって銅錯体の青色を検出を困難にする。またアンモニア塩基性で沈殿を生じる元素が共存していると銅が共沈してしまうため、こちらも妨害要因となる。さらに感度の高い方法としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムとの反応によって生じる黄褐色化合物を検出する方法があり、この方法による検出限界は10 ppmである。妨害元素の多くはEDTAの添加によってマスキングすることができるが、Bi³⁺が200 ppm以上共存していると銅と同様の反応を起こして妨害となる。Cu⁺はほとんどの化合物が難溶性であり溶液中に存在することが希である。

銅は青緑色の炎色反応を示すため炎色反応の観察によっても定性分析をすることが可能であり、その青緑色の輝線の波長は530から550 nmの幅を持つブロードなスペクトルである。

定量分析

銅の定量分析法のうち、古典的なものとして重量分析法と比色分析法がある。重量分析法では、試料を溶解させた溶液を処理して酸化銅(II)や硫化銅(II)、チオシアン酸銅(II)などの溶解度の極めて低い銅化合物を生成させて分離し、その重量を測定することで試料中の銅濃度を定量するという方法が利用される。例えば酸化銅(II)を生成させる方法では、試料を酸性溶液に溶解させた後に水酸化ナトリウムなどを加えて塩基性とした状態で加熱することで水酸化銅(II)の沈殿を生成させ、これに臭素水等を加えてさらに過熱することで水酸化銅(II)を酸化させて酸化銅(II)とする。こうして得られた酸化銅(II)をるつぼに入れて強熱した後、その重量を測定することで試料中の銅濃度を定量することができる。酸化銅(II)を用いる方法は比較的分析精度が高いものの高濃度試料の分析には適さず、チオシアン酸銅(II)を用いる方法は様々な夾雑元素を分離できるため銅鉱石のような試料の分析に適している。また比較的新しい方法としては、試料を溶解させた溶液を電気分解して金属銅を析出させ、その重量を測定する電解重量法も銅の重量分析法として用いられる。電解重量法は国際標準化機構によるISO 1553:1976, ISO 1554:1976および、日本工業規格による対応規格であるJIS H 1051:2005において銅および銅合金中の銅定量方法として規格されている。この方法では、電解させた後の溶液中に銅が残存してしまうため電解残液中の銅を別の方法で測定する必要があり、その方法としてはオキザリルジヒドラジド吸光光度法や原子吸光光度法、誘導結合プラズマ発光分析法が規定されている。比色分析法では、定性分析として用いられる銅のアンミン錯体が呈する青色の発色の程度が銅濃度に比例することを利用して、目視もしくは分光光度計を利用した分光光度法によって銅濃度を定量することができる。銅を発色させる試薬は様々な種類のものが研究されており、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（バソクプロイン）を用いる方法では溶液中の銅濃度2 μg/Lという検出限界が達成されている。

容量分析法もまた、銅の定量分析法として用いられる。このような方法としては、銅のアンミン錯体が青色でありシアノ錯体は無色であることを利用した錯滴定法や、酢酸酸性条件において銅がヨウ化カリウムと反応することで遊離するヨウ素をチオ硫酸ナトリウムで滴定する酸化還元滴定法などがある。また、重量分析法で利用されるチオシアン酸銅(II)は水酸化ナトリウム溶液中で加熱すると水酸化銅(II)とチオシアン酸ナトリウムが生成されるため、このチオシアン酸ナトリウムを濃度既知の過マンガン酸カリウム溶液で酸化還元滴定をすることによっても銅を定量することができる。

溶液中に含まれる微量な銅の定量分析には、原子吸光光度法 (AAS) や誘導結合プラズマ発光分析法 (ICP-AES)などの機器分析が利用される。試料中の銅濃度が低く検出できない場合や共存する元素によって分析結果に誤差が生じるような場合には、前処理としてジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムを用いて銅錯体を形成させ、酢酸ブチルを有機層として溶媒抽出することで銅を分離、濃縮する操作が行われる。AASでは通常アセチレン-空気炎を用いて324.8 nmの吸収波長で測定され、試料の原子化に黒炭炉を用いた黒炭炉原子吸光分析を利用することで分析感度を向上させることができる。ICP-AESでは324.754 nmの発光波長で測定され、夾雑元素によるスペクトル干渉を受けやすい。また、蛍光X線元素分析法 (XRF)やイオン電極、ストリッピングボルタンメトリーなどによる定量分析も利用される。

歴史

銅器時代

詳細は「銅器時代」を参照

クレタ島のザクロス遺跡から発見された腐食した銅のインゴット。当時、典型的だった動物の毛皮状の成型がされている。

銅は自然銅として自然中に存在しており、最初期の文明のいくつかにおいても知られ先史時代から使われてきた金属である。銅の使用には少なくとも1万年の歴史があり、紀元前9000年の中東で利用されはじめたと推測されている。イラク北部で紀元前8700年と年代決定された銅のペンダントが出土しており、これは確認される最古の銅だと言われている。金および隕鉄（ただし鉄の溶融は出来ていない）だけが、人類が銅より前に使用していたという証拠がある。銅の冶金学の歴史は、1. 自然銅の冷間加工、2. 焼きなまし、3. 製錬および4. インベストメント鋳造の順序に続いて発展したと考えられる。東南アナトリアにおいては、これら4つの冶金技術はおよそ紀元前7500年頃の新石器時代のはじめに若干重複して現れる。農業が世界中のいくつかの地域（パキスタン、中国およびアメリカ大陸を含む）でそれぞれ独立して発明されたのと同様に、銅の溶錬もいくつかの異なる地域で発明された。それはおそらく、紀元前2800年ごろの中国、西暦600年頃の中央アメリカ、および西暦9から10世紀頃の西アフリカでそれぞれ独立して発明された。インベストメント鋳造は紀元前4500から4000年頃に東南アジアで発明され、また、放射性炭素年代測定によってイギリス、チェシャーのアルダリー・エッジにある銅鉱山が紀元前2280年から紀元前1890年のものであると確かめられた。紀元前3300年から紀元前3200年頃のものと見られるミイラのアイスマンは、純度99.7%の純銅製の斧の頭とともに発見された。彼の髪に高純度のヒ素が見られたことから、彼が銅精錬に関わっていたのではないかと考えられている。ミシガンおよびウィスコンシンのオールドカッパー文化（古代北米におけるネイティブ・アメリカンの社会。銅製の武器や道具を広く利用していた。）における銅の生産は紀元前6000年から紀元前3000年の間の年代を示している。これらのような銅と関わった経験が他の金属の利用の発展の助けとなり、特に、銅の溶錬から鉄の溶錬（塊鉄炉）の発見に至った。

青銅器時代

詳細は「青銅器時代」を参照

春秋時代の青銅器

銅とスズとの合金である青銅の製造は銅の溶錬法の発見からおよそ4000年後にはじめて行われ、その2000年後には自然銅の一般的な用途となった。シュメールの都市から発見された青銅製品や、エジプトの都市から発見された銅および青銅製品は紀元前3000年頃のものと見られている。青銅器時代は東南ヨーロッパで紀元前3700年から紀元前3300年頃に始まり、北ヨーロッパでは紀元前2500年頃から始まった。青銅器はまたエジプト、中国（殷王朝）などでも使われるようになり、世界各地で青銅器文明が花開いた。それは鉄器時代の始まり（中東では紀元前2000年から紀元前1000年頃、北ヨーロッパでは紀元前600年頃）によって終了した。新石器時代から青銅器時代への移行期は、石器とともに銅器が使われ始めた時代であることから以前は銅石器時代と呼ばれていた。この用語は、世界の一部の地域では新石器時代と銅石器時代の境界が重なっているために徐々に使われなくなっていった。銅と亜鉛の合金である真鍮の起源はずっと新しい。それはギリシャ人には知られていたが、ローマ帝国期の青銅の不足を補う重要な合金となった。

古代および中世

錬金術において銅のシンボル（恐らくは枠にはめた鏡）はまた女神および金星のシンボルでもある。

ティムナ・バレー（イスラエル、ネゲヴ）にある銅石器時代の銅鉱山

ギリシャでは、銅はカルコス（χαλκός、chalkos）として知られていた。それはギリシャ人、ローマ人および他の民族にとって重要な資源であった。ローマ時代にはキュプリウム・アエス（aes Cyprium、キプロス島の銅）として知られており、アエス (aes)は多くの銅が採掘されたキプロス島からの銅合金および銅鉱石を示す一般的なラテン語の用語である。キュプリウム・アエスというフレーズはクプルム (cuprum)と一般化され、そこから英語で銅を示すカッパー (copper)となった。銅の光沢の美しさや、古代には鏡の生産に銅が用いられていたこと、および女神を崇拝していたキプロスとの関係から、女神であるアプロディーテーおよびウェヌスは神話と錬金術において銅の象徴とされた。古代に知られていた7つの惑星は古代に知られていた7つの金属と関連付けられ、金星は銅に帰されていた。

イギリスでの真鍮の初めての使用は紀元前3から2世紀頃に起こった。北アメリカでの銅鉱山はネイティブアメリカンによって周辺部の採掘から始まった。自然銅は800年から1600年までの間に、原始的な石器によってアイル・ロイヤルから採掘されていたことが知られている。銅の冶金学は南アメリカ、特に1000年頃のペルーにおいてで盛んであった。アメリカ大陸における銅の利用の発展は他の大陸よりも非常に遅く進行した。15世紀から銅の埋葬品が見られるようになったが、金属の商業生産は20世紀前半まで始まらなかった。

銅の文化的な役割は、特に流通において重要だった（銅貨）。紀元前6世紀から紀元前3世紀までを通して、ローマでは銅の塊をお金として利用していた。初めは銅自体が価値を持っていたが、徐々に銅の形状と見た目が重要視されるようになっていった。ガイウス・ユリウス・カエサルは真鍮製のコインを作り、一方でアウグストゥスのコインは銅-鉛-スズ合金から作られた。当時の銅の年間生産量は15,000トンと推定されており、ローマの銅採掘および溶錬活動（ローマにおける冶金）は産業革命の時まで凌駕されない規模に達していた。最も熱心に採掘された属州はヒスパニア、キプロスおよび中央ヨーロッパであった。現代の日本の硬貨においても、5円硬貨が黄銅、10円硬貨が青銅、50円硬貨、100円硬貨、旧500円硬貨が白銅、新500円玉がニッケル黄銅という銅の合金が用いられている。

日本では弥生時代より銅鐸、銅剣、銅鏡などの青銅器が鋳造されていたが、その原材料は大陸からの輸入品であった。国産の銅は698年に産出したものが始まりとされる（スズは700年）。

エルサレム神殿の門は色揚げによって作られたコリント青銅が使われた。それは錬金術が始まったと考えられるアレクサンドリアで一般的なものであった。古代インドにおいて銅は、全体的な医療であるアーユルヴェーダにおいて外科用器具および他の医療用器具のために用いられた。紀元前2400年の古代エジプト人は傷や飲料水の殺菌のために銅を利用し、後には頭痛、火傷、かゆみにも用いられるようになった。はんだ付けされた銅製のシリンダーを持つバグダッド電池はガルバニ電池に類似している。年代は紀元前248年から西暦226年にさかのぼり、これが初めての電池であるように人々に考えられているがこの主張は実証されていない。

