Tembaga

29Cu Tembaga
Tembaga asli (berukuran ~4 cm)
Garis spektrum tembaga
Sifat umum
Pengucapan	/têmbaga/[1]
Penampilan	metalik merah-jingga
Tembaga dalam tabel periodik
29Cu Hidrogen Helium Litium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluorin Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosforus Belerang Klorin Argon Kalium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Kromium Mangan Besi Kobalt Nikel Tembaga Seng Galium Germanium Arsen Selenium Bromin Kripton Rubidium Stronsium Itrium Zirkonium Niobium Molibdenum Teknesium Rutenium Rodium Paladium Perak Kadmium Indium Timah Antimon Telurium Iodin Xenon Sesium Barium Lantanum Serium Praseodimium Neodimium Prometium Samarium Europium Gadolinium Terbium Disprosium Holmium Erbium Tulium Iterbium Lutesium Hafnium Tantalum Wolfram Renium Osmium Iridium Platina Emas Raksa Talium Timbal Bismut Polonium Astatin Radon Fransium Radium Aktinium Torium Protaktinium Uranium Neptunium Plutonium Amerisium Kurium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrensium Ruterfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hasium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Kopernisium Nihonium Flerovium Moskovium Livermorium Tenesin Oganeson – ↑ Cu ↓ Ag nikel ← tembaga → seng Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	29
Golongan	golongan 11
Periode	periode 4
Blok	blok-d
Kategori unsur	logam transisi
Berat atom standar (Ar)	63,546±0,003 63,546±0,003 (diringkas)
Konfigurasi elektron	[Ar] 3d10 4s1
Elektron per kelopak	2, 8, 18, 1
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	1357,77 K ​(1084,62 °C, ​1984,32 °F)
Titik didih	2835 K ​(2562 °C, ​4643 °F)
Kepadatan mendekati s.k.	8,96 g/cm3
saat cair, pada t.l.	8,02 g/cm3
Kalor peleburan	13,26 kJ/mol
Kalor penguapan	300,4 kJ/mol
Kapasitas kalor molar	24,440 J/(mol·K)
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T (K) 1509 1661 1850 2089 2404 2834
Sifat atom
Bilangan oksidasi	−2, 0,[2] +1, +2, +3, +4 (oksida agak basa)
Elektronegativitas	Skala Pauling: 1,90
Energi ionisasi	ke-1: 745,5 kJ/mol ke-2: 1957,9 kJ/mol ke-3: 3555 kJ/mol (artikel)
Jari-jari atom	empiris: 128 pm
Jari-jari kovalen	132±4 pm
Jari-jari van der Waals	140 pm
Lain-lain
Kelimpahan alami	primordial
Struktur kristal	​kubus berpusat muka (fcc)
Kecepatan suara batang ringan	(teranil) 3810 m/s (pada s.k.)
Ekspansi kalor	16,5 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal	401 W/(m·K)
Resistivitas listrik	16,78 nΩ·m (suhu 20 °C)
Arah magnet	diamagnetik[3]
Suseptibilitas magnetik molar	−5,46×10−6 cm3/mol[4]
Modulus Young	110–128 GPa
Modulus Shear	48 GPa
Modulus curah	140 GPa
Rasio Poisson	0,34
Skala Mohs	3,0
Skala Vickers	343–369 MPa
Skala Brinell	235–878 MPa
Nomor CAS	7440-50-8
Sejarah
Penamaan	dari Siprus, tempat penambangan utama di era Romawi (Cyprium)
Penemuan	Timur Tengah (9000 SM)
Simbol	"Cu": dari Latin cuprum
Isotop tembaga yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 63Cu 69,15% stabil 64Cu sintetis 12,70 jam ε 64Ni β− 64Zn 65Cu 30,85% stabil 67Cu sintetis 61,83 jam β− 67Zn
lihat bicara sunting | referensi | di Wikidata

Tembaga adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Cu (dari bahasa Latin: cuprum) dan nomor atom 29. Ia adalah logam yang lunak, mudah ditempa, dan ulet dengan konduktivitas termal dan listrik yang sangat tinggi. Permukaan tembaga murni yang baru diekspos memiliki warna oranye merah muda. Tembaga digunakan sebagai konduktor panas dan listrik, sebagai building material, bahan bangunan, dan sebagai konstituen dari berbagai paduan logam, seperti perak sterling yang digunakan dalam perhiasan, kupronikel yang digunakan untuk membuat perangkat keras laut dan koin, serta konstantan yang digunakan dalam pengukur regangan dan termokopel untuk pengukuran suhu.

Tembaga adalah salah satu dari sedikit logam yang dapat terjadi di alam dalam bentuk logam yang dapat digunakan secara langsung (logam asli). Hal ini menyebabkan penggunaan tembaga oleh manusia sangat awal di beberapa daerah, dari 8000 SM. Ribuan tahun kemudian, ia adalah logam pertama yang dilebur dari bijih sulfida, 5000 SM; logam pertama yang dicetak menjadi sebuah bentuk dalam cetakan, 4000 SM; dan logam pertama yang sengaja dipadukan dengan logam lain, timah, untuk membuat perunggu.^[5]

Pada zaman Romawi, tembaga ditambang terutama di Siprus, yang menjadi asal nama logam ini, dari aes cyprium (logam Siprus), kemudian berubah menjadi cuprum (bahasa Latin). Coper (bahasa Inggris Kuno) dan copper (bahasa Inggris) berasal dari kata tersebut, dan ejaan selanjutnya pertama kali digunakan sekitar tahun 1530.^[6]

Senyawa yang biasa ditemui adalah garam tembaga(II), yang sering memberi warna biru atau hijau pada mineral seperti azurit, malasit, dan pirus, dan telah digunakan secara luas dan historis sebagai pigmen.

