铜的测定方法.doc

1 引言铜是人们熟悉的金属元素, 广泛存在于自然环境中, 其产量和耗用量在有色金属中仅次于铝,居第二位。铜被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域; 在电气、电子工业中应用最广、用量最大, 占总消费量一半以上; 用于各种电缆和导线, 电机和变压器的绕阻、开关以及印刷线路板等; 在机械和运输车辆制造中, 用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等; 在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等; 在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产 100 万发子弹,需用铜 13~ 14 吨;在建筑工业中, 用做各种管道、管道配件、装饰器件等[1]。铜具有优良的理化性质, 被广泛应用于人们的日常生活, 如铜制水壶、铜火锅、铜勺、铜盘、铜碗及含铜食品添加剂、农药等。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高, 环境意识和自我保健意识的增强, 人们对铜的认识逐步深化, 其生物毒性效应也被人们逐渐认识。尽管铜是人体重要的必需微量元素, 但应用不当, 也易引起中毒反应。一般而言重金属都有一定的毒性, 但毒性的强弱与重金属进入体内的方式及剂量有关。口服时, 铜的毒性以铜的吸收为前提, 金属铜不易溶解, 毒性比铜盐小, 铜盐中尤以水溶性盐如醋酸铜和硫酸铜的毒性大。人体铜中毒是由于食用含铜食品过多而致,表现为腹痛, 皮疹、腹泻、呕吐,呕吐物为绿色。据 Luckey 报道,当铜超过人体需要量的 100 ~ 150 倍时,可引起坏死性肝炎和溶血性贫血[2]。铜潜在的毒性引起了人们的极大关注, 在更大的范围内控制它的浓度水平的法令框架已经在大多数发达国家强制执行。因此, 在水质、环境以及食品检测中, 铜的含量一直是考察环境污染程度和食品质量的一个重要指标, 因此灵敏、准确而又快速的铜含量检测方法尤为重要。 铜的简介 铜的性质铜(Cu) 是元素周期表第二十九位元素,属于第 IB 族,相对原子质量为 ,是包括银和金在内的金属元素系列的第一个元素,密度 8900kg/m 3, 为比较重的金属, 熔点 ℃, 沸点 2360 ℃。纯铜呈鲜明粉红色, 打磨光亮后会呈现出明亮的金属光泽, 铜不具有磁性, 其强度、硬度中等,抗磨蚀性极佳[3]。( 1 )铜的导电性铜最重要的特性之一便是其具有极佳的导电性, 这一特性使得铜大量应用于电子、电气、电信和电子行业。铜的这种高导电性与其原子结构有关: 当多个单独存在的铜原子结合成铜块时, 其价电子将不再局限于铜原子之中, 因而可以在全部的固态铜中自由移动,其导电性仅次于银。铜的导电性国际标准为:一长 1m 重 1g 的铜在 20℃时的导电量公认为 100% 。现在的铜炼技术已经可以生产出同品级铜的导电量比这个国际标准高出 4%~5% 。( 2 )铜的导热性固体铜中含有自由电子所产生的另一重要效应就是其拥有极高的导热性, 导热性仅次于银。且铜比金、银储量更丰富, 价格更便宜, 因此被制成电线电缆、接插件端子、引线框架等各种产品, 广泛用于电子电气、电讯和电子行业。铜还是各种换热设备如热交换器、冷凝器、散热器的关键材料, 被广泛应用于电站辅机、空调、制冷、汽车水箱、太阳能集热器栅板、海水淡化以及医药、化工、冶金等各种换热场合。( 3 )铜的耐蚀性铜具有良好的耐蚀性能,优于普通钢材,在碱性气氛中优于铝。铜在淡水中的腐蚀速度也很低(约 ) 。并且铜管用于运送自来水时, 管壁不沉积矿物质, 该优点是铁制水管所远不能及的。正因为这一特性, 高级卫浴给水装置中大量使用铜制水管、龙头及有关设备。铜极耐大气腐蚀, 其在表面可形成一层主要有碱式硫酸铜组成的保护薄膜, 即铜绿。因此铜材被用于建筑屋屋面板、雨水管、上下管道、管件;化工和医药容器、反应釜、纸浆滤网;舰船设备、螺旋桨、生活和消防管网; 冲制种类硬币( 耐腐蚀性)、装饰、奖牌、奖杯、雕塑和工艺品( 耐蚀性色泽典雅)等[4]。 铜的用途( 1) 电气工业中的应用 a. 电力输送:电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力电线、电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。 b. 电机制造:在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中, 绕组要用水或氢气冷却, 称为双水内冷或氢气冷却电机, 这就需要大长度的中空导线。电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的 60% 。( 2 )电子工业中的应用电子工业是新兴产业, 在它蒸蒸日上的发展过程中, 不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路, 发展到微电子和半导体集成电路中。电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需要高纯度无氧铜和弥