近現代

廃坑となったパレース・マウンテンの銅鉱山から流出し、影響を及ぼしている酸性鉱山排水

スウェーデンのファールンにある大銅山は10世紀から1992年まで操業された銅鉱山である。大銅山は17世紀のヨーロッパの銅需要の2/3を満たし、その期間にスウェーデンが行っていた戦争において戦費の大きな助けとなった。それは国の金庫と呼ばれ、スウェーデンは銅に裏打ちされた通貨を有していた（スウェーデンにおける銅貨の歴史）。また同時代の主要な銅産出国としては他に、17世紀に発見された足尾銅山や別子銅山などによって銅生産が活発になっていた日本が挙げられる。1680年代中頃には50の銅山から年間およそ5400トンの銅が産出され、ピーク時の1697年における年間およそ6000トンという産出量は当時世界一であったと推測されている。生産された銅のおよそ1/2から2/3は長崎から海外へと輸出されており当時の日本にとって重要な輸出品目であったが、その後日本の銅生産量は減少の一途をたどり18世紀中旬には産業革命を迎えたイギリスに抜かれて二位となった。明治に入ると新規産業技術の導入や機械化などによって日本の銅生産は持ち直したが、チリやアメリカ、アフリカの大規模鉱山の開発が始まるとそちらが世界の主流となっていった。日本の銅山はその後、公害問題や採算性の悪化により1970年代頃から閉山が相次ぎ、1994年に日本最後の銅鉱山が閉山した。

近現代における銅生産量の増加は、銅精錬の際の副産物である亜硫酸ガスの大量放出にもつながり、例えば16-17世紀にはスウェーデンの大銅山において亜硫酸ガスの排出による影響で周辺森林の樹木が枯死し、全滅するという大規模公害が長期間に渡って続いていたことが記録されている。このような亜硫酸ガスによる公害は世界中の銅山で発生していたものと推測されている。このような状況は産業革命以降加速し、イギリスのコーニッシュ銅山では「もし悪魔がここを通りかかったら我が家に帰ったと、錯覚するだろう」と言われるほどの深刻な公害が引き起こされ、主要な銅産出国であった日本においても明治以降の近代化に伴い足尾鉱毒事件などが起こっている。

銅の利用は通貨に限られたものではなく、芸術においても利用されていた。それはルネサンス期の彫刻家や、ダゲレオタイプとして知られる写真技術、自由の女神像 (ニューヨーク)などで用いられた。船体への銅めっきおよび銅包板の利用は広範囲におよび、クリストファー・コロンブスの船はこれを備えた最初期のものの1つであった。1876年、ノルドドイチェ・アフィネリー社はハンブルクで最初の現代的な電気めっき工場による生産を始めた。1830年、ドイツの科学者であるゴットフリート・オサンが金属の原子量を測定していた際に粉末冶金が発明された。その前後に、スズのような銅合金の構成元素の量と種類によってベル・トーンに影響を及ぼすことが発見された。自溶炉はフィンランドのオウトクンプ社によって開発され、1949年にハルハヴァルタではじめて用いられた。自溶炉はエネルギー効率が良く、世界の主要な銅生産の50 %を占めている。

1967年、石油における石油輸出国機構 (OPEC)と類似した役目を担うことを目的としてチリ、ペルー、ザイール、ザンビアによって銅輸出国政府間協議会が設立された。しかしながら、当時世界2位の銅生産国であるアメリカがメンバーに加わらなかったためOPECのような影響力を持つことができずに1988年に解散した。

生産

世界最大規模の露天掘り銅鉱山の1つであるチリのチュキカマタ鉱山。

詳細は「銅山」を参照

2009年現在、世界における銅の全生産量のうち50-60 %が斑岩銅鉱床より産出されている。斑岩銅鉱床からは銅の他にモリブデンやロジウムなどが併産される。斑岩銅鉱床はプレートの沈み込みに関連して形成されるため、南米のアンデス山脈や東南アジアのフィリピン、インドネシア周辺などプレートの周辺部に偏在している。斑岩銅鉱床から産出される鉱石の銅含有量はおよそ0.2-1.0 %ほどである。斑岩銅鉱床から採掘される銅鉱山の例として、チリのチュキカマタ鉱山やアメリカ合衆国ユタ州のビンガムキャニオン鉱山などが挙げられる。斑岩銅鉱床に次いで産出量が多いのは堆積鉱染型鉱床で、銅の全生産量の20%を占める。堆積鉱染型の銅鉱床からは銀が併産され、中央アフリカのものではコバルトも併産される。堆積鉱染型鉱床は岩石の風化および堆積によって形成される堆積岩によるものであるため大陸部に偏在する。このタイプの鉱床としては、中央アフリカのザンビアからコンゴ民主共和国にかけて伸びるカッパーベルトが最大のものであり、他にポーランドのルビン鉱山などがある。その他にも、熱水鉱床の一種である銅スカルン鉱床や火山性塊状硫化物鉱床、海底噴気堆積鉱床など様々な種類の銅鉱床が知られている。これらの銅鉱山では、主に露天掘りによる採掘が行われている。他の方法として、採掘抗を掘り進める坑内採鉱や、希硫酸を鉱床に注入して銅を溶解抽出する原位置抽出法も行われているが、坑内採鉱ではコストや安全性の問題が、原位置抽出法では採用可能な地質条件が限られているなどの問題があるため主流な方法とはなっていない。世界の10大銅山のうちの5つはチリにあり（エスコンディーダ、コデルコ・ノルテ（チュキカマタ鉱山を含む）、コジャワシ、エル・テニエンテ）、ロス・ペランブレス）、2つがインドネシア（グラスベルグ鉱山、バツビジャウ鉱山）、1つがアメリカ（モレンシ鉱山、アリゾナ州モレンシ）、ロシア（タイミル半島）およびペルー（アンタミナ）に存在する。かつて日本は日本三大銅山とされる足尾銅山、別子銅山、日立銅山等、多くの鉱山をかかえた輸出国であったが、現在は全て廃鉱となり100 %輸入に頼っている状態である。

製錬

銅鉱石中の銅濃度は平均して0.6 %ほどでしかなく、商業利用される鉱石の大部分は硫化物（特に黄銅鉱 CuFeS₂、少ない範囲では輝銅鉱 Cu₂S）である。これらの鉱石は粉砕され、泡沫浮選もしくはバイオリーチングによって10から15 %程度にまで銅濃度が高められる。こうして銅が濃縮された鉱石に燃料としてのコークスのほか融剤として石灰石とケイ砂を加えて乾式精錬（溶錬炉で溶融）することで、黄銅鉱中の鉄の大部分はスラグとして除去される。この方法は鉄の硫化物が銅の硫化物よりも酸化されやすい性質を利用しており、銅よりも先に鉄がケイ砂と反応してケイ酸スラグを形成し、低比重のケイ酸スラグが溶融原料上に浮上してくることで鉄が分離される。また、ケイ砂と石灰石からケイ酸カルシウムが生成し、これが融剤として銅の融点を下げる。

${\ce {{4CuFeS2}+9O2->{2Cu2S}+{2Fe2O3}+6SO2}}$

${\ce {{2Fe2O3}+{C}+4SiO2->{4FeSiO3}+CO2}}$

${\ce {{SiO2}+CaCO_{3}->{CaSiO3}+CO2}}$

その結果得られた硫化銅から成る銅鈹（マット）を空気酸化しながら焙焼することで、銅鈹中の硫化物は酸化物へと変換され、硫黄は酸化除去される。

${\ce {{2Cu2S}+3O2->{2Cu2O}+2SO2}}$

得られた酸化第一銅は2000 °Cを越える高温で加熱されることで還元され粗銅（銅含有率は約98 %）となる。

${\ce {{2Cu2O}->{4Cu}+O2}}$

サドバリー鉱山で用いられているマット法では、硫化物の半分だけを酸化物とした後、酸化銅を酸素源として硫化銅と反応させることで硫黄を除去する方法が用いられている。このようにして得られた粗銅は電解精錬によって精製され、副生する陽極泥からは金や白金が回収される。この工程は銅の還元されやすさが利用され、このように電解精錬によって得られた銅は電気銅とも呼ばれる。

${\ce {{Cu^{2+}}+2{\it {{e}^{-}}}->Cu}}$

そこからさらに不純物を除いて純銅を生産するための方法としては、電気銅をシャフト炉で溶解製錬を行う（タフピッチ銅）、リンなどの脱酸剤を加えて残留酸素を除去する（脱酸銅）、高真空中で溶解させることで酸素を除去する（無酸素銅）などの方法が挙げられる。

生産量

2005年の銅生産量

世界の生産動向

2005年の銅の生産量は世界全体で1501万トンであった。その内訳はチリが35 %と大半を占め、以下アメリカ合衆国7.5 %、インドネシア7.1 %、ペルー6.7 %、オーストラリア6.1 %、中華人民共和国5.0 %、ロシア4.6 %と続く。2011年の生産量は1610万トンとなり、チリが542万トンと世界生産量の1/3以上を占めており、それにペルー、中華人民共和国が続いている 。2005年の製錬銅の生産量は世界全体で1658万トンであり、そのうち38 %は中華人民共和国および日本を中心とするアジア諸国が占めていた。

2011年 銅生産量 順位 国 生産量（2011年） (1000トン/年) 1 チリ 5,420 2 ペルー 1,220 3 中華人民共和国 1,190 4 アメリカ合衆国 1,120 5 オーストラリア 940 6 ザンビア 715 7 ロシア 710 8 インドネシア 625 9 カナダ 550 10 コンゴ民主共和国 440 11 ポーランド 425 12 メキシコ 365 13 カザフスタン 360 出典: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2012

埋蔵量

銅は少なくとも一万年前から人類によって利用されてきたが、これまでに採掘、製錬された全ての銅の95 %以上は1900年以降に抽出されたものである。アメリカ地質調査所の2005年版Mineral Commodity Summariesを元にした東北経済産業局の報告書によれば、地球上の銅の確認埋蔵量はおよそ9億4000万トン、可産鉱量はおよそ4億7000万トンである。また、2011年版Mineral Commodity Summariesでは可産鉱量は6億9000万トンに増加しており、国別ではチリの1億9000万トンが最も多く全体の28 %を占めており、2位のペルーが9000万トン(13 %)とそれに続いている 。鉱業的に利用可能な銅の可産年数の様々な推定データは、銅生産量の成長率などの主な要素の仮定によって25年から60年の間で変動し、2005年のデータを元に単純に可産鉱量を年間生産量で割り可産年数を算出すると32年となる。そのため、銅は2040年頃に枯渇すると言われる事がある。

2011年 銅可産埋蔵量 順位 国 世界の銅埋蔵量（2011年） (100万トン) 割合 1 チリ 190 28 % 2 ペルー 90 13 % 3 オーストラリア 86 12 % 4 メキシコ 38 6 % 5 アメリカ合衆国 35 5 % 6 中華人民共和国 30 4 % 7 ロシア 30 4 % 8 インドネシア 28 4 % 9 ポーランド 26 4 % 10 コンゴ民主共和国 20 3 % 11 ザンビア 20 3 % 12 カナダ 7 1 % 13 カザフスタン 7 1 % 出典: U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2012

貿易と消費

2003–2011の銅価格（USD/トン）

銅は鉄、アルミニウムに次いで世界で3番目に多く消費される金属であり 、銅の世界貿易で年間およそ300億ドルが動く重要な貿易品目でもある。

銅取引はロンドン金属取引所、ニューヨーク・マーカンタイル取引所、上海金属取引所の3つの主要な市場があり、これらの市場で日々銅相場や先物価格が決定される。銅の価格は歴史的に不安定であり、銅のキログラム単価は1999年6月の1.32USドルから2006年5月の8.27USドルまでおよそ5倍に上昇した。2004年の銅価格の高騰は中華人民共和国をはじめとした新興国の需要の増加によるものであり、電気インフラへのリスクが生じるような銅製品（特に銅ケーブル、電線）の盗難の波が世界中で引き起こされた 。それは2007年2月に5.29USドルまで下落し、そして2007年4月に7.71USドルまで反発した。2009年2月には、前年の高値から一転して世界需要の後退と物価の急な下落によって3.32USドルまで下落した。

2006年 銅消費量 順位 国 製錬銅の消費量 (1000トン/年) 1 欧州連合 4,320 2 中華人民共和国 3,670 3 アメリカ合衆国 2,130 4 日本 1,280 5 大韓民国 810 6 ロシア 680 7 台湾 640 8 インド 440 9 ブラジル 340 10 メキシコ 300 出典: World Copper Factbook 2007