Tembaga yang digunakan dalam bangunan, biasanya untuk atap, teroksidasi membentuk patina hijau dari senyawa yang disebut verdigris. Tembaga kadang-kadang digunakan dalam seni dekoratif, baik dalam bentuk logam elemental maupun dalam senyawa sebagai pigmen. Senyawa tembaga digunakan sebagai agen bakteriostatik, fungisida, dan pengawet kayu.

Tembaga sangat penting untuk semua organisme hidup sebagai mineral diet karena ia merupakan konstituen kunci dari sitokrom c oksidase. Pada moluska dan krustasea, tembaga merupakan konstituen dari pigmen hemosianin darah, digantikan oleh hemoglobin kompleks besi pada ikan dan vertebrata lainnya. Pada manusia, tembaga ditemukan terutama di hati, otot, dan tulang.^[7] Tubuh orang dewasa mengandung antara 1,4 dan 2,1 mg tembaga per kilogram berat badan.^[8]

Tembaga, perak, dan emas berada di golongan 11 pada tabel periodik; ketiga logam ini memiliki satu elektron orbital-s di atas sebuah kulit elektron-d yang terisi dan dicirikan oleh keuletan, serta konduktivitas listrik dan termal yang tinggi. Kulit-d yang terisi pada ketiga unsur ini berkontribusi sedikit pada interaksi antaratom, yang didominasi oleh elektron-s melalui ikatan logam. Tidak seperti logam dengan kulit-d yang tidak lengkap, ikatan logam pada tembaga tidak memiliki karakter kovalen dan relatif lemah. Pengamatan ini menjelaskan kekerasan yang rendah dan keuletan yang tinggi dari monokristalin tembaga.^[9] Pada skala makroskopis, kemunculan cacat yang diperluas ke kisi kristal, menghambat aliran material di bawah tekanan yang diterapkan, sehingga meningkatkan kekerasannya. Untuk alasan ini, tembaga biasanya dipasok dalam bentuk polikristalin berbutir halus, yang memiliki kekuatan lebih besar daripada bentuk monokristalin.^[10]

Kelunakan tembaga sebagian menjelaskan konduktivitas listriknya yang tinggi dan (59,6×10⁶ S/m) dan konduktivitas termalnya yang tinggi, tertinggi kedua (kedua setelah perak) di antara logam murni pada suhu kamar.^[11] Hal ini dikarenakan resistivitas transpor elektron dalam logam pada suhu kamar terutama berasal dari hamburan elektron pada getaran termal kisi, yang relatif lemah pada logam lunak.^[9] Kerapatan arus tembaga maksimum yang diperbolehkan di udara terbuka kira-kira sebesar 3,1×10⁶ A/m2 luas penampang, dan di atasnya ia mulai memanas secara berlebihan.^[12]

Tembaga adalah salah satu dari sedikit unsur logam dengan warna alami selain abu-abu atau perak.^[13] Tembaga murni berwarna oranye-merah dan memperoleh noda kemerahan saat terkena udara. Hal ini disebabkan oleh frekuensi plasma tembaga yang rendah, yang terletak di bagian merah dari spektrum tampak, menyebabkannya menyerap warna hijau dan biru dengan frekuensi lebih tinggi.^[14]

Seperti logam lainnya, jika tembaga bersentuhan dengan logam lain, korosi galvanik akan terjadi.^[15]

Tembaga tidak bereaksi dengan air, tetapi bereaksi perlahan dengan oksigen dari udara untuk membentuk lapisan tembaga oksida cokelat-hitam yang, tidak seperti karat yang terbentuk pada besi di udara lembap, akan melindungi logam di bawahnya dari korosi lebih lanjut (pasivasi). Lapisan hijau verdigris (tembaga karbonat) sering terlihat pada struktur tembaga tua, seperti atap dari banyak bangunan tua^[16] dan Patung Liberty.^[17] Tembaga akan ternoda bila terkena beberapa senyawa belerang, di mana ia akan bereaksi membentuk berbagai tembaga sulfida.^[18]

Terdapat 29 isotop tembaga. ⁶³Cu dan ⁶⁵Cu bersifat stabil, dengan ⁶³Cu membentuk sekitar 69% tembaga alami; keduanya memiliki spin 3⁄2.^[19] Isotop lainnya bersifat radioaktif, dengan yang paling stabil adalah ⁶⁷Cu dengan waktu paruh 61,83 jam.^[19] Tujuh isotop metastabil telah dikarakterisasi; ^68mCu adalah yang berumur paling panjang dengan waktu paruh 3,8 menit. Isotop dengan nomor massa di atas 64 mengalami β⁻, sedangkan isotop dengan nomor massa di bawah 64 mengalami β⁺. ⁶⁴Cu, yang memiliki waktu paruh 12,7 jam, meluruh melalui dua cara tersebut.^[20]

