구리: 요소 속성 및 용도

설명

구리는 적갈색의 전도성이 매우 높은 금속으로 전자, 건설, 제조 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되며 주로 전기 배선, 배관 및 여러 합금에 사용됩니다.

구리의 화학적 특성

구리는 CuO(구리(II) 산화물), CuSO₄(구리(II) 황산염), CuCl(구리(I) 염화물)과 같은 화합물의 수와 종류가 매우 다양한 것으로 잘 알려져 있습니다. 구리와 그 합금에 형성되는 녹색 층인 녹청은 금속이 공기에 노출될 때 시작되며 특히 부식에 강합니다. 이러한 녹청은 그 아래의 금속 층이 더 이상 파괴되지 않도록 보호합니다.

구리는 두 가지 주요 산화 상태를 나타냅니다: +1(Cu⁺)과 +2(Cu²⁺). 구리(II) 화합물이 더 흔한 반면, 구리(I) 화합물은 안정성이 떨어지고 산화가 더 쉽게 일어나는 경향이 있습니다. 구리가 산소와 상호작용하면 구리(II) 산화물을 형성하여 금속에 검은색 코팅을 입힙니다. 시간이 지남에 따라 공기와 이산화탄소에 더 노출되면 탄산구리가 형성되는데, 이는 자유의 여신상과 같이 풍화된 구리 표면에서 볼 수 있는 특징적인 녹색의 원인이 됩니다.

구리는 묽은 황산 및 염산과 같은 산과 반응하여 구리 염 용액을 형성하며, 이는 전기 도금부터 농약 제조에 이르기까지 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

구리의 물리적 특성

구리는 독특한 물리적 특성으로 인해 다양한 용도로 많이 사용됩니다. 적갈색은 구리의 가장 큰 특징 중 하나입니다. 밀도가 8.96g/cm³인 구리는 다른 금속에 비해 상대적으로 밀도가 높아 단단하고 견고한 느낌을 줍니다. 녹는점이 1,085°C(1,984°F)이고 끓는점이 2,562°C(4,639°F)로 높아 고온 환경에서 사용하기에 적합합니다.

구리의 가장 잘 알려진 물리적 특성은 아마도 은에 이어 두 번째로 전기 전도도가 높다는 점일 것입니다. 이러한 이유로 구리는 전기 배선의 표준 소재로 사용됩니다. 구리는 열전도율이 높아 열교환기 및 냉각 시스템에 유용합니다.

일반적인 용도

구리는 다양한 유용한 특성으로 인해 많은 산업 분야에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

• 전기 배선

구리의 높은 전도성 덕분에 구리는 주거용 및 산업용 전기 배선의 주요 소재로 사용됩니다. 전력망에서 가정용 회로에 이르기까지 구리는 전송 중 에너지 손실을 최소화하는 효율성으로 인해 통신에 널리 사용됩니다.

• 배관

구리 파이프는 부식에 강하고 내구성이 뛰어나며 항균성이 있기 때문에 배관 시스템에서 널리 사용됩니다. 구리는 고온과 고압을 견딜 수 있기 때문에 온수 및 냉수 시스템 모두에 이상적입니다.

• 건축

구리는 건축, 특히 지붕 공사에 널리 사용되며 미적 매력과 더 긴 시야를 제공합니다. 구리 지붕재는 내구성이 뛰어나고 부식에 강하기 때문에 국내 및 상업적으로 건축 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 구리 배선 또한 건물의 전기 시스템에서 광범위하게 사용됩니다.

• 합금

엔지니어링 애플리케이션에서 구리는 종종 다른 금속과 합금되어 향상된 특성을 가진 재료를 생산합니다. 황동(구리-아연 합금)과 청동(구리-주석 합금)과 같은 구리 합금은 동전과 메달부터 기어, 밸브, 악기에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다. 구리에 다른 금속을 첨가하면 구리가 강화되고 일반적으로 내식성과 미적 매력을 부여합니다.

• 주화

구리는 전통적으로 동전을 주조하는 데 사용되어 왔으며, 현재에도 구리의 합금은 여전히 사용되고 있습니다. 그러나 오늘날 디지털 화폐에 대한 선호도가 높아지는 추세에도 불구하고 구리는 가단성과 부식에 강한 특성으로 인해 여전히 동전 주조에 사용되고 있습니다.

구리 추출 및 준비 방법

광석에서 구리를 추출하는 기본 절차에는 두 가지가 있습니다: 화열 야금과 습식 야금.

열야금 공정

열야금법으로 구리 광석을 용광로에서 가열하여 황화구리와 황화철의 혼합물인 구리 매트를 생산합니다. 이를 더 정제하여 순수한 구리를 얻습니다. 제련과 변환을 거친 후 고순도 구리를 얻기 위해 전기 정련을 거치는 등 여러 단계가 포함됩니다.

습식 야금 공정

습식 제련 공정은 주로 황산과 같은 수용액을 사용하여 광석에서 구리를 침출합니다. 그런 다음 용매 추출이라는 공정을 통해 용액에서 구리를 분리한 다음 전기 제련을 통해 정제된 구리를 생산합니다. 이는 주로 저급 광석을 채굴할 때나 열야금 공정이 실행 불가능한 경우에 사용되는 대안입니다.

추출된 구리는 전기분해로 정제되는데, 구리 용액에 전류를 통과시켜 고순도 구리를 얻습니다.

관련 산업 제품

구리는 다양한 산업 제품을 제공하는 데 매우 중요한 역할을 하며, 그 중 일부는 다음과 같습니다:

• 구리는 전기전송 및 통신에 필수적입니다.구리 전선과 케이블은 전기 회로, 송전선, 네트워킹 시스템에서 널리 사용됩니다.
• 주로 인쇄 회로 기판에서 전자 회로 생산에 사용됩니다. 전도성이 높기 때문에 전자 기기의 성능이 효율적입니다.
• 이러한 합금의 예로는 강도, 내구성 및 부식에 대한 저항성이 필요한 부품 제조에 사용되는 황동(구리 및 아연)과 청동(구리 및 주석)이 있습니다. 예술품, 주택, 가정용 공예품부터 교량, 선박, 악기까지 그 용도는 매우 다양합니다.
• 구리는 열전도율이 높기 때문에 열교환기에 많이 사용되며, 따라서 효율적인 열 전달이 필요한 대부분의 산업 공정, 에어컨 및 냉장 시스템에서 주로 사용됩니다.

자주 묻는 질문

구리는 녹슬나요?

구리는 철처럼 녹슬지 않습니다. 대신 구리는 공기에 노출되면서 시간이 지남에 따라 탄산구리의 녹색 녹청을 형성합니다. 이는 실제로 기본 금속이 더 이상 부식되지 않도록 보호합니다.

구리는 어떻게 추출하나요?

구리는 열야금(용광로에서 광석을 가열) 또는 습식 야금(산 용액을 사용하여 구리를 용해) 기술을 사용하여 회수합니다.

구리를 재활용할 수 있나요?

예, 구리는 영구적으로 그 특성을 잃지 않고 재활용할 수 있습니다. 구리는 전 세계에서 가장 널리 재활용되는 금속 중 하나입니다.

가장 일반적인 구리 합금은 무엇인가요?

가장 일반적인 구리 합금은 황동(구리와 아연)과 청동(구리와 주석)입니다. 이러한 합금은 동전부터 산업 기계에 이르기까지 다양한 용도로 사용됩니다.