銅の主要な産出国では銅鉱石および製錬銅の両方を輸出している。主な輸入国は先進工業国であり、日本、中華人民共和国、インド、大韓民国およびドイツでは鉱石として、アメリカ、ドイツ、中華人民共和国、イタリア、台湾は製錬銅として輸入している。

リサイクル

リサイクルは主要な銅の資源となっている。銅はアルミニウムのように、原料のままの状態であっても製品中に含まれている状態であっても関係なく、品質の損失なしに100 %リサイクルすることが可能である。そのため銅製品に使われている銅がリサイクルされたものかどうかを判別するのは不可能であり、銅は古来からリサイクルされてきた素材の1つである。銅をリサイクルする方法は大まかに言えば銅を抽出する方法と同じであるが必要な工程は抽出よりも少なく、高純度の銅スクラップは炉で溶融、還元された後ビレットおよびインゴットに鋳造され、低純度のスクラップは硫酸浴中で電解製錬される。銅のリサイクルにはこのような製造工程の他にもリサイクル元となる原料の収集や分別といった作業が必要となるが、それでもリサイクルに必要となるエネルギー量は鉱石から銅を抽出、製錬する場合の25 %にすぎない。大規模な銅のリサイクルの例としては、2002年に欧州連合加盟国のうち12か国が通貨をユーロに切り替えた際に旧通貨となった硬貨のリサイクルが挙げられる。この通貨切り替えによっておよそ147,496トンの銅が含まれた約260,000トンの硬貨が流通停止となり、これらの硬貨に含まれる銅は溶融させてリサイクルされ、新しい硬貨から様々な工業製品まで広い範囲で再利用された。

リサイクルの効率は、製品設計のような技術的要因や銅の経済的価値、持続可能な開発への社会意識の向上といった要因に依存し、また、法律も重要な要因である。現在、家電製品や電話、自動車などの銅を含有した製品における最終的なライフサイクルの責任ある管理を推進するために、140以上の国内もしくは国際的な法律、規制、政令およびガイドラインが定められている。電気・電子機器の廃棄に関する欧州議会及び理事会指令（2002/96/CE、RAEEもしくはWaste Electrical and Electronic EquipmentからWEEE指令）は、廃棄物の発生が少ない製品を生産する生産者に対するインセンティブによって産業廃棄物および一般ごみを義務的かつ大幅に削減することを含んだ、廃棄物最小化を推進する政策である。

2004年の銅需要のうち9 %はリサイクルされた銅によって賄われており、鉱石から銅を生産し、製錬する過程で生じた廃棄物からの銅の回収も「リサイクル」であるとするならば、リサイクルされた銅の割合は全世界で31 %、欧州に限れば41 %にも上る。国際資源パネルのMetal Stocks in Society reportによると、社会で使用中の銅を備蓄と捉えて算出した世界1人あたりの銅備蓄量は35-55キログラムである。これらの大部分は途上国（1人当たり30-40キログラム）よりもむしろ先進国（1人あたり140-300キログラム）に存在している。

銅鉱石

自然銅、米国ミシガン州

銅鉱石を構成する鉱石鉱物には、次のようなものがある。

• 自然銅 (Cu)
• 輝銅鉱 (Cu₂S)
• 斑銅鉱 (Cu₅FeS₄)
• 銅藍（コベリン）(CuS)
• 黄銅鉱 (CuFeS₂)
• 硫砒銅鉱 (Cu₃AsS₄)
• 安四面銅鉱 ((Cu,Fe,Zn)₁₂Sb₄S₁₃)
• 赤銅鉱 (Cu₂O)
• 黒銅鉱 (CuO)
• 藍銅鉱 (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂)
• 孔雀石 (Cu₂(CO₃)(OH)₂)

用途

銅管の継手

銅は古代から人類とのかかわりが深く、重要な金属として扱われていた。日本でも、銅塊が発見され朝廷に献上されたことを祝い、年号が慶雲から和銅に改められた事例がある。銅は、金属製品や貨幣の材料として多くの文化で使用された。現代でも様々な場で使用されており、鉄に次いで重要な金属材料といえる。銅の主要な用途として電線 (60 %)、屋根ふき材および配管 (20 %)、産業機械 (15 %)が挙げられる。銅の大部分は金属銅として利用されるが、より高硬度が求められる用途に際しては他の元素を加えて真鍮や青銅のような合金が作られ、このように合金とされる銅は全体のおよそ5 %である 。銅供給量のうちの少量は、栄養補助食品や農業における殺菌剤のための銅化合物の生産に用いられる。銅の機械加工は可能であるが、通常複雑な部品を作るための良好な被削性能を得るには合金を用いる必要がある。

電子工学と関連デバイス

電力を大きな建物に分配する銅製のバスバー

銅は工業をはじめあらゆる用途に広く用いられるが、特に電気器具の配線、電磁石のようなデバイス、銅線などの材料として用いられる。これは銅が銀に次いで電気抵抗が少なく電気伝導性に優れ、室温における伝導率が銀の94 %と遜色がない一方で、銀よりコストが格段に安いためである。またその優れた電気伝導性により、希少金属の価格高騰や伝導性の改善のために、集積回路やプリント基板において金や銀、アルミニウム配線の代替としても銅が用いられる。しかしながらニッケルやコバルトと比較しても他のプロセスへの汚染度が激しいため、同一のチャンバーやラインを使用することによる銅汚染が問題となる。また、銅装置に触れた器具や工具はもとより、エンジニアやオペレーターを介した汚染もある。そのため、半導体製造工程上は、銅が他のプロセスへの影響が出ないように隔離した状態で製造するため若干のコストがかかる。

銅は比較的高い熱伝導率を持つため熱放散能力に優れており、かつ加工性にも優れているためヒートシンクや熱交換器のような廃熱・放熱部分にも銅が用いられる。真空管およびブラウン管、電子レンジにおけるマグネトロンなどでマイクロ波を伝送するための導波管にも銅が用いられている。

銅は他の金属の電気伝導率をはかる国際軟銅線標準(IACS）としても使われ、温度20 ℃、長さ1 m、断面積1 mm²の条件における電気抵抗が0.017241 オームとなる「万国標準軟銅 (IACS)」の伝導率が基準値 (100 %)とされる。

電気モーター

銅は他の金属材料と比較して優れた電気伝導性を有しているため、電動機の電気エネルギー効率を向上させる。電動機および電動機の駆動システムによる電気消費は世界の全電気使用量の43-46 %、工業では69 %を占めているため、電動機のエネルギー効率は重要な問題である。コイル内で銅の質量と断面積を増大させることで発動機の電気エネルギー効率は向上する。エネルギー節約を主要な目的とする電動機設計の新技術である銅製回転子は、NEMAによるプレミアム効率規格を達成し、さらに上回る多目的誘導電動機の実現を可能にする。

建築および工業

ミネアポリス市庁舎の緑青で覆われた銅の屋根

イスラエルのレストランの古い銅製器具

銅はその防水性および防食性、外観の美しさために古代から多くの建物で屋根葺として用いられてきた。これらの建物の屋根に見られる緑色は長期の化学反応によるものである。

銅ははじめ酸化銅(II)に酸化された後、第一銅および第二銅の硫化物を経て最終的に緑青と呼ばれる炭酸銅(II)となり、この緑青は、酸化腐食に対する高い耐久性を有している。この用途における銅はリンによって脱酸されたリン脱酸銅 (Cu-DHP)として供される。

銅は他の屋根材と比べると高価なため近年の日本では高級住宅や寺社建築などに限られる。尚、現在では酸性雨の影響もあり、「半永久的な」耐腐食性の建材というわけではない。

避雷針は、主な建築物が破壊される代わりに電流を地面へとそらすための方法として銅が用いられる。銅は、優れたろう付け性能及びはんだ付け特性を有しており、溶接することができ、最良の結果はマグ溶接によって得られる。

生物付着防止

銅包板はフジツボやイガイ、フナクイムシなど固着性の水生生物から船底を保護するための静生物性（微生物が成長、増殖するのを抑制する性質。バイオスタティック）物質として長く用いられてきた。初期には純銅が用いられていたが、その後マンツメタルに代替された。銅は静生物性を有しているため、銅の表面上では微生物は生育することができない。同様に、銅合金は極限状態においても抗菌性および生物付着防止性を有しており、また構造材としての強さと防腐性を持つという特性を海洋環境において示すため 、養殖業において重要な金属材料となった（養殖業における銅合金）。

その他

銅の炎色反応の様子

銅は花火の着色料としても用いられる。これは銅の化合物が炎色反応を示すことを利用したもので、青色を得るのに用いられる。炎色反応は青緑色である。また、オリンピックをはじめ、様々な大会やコンクールなどで、金、銀に次ぐ3位の色として使われる。

銅は精子を殺す能力があることから子宮内避妊器具(IDU)に用いられ、その効果は卵管結紮に匹敵する。

液体状態における銅化合物は木の防腐剤に用いられ、特に乾腐による損傷を修復している間に構造の元の部分を取扱う際に利用される。亜鉛と共に銅のワイヤーはコケの成長を阻害するため、被導電性の屋根材量の上に置かれることがある。抗菌性の紡織線維を作るために銅が用いられる。銅は細い導線を容易に作成できるため、繊維に織り込んで絨毯やマットなどに使用されている。また、このような絨毯は銅の高い導電性により静電気の発生を抑制する効果も得られる。同様に銅イオンの持つ殺菌作用を利用した用途として、抗菌仕様の靴下や靴の中敷などにも利用され、陶磁器の釉薬やステンドグラス、楽器などにも用いられる。

電気メッキにおいては、ニッケルのような他の金属をメッキする際の下地として銅が用いられる。

銅は鉛、銀と共に、博物館材料の保管試験であるオディ試験と呼ばれる試験方法に用いられる3つの金属のうちの1つである。この試験において、銅は塩化物、酸化物および硫化物を検出するために用いられる。

銅は化合物または触媒としても用途が広く、代表的な銅の化合物としては塩化銅(II)・酸化銅(II)・硫酸銅(II)などがあり、各種触媒や、防腐剤、殺虫剤、顔料などに用いられている。

銅はまた装飾品としても見られ、民間療法では銅のブレスレットは関節炎を和らげるとされるが、その証明はされていない。また、銅鉱石のうち孔雀石などはその外観の美しさから宝石としても利用される。

銅合金

純粋な銅は降伏強度が非常に低く (33 MPa)、軟らかい（モース硬度3、ビッカース硬さ50）といった機械的に弱い物理的性質を有しているため、機械加工部品材料としては使用しにくい。このような銅の機械的な弱さとは対照的に、他の金属と合金化して銅合金とすることで非常に優れた機械的強さを示すようになるため、銅の欠点を補い利点を伸ばす銅合金としての用途も幅広い。主要な銅合金として青銅や黄銅があり、ベリリウムやカドミウムなど少量の元素を添加した高純度銅合金なども開発されている。銅はまた、銀や金の合金、宝石業界で用いられるろう材の成分として最も重要なもののうちの1つでもあり、色調の補正や、硬度や融点の調節に利用される。

これらの多様な銅合金は一般的にISO 1190-1:1982もしくはそのISO規格に対応するローカル規格（例えばスペイン国家規格 UNE 37102:1984）によって分類され、これらの規格における各合金の標準規格番号はUNS番号が使用される。

黄銅

エジプトの黄銅製の花瓶（ルーヴル美術館、パリ）。

詳細は「黄銅」を参照

銅と亜鉛の合金は一般に黄銅とよばれる。亜鉛の含有率を変化させることで連続的に引っ張り強さや硬さが増大する性質を有しており、銅と亜鉛の比率によって7/3黄銅や6/4黄銅などとよばれそれぞれの性質に合わせて異なる用途に用いられる。金管楽器や仏具などに使われる真鍮は黄銅の1つである。真鍮は錆びにくく、色が黄金色で美しいことから模造金や装飾具などとしてもよく見かける金属である。