⁶²Cu dan ⁶⁴Cu memiliki aplikasi yang signifikan. ⁶²Cu digunakan dalam ⁶²CuCu-PTSM sebagai pelacak radioaktif untuk tomografi emisi positron.^[21]

Tembaga diproduksi di dalam bintang masif^[22] dan terdapat di kerak Bumi dengan proporsi sekitar 50 bagian per juta (ppm).^[23] Di alam, tembaga terjadi dalam berbagai mineral, meliputi tembaga asli, tembaga sulfida seperti kalkopirit, bornit, digenit, kovelit, dan kalkosit, tembaga sulfosalt seperti tetrahedit-tenantit dan enargit, tembaga karbonat seperti azurit dan malasit, serta sebagai tembaga(I) atau tembaga(II) oksida seperti kuprit dan tenorit, masing-masing.^[11] Massa tembaga elemental terbesar yang ditemukan memiliki berat 420 ton dan ditemukan pada tahun 1857 di Semenanjung Keweenaw di Michigan, Amerika Serikat.^[23] Tembaga asli adalah sebuah polikristal, dengan kristal tunggal terbesar yang pernah dijelaskan berukuran 4,4 × 3,2 × 3,2 cm.^[24] Tembaga adalah unsur paling melimpah ke-25 di kerak Bumi, membentuk sekitar 50 ppm, dibandingkan dengan 75 ppm untuk seng dan 14 ppm untuk timbal.^[25]

Konsentrasi latar belakang khas tembaga tidak melebihi 1 ng/m³ di atmosfer; 150 mg/kg di dalam tanah; 30 mg/kg pada tumbuh-tumbuhan; 2 μg/L dalam air tawar dan 0,5 μg/L dalam air laut.^[26]

Sebagian besar tembaga ditambang atau diekstraksi sebagai tembaga sulfida dari tambang terbuka besar dalam deposit tembaga porfiri yang mengandung 0,4 hingga 1,0% tembaga. Contoh tambang yang ada antara lain Chuquicamata, di Chili, Tambang Kanyon Bingham, di Utah, Amerika Serikat, dan Tambang El Chino, di New Mexico, Amerika Serikat. Menurut Survei Geologi Britania Raya, pada tahun 2005, Chili adalah produsen tembaga terbesar dan menguasai sepertiga pasar dunia, diikuti oleh Amerika Serikat, Indonesia, dan Peru.^[11] Tembaga juga dapat diperoleh kembali melalui proses pelindian in-situ. Beberapa lokasi di negara bagian Arizona dianggap sebagai kandidat utama untuk metode ini.^[27] Jumlah tembaga yang digunakan terus meningkat dan kuantitas yang tersedia hampir tidak cukup untuk memungkinkan semua negara mencapai tingkat penggunaan dunia maju.^[28] Sumber tembaga alternatif untuk pengumpulan yang saat ini sedang diteliti adalah nodul polimetalik, yang terletak di Samudra Pasifik pada kedalaman sekitar 3000–6500 meter di bawah permukaan laut. Nodul ini mengandung logam berharga lainnya seperti kobalt dan nikel.^[29]

Tembaga telah digunakan setidaknya selama 10.000 tahun, tetapi lebih dari 95% dari semua tembaga yang pernah ditambang dan dilebur telah diekstraksi sejak tahun 1900.^[30] Seperti banyak sumber daya alam lainnya, jumlah total tembaga di Bumi sangat besar, dengan sekitar 10¹⁴ ton dalam kilometer teratas kerak Bumi, yang bernilai sekitar 5 juta tahun pada tingkat ekstraksi saat ini. Namun, hanya sebagian kecil dari cadangan ini yang layak secara ekonomi dengan harga dan teknologi saat ini. Estimasi cadangan tembaga yang tersedia untuk pertambangan bervariasi dari 25 hingga 60 tahun, tergantung pada asumsi inti seperti tingkat pertumbuhan.^[31] Daur ulang adalah sumber utama tembaga di dunia modern.^[30] Karena faktor-faktor ini dan faktor lainnya, masa depan produksi dan pasokan tembaga menjadi bahan perdebatan, termasuk konsep tembaga puncak, analog dengan minyak puncak.^{[butuh rujukan]}

Harga tembaga secara historis tidak stabil,^[32] dan harganya meningkat dari level terendah dalam 60 tahun terakhir sebesar AS$0,60/lb (AS$1,32/kg) pada Juni 1999 menjadi $3,75/lb ($8,27/kg) pada Mei 2006. Harga tersebut turun menjadi $2,40/lb ($5,29/kg) pada Februari 2007, kemudian naik kembali menjadi $3,50/lb ($7,71/kg) pada April 2007.^{[33][butuh sumber yang lebih baik]} Pada Februari 2009, melemahnya permintaan global dan penurunan tajam harga komoditas sejak harga tertinggi tahun sebelumnya membuat harga tembaga berada di angka $1,51/lb ($3,32/kg).^[34] Antara September 2010 dan Februari 2011, harga tembaga naik dari £5.000 per metrik ton menjadi £6.250 per metrik ton.^[35]

