碱式碳酸铜

名贵的矿物宝石

碱式碳酸铜

碱式碳酸铜（英文名：Cupric carbonate basic）是一种无机化合物，别名铜绿，化学式为Cu(OH)₂·CuCO₃[1]。碱式碳酸铜的分子量为221.12[0]，外观为孔雀绿色的细小不定型粉末[2]，密度为4 g/cm³[3]，熔点为200 ℃，且在该温度下会发生分解[4]，分解产物为氧化铜、二氧化碳和水[1][5]。碱式碳酸铜不溶于冷水和乙醇，可溶于酸、氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液。[2]碱式碳酸铜具有一定毒性，吸入碱式碳酸铜会对呼吸道造成一定刺激[4]，摄入一定量的碱式碳酸铜后会引起急性铜中毒，导致肝损伤、高铁血红蛋白血症和溶血性贫血等损害[0]。碱式碳酸铜是孔雀石[6]和铜锈[7]的主要成分，其中孔雀石为天然矿物，广泛分布在自然铜和黄铜矿易于风化氧化的地方[8]，常一同出现的碱式碳酸铜矿物还有结构式为Cu₃(CO₃)₂(OH)₂的蓝铜矿。[9]

碱式碳酸铜（英文名：Cupric carbonate basic）是一种无机化合物，别名铜绿，化学式为Cu(OH)₂·CuCO₃[2]。碱式碳酸铜的分子量为221.12[1]，外观为孔雀绿色的细小不定型粉末[3]，密度为4 g/cm³[4]，熔点为200 ℃，且在该温度下会发生分解[5]，分解产物为氧化铜、二氧化碳和水[2][6]。碱式碳酸铜不溶于冷水和乙醇，可溶于酸、氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液。[3]碱式碳酸铜具有一定毒性，吸入碱式碳酸铜会对呼吸道造成一定刺激[5]，摄入一定量的碱式碳酸铜后会引起急性铜中毒，导致肝损伤、高铁血红蛋白血症和溶血性贫血等损害[1]。

碱式碳酸铜是孔雀石[7]和铜锈[8]的主要成分，其中孔雀石为天然矿物，广泛分布在自然铜和黄铜矿易于风化氧化的地方[9]，常一同出现的碱式碳酸铜矿物还有结构式为Cu₃(CO₃)₂(OH)₂的蓝铜矿。[10]

实验室和工业上制备碱式碳酸铜一般是通过以可溶性铜盐和可溶性碳酸盐为原料制备，最常见的工业制备方法是以硫酸铜和碳酸氢钠（或碳酸钠）溶液为原料混合反应制备。[11][12]

碱式碳酸铜用途广泛，在化工领域中常用作有机反应的催化剂[13]、配置电镀液[14]和分析试剂[15]等、也可用于医药[16]、珠宝、农业和养殖业等其他行业中。[15]

分布情况

碱式碳酸铜是孔雀石的主要成分[7]。孔雀石是含铜的碳酸盐矿物[17]，常呈柱状、针状、纤维状、晶簇状等形态，通常为自然铜和黄铜矿暴露地表经风化形成[9]，因此常出现在铜矿地表或近地表氧化带，是原生铜矿的重要找矿标志矿物，常与赤铜矿、蓝铜矿、铜蓝、硅孔雀石共生[7]。世界上宝石级的孔雀石产地主要有赞比亚、扎伊尔马达加斯加、乌拉尔、谢西、艾塞尔费尔德、里奥马利娜、智利等。中国的宝石级孔雀石资源主要分布在阳春、大冶，东川、铜陵、宣州等地。[9]

碱式碳酸铜是铜绿的主要成分，铜在含有二氧化碳的潮湿空气中久置一段时间后会在表面形成一层铜绿。[8]

蓝铜矿（结构式：Cu₃(CO₃)₂(OH)₂，也是一种碱式碳酸铜矿物，俗称“石青”）同样位于铜矿的氧化带，与孔雀石共生，其宝石级晶体主要产自美国和纳米比亚，还有产出国法国、墨西哥、澳大利亚和智利。[10]

物质结构

碱式碳酸铜晶体为单斜晶系，空间群为P2₁/a，单位晶胞的结构参数为a=9.502Å，b=11.974Å，c=3.240Å，β=98.75°[18]，每个碱式碳酸铜晶胞种含有40个原子。[19]

碱式碳酸铜的分子片段（标示了价键长度(Å)和相应的力常量(mdyn/Å)（在括号中））[19]

蓝铜矿的主要成分Cu₃(CO₃)₂(OH)₂为单斜晶系，晶体结构成板状或者柱状。[10]

物理性质

常温下碱式碳酸铜外观为孔雀绿色的细小不定型粉末[3]，密度为4 g/cm³[4]，熔点为200 ℃[5]，不溶于冷水和乙醇。[3]