黄銅は海水などの塩類を多く含む溶液との接触によって亜鉛が溶出する脱亜鉛現象とよばれる腐食が起こる。このような脱亜鉛現象を防ぐためには黄銅へのスズの添加が有効であり、6/4黄銅にスズを0.7から1.5 %ほど加えたネバール黄銅とよばれるスズ入り黄銅は特に海水に強いため船舶部品などに利用される。スズ入り黄銅のように他の元素を微量に加えた黄銅を特殊黄銅とよび、鉛を加えて切削性を向上させた快削黄銅や、マンガンおよび微量のアルミニウム、鉄、ニッケル、スズを加えて強度や耐食性、耐摩耗性を高めた高力黄銅（またはマンガン青銅とも）などがある。快削黄銅では、鉛の環境負荷に配慮して鉛の代わりにビスマスやセレンが用いられることもある。

青銅

青銅製の聖ダビデ像

詳細は「青銅」を参照

古代から武器や通貨などとして用いられた青銅はスズと銅の合金であり、現在でもブロンズ像など、彫刻の材料である。また、アルミニウム青銅などのように、高強度、高硬度、防錆性を有するスズ以外との銅合金も総称して青銅とよばれる。青銅はスズの割合と温度によって多様な相を取り、それぞれ異なった性質を示す。例えば、スズの含有率が少ないものは加工性が良好であるが、スズの含有率が増加するとともに加工性が低下するため、スズ量の少ないもの (10 %以下) は加工用、多いものは鋳造用として利用される。

黄銅と同様に、他の元素を微量に加えた青銅を特殊青銅とよび、リンを加えて冷間加工性やばね性を向上させたリン青銅や、軸受けに用いられる鉛青銅、リンおよび鉛を加えて切削性を向上させた快削リン青銅、ケイ素を加えて耐酸性を向上させたケイ素青銅などがある。

銅に6から11 %のアルミニウムを加えた合金はスズを含んでいないもののアルミニウム青銅とよばれる。アルミニウム青銅は機械的な強度が高く耐食、耐熱、耐摩耗性にも優れた合金であり、機械部品や船舶部品などに用いられる。銅とニッケルの合金も同じくスズを含んでいないもののニッケル青銅とよばれる。銅とニッケルはどのような混合比でも合金化するため、銅に10から30 %のニッケルを加えた白銅や、60 %のニッケルを加えたモネルといった幅広い組成比の合金が作られている。白銅は高温での耐食性に優れているため復水器や化学工業用の部材として利用され、貨幣にも使われる。モネルは銅、ニッケルの他に3 %ほどの鉄が含まれており、耐食性および耐熱性に優れている。ニッケル含有量が45 %のニッケル青銅はコンスタンタンとよばれ、標準抵抗線や熱電対に利用される。

洋白

洋白製のゆで卵置き

詳細は「洋白」を参照

銅、ニッケルおよび亜鉛の合金は洋白もしくは洋銀とよばれ、その組成は銅が50から70 %、ニッケルおよび亜鉛がそれぞれ13から25 %である。洋白はその白銀色の外観から銀の代用として食器などに利用され、良好なばね特性を有しているためばね材やバイメタルにも用いられる。また、洋白に1から2 %のタングステンを加えた白色の合金はプラチノイドとよばれ、電気抵抗線に用いられる。

その他の銅合金

主な工業用の合金として、高純度銅合金や純銅と呼ばれる極めて高い純度の銅にごくわずかな添加物を加えた合金がある。代表的な高純度銅合金にはカドミウム銅・クロム銅・テルル銅・ベリリウム銅などがあり、工業的には機械工業を初めとした分野で銀含有銅・ヒ素銅・快削銅などが利用される。

また、銅に金、銀を加えた合金である赤銅は工芸材料として用いられる。

生体内での働きと毒性

光合成はチラコイド膜の範囲内での精巧な電子伝達の連鎖によって機能する。この連鎖を結びつける中心は青色銅タンパク質と呼ばれるプラストシアニンである。

銅は微生物においてはそうでないが、動植物においては重要な微量元素である。銅タンパク質は生体内における電子伝達や酸素の輸送、Cu(I)とCu(II)の簡単な相互変換を利用したプロセスといった多様な役割を有している。銅の生物学的役割は地球大気における酸素の出現とともに始まった。銅の役割としては、ヘモグロビンを合成するために不可欠である元素であることが知られているが、ヘモグロビンそのものには銅は存在しない。銅が活性中心である酸素結合タンパク質であるヘモシアニンは哺乳類におけるヘモグロビンに相当し、ほとんどの軟体動物と、カブトガニのような多くの節足動物において酸素輸送の役目を担う。ヘモシアニンは酸素と結合して青色を呈するためこれらの生物の血は青色をしており、酸素輸送をヘモグロビンに頼る生物のような赤い血は見られない。構造的にヘモシアニンはラッカーゼおよびモノフェノールモノオキシゲナーゼと関係している。これらのタンパク質では、ヘモシアニンが酸素と可逆的な結合を形成する代わりに、ラッカーの形成における役割のように基質を酸化する。

銅はまた、酸素の処理に関わる他のタンパク質の活性中心でもある。酸素を使う細胞呼吸に必要なシトクロムcオキシダーゼはミトコンドリアにおける呼吸鎖に関連しており、酸素の還元のために銅と鉄が協働する。コラーゲン合成に必須なモノアミンオキシダーゼやリジルオキシダーゼの活性中心も銅であり、さらにスーパーオキシドアニオンを酸素と過酸化水素に不均化することによって分解して無毒化するスーパーオキシドディスムターゼの活性中心も銅でもある。

${\ce {2HO2->H2O2\ +O2}}$

青色銅タンパク質のようないくつかの銅タンパク質は直接基質とは反応しないためそれらは酵素ではない。それらのタンパク質は、電子移動反応とよばれるプロセスによって電子を中継する。

摂取および循環

銅の豊富な食品としてはカキ、牛やラムの肝臓、ブラジルナッツ、廃糖蜜、ココア、黒コショウがある。良い補給源としてはロブスター、ナッツやヒマワリの種、グリーンオリーブ、アボカド、小麦の糠がある。

人体には体重1 kgあたりおよそ1.4から2.1 mgの銅が含まれている。言い換えれば、通常の健康な大人における銅の推奨所要量 (DRA)は一日当たり0.97 mgおよび3.0 mgと見積もられる。銅は腸で吸収され、その後肝臓に輸送されてアルブミンと結合する。肝臓で処理された後の銅は第二段階として他の組織に分散される。ここの銅輸送プロセスでは、大多数の銅を血液中に輸送するセルロプラスミンが関与している。セルロプラスミンはまた、乳中に排出される銅を運搬し、特に銅源として効率よく吸収される。一日あたりおよそ1 mgの銅が食品から摂取および排出されるのに対して、体内では通常一日あたりおよそ5 mgの銅が肝臓から運び出されて腸で再吸収される腸肝循環によって循環しており、必要であれば胆汁を通じて過剰な銅を体外へと排出できる 。

銅による障害

膜輸送体が鉄を細胞に取り込むためには銅による還元が必要であるため銅の欠乏によって鉄の吸収量が低下し、貧血のような症状や好中球減少、骨の異常、低色素沈着、成長障害、感染症の発病率増加、骨粗鬆症、甲状腺機能亢進症、ブドウ糖とコレステロールの代謝異常などがもたらされる。しかし、銅は要求量がそれほど多くなく、食品中に豊富に存在するためそのようなことはまれである。ただし、特に反芻動物は銅に対して敏感な性質を持つため、家畜などにおいては銅の不足により神経障害や貧血、下痢などが発生することがある。これは飼料に銅を含んだミネラル分を添加することで改善される。また、亜鉛の過剰摂取は小腸細胞において金属結合性タンパク質であるメタロチオネインが誘導され、銅がこのタンパク質にトラップされる結果、銅の摂取が阻害される。例えば、ウサギの健康な成長の為に必要な最低限の銅摂取量は、少なくともエサ中に3 ppmは必要であることが報告されている。

NFPA 704
0 2 0
金属銅に対するファイア・ダイアモンド表示

ヒトにおいては、体内の銅の吸収と排出を管理する銅の輸送システムのために銅の過剰症は通常起こらない。しかしながら、銅の輸送タンパク質における常染色体の劣性突然変異によってこの輸送システムが働かなくなるため、このような欠陥遺伝子対を遺伝した人において肝硬変や銅の蓄積を伴うウィルソン病が発症することがある。また、グラム単位の様々な銅塩は人体に対して深刻な毒性を示すため自殺目的に用いられ、その機序はおそらく酸化還元サイクルおよび、DNAに損傷を与える活性酸素種の生成によると考えられている。銅換算で体重1 kgあたり30 mgに相当する量の銅塩は動物に対して毒性を示すように、多くの動物にとって慢性的に過剰な銅の摂取は毒である。反芻動物では銅の過多により肝硬変や発育不全、黄疸、などが起こりうる。例えば、ウサギのエサ中の銅濃度が100 ppm、200 ppm、500 ppmとより高濃度になると、飼料要求率や成長率、枝肉の歩留まりに有意な影響がある可能性が示唆されている。無脊椎動物の多くは過剰供給となって代謝異常を起こす閾値が脊椎動物よりも低い。例えば水槽内で海産魚を飼育するときに魚病薬として硫酸銅の水溶液を少量飼育水に添加することがあるが、この処置をいったん行った水槽は、飼育水中に微量の銅イオンが溶け出すため、もはや海産無脊椎動物の飼育には不適当といわれている。

著しい銅の欠乏は血漿もしくは血清銅濃度の低下（セルロプラスミン濃度の低下）および、赤血球スーパーオキシドディスムターゼ濃度の低下の検査によって発見することができるが、これらの検査は低濃度の銅に対する感度が高くない。「白血球および血小板のシトクロムcオキシダーゼ活性」は欠乏のもう一つの要因として提示されたが、その結果は反復試験によって確かめられなかった。

植物における銅

植物における銅の役割としては、生体内における数種類の酸化還元反応にかかわる酵素を活性化する働きや、光合成に必要なクロロフィルに銅が結合しており、クロロフィルの合成に銅が不可欠であるということが分かっている。しかし、クロロフィルの合成段階において銅がどのような役割を担っているのかなど詳しいことについてはまだわかっていない。銅の欠乏によって黄白化、光合成能力の低下、種子の形成異常あるいは枯死などが起こる。銅の過剰供給もまた植物に対して毒性を示し、そのような環境下では銅イオン耐性の強い特殊な植物が繁茂する。例えば、寺社の銅屋根を伝った水が滴るような場所には銅イオン耐性の強いホンモンジゴケが優占することがよく知られている。下等植物の生育や増殖に少量の銅が不可欠であることが知られている。

抗菌性

多くの抗菌効果の研究において、A型インフルエンザウイルスやアデノウイルス、菌類だけでなく広範囲に渡る細菌を不活化するための銅の有効性について10年以上研究されてきた。研究の結果、建物内の給水管に使用した場合、表面に生成される酸化膜や塩素化合物の影響により短期間に不活化能力が低下する現象の他、残留塩素の低減作用が明らかとなっており、実用上の課題として認識されている。