Konsentrasi tembaga pada bijih-bijih yang ada rata-rata hanya 0,6%, dan sebagian besar bijih komersial yang ada adalah sulfida, terutama kalkopirit (CuFeS₂), bornit (Cu₅FeS₄) dan, pada tingkat yang lebih rendah, kovelit (CuS) dan kalkosit (Cu₂S).^[36] Sebaliknya, konsentrasi rata-rata tembaga dalam nodul polimetalik diperkirakan 1,3%. Metode ekstraksi tembaga serta logam lain yang ditemukan dalam nodul ini meliputi pelindian belerang, peleburan, dan penerapan proses Cuprion.^[37][38] Untuk mineral yang ditemukan dalam bijih tanah, mereka dipekatkan dari bijih yang dihancurkan hingga kadar tembaga 10–15% melalui flotasi buih atau pelindian biologis.^[39] Pemanasan bahan ini dengan silika dalam peleburan kilat menghilangkan sebagian besar besi sebagai terak. Proses ini memanfaatkan kemudahan yang lebih besar untuk mengubah besi sulfida menjadi oksida, yang pada gilirannya bereaksi dengan silika untuk membentuk terak silikat yang mengapung di atas massa yang dipanaskan. Matte tembaga tembaga yang dihasilkan, terdiri dari Cu₂S, dipanggang untuk mengubah tembaga sulfida menjadi oksida:^[40]

2 Cu₂S + 3 O₂ → 2 Cu₂O + 2 SO₂

Kuproksida bereaksi dengan kuprosulfida untuk diubah menjadi tembaga melepuh saat dipanaskan:

2 Cu₂O + Cu₂S → 6 Cu + 2 SO₂

Proses matte Sudbury hanya mengubah setengah sulfida tersebut menjadi oksida dan kemudian menggunakan oksida ini untuk menghilangkan sisa belerang sebagai oksida. Ia kemudian disempurnakan secara elektrolitik dan lumpur anoda dieksploitasi untuk platina dan emas yang dikandungnya. Langkah ini memanfaatkan reduksi tembaga oksida menjadi logam tembaga yang relatif mudah. Gas alam kemudian dialirkan ke seluruh lepuh untuk menghilangkan sebagian besar oksigen yang tersisa dan pengekstrakan elektrolisis dilakukan pada bahan yang dihasilkan untuk menghasilkan tembaga murni:^[41]

Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu

Seperti aluminium, tembaga dapat didaur ulang tanpa mengurangi kualitasnya, baik dari keadaan mentah maupun dari produk manufaktur.^[42] Dilihat dari volumenya, tembaga adalah logam yang paling banyak didaur ulang ketiga setelah besi dan aluminium.^[43] Diperkirakan 80% dari semua tembaga yang pernah ditambang masih digunakan hingga saat ini.^[44] Menurut laporan Persediaan Logam dalam Masyarakat dari International Resource Panel, pemakaian tembaga per kapita global adalah sekitar 35–55 kg. Sebagian besar pemakaiannya terjadi di negara-negara yang lebih maju (140–300 kg per kapita) daripada negara-negara kurang berkembang (30–40 kg per capita).

Proses daur ulang tembaga kira-kira sama dengan yang digunakan untuk mengekstraksi tembaga tetapi membutuhkan langkah yang lebih sedikit. Tembaga bekas dengan kemurnian tinggi dilebur dalam sebuah tanur dan kemudian direduksi dan dicetak menjadi bilet dan ingot; tembaga bekas dengan kemurnian lebih rendah dimurnikan melalui penyepuhan dalam bak asam sulfat.^[45]

Terdapat banyak paduan tembaga yang telah diformulasikan, banyak di antaranya memiliki kegunaan penting. Kuningan adalah paduan tembaga dan seng. Perunggu biasanya mengacu pada paduan tembaga-timah, tetapi dapat merujuk pada paduan tembaga apa pun seperti perunggu aluminium. Tembaga adalah salah satu konstituen terpenting dari solder perak dan emas karat yang digunakan dalam industri perhiasan, mengubah warna, kekerasan, dan titik lebur paduan yang dihasilkan.^[48] Beberapa solder bebas timbal terdiri dari paduan timah dengan sebagian kecil tembaga dan logam lainnya.^[49]

Paduan tembaga dan nikel, disebut kupronikel, digunakan dalam koin berdenominasi rendah, sering kali untuk kelongsong luar. Koin lima sen A.S. (saat ini disebut nikel) terdiri dari 75% tembaga dan 25% nikel dalam komposisi homogen. Sebelum pengenalan kupronikel, yang diadopsi secara luas oleh banyak negara pada paruh kedua abad ke-20,^[50] paduan tembaga dan perak juga digunakan, dengan Amerika Serikat menggunakan paduan 90% perak dan 10% tembaga hingga tahun 1965, ketika perak yang beredar telah dihapus dari semua koin dengan pengecualian Setengah dolar - mereka diturunkan menjadi paduan 40% perak dan 60% tembaga antara tahun 1965 dan 1970.^[51] Paduan 90% tembaga dan 10% nikel tidaklah biasa karena ketahanannya terhadap korosi, digunakan untuk berbagai benda yang terpapar air laut, meskipun rentan terhadap sulfida yang terkadang ditemukan di pelabuhan dan muara yang tercemar.^[52] Paduan tembaga dengan aluminium (sekitar 7%) memiliki warna keemasan dan digunakan dalam dekorasi.^[23] Shakudō adalah paduan tembaga dekoratif Jepang yang mengandung persentase emas yang rendah, biasanya 4–10%, yang dapat dipatinakan menjadi warna biru tua atau hitam.^[53]

