まとめ
- 銅を空気中で加熱した際に、酸素と結合して生成される黒色の粉末状の物質です。
- 水素や炭素などの還元剤とともに加熱すると、酸素を失ってもとの赤褐色の銅に戻る性質（還元）を持ちます。
- 反応に関与する質量の比は「銅：酸素：酸化銅 ＝ 4：1：5」という一定の割合になることが知られています。
解説
銅（Cu）を空気中で加熱すると、空気中の酸素（O2）と激しく結びつき、酸化銅(II)（CuO）へと変化します。この化学変化を酸化と呼び、もともと金属光沢のあった赤褐色の銅は、光沢を失った黒色の粉末になります。化学反応式は「2Cu + O2 → 2CuO」で表されます。
酸化銅の大きな特徴は、他の物質に酸素を奪われやすい点にあります。例えば、酸化銅を水素（H2）気流中で加熱すると、酸化銅から酸素が取り除かれて水（H2O）が生成され、酸化銅自体は純粋な銅へと戻ります。このように酸化物から酸素を取り除く反応を「還元」と呼びます。炭素（C）を用いた場合も同様に、二酸化炭素を放出しながら銅が析出します。これらの反応は、物質の質量変化や化学反応の基礎として非常に重要です。
金属が酸素と結びつく反応には、激しく熱や光を出す「燃焼」と、長い時間をかけてゆっくり進む「さび」の2種類があります。酸化銅の生成は加熱による急激な反応ですが、鉄が湿った空気中で酸素と結びつく現象は「さび」の代表例です。どちらも酸化反応であり、反応後は酸素の重さが加わるため、もとの金属よりも質量が増加します。
また、計算問題では「銅4gを完全に燃焼させると5gの酸化銅になる」という4：1：5の比率が頻出します。マグネシウムの場合は3：2：5の比率で酸化マグネシウムになるため、物質によって酸素と結びつく割合が異なる点に注意が必要です。さらに、酸化反応で発生する「熱」は物質ではなくエネルギーの移動として定義され、使い捨てカイロなどの発熱反応にも応用されています。
銅という金属を火で熱すると、空気の中にある酸素とくっついて、真っ黒な粉に変わります。この黒い粉のことを「酸化銅」といいます。もともとの銅は赤っぽい色をしていますが、酸素と合体すると色が全く変わってしまうのが特徴です。
面白いことに、この黒い酸化銅から酸素を取りのぞいて、もとの赤い銅にもどすこともできます。これを「還元」と呼びます。また、銅と酸素がくっつくときは重さの決まりがあって、銅4gに対して酸素1gがくっつきます。つまり、4gの銅をしっかり燃やすと、5gの酸化銅ができるというわけです。
鉄がさびるのも、実は銅が黒くなるのと同じ「酸素とくっつく」反応です。ただ、さびる方はとてもゆっくり進みます。使い捨てカイロは、この「さびる」ときに出る熱をわざと早く出して、手を温めているんですよ。
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