銅合金の表面には広範囲の微生物を不活化する固有の能力があり、例えば腸管出血性大腸菌O157:H7やメチシリン耐性黄色ブドウ球菌 (MRSA)、ブドウ球菌、クロストリジウム・ディフィシル、A型インフルエンザウイルス、アデノウイルスなどを不活化する。約355の銅合金において、定期的に洗浄していれば2時間以内に病原菌の99.9 %以上が不活化されると証明された。アメリカ合衆国環境保護庁 (EPA)は「公的医療による抗菌性材料」としてこれらの銅合金の登録を承認し、登録された抗菌性銅合金で製造された製品の明確な公衆衛生効果の主張を合法的に行うことが許可された。さらにEPAは、横木、手摺、蛇口、ドアノブ、洗面所ハードウェア、キーボード (コンピュータ)、スポーツクラブの器具など、抗菌性銅から作られた抗菌性銅製品の長い一覧を承認した（全品目はen:Antimicrobial copper-alloy touch surfaces#Approved products参照）。銅製のドアノブは病院で院内感染を防ぐために用いられ、レジオネラ症は配管システムに銅管を用いることで抑制することができる。抗菌性銅合金製品はイギリス、アイルランド、日本、韓国、フランス、デンマークおよびブラジルにおいて医療施設に用いられており、また、サンティアゴの地下鉄輸送システムにおいては銅-亜鉛合金製の手摺が2011年から2014年の間に約30の駅に取り付けられることになっている。

参考文献

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• G. シャルロー 『定性分析化学II ―溶液中の化学反応』 曽根興二、田中元治 訳、共立出版、1974年。
• 冨士明良 『工業材料入門』 東京電機大学出版局、2009年。ISBN 4501418001。
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• “底質調査方法”. 5.3 銅. 国立環境研究所 (2001年). 2012年7月18日閲覧。
• “銅ビジネスの歴史 第2章 我が国の銅の需給状況の歴史と変遷 (pdf)”. 石油天然ガス・金属鉱物資源機構 金属企画調査部. p. 52 (2006年8月1日). 2012年7月23日閲覧。

関連項目

• 銅山
• 黄銅
• 青銅
• 白銅
• 緑青
• 足尾鉱毒事件
• ヘモシアニン
• 銅欠乏症

外部リンク

• 金属資源情報センター
• 銅解説 - 「健康食品」の安全性・有効性情報（国立健康・栄養研究所）
• 銅 - 「健康食品」の安全性・有効性情報（国立健康・栄養研究所）

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For other uses, see Copper (disambiguation).

Copper,  ₂₉Cu

General properties
Pronunciation	/ˈkɒpər/ ​(KOP-ər)
Appearance	red-orange metallic luster
Standard atomic weight (Ar, standard)	7001635460000000000♠63.546(3)
Copper in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson – ↑ Cu ↓ Ag nickel ← copper → zinc
Atomic number (Z)	29
Group, period	group 11, period 4
Block	d-block
Element category	transition metal
Electron configuration	[Ar] 3d10 4s1
Electrons per shell	2, 8, 18, 1
Physical properties
Phase (at STP)	solid
Melting point	1357.77 K ​(1084.62 °C, ​1984.32 °F)
Boiling point	2835 K ​(2562 °C, ​4643 °F)
Density (near r.t.)	8.96 g/cm3
when liquid (at m.p.)	8.02 g/cm3
Heat of fusion	13.26 kJ/mol
Heat of vaporization	300.4 kJ/mol
Molar heat capacity	24.440 J/(mol·K)
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Atomic properties
Oxidation states	−2, +1, +2, +3, +4 ​(a mildly basic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 1.90
Ionization energies	1st: 745.5 kJ/mol 2nd: 1957.9 kJ/mol 3rd: 3555 kJ/mol (more)
Atomic radius	empirical: 128 pm
Covalent radius	132±4 pm
Van der Waals radius	140 pm
Spectral lines
Miscellanea
Crystal structure	​face-centered cubic (fcc)
Speed of sound thin rod	(annealed) 3810 m/s (at r.t.)
Thermal expansion	16.5 µm/(m·K) (at 25 °C)
Thermal conductivity	401 W/(m·K)
Electrical resistivity	16.78 nΩ·m (at 20 °C)
Magnetic ordering	diamagnetic
Magnetic susceptibility	−5.46·10−6 cm3/mol
Young's modulus	110–128 GPa
Shear modulus	48 GPa
Bulk modulus	140 GPa
Poisson ratio	0.34
Mohs hardness	3.0
Vickers hardness	343–369 MPa
Brinell hardness	235–878 MPa
CAS Number	7440-50-8
History
Naming	after Cyprus, principal mining place in Roman era (Cyprium)
Discovery	Middle East (9000 BC)
Main isotopes of copper
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct 63Cu 69.15% stable 64Cu syn 12.70 h ε 64Ni β− 64Zn 65Cu 30.85% stable 67Cu syn 61.83 h β− 67Zn

Copper is a chemical element with symbol Cu (from Latin: cuprum) and atomic number 29. It is a soft, malleable, and ductile metal with very high thermal and electrical conductivity. A freshly exposed surface of pure copper has a reddish-orange color. Copper is used as a conductor of heat and electricity, as a building material, and as a constituent of various metal alloys, such as sterling silver used in jewelry, cupronickel used to make marine hardware and coins, and constantan used in strain gauges and thermocouples for temperature measurement.

Copper is one of the few metals that occur in nature in directly usable metallic form (native metals) as opposed to needing extraction from an ore. This led to very early human use, from c. 8000 BC. It was the first metal to be smelted from its ore, c. 5000 BC, the first metal to be cast into a shape in a mold, c. 4000 BC and the first metal to be purposefully alloyed with another metal, tin, to create bronze, c. 3500 BC.

In the Roman era, copper was principally mined on Cyprus, the origin of the name of the metal, from aes сyprium (metal of Cyprus), later corrupted to сuprum, from which the words copper (English), cuivre (French), cobre (Spanish), Koper (Dutch) and Kupfer (German) are all derived. The commonly encountered compounds are copper(II) salts, which often impart blue or green colors to such minerals as azurite, malachite, and turquoise, and have been used widely and historically as pigments. Copper used in buildings, usually for roofing, oxidizes to form a green verdigris (or patina). Copper is sometimes used in decorative art, both in its elemental metal form and in compounds as pigments. Copper compounds are used as bacteriostatic agents, fungicides, and wood preservatives.

Copper is essential to all living organisms as a trace dietary mineral because it is a key constituent of the respiratory enzyme complex cytochrome c oxidase. In molluscs and crustaceans, copper is a constituent of the blood pigment hemocyanin, replaced by the iron-complexed hemoglobin in fish and other vertebrates. In humans, copper is found mainly in the liver, muscle, and bone. The adult body contains between 1.4 and 2.1 mg of copper per kilogram of body weight.

Characteristics

Physical

A copper disc (99.95% pure) made by continuous casting; etched to reveal crystallites.

Copper just above its melting point keeps its pink luster color when enough light outshines the orange incandescence color.

Copper, silver, and gold are in group 11 of the periodic table; these three metals have one s-orbital electron on top of a filled d-electron shell and are characterized by high ductility, and electrical and thermal conductivity. The filled d-shells in these elements contribute little to interatomic interactions, which are dominated by the s-electrons through metallic bonds. Unlike metals with incomplete d-shells, metallic bonds in copper are lacking a covalent character and are relatively weak. This observation explains the low hardness and high ductility of single crystals of copper. At the macroscopic scale, introduction of extended defects to the crystal lattice, such as grain boundaries, hinders flow of the material under applied stress, thereby increasing its hardness. For this reason, copper is usually supplied in a fine-grained polycrystalline form, which has greater strength than monocrystalline forms.

The softness of copper partly explains its high electrical conductivity (59.6×10⁶ S/m) and high thermal conductivity, second highest (second only to silver) among pure metals at room temperature. This is because the resistivity to electron transport in metals at room temperature originates primarily from scattering of electrons on thermal vibrations of the lattice, which are relatively weak in a soft metal. The maximum permissible current density of copper in open air is approximately 3.1×10⁶ A/m² of cross-sectional area, above which it begins to heat excessively.

Copper is one of a few metallic elements with a natural color other than gray or silver. Pure copper is orange-red and acquires a reddish tarnish when exposed to air. The characteristic color of copper results from the electronic transitions between the filled 3d and half-empty 4s atomic shells – the energy difference between these shells corresponds to orange light.

As with other metals, if copper is put in contact with another metal, galvanic corrosion will occur.

Chemical

Unoxidized copper wire (left) and oxidized copper wire (right).

The East Tower of the Royal Observatory, Edinburgh. The contrast between the refurbished copper installed in 2010 and the green color of the original 1894 copper is clearly seen.

Copper does not react with water, but it does slowly react with atmospheric oxygen to form a layer of brown-black copper oxide which, unlike the rust that forms on iron in moist air, protects the underlying metal from further corrosion (passivation). A green layer of verdigris (copper carbonate) can often be seen on old copper structures, such as the roofing of many older buildings and the Statue of Liberty. Copper tarnishes when exposed to some sulfur compounds, with which it reacts to form various copper sulfides.

Isotopes

Main article: Isotopes of copper

There are 29 isotopes of copper. ⁶³Cu and ⁶⁵Cu are stable, with ⁶³Cu comprising approximately 69% of naturally occurring copper; both have a spin of  ³⁄₂. The other isotopes are radioactive, with the most stable being ⁶⁷Cu with a half-life of 61.83 hours. Seven metastable isotopes have been characterized; ^68mCu is the longest-lived with a half-life of 3.8 minutes. Isotopes with a mass number above 64 decay by β⁻, whereas those with a mass number below 64 decay by β⁺. ⁶⁴Cu, which has a half-life of 12.7 hours, decays both ways.

⁶²Cu and ⁶⁴Cu have significant applications. ⁶²Cu is used in ⁶²Cu-PTSM as a radioactive tracer for positron emission tomography.

Occurrence

Native copper from the Keweenaw Peninsula Michigan about 2.5 inches (6.4 cm) long

Copper is produced in massive stars and is present in the Earth's crust in a proportion of about 50 parts per million (ppm). It occurs as native copper, in the copper sulfides chalcopyrite and chalcocite, in the copper carbonates azurite and malachite, and in the copper(I) oxide mineral cuprite. The largest mass of elemental copper discovered weighed 420 tonnes and was found in 1857 on the Keweenaw Peninsula in Michigan, US. Native copper is a polycrystal, with the largest single crystal ever described measuring 4.4×3.2×3.2 cm.

Production

Chuquicamata in Chile is one of the world's largest open pit copper mines.

World production trend

Copper prices 2003–2011 in USD per tonne

See also: List of countries by copper production

Most copper is mined or extracted as copper sulfides from large open pit mines in porphyry copper deposits that contain 0.4 to 1.0% copper. Sites include Chuquicamata in Chile, Bingham Canyon Mine in Utah, United States and El Chino Mine in New Mexico, United States. According to the British Geological Survey in 2005, Chile was the top producer of copper with at least one-third world share followed by the United States, Indonesia and Peru. Copper can also be recovered through the in-situ leach process. Several sites in the state of Arizona are considered prime candidates for this method. The amount of copper in use is increasing and the quantity available is barely sufficient to allow all countries to reach developed world levels of usage.

Reserves

See also: Peak copper § Reserves

Copper has been in use at least 10,000 years, but more than 95% of all copper ever mined and smelted has been extracted since 1900, and more than half was extracted the last 24 years. As with many natural resources, the total amount of copper on Earth is vast, with around 10¹⁴ tons in the top kilometer of Earth's crust, which is about 5 million years' worth at the current rate of extraction. However, only a tiny fraction of these reserves is economically viable with present-day prices and technologies. Estimates of copper reserves available for mining vary from 25 years to 60 years, depending on core assumptions such as the growth rate. Recycling is a major source of copper in the modern world. Because of these and other factors, the future of copper production and supply is the subject of much debate, including the concept of peak copper, analogous to peak oil.

The price of copper has historically been unstable, and it sextupled from the 60-year low of US$0.60/lb (US$1.32/kg) in June 1999 to US$3.75 per pound (US$8.27/kg) in May 2006. It dropped to US$2.40/lb (US$5.29/kg) in February 2007, then rebounded to US$3.50/lb (US$7.71/kg) in April 2007. In February 2009, weakening global demand and a steep fall in commodity prices since the previous year's highs left copper prices at US$1.51/lb (US$3.32/kg).