Kemiripan tampilan luar dari berbagai paduan, bersama dengan kombinasi unsur yang berbeda yang digunakan saat membuat setiap paduan, dapat menimbulkan kebingungan saat mengkategorikan komposisi yang berbeda. Ada sebanyak 400 komposisi tembaga dan paduan tembaga berbeda yang dikelompokkan secara longgar ke dalam kategori: tembaga, paduan tembaga tinggi, kuningan, perunggu, nikel tembaga, tembaga-nikel-seng (perak nikel), tembaga bertimbal, dan paduan khusus. Tabel berikut mencantumkan elemen paduan utama untuk empat jenis yang lebih umum digunakan dalam industri modern, bersama dengan nama untuk setiap jenis. Jenis sejarah, seperti yang menjadi ciri Zaman Perunggu, lebih kabur karena campuran umumnya bervariasi.

Klasifikasi tembaga dan paduannya

Keluarga	Unsur paduan utama	nomor UN
Paduan tembaga, kuningan	Seng (Zn)	C1xxxx–C4xxxx,C66400–C69800
Perunggu fosfor	Timah (Sn)	C5xxxx
Perunggu aluminium	Aluminium (Al)	C60600–C64200
Perunggu silikon	Silikon (Si)	C64700–C66100
Kupronikel, perak nikel	Nikel (Ni)	C7xxxx

Tabel berikut menguraikan komposisi kimia dari berbagai tingkat paduan tembaga.

Komposisi kimia paduan tembaga^[54]

Keluarga	CDA	AMS	UNS	Cu [%]	Sn [%]	Pb [%]	Zn [%]	Ni [%]	Fe [%]	Al [%]	Lainnya [%]
Kuningan merah	833		C83300	93	1.5	1.5	4
			C83400[55]	90			10
	836	4855B	C83600	85	5	5	5
	838		C83800	83	4	6	7
Kuningan setengah merah	844		C84400	81	3	7	9
	845		C84500	78	3	7	12
	848		C84800	76	3	6	15
Perunggu mangan			C86100[56]	67	0,5		21		3	5	Mn 4
	862†		C86200	64			26		3	4	Mn 3
	863†	4862B	C86300	63			25		3	6	Mn 3
	865	4860A	C86500	58	0,5		39,5		1	1	Mn 0,25
Perunggu timah	903		C90300	88	8		4
	905	4845D	C90500	88	10	0,3 maks	2
	907		C90700	89	11	0,5 maks	0,5 maks
Perunggu timah bertimbal	922		C92200	88	6	1,5	4,5
	923		C92300	87	8	1 maks	4
	926	4846A	C92600	87	10	1	2
	927		C92700	88	10	2	0,7 maks
Perunggu timah bertimbal tinggi	932		C93200	83	7	7	3
	934		C93400	84	8	8	0,7 maks
	935		C93500	85	5	9	1	0,5 maks
	937	4842A	C93700	80	10	10		0,7 maks
	938		C93800	78	7	15		0,75 maks
	943	4840A	C94300	70	5	25		0,7 maks
Perunggu aluminium	952		C95200	88					3	9
	953		C95200	89					1	10
	954	4870B 4872B	C95400	85					4	11
			C95410[57]	85					4	11	Ni 2
	955		C95500	81				4	4	11
			C95600[58]	91						7	Si 2
			C95700[59]	75				2	3	8	Mn 12
	958		C95800	81				5	4	9	Mn 1
Perunggu silikon			C87200[60]	89							Si 4
			C87400[61]	83			14				Si 3
			C87500[62]	82			14				Si 4
			C87600[63]	90			5,5				Si 4,5
	878		C87800[64]	80			14				Si 4
			C87900[65]	65			34				Si 1
† Komposisi kimia dapat bervariasi untuk menghasilkan sifat mekanik

Tembaga membentuk berbagai macam senyawa, biasanya dengan keadaan oksidasi +1 dan +2, yang masing-masing sering disebut kupro dan kupri.^[66] Senyawa tembaga, baik kompleks organik maupun organologam, mempromosikan atau mengatalisasi berbagai proses kimia dan biologi.^[67]

Seperti unsur lainnya, senyawa tembaga yang paling sederhana adalah senyawa biner, yaitu senyawa yang hanya mengandung dua unsur, contoh utamanya adalah oksida, sulfida, dan halida. Kupro- dan kuprioksida telah diketahui. Di antara banyak tembaga sulfida,^[68] contoh pentingnya ialah tembaga(I) sulfida (Cu
2S) dan tembaga monosulfida (CuS).^[69]

Kuprohalida dengan fluorin, klorin, bromin, dan iodin telah dikenal, sama seperti kuprihalida dengan fluorin, klorin, dan bromin. Percobaan untuk membuat tembaga(II) iodida hanya menghasilkan tembaga(I) iodida dan iodin.^[66]

2 Cu²⁺ + 4 I⁻ → 2 CuI + I₂

Tembaga membentuk kompleks koordinasi dengan beberapa ligan. Dalam larutan berair, tembaga(II) eksis sebagai [Cu(H₂O)₆]²⁺. Kompleks ini menunjukkan nilai tukar air tercepat (kecepatan pengikatan dan pelepasan ligan air) untuk setiap kompleks akuo logam transisi. Menambahkan larutan natrium hidroksida akan menyebabkan pengendapan tembaga(II) hidroksida padat berwarna biru muda. Persamaan yang disederhanakan adalah:

Cu²⁺ + 2 OH⁻ → Cu(OH)₂

Amonia berair menghasilkan endapan yang sama. Setelah menambahkan amonia berlebih, endapan tersebut akan larut, membentuk tetraamminatembaga(II):

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

Banyak oksianion lainnya membentuk kompleks; mereka meliputi tembaga(II) asetat, tembaga(II) nitrat, dan tembaga(II) karbonat. Tembaga(II) sulfat membentuk pentahidrat kristalin biru, senyawa tembaga yang paling dikenal di laboratorium. Ia digunakan dalam fungisida yang disebut campuran Bordeaux.^[70]

Poliol, senyawa yang mengandung lebih dari satu gugus fungsi alkohol, umumnya berinteraksi dengan garam tembaga. Misalnya, garam tembaga digunakan untuk menguji gula pereduksi. Secara khusus, dengan menggunakan reagen Benedict dan larutan Fehling, adanya gula tersebut ditandai dengan perubahan warna dari tembaga(II) biru menjadi tembaga(I) oksida kemerahan.^[71] Reagen Schweizer dan kompleks terkait dengan etilenadiamina dan amina lainnya melarutkan selulosa.^[72] Asam amino seperti sistina membentuk kompleks kelat yang sangat stabil dengan tembaga(II)^[73][74][75] termasuk dalam bentuk biohibrida logam–organik (MOBs). Ada banyak uji kimia basah untuk ion tembaga, salah satunya melibatkan kalium ferisianida, yang menghasilkan endapan biru cemerlang dengan garam tembaga(II).^[76]

Senyawa yang mengandung ikatan karbon–tembaga dikenal sebagai senyawa organotembaga. Mereka sangat reaktif terhadap oksigen untuk membentuk tembaga(I) oksida dan memiliki banyak kegunaan dalam kimia. Mereka disintesis dengan mereaksikan senyawa tembaga(I) dengan reagen Grignard, alkuna terminal atau reagen organolitium;^[77] khususnya, reaksi terakhir yang dijelaskan menghasilkan reagen Gilman. Mereka dapat mengalami substitusi dengan alkil halida untuk membentuk produk penggandengan; dengan demikian, mereka dinilai penting dalam bidang sintesis organik. Tembaga(I) asetilida sangat peka terhadap kejutan tetapi merupakan perantara dalam reaksi seperti penggandengan Cadiot–Chodkiewicz^[78] dan penggandengan Sonogashira.^[79] Adisi konjugat pada enona^[80] dan karbokuprasi alkuna^[81] juga dapat dicapai dengan senyawa organotembaga. Tembaga(I) membentuk berbagai kompleks lemah dengan alkena dan karbon monoksida, terutama dengan adanya ligan amina.^[82]

Tembaga(III) paling sering ditemukan dalam oksida. Contoh sederhananya adalah kalium kuprat, KCuO₂, padatan berwarna biru kehitaman.^[83] Senyawa tembaga(III) yang paling banyak dipelajari adalah superkonduktor kuprat. Itrium barium tembaga oksida (YBa₂Cu₃O₇) terdiri dari pusat Cu(II) dan Cu(III). Seperti oksida, fluorida adalah anion yang sangat basa^[84] dan diketahui dapat menstabilkan ion logam dalam keadaan oksidasi tinggi. Baik tembaga(III) dan bahkan tembaga(IV) fluorida telah diketahui, masing-masing K₃CuF₆ dan Cs₂CuF₆.^[66]

Beberapa protein tembaga membentuk kompleks okso, yang juga mengandung tembaga(III).^[85] Dengan tetrapeptida, kompleks tembaga(III) berwarna ungu akan distabilkan oleh ligan amida yang terdeprotonasi.^[86]

Kompleks tembaga(III) juga ditemukan sebagai perantara dalam reaksi senyawa organotembaga,^[87][88][89] misalnya dalam reaksi Kharasch–Sosnovsky.

Garis waktu tembaga menggambarkan bagaimana logam ini telah memajukan peradaban manusia selama 11.000 tahun terakhir.^[90]

Tembaga terjadi secara alami sebagai tembaga metalik asli dan diketahui oleh beberapa peradaban tertua yang pernah tercatat. Sejarah penggunaan tembaga dimulai pada 9000 SM di Timur Tengah;^[91] sebuah liontin tembaga ditemukan di Irak utara yang berasal dari tahun 8700 SM.^[92] Bukti menunjukkan bahwa emas dan besi meteorik (tetapi bukan besi yang dilebur) adalah dua logam pertama yang digunakan manusia sebelum tembaga.^[93] Sejarah metalurgi tembaga dianggap mengikuti urutan ini: Pertama, pengerjaan dingin tembaga asli, kemudian penganilan, peleburan, dan, akhirnya, pengecoran lilin yang hilang. Di Anatolia tenggara, keempat teknik ini muncul kurang lebih secara bersamaan pada permulaan zaman Neolitikum sekitar 7500 SM.^[94]