分解反应

碱式碳酸铜在加热至200 ℃左右时易发生分解，分解产物为氧化铜、二氧化碳和水。[2][6]

与酸反应

碱式碳酸铜可与酸反应生成相应的铜盐。如碱式碳酸铜与稀硫酸发生反应，可生成硫酸铜。[20]

碱式碳酸铜可溶于氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液形成铜的配合物。[3]

实验室制备

实验室中通常以可溶性铜盐和可溶性碳酸盐为原料制备碱式碳酸铜，如硫酸铜与碳酸钠反应制备碱式碳酸铜。[11]

分别配置一定浓度的硫酸铜溶液和碳酸钠溶液后，按照最恰当的反应温度和原料配比混合，待沉淀完全后减压过滤，洗涤烘干即可获得碱式碳酸铜产品。[11]

氨法

将含铜原料，用碳酸铵的氨水溶液处理，在一定温度条件下，用空气搅拌使混合溶液与氧充分接触反应一段时间后，过滤加热，用含有二氧化碳的蒸汽处理即可获得碱式碳酸铜产物。[12]

硫酸铜法

以硫酸铜和碳酸氢钠（或碳酸钠）溶液为原料混合反应制备而成，该方法是工业上制备碱式碳酸铜的常用方法。[12]

以碳酸钠为原料生产碱式碳酸铜的工业制备流程：[12]

硝酸铜-碳酸钠法

以硝酸铜和碳酸钠溶液为原料生产制备碱式碳酸铜。[12]

以硝酸铜和碳酸钠溶液为原料生产制备碱式碳酸铜的工业制备流程。[12]

化工

在有机化工方面，碱式碳酸铜可作为有机合成催化剂[14]，如在樟脑合成的过程中，异龙脑可在碱式碳酸铜的作用下脱氢获得较纯的樟脑。[13]

碱式碳酸铜还可应用于原油储存时的脱碱剂、生产铜化合物的原料、配置电镀液[14]和分析试剂等化工领域。[15]

珠宝

碱式碳酸铜矿物孔雀石可以作为珠宝。孔雀石原石呈钟乳状或葡萄状，晶面上呈玻璃至金刚光泽，纹理十分美丽，在古希腊和古罗马，孔雀石多被作为制造珠宝、护身符的原料。[21]

药物

以碱式碳酸铜为主要成分的孔雀石可作为药物，具有清热、生发和催吐的功效。孔雀石可以在酸性介质中溶解，因而可以在胃中溶出，起到催吐的效果。外用孔雀石可以收缩黏膜血管，同时可以起到杀菌的作用。[22]

铜绿也可作为药物，具有止痒、消毒和止血等功效，用于治疗毒蛇咬伤、湿疹等疾病。[16]

农牧

农业上用作黑穗病的防止剂，杀虫剂和磷毒的解毒剂，还可以用作种子的杀菌剂。畜牧业中还可以用作废料中的铜添加剂，与沥青混合使用还可以防止牲畜以及老鼠等啃咬树苗。[15]

其他

碱式碳酸铜也常作为除草、除藻、磷中毒的解毒剂[1]、制作烟火和颜料的基本原料[15]。

毒性

LD50（半数致死量）大鼠口服：159 mg/kg[1]

摄入一定量的碱式碳酸铜后会引起急性铜中毒，导致肝损伤、高铁血红蛋白血症和溶血性贫血等损害。[1]

最大允许的可吸入浓度(MAK)：0.01 mg/cm³[1]

健康危害

碱式碳酸铜粉末对眼睛、皮肤、呼吸道、粘膜等人体部位有刺激性作用。吸入其烟气会引起肝、肾损害及溶血。长期吸入会导致肺部纤维化。[5]

消防相关

碱式碳酸铜本身不能燃烧，但受热会放出刺激性有毒烟气。[5]

对于碱式碳酸铜的泄露问题，需立即疏散污染区域人员，消防处理人员需要佩戴防尘口罩和防化服。[5]

对于碱式碳酸铜的火灾问题，消防人员需要穿着全套防火防毒服。相关灭火措施需根据火灾现场的情况和环境决定。[5]

消防相关

碱式碳酸铜本身不能燃烧，但受热会放出刺激性有毒烟气。[5]

对于碱式碳酸铜的泄露问题，需立即疏散污染区域人员，消防处理人员需要佩戴防尘口罩和防化服。[5]

对于碱式碳酸铜的火灾问题，消防人员需要穿着全套防火防毒服。相关灭火措施需根据火灾现场的情况和环境决定。[5]

储存运输

采用塑料袋、外套编织袋包装。贮存在阴凉、干燥且通风的库房中。搬运相关货品时需要轻装轻卸，避免包装破损。[23]

参考资料 23

  1. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/25503
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. 参考 9
  10. 参考 10
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
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