Methods

Main article: Copper extraction techniques

Scheme of flash smelting process

The concentration of copper in ores averages only 0.6%, and most commercial ores are sulfides, especially chalcopyrite (CuFeS₂) and to a lesser extent chalcocite (Cu₂S). These minerals are concentrated from crushed ores to the level of 10–15% copper by froth flotation or bioleaching. Heating this material with silica in flash smelting removes much of the iron as slag. The process exploits the greater ease of converting iron sulfides into oxides, which in turn react with the silica to form the silicate slag that floats on top of the heated mass. The resulting copper matte, consisting of Cu₂S, is roasted to convert all sulfides into oxides:

2 Cu₂S + 3 O₂ → 2 Cu₂O + 2 SO₂

The cuprous oxide is converted to blister copper upon heating:

2 Cu₂O → 4 Cu + O₂

The Sudbury matte process converted only half the sulfide to oxide and then used this oxide to remove the rest of the sulfur as oxide. It was then electrolytically refined and the anode mud exploited for the platinum and gold it contained. This step exploits the relatively easy reduction of copper oxides to copper metal. Natural gas is blown across the blister to remove most of the remaining oxygen and electrorefining is performed on the resulting material to produce pure copper:

Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu

Flowchart of copper refining (Anode casting plant of Uralelektromed)

1. Blister copper
2. Smelting
3. Reverberatory furnace
4. Slag removal
5. Copper casting of anodes
6. Casting wheel
7. Anodes removal machine
8. Anodes take-off
9. Rail cars
10. Transportation to the tank house

Recycling

Like aluminium, copper is recyclable without any loss of quality, both from raw state and from manufactured products. In volume, copper is the third most recycled metal after iron and aluminium. An estimated 80% of all copper ever mined is still in use today. According to the International Resource Panel's Metal Stocks in Society report, the global per capita stock of copper in use in society is 35–55 kg. Much of this is in more-developed countries (140–300 kg per capita) rather than less-developed countries (30–40 kg per capita).

The process of recycling copper is roughly the same as is used to extract copper but requires fewer steps. High-purity scrap copper is melted in a furnace and then reduced and cast into billets and ingots; lower-purity scrap is refined by electroplating in a bath of sulfuric acid.

Alloys

See also: List of copper alloys

Numerous copper alloys have been formulated, many with important uses. Brass is an alloy of copper and zinc. Bronze usually refers to copper-tin alloys, but can refer to any alloy of copper such as aluminium bronze. Copper is one of the most important constituents of silver and carat gold and carat solders used in the jewelry industry, modifying the color, hardness and melting point of the resulting alloys. Some lead-free solders consist of tin alloyed with a small proportion of copper and other metals.

The alloy of copper and nickel, called cupronickel, is used in low-denomination coins, often for the outer cladding. The US 5-cent coin (currently called a nickel) consists of 75% copper and 25% nickel in homogeneous composition. The alloy of 90% copper and 10% nickel, remarkable for its resistance to corrosion, is used for various objects exposed to seawater, though it is vulnerable to the sulfides sometimes found in polluted harbors and estuaries. Alloys of copper with aluminium (about 7%) have a golden color and are used in decorations. Shakudō is a Japanese decorative alloy of copper containing a low percentage of gold, typically 4–10%, that can be patinated to a dark blue or black color.

Compounds

A sample of copper(I) oxide.

See also: Category:Copper compounds

Copper forms a rich variety of compounds, usually with oxidation states +1 and +2, which are often called cuprous and cupric, respectively.

Binary compounds

As with other elements, the simplest compounds of copper are binary compounds, i.e. those containing only two elements, the principal examples being oxides, sulfides, and halides. Both cuprous and cupric oxides are known. Among the numerous copper sulfides, important examples include copper(I) sulfide and copper(II) sulfide.

Cuprous halides (with chlorine, bromine, and iodine) are known, as are cupric halides with fluorine, chlorine, and bromine. Attempts to prepare copper(II) iodide yield only cuprous iodide and iodine.

2 Cu²⁺ + 4 I⁻ → 2 CuI + I₂

Coordination chemistry

Copper(II) gives a deep blue coloration in the presence of ammonia ligands. The one used here is tetramminecopper(II) sulfate.

Copper forms coordination complexes with ligands. In aqueous solution, copper(II) exists as [Cu(H₂O)₆]²⁺. This complex exhibits the fastest water exchange rate (speed of water ligands attaching and detaching) for any transition metal aquo complex. Adding aqueous sodium hydroxide causes the precipitation of light blue solid copper(II) hydroxide. A simplified equation is:

Pourbaix diagram for copper in uncomplexed media (anions not other than OH- considered). Ion concentration 0.001 m (mol/kg water). Temperature 25 °C.

Cu²⁺ + 2 OH⁻ → Cu(OH)₂

Aqueous ammonia results in the same precipitate. Upon adding excess ammonia, the precipitate dissolves, forming tetraamminecopper(II):

Cu(H₂O)₄(OH)₂ + 4 NH₃ → [Cu(H₂O)₂(NH₃)₄]²⁺ + 2 H₂O + 2 OH⁻

Many other oxyanions form complexes; these include copper(II) acetate, copper(II) nitrate, and copper(II) carbonate. Copper(II) sulfate forms a blue crystalline pentahydrate, the most familiar copper compound in the laboratory. It is used in a fungicide called the Bordeaux mixture.

Ball-and-stick model of the complex [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺, illustrating the octahedral coordination geometry common for copper(II).

Polyols, compounds containing more than one alcohol functional group, generally interact with cupric salts. For example, copper salts are used to test for reducing sugars. Specifically, using Benedict's reagent and Fehling's solution the presence of the sugar is signaled by a color change from blue Cu(II) to reddish copper(I) oxide. Schweizer's reagent and related complexes with ethylenediamine and other amines dissolve cellulose. Amino acids form very stable chelate complexes with copper(II). Many wet-chemical tests for copper ions exist, one involving potassium ferrocyanide, which gives a brown precipitate with copper(II) salts.

Organocopper chemistry

Main article: Organocopper compound

Compounds that contain a carbon-copper bond are known as organocopper compounds. They are very reactive towards oxygen to form copper(I) oxide and have many uses in chemistry. They are synthesized by treating copper(I) compounds with Grignard reagents, terminal alkynes or organolithium reagents; in particular, the last reaction described produces a Gilman reagent. These can undergo substitution with alkyl halides to form coupling products; as such, they are important in the field of organic synthesis. Copper(I) acetylide is highly shock-sensitive but is an intermediate in reactions such as the Cadiot-Chodkiewicz coupling and the Sonogashira coupling. Conjugate addition to enones and carbocupration of alkynes can also be achieved with organocopper compounds. Copper(I) forms a variety of weak complexes with alkenes and carbon monoxide, especially in the presence of amine ligands.

Copper(III) and copper(IV)

Copper(III) is most often found in oxides. A simple example is potassium cuprate, KCuO₂, a blue-black solid. The most extensively studied copper(III) compounds are the cuprate superconductors. Yttrium barium copper oxide (YBa₂Cu₃O₇) consists of both Cu(II) and Cu(III) centres. Like oxide, fluoride is a highly basic anion and is known to stabilize metal ions in high oxidation states. Both copper(III) and even copper(IV) fluorides are known, K₃CuF₆ and Cs₂CuF₆, respectively.

Some copper proteins form oxo complexes, which also feature copper(III). With tetrapeptides, purple-colored copper(III) complexes are stabilized by the deprotonated amide ligands.

Complexes of copper(III) are also found as intermediates in reactions of organocopper compounds. For example, in the Kharasch–Sosnovsky reaction.

History

Copper Age

Main article: Copper Age

A corroded copper ingot from Zakros, Crete, shaped in the form of an animal skin typical in that era.

Many tools during the Chalcolithic Era included copper, such as the blade of this replica of Ötzi's axe

Copper ore (chrysocolla) in Cambrian sandstone from Chalcolithic mines in the Timna Valley, southern Israel.

Copper occurs naturally as native metallic copper and was known to some of the oldest civilizations on record. The history of copper use dates to 9000 BC in the Middle East; a copper pendant was found in northern Iraq that dates to 8700 BC. Evidence suggests that gold and meteoric iron (but not iron smelting) were the only metals used by humans before copper. The history of copper metallurgy is thought to follow this sequence: First, cold working of native copper, then annealing, smelting, and, finally, lost-wax casting. In southeastern Anatolia, all four of these techniques appear more or less simultaneously at the beginning of the Neolithic c. 7500 BC.

Copper smelting was independently invented in different places. It was probably discovered in China before 2800 BC, in Central America around 600 AD, and in West Africa about the 9th or 10th century AD. Investment casting was invented in 4500–4000 BC in Southeast Asia and carbon dating has established mining at Alderley Edge in Cheshire, UK, at 2280 to 1890 BC. Ötzi the Iceman, a male dated from 3300–3200 BC, was found with an axe with a copper head 99.7% pure; high levels of arsenic in his hair suggest an involvement in copper smelting. Experience with copper has assisted the development of other metals; in particular, copper smelting led to the discovery of iron smelting. Production in the Old Copper Complex in Michigan and Wisconsin is dated between 6000 and 3000 BC. Natural bronze, a type of copper made from ores rich in silicon, arsenic, and (rarely) tin, came into general use in the Balkans around 5500 BC.

Bronze Age

Main article: Bronze Age

Alloying copper with tin to make bronze was first practiced about 4000 years after the discovery of copper smelting, and about 2000 years after "natural bronze" had come into general use. Bronze artifacts from the Vinča culture date to 4500 BC. Sumerian and Egyptian artifacts of copper and bronze alloys date to 3000 BC. The Bronze Age began in Southeastern Europe around 3700–3300 BC, in Northwestern Europe about 2500 BC. It ended with the beginning of the Iron Age, 2000–1000 BC in the Near East, and 600 BC in Northern Europe. The transition between the Neolithic period and the Bronze Age was formerly termed the Chalcolithic period (copper-stone), when copper tools were used with stone tools. The term has gradually fallen out of favor because in some parts of the world, the Chalcolithic and Neolithic are coterminous at both ends. Brass, an alloy of copper and zinc, is of much more recent origin. It was known to the Greeks, but became a significant supplement to bronze during the Roman Empire.

Antiquity and Middle Ages

In alchemy the symbol for copper was also the symbol for the goddess and planet Venus.

Chalcolithic copper mine in Timna Valley, Negev Desert, Israel.

In Greece, copper was known by the name chalkos (χαλκός). It was an important resource for the Romans, Greeks and other ancient peoples. In Roman times, it was known as aes Cyprium, aes being the generic Latin term for copper alloys and Cyprium from Cyprus, where much copper was mined. The phrase was simplified to cuprum, hence the English copper. Aphrodite (Venus in Rome) represented copper in mythology and alchemy because of its lustrous beauty and its ancient use in producing mirrors; Cyprus was sacred to the goddess. The seven heavenly bodies known to the ancients were associated with the seven metals known in antiquity, and Venus was assigned to copper.

Copper was first used in ancient Britain in about the 3rd or 2nd Century BC. In North America, copper mining began with marginal workings by Native Americans. Native copper is known to have been extracted from sites on Isle Royale with primitive stone tools between 800 and 1600. Copper metallurgy was flourishing in South America, particularly in Peru around 1000 AD. Copper burial ornamentals from the 15th century have been uncovered, but the metal's commercial production did not start until the early 20th century.

The cultural role of copper has been important, particularly in currency. Romans in the 6th through 3rd centuries BC used copper lumps as money. At first, the copper itself was valued, but gradually the shape and look of the copper became more important. Julius Caesar had his own coins made from brass, while Octavianus Augustus Caesar's coins were made from Cu-Pb-Sn alloys. With an estimated annual output of around 15,000 t, Roman copper mining and smelting activities reached a scale unsurpassed until the time of the Industrial Revolution; the provinces most intensely mined were those of Hispania, Cyprus and in Central Europe.