Peleburan tembaga ditemukan secara independen di berbagai tempat. Teknik ini mungkin ditemukan di Tiongkok sebelum 2800 SM, di Amerika Tengah sekitar 600 M, dan di Afrika Barat sekitar abad ke-9 atau ke-10 M.^[95] Bukti paling awal dari tembaga pengecoran lilin yang hilang berasal dari jimat yang ditemukan di Mehrgarh, Pakistan dan bertanggal 4000 SM.^[96] Pengecoran investasi ditemukan pada 4500–4000 SM di Asia Tenggara^[91] dan penanggalan karbon telah mendirikan penambangan di Alderley Edge di Cheshire, Inggris, pada tahun 2280 hingga 1890 SM.^[97]

Ötzi si Manusia Es, seorang pria dari tahun 3300 hingga 3200 SM, ditemukan bersama kapak dengan kepala tembaga 99,7% murni; kadar arsen yang tinggi di rambutnya menunjukkan keterlibatan dalam peleburan tembaga.^[98] Pengalaman dengan tembaga telah membantu pengembangan logam lain; khususnya, peleburan tembaga menyebabkan penemuan peleburan besi.^[98]

Produksi di Kompleks Tembaga Tua di Michigan dan Wisconsin bertanggal antara 6500 dan 3000 SM.^{[99][100][101]} Sebuah tombak tembaga yang ditemukan di Wisconsin bertanggal 6500 SM.^[99] Penggunaan tembaga oleh penduduk asli Kompleks Tembaga Tua dari wilayah Danau-Danau Besar di Amerika Utara telah ditentukan secara radiometrik sejak 7500 SM.^{[99][102][103]} Penduduk asli Amerika Utara di sekitar Danau-Danau Besar mungkin juga telah menambang tembaga semasa itu, menjadikannya sebagai salah satu contoh ekstraksi tembaga tertua di dunia.^[104] Terdapat bukti dari pencemaran timbal prasejarah dari danau di Michigan bahwa orang-orang di wilayah tersebut mulai menambang tembaga ca 6000 SM.^[99][104] Bukti menunjukkan bahwa benda-benda tembaga utilitarian semakin tidak digunakan di Kompleks Tembaga Tua di Amerika Utara selama Zaman Perunggu dan terjadi pergeseran ke arah peningkatan produksi benda-benda tembaga hias.^[105]

Perunggu alami, sejenis tembaga yang terbuat dari bijih yang kaya akan silikon, arsen, dan timah (jarang), mulai digunakan secara umum di Balkan sekitar 5500 SM.^[106] Pemaduan tembaga dengan timah untuk membuat perunggu pertama kali dilakukan sekitar 4000 tahun setelah penemuan peleburan tembaga, dan sekitar 2000 tahun setelah "perunggu alami" mulai digunakan secara umum.^[107] Artefak perunggu dari kebudayaan Vinča berasal dari tahun 4500 SM.^[108] Artefak paduan tembaga dan perunggu Sumeria dan Mesir berasal dari tahun 3000 SM.^[109] Biru Mesir, atau kuprorivait (kalsium tembaga silikat) adalah pigmen sintetis yang mengandung tembaga dan mulai digunakan di Mesir kuno sekitar 3250 SM.^[110] Proses pembuatan biru Mesir diketahui oleh orang Romawi, tetapi pada abad keempat Masehi pigmen tersebut tidak lagi digunakan dan rahasia proses pembuatannya menjadi hilang. Bangsa Romawi mengatakan bahwa pigmen biru tersebut terbuat dari tembaga, silika, kapur, dan natron, dan dikenal sebagai caeruleum oleh mereka.

Zaman Perunggu dimulai di Eropa Tenggara sekitar 3700–3300 SM, di Eropa Barat Laut sekitar 2500 SM. Zaman tersebut berakhir dengan dimulainya Zaman Besi, 2000–1000 SM di Timur Dekat, dan 600 SM di Eropa Utara. Transisi antara periode Neolitikum dan Zaman Perunggu dulunya disebut periode Kalkolitik (batu tembaga), ketika perkakas tembaga digunakan dengan perkakas batu. Istilah ini berangsur-angsur tidak digunakan karena di beberapa bagian dunia, Kalkolitik dan Neolitikum saling berdekatan di kedua akhirnya. Kuningan, paduan tembaga dan seng, ditemukan lebih baru. Ia dikenal oleh bangsa Yunani, tetapi menjadi tambahan yang signifikan untuk perunggu selama Kekaisaran Romawi.^[109]

Di Yunani, tembaga dikenal dengan nama chalkos (χαλκός). Ia adalah sumber daya penting bagi orang Romawi, Yunani, dan orang kuno lainnya. Di zaman Romawi, ia dikenal sebagai aes Cyprium, aes menjadi istilah Latin umum untuk paduan tembaga dan Cyprium dari Siprus, tempat banyak tembaga ditambang. Ungkapan itu disederhanakan menjadi cuprum, yang menjadi asal kata copper dalam bahasa Inggris. Afrodit (Venus di Roma) mewakili tembaga dalam mitologi dan alkimia karena keindahannya yang berkilau dan penggunaannya yang kuno dalam pembuatan cermin; Siprus, sumber tembaga, disakralkan oleh sang dewi. Tujuh benda langit yang diketahui orang-orang kuno dikaitkan dengan tujuh logam yang dikenal pada zaman kuno, dan Venus dikaitkan dengan tembaga, baik karena hubungannya dengan sang dewi maupun karena Venus adalah benda langit paling terang setelah Matahari dan Bulan sehingga berhubungan dengan logam yang paling berkilau dan diinginkan setelah emas dan perak.^[111]