The gates of the Temple of Jerusalem used Corinthian bronze treated with depletion gilding. The process was most prevalent in Alexandria, where alchemy is thought to have begun. In ancient India, copper was used in the holistic medical science Ayurveda for surgical instruments and other medical equipment. Ancient Egyptians (~2400 BC) used copper for sterilizing wounds and drinking water, and later to treat headaches, burns, and itching.

Modern period

Acid mine drainage affecting the stream running from the disused Parys Mountain copper mines

The Great Copper Mountain was a mine in Falun, Sweden, that operated from the 10th century to 1992. It satisfied two thirds of Europe's copper consumption in the 17th century and helped fund many of Sweden's wars during that time. It was referred to as the nation's treasury; Sweden had a copper backed currency.

Copper is used in roofing, currency, and for photographic technology known as the daguerreotype. Copper was used in Renaissance sculpture, and was used to construct the Statue of Liberty; copper continues to be used in construction of various types. Copper plating and copper sheathing were widely used to protect the under-water hulls of ships, a technique pioneered by the British Admiralty in the 18th century. The Norddeutsche Affinerie in Hamburg was the first modern electroplating plant, starting its production in 1876. The German scientist Gottfried Osann invented powder metallurgy in 1830 while determining the metal's atomic mass; around then it was discovered that the amount and type of alloying element (e.g., tin) to copper would affect bell tones. Flash smelting was developed by Outokumpu in Finland and first applied at Harjavalta in 1949; the energy-efficient process accounts for 50% of the world's primary copper production.

The Intergovernmental Council of Copper Exporting Countries, formed in 1967 by Chile, Peru, Zaire and Zambia, operated in the copper market as OPEC does in oil, though it never achieved the same influence, particularly because the second-largest producer, the United States, was never a member; it was dissolved in 1988.

Applications

See also: Copper in renewable energy

Assorted copper fittings

The major applications of copper are electrical wire (60%), roofing and plumbing (20%), and industrial machinery (15%). Copper is used mostly as a pure metal, but when greater hardness is required, it is put into such alloys as brass and bronze (5% of total use). For more than two centuries, copper paint has been used on boat hulls to control the growth of plants and shellfish. A small part of the copper supply is used for nutritional supplements and fungicides in agriculture. Machining of copper is possible, although alloys are preferred for good machinability in creating intricate parts.

Wire and cable

Main article: Copper wire and cable

Despite competition from other materials, copper remains the preferred electrical conductor in nearly all categories of electrical wiring except overhead electric power transmission where aluminium is often preferred. Copper wire is used in power generation, power transmission, power distribution, telecommunications, electronics circuitry, and countless types of electrical equipment. Electrical wiring is the most important market for the copper industry. This includes structural power wiring, power distribution cable, appliance wire, communications cable, automotive wire and cable, and magnet wire. Roughly half of all copper mined is used for electrical wire and cable conductors. Many electrical devices rely on copper wiring because of its multitude of inherent beneficial properties, such as its high electrical conductivity, tensile strength, ductility, creep (deformation) resistance, corrosion resistance, low thermal expansion, high thermal conductivity, ease of soldering, malleability, and ease of installation.

For a short period from the late 1960s to the late 1970s, copper wiring was replaced by aluminium wiring in many housing construction projects in America. The new wiring was implicated in a number of house fires and the industry returned to copper.

Electronics and related devices

Copper electrical busbars distributing power to a large building

Integrated circuits and printed circuit boards increasingly feature copper in place of aluminium because of its superior electrical conductivity; heat sinks and heat exchangers use copper because of its superior heat dissipation properties. Electromagnets, vacuum tubes, cathode ray tubes, and magnetrons in microwave ovens use copper, as do waveguides for microwave radiation.

Electric motors

Copper's superior conductivity enhances the efficiency of electrical motors. This is important because motors and motor-driven systems account for 43%–46% of all global electricity consumption and 69% of all electricity used by industry. Increasing the mass and cross section of copper in a coil increases the efficiency of the motor. Copper motor rotors, a new technology designed for motor applications where energy savings are prime design objectives, are enabling general-purpose induction motors to meet and exceed National Electrical Manufacturers Association (NEMA) premium efficiency standards.

Architecture

Main article: Copper in architecture

Copper roof on the Minneapolis City Hall, coated with patina

Old copper utensils in a Jerusalem restaurant

Copper has been used since ancient times as a durable, corrosion resistant, and weatherproof architectural material. Roofs, flashings, rain gutters, downspouts, domes, spires, vaults, and doors have been made from copper for hundreds or thousands of years. Copper's architectural use has been expanded in modern times to include interior and exterior wall cladding, building expansion joints, radio frequency shielding, and antimicrobial and decorative indoor products such as attractive handrails, bathroom fixtures, and counter tops. Some of copper's other important benefits as an architectural material include low thermal movement, light weight, lightning protection, and recyclability.

The metal's distinctive natural green patina has long been coveted by architects and designers. The final patina is a particularly durable layer that is highly resistant to atmospheric corrosion, thereby protecting the underlying metal against further weathering. It can be a mixture of carbonate and sulfate compounds in various amounts, depending upon environmental conditions such as sulfur-containing acid rain. Architectural copper and its alloys can also be 'finished' to take on a particular look, feel, or color. Finishes include mechanical surface treatments, chemical coloring, and coatings.

Copper has excellent brazing and soldering properties and can be welded; the best results are obtained with gas metal arc welding.

Antibiofouling applications

Main articles: Copper alloys in aquaculture and Copper sheathing

Copper is biostatic, meaning bacteria and many other forms of life will not grow on it. For this reason it has long been used to line parts of ships to protect against barnacles and mussels. It was originally used pure, but has since been superseded by Muntz metal and copper-based paint. Similarly, as discussed in copper alloys in aquaculture, copper alloys have become important netting materials in the aquaculture industry because they are antimicrobial and prevent biofouling, even in extreme conditions and have strong structural and corrosion-resistant properties in marine environments.

Antimicrobial applications

Main articles: Antimicrobial properties of copper and Antimicrobial copper-alloy touch surfaces

Copper-alloy touch surfaces have natural properties that destroy a wide range of microorganisms (e.g., E. coli O157:H7, methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus, Clostridium difficile, influenza A virus, adenovirus, and fungi). Some 355 copper alloys were proven to kill more than 99.9% of disease-causing bacteria within just two hours when cleaned regularly. The United States Environmental Protection Agency (EPA) has approved the registrations of these copper alloys as "antimicrobial materials with public health benefits"; that approval allows manufacturers to make legal claims to the public health benefits of products made of registered alloys. In addition, the EPA has approved a long list of antimicrobial copper products made from these alloys, such as bedrails, handrails, over-bed tables, sinks, faucets, door knobs, toilet hardware, computer keyboards, health club equipment, and shopping cart handles (for a comprehensive list, see: Antimicrobial copper-alloy touch surfaces#Approved products). Copper doorknobs are used by hospitals to reduce the transfer of disease, and Legionnaires' disease is suppressed by copper tubing in plumbing systems. Antimicrobial copper alloy products are now being installed in healthcare facilities in the U.K., Ireland, Japan, Korea, France, Denmark, and Brazil and in the subway transit system in Santiago, Chile, where copper-zinc alloy handrails will be installed in some 30 stations between 2011 and 2014.

Folk medicine

Copper is commonly used in jewelry, and according to some folklore, copper bracelets relieve arthritis symptoms. In one trial for osteoarthritis and one trial for rheumatoid arthritis no differences is found between copper bracelet and control (non-copper) bracelet. No evidence shows that copper can be absorbed through the skin. If it were, it might lead to copper poisoning.

Compression clothing

Recently, some compression clothing with inter-woven copper has been marketed with health claims similar to the folk medicine claims. Because compression clothing is a valid treatment for some ailments, the clothing may have that benefit, but the added copper may have no benefit beyond a placebo effect.

Other uses

Solutions of copper compounds are used as a wood preservative, particularly in treating the original portion of structures during restoration of dry rot damage. Together with zinc, copper wires may be installed over non-conductive roofing materials to discourage the growth of moss. Textile fibers are blended with copper to create antimicrobial protective fabrics. Copper alloys are used in musical instruments, particularly: the body of brass instruments; circuitry for all those that are electronically amplified; the bodies of brass percussion such as gongs, bells, and kettle drums; tuning heads on guitars and other string instruments; string windings on harps, pianos, harpsichords, and string instruments; and the frame elements of pianos and harps. Copper is commonly used as a base on which other metals such as nickel are electroplated.

Copper is one of three metals, along with lead and silver, used in the museum materials testing procedure called the Oddy test to detect chlorides, oxides, and sulfur compounds.

Copper is used as the printing plate in etching, engraving and other forms of intaglio printmaking.

Copper oxide and carbonate are used add color in stained glass works, in glassmaking, and in ceramic glazes to impart turquoise blue, green, and brown colors.

Copper is used to create stills for distilling spirits, for example to make whisky. Its malleability makes it easy to bend into the various shapes required and allows considerable flexibility in the shaping of the still and associated pipework; the metal also reacts with undesirable sulfur-containing components in the vapor and distillate making for a cleaner product.

Degradation

Chromobacterium violaceum and Pseudomonas fluorescens can both mobilize solid copper as a cyanide compound. The ericoid mycorrhizal fungi associated with Calluna, Erica and Vaccinium can grow in metalliferous soils containing copper. The ectomycorrhizal fungus Suillus luteus protects young pine trees from copper toxicity. A sample of the fungus Aspergillus niger was found growing from gold mining solution and was found to contain cyano complexes of such metals as gold, silver, copper, iron, and zinc. The fungus also plays a role in the solubilization of heavy metal sulfides.

Biological role

Main article: Copper in health

Rich sources of copper include oysters, beef and lamb liver, Brazil nuts, blackstrap molasses, cocoa, and black pepper. Good sources include lobster, nuts and sunflower seeds, green olives, avocados, and wheat bran.

Copper proteins have diverse roles in biological electron transport and oxygen transportation, processes that exploit the easy interconversion of Cu(I) and Cu(II). Copper is essential in the aerobic respiration of all eukaryotes. In mitochondria, it is found in cytochrome c oxidase, which is the last protein in oxidative phosphorylation. Cytochrome c oxidase is the protein that binds the O₂ between a copper and an iron; the protein transfers 8 electrons to the O₂ molecule to reduce it to two molecules of water. Copper is also found in many superoxide dismutases, proteins that catalyze the decomposition of superoxides by converting it (by disproportionation) to oxygen and hydrogen peroxide:

2 HO₂ → H₂O₂ + O₂

The protein hemocyanin is the oxygen carrier in most mollusks and some arthropods such as the horseshoe crab (Limulus polyphemus). Because hemocyanin is blue, these organisms have blue blood rather than the red blood of iron-based hemoglobin. Structurally related to hemocyanin are the laccases and tyrosinases. Instead of reversibly binding oxygen, these proteins hydroxylate substrates, illustrated by their role in the formation of lacquers. The biological role for copper commenced with the appearance of oxygen in earth's atmosphere. Several copper proteins, such as the "blue copper proteins", do not interact directly with substrates, hence they are not enzymes. These proteins relay electrons by the process called electron transfer.

Photosynthesis functions by an elaborate electron transport chain within the thylakoid membrane. A central link in this chain is plastocyanin, a blue copper protein.

A unique tetranuclear copper center has been found in nitrous-oxide reductase.

Dietary needs

Copper is an essential trace element in plants and animals, but not all microorganisms. The human body contains copper at a level of about 1.4 to 2.1 mg per kg of body mass. Copper is absorbed in the gut, then transported to the liver bound to albumin. After processing in the liver, copper is distributed to other tissues in a second phase, which involves the protein ceruloplasmin, carrying the majority of copper in blood. Ceruloplasmin also carries the copper that is excreted in milk, and is particularly well-absorbed as a copper source. Copper in the body normally undergoes enterohepatic circulation (about 5 mg a day, vs. about 1 mg per day absorbed in the diet and excreted from the body), and the body is able to excrete some excess copper, if needed, via bile, which carries some copper out of the liver that is not then reabsorbed by the intestine.

Dietary recommendations

The U.S. Institute of Medicine (IOM) updated the estimated average requirements (EARs) and recommended dietary allowances (RDAs) for copper in 2001. If there is not sufficient information to establish EARs and RDAs, an estimate designated Adequate Intake (AI) is used instead. The current EAR for copper for people age 14 and older is 0.7 mg/day. The RDA is 0.9 mg/day. RDAs are higher than EARs so as to identify amounts that will cover people with higher than average requirements. The RDA for pregnancy is 1.0 mg/day. RDA for lactation is 1.3 mg/day. For infants up to 12 months, AI is 0.22 mg/day. For children age 1–13 years the RDA increases with age from 0.34 to 0.7 mg/day. As for safety, the IOM also sets Tolerable upper intake levels (ULs) for vitamins and minerals when evidence is sufficient. In the case of copper the UL is set at 10 mg/day. Collectively the EARs, RDAs, AIs and ULs are referred to as Dietary Reference Intakes.

The European Food Safety Authority (EFSA) refers to the collective set of information as Dietary Reference Values, with Population Reference Intake (PRI) instead of RDA, and Average Requirement instead of EAR. AI and UL defined the same as in United States. For women and men ages 18 and older the AIs are set at 1.3 and 1.6 mg/day, respectively. AIs for pregnancy and lactation is 1.5 mg/day. For children ages 1–17 years the AIs increase with age from 0.7 tp 1.3 mg/day. These AIs are higher than the U.S. RDAs. The European Food Safety Authority reviewed the same safety question and set its UL at 5 mg/day, which is half the U.S. value.

For U.S. food and dietary supplement labeling purposes the amount in a serving is expressed as a percent of Daily Value (%DV). For copper labeling purposes 100% of the Daily Value was 2.0 mg, but as of May 27, 2016 it was revised to 0.9 mg to bring it into agreement with the RDA. A table of the old and new adult Daily Values is provided at Reference Daily Intake. The original deadline to be in compliance was July 28, 2018, but on September 29, 2017 the FDA released a proposed rule that extended the deadline to January 1, 2020 for large companies and January 1, 2021 for small companies.

Deficiency

Because of its role in facilitating iron uptake, copper deficiency can produce anemia-like symptoms, neutropenia, bone abnormalities, hypopigmentation, impaired growth, increased incidence of infections, osteoporosis, hyperthyroidism, and abnormalities in glucose and cholesterol metabolism. Conversely, Wilson's disease causes an accumulation of copper in body tissues.

Severe deficiency can be found by testing for low plasma or serum copper levels, low ceruloplasmin, and low red blood cell superoxide dismutase levels; these are not sensitive to marginal copper status. The "cytochrome c oxidase activity of leucocytes and platelets" has been stated as another factor in deficiency, but the results have not been confirmed by replication.

Toxicity

NFPA 704 fire diamond
0 2 0
Fire diamond for copper metal

Main article: Copper toxicity

Gram quantities of various copper salts have been taken in suicide attempts and produced acute copper toxicity in humans, possibly due to redox cycling and the generation of reactive oxygen species that damage DNA. Corresponding amounts of copper salts (30 mg/kg) are toxic in animals. A minimum dietary value for healthy growth in rabbits has been reported to be at least 3 ppm in the diet. However, higher concentrations of copper (100 ppm, 200 ppm, or 500 ppm) in the diet of rabbits may favorably influence feed conversion efficiency, growth rates, and carcass dressing percentages.

Chronic copper toxicity does not normally occur in humans because of transport systems that regulate absorption and excretion. Autosomal recessive mutations in copper transport proteins can disable these systems, leading to Wilson's disease with copper accumulation and cirrhosis of the liver in persons who have inherited two defective genes.

Elevated copper levels have also been linked to worsening symptoms of Alzheimer's disease.

Human exposure

In the US, the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) has designated a permissible exposure limit (PEL) for copper dust and fumes in the workplace as a time-weighted average (TWA) of 1 mg/m³. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a Recommended exposure limit (REL) of 1 mg/m³, time-weighted average. The IDLH (immediately dangerous to life and health) value is 100 mg/m³.

Copper is a constituent of tobacco smoke. The tobacco plant readily absorbs and accumulates heavy metals, such as copper from the surrounding soil into its leaves. These are readily absorbed into the user's body following smoke inhalation. The health implications are not clear.

See also

• Copper nanoparticle
• Erosion corrosion of copper water tubes
  • Cold water pitting of copper tube
• List of countries by copper production
• Metal theft
  • Operation Tremor
• Smelter
• Peak copper
  • Anaconda Copper
  • Antofagasta PLC
  • Bingham Canyon Mine
  • Codelco
  • Grasberg mine
  • El Boleo mine

Notes

Pourbaix diagrams for copper

in pure water, or acidic or alkali conditions. Copper in neutral water is more noble than hydrogen.	in water containing sulfide	in 10 M ammonia solution	in a chloride solution

Further reading

• Massaro, Edward J., ed. (2002). Handbook of Copper Pharmacology and Toxicology. Humana Press. ISBN 0-89603-943-9. 
• "Copper: Technology & Competitiveness (Summary) Chapter 6: Copper Production Technology" (PDF). Office of Technology Assessment. 2005. 
• Current Medicinal Chemistry, Volume 12, Number 10, May 2005, pp. 1161–1208(48) Metals, Toxicity and Oxidative Stress
• William D. Callister (2003). Materials Science and Engineering: an Introduction (6th ed.). Wiley, New York. Table 6.1, p. 137. ISBN 0-471-73696-1. 
• Material: Copper (Cu), bulk, MEMS and Nanotechnology Clearinghouse.
• Kim BE; Nevitt T; Thiele DJ (2008). "Mechanisms for copper acquisition, distribution and regulation". Nat. Chem. Biol. 4 (3): 176–85. doi:10.1038/nchembio.72. PMID 18277979. 
• Copper transport disorders: an Instant insight from the Royal Society of Chemistry

External links

• Copper at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Copper and compounds fact sheet from the National Pollutant Inventory of Australia
• CDC–NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Copper (dusts and mists) from the Centers for Disease Control and Prevention's National Institute for Occupational Safety and Health
• CDC–NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Copper fume from the Centers for Disease Control and Prevention's National Institute for Occupational Safety and Health
• Copper.org - official website of the Copper Development Association with an extensive site of properties and uses of copper
  • Brass.org - also operated by the Copper Development Association; dedicated to brass, a copper alloy.
• Price history of copper, according to the IMF

UpToDate Contents

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• 1. 銅欠乏性脊髄神経障害 copper deficiency myeloneuropathy
• 2. 食物中の微量ミネラルの概要 overview of dietary trace minerals
• 3. ウィルソン病の診断のための検査 tests used in the diagnosis of wilson disease
• 4. ウィルソン病の臨床症状、診断、および自然史 clinical manifestations diagnosis and natural history of wilson disease
• 5. 子宮内避妊の概要 overview of intrauterine contraception

English Journal

• Determination of some minerals and β-carotene contents in aromatic indica rice (Oryza sativa L.) germplasm.

• Renuka N1, Mathure SV1, Zanan RL1, Thengane RJ1, Nadaf AB2.
• Food chemistry.Food Chem.2016 Jan 15;191:2-6. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.05.045. Epub 2015 May 19.
• 39 aromatic indica rice (Oryza sativa L.) cultivars were characterized for Iron, Zinc, Calcium, Magnesium, Copper and β-carotene contents. The β-carotene contents were ranging from 1.23 to 9.9μg/g in brown and 0.08 to 1.99μg/g in milled rice. Among the mineral contents, Magnesium was found rangi
• PMID 26258694

• Inhibitory effect of synthetic aromatic heterocycle thiosemicarbazone derivatives on mushroom tyrosinase: Insights from fluorescence, (1)H NMR titration and molecular docking studies.

• Xie J1, Dong H2, Yu Y3, Cao S4.
• Food chemistry.Food Chem.2016 Jan 1;190:709-16. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.05.124. Epub 2015 May 30.
• Three structurally similar aromatic heterocyclic compounds 2-thiophenecarboxaldehyde (a), 2-furaldehyde (b), 2-pyrrolecarboxaldehyde (c) were chosen and a series of their thiosemicarbazone derivatives(1a-3a, 1b-3b and 1c-3c) were synthesized to evaluate their biological activities as mushroom tyrosi
• PMID 26213029

• Preparation of yolk-shell structured copper oxide@silica oxide spheres and their application in high performance electrochemical sensing of Formoterol fumarate residues in swine feed and tissues.

• Gan T1, Shi Z2, Hu D2, Lv Z2, Sun J2, Liu Y2.
• Food chemistry.Food Chem.2016 Jan 1;190:544-51. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.05.132. Epub 2015 Jun 2.
• In this paper, we report a facile route to synthesize yolk-shell structured copper oxide@silica oxide (CuO@SiO2) spheres and their application to construct an electrochemical Formoterol fumarate (FF) sensor. The CuO@SiO2 was characterized by means of Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray po
• PMID 26213008

• Community of thermoacidophilic and arsenic resistant microorganisms isolated from a deep profile of mine heaps.

• Casas-Flores S1, Gómez-Rodríguez EY, García-Meza JV.
• AMB Express.AMB Express.2015 Dec;5(1):132. doi: 10.1186/s13568-015-0132-5. Epub 2015 Aug 19.
• Soluble arsenic (As) in acidic feed solution may inhibit the copper (Cu) bioleaching process within mine heaps. To clarify the effect of soluble arsenic on the live biomass and bioxidative activity in heaps, toxicological assays were performed using a synthetic feed solution given by a mine company.
• PMID 26283066

Japanese Journal

• 固体Cu-溶融Alの接触面形状が生成化合物に及ぼす影響 : Cu-Al混合粉末燃焼合成の理解のため

• 日本金属学会誌 = Journal of the Japan Institute of Metals and Materials 81(7), 366-375, 2017-07
• NAID 40021235788

• 電解精製浴からの電析銅の表面粗度および均一電着性に及ぼす添加剤の相乗効果

• 日本金属学会誌 = Journal of the Japan Institute of Metals and Materials 81(7), 358-365, 2017-07
• NAID 40021235776

• Influence of Sn Addition on Castability, Mechanical Properties and Corrosion Resistance of JIS CAC804 Silzin Bronze Castings

• Materials transactions 58(7), 1027-1031, 2017-07
• NAID 40021235136

• Fully gapped superconductivity with no sign change in the prototypical heavy-fermion CeCu2Si2

• Science Advances 3(6), 2017-06-23
• NAID 120006313615

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• copperの意味・用例｜英辞郎 on the WEB：アルク

copper 【1名】 《元素》銅 【語源】ラテン語で銅を意味するcuprumから。銅の産... - アルクがお届けする進化するオンライン英和・和英辞書データベース。一般的な単語や連語から、イディオム、専門用語、スラングまで幅広く収録。

• copperの意味 - 英和辞典 - コトバンク

a copper bracelet 銅の腕輪 copper wire 銅線 the Copper Belt アフリカ中部の銅産出地帯. 2 銅色の, 赤褐色の. [後ラテン語cuprum. ラテン語aes Cyprium（キプロス島の銅）の短縮形] 出典｜小学館 プログレッシブ英和中辞典(第4版 ...

• LME Copper - London Metal Exchange: Home

LME Copper: For information on physical and futures specifications, warehousing, brand listing and pricing from the world's most liquid industrial metals market. ... A large range of price and trading information is available for market ...

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「銅」

　　[★]

英

copper, Cu

関

基準値

• 30 μg/day未満

臨床関連

• Wilson病

「Cu」

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• 銅 copper
• 尿素クリアランス urea clearance

　

「cuprous」

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• 銅の、銅一価の

関

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関

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