Tembaga pertama kali ditambang di Inggris kuno pada awal 2100 SM. Penambangan di tambang terbesar ini, Great Orme, berlanjut hingga akhir Zaman Perunggu. Penambangan tampaknya sebagian besar terbatas pada bijih supergene, yang lebih mudah dilebur. Deposit tembaga yang kaya di Cornwall tampaknya sebagian besar belum tersentuh, terlepas dari penambangan timah yang ekstensif di wilayah tersebut, karena alasan yang lebih bersifat sosial dan politik daripada teknologi.^[112]

Di Amerika Utara, tembaga asli diketahui telah diekstraksi dari situs di Isle Royale dengan alat batu primitif antara tahun 800 dan 1600 M.^[113] Penganilan tembaga dilakukan di kota Cahokia di Amerika Utara sekitar tahun 1000–1300 M.^[114] Terdapat beberapa pelat tembaga yang sangat indah, yang dikenal sebagai pelat tembaga Mississippi yang ditemukan di Amerika Utara di daerah sekitar Cahokia yang berasal dari periode ini (1000-1300 M).^[114] Pelat tembaga ini diperkirakan telah diproduksi di Cahokia sebelum berakhir di tempat lain di Amerika Serikat bagian Barat Tengah dan Tenggara seperti pelat Malden dan pelat Etowah.

Di Amerika Selatan, topeng tembaga bertanggal 1000 SM yang ditemukan di Andes Argentina adalah artefak tembaga tertua yang ditemukan di Andes.^[115] Peru telah dianggap sebagai asal metalurgi tembaga awal di Amerika Pra-Kolumbus, tetapi topeng tembaga dari Argentina menunjukkan bahwa lembah Cajon di Andes selatan adalah pusat penting lainnya untuk pengerjaan tembaga awal di Amerika Selatan.^[115] Metalurgi tembaga berkembang pesat di Amerika Selatan, khususnya di Peru sekitar tahun 1000 Masehi. Ornamen penguburan tembaga dari abad ke-15 telah ditemukan, tetapi produksi komersial logam tersebut baru dimulai pada awal abad ke-20.^{[butuh rujukan]}

Peran tembaga terhadap budaya sangatlah penting, terutama dalam mata uang. Bangsa Romawi pada abad ke-6 hingga ke-3 SM menggunakan bongkahan tembaga sebagai uang. Pada awalnya, tembaga itu sendiri yang dihargai, namun lambat laun bentuk dan tampilan tembaga menjadi lebih penting. Julius Caesar memiliki koin sendiri yang terbuat dari kuningan, sedangkan koin Octavianus Augustus Caesar terbuat dari paduan Cu-Pb-Sn. Dengan perkiraan hasil tahunan sekitar 15.000 t, aktivitas penambangan dan peleburan tembaga Romawi mencapai skala yang tak tertandingi hingga masa Revolusi Industri; provinsi yang paling banyak ditambang adalah provinsi Hispania, Siprus, dan di Eropa Tengah.^[116][117]

Gerbang Kuil Yerusalem menggunakan perunggu Korintus yang diolah melalui pelapisan emas terdeplesi.^{[butuh klarifikasi][butuh rujukan]} Proses ini paling lazim dilakukan di Aleksandria, tempat di mana alkimia dianggap telah dimulai.^[118] Di India kuno, tembaga digunakan dalam ilmu kedokteran holistik Ayurweda untuk peralatan bedah dan peralatan medis lainnya. Orang Mesir Kuno (~2400 SM) menggunakan tembaga untuk mensterilkan luka dan air minum, dan kemudian untuk mengobati sakit kepala, luka bakar, dan gatal-gatal.^[119]

Great Copper Mountain adalah sebuah tambang di Falun, Swedia, yang beroperasi dari abad ke-10 hingga 1992. Ia memenuhi dua pertiga konsumsi tembaga Eropa pada abad ke-17 dan membantu mendanai banyak perang Swedia selama waktu itu.^[120] Ia disebut sebagai perbendaharaan negara; Swedia memiliki mata uang yang didukung tembaga.^[121]

Tembaga digunakan untuk atap,^[16] mata uang, dan untuk teknologi fotografi yang dikenal sebagai daguerreotype. Tembaga digunakan dalam patung Renaisans, dan digunakan untuk membangun Patung Liberty; tembaga terus digunakan dalam berbagai jenis konstruksi. Penyepuhan tembaga dan pelapisan tembaga banyak digunakan untuk melindungi lambung kapal di bawah air, sebuah teknik yang dipelopori oleh Angkatan Laut Inggris pada abad ke-18.^[122] Norddeutsche Affinerie di Hamburg adalah pabrik penyepuhan modern pertama, mulai berproduksi pada tahun 1876.^[123] Ilmuwan Jerman Gottfried Osann menemukan metalurgi bubuk pada tahun 1830 saat menentukan massa atom logam tersebut; sekitar saat itu ditemukan bahwa jumlah dan jenis unsur pemadu (misalnya timah) tembaga akan mempengaruhi nada lonceng.^{[butuh rujukan]}

Selama peningkatan permintaan tembaga pada Zaman Listrik, dari tahun 1880-an hingga Depresi Besar tahun 1930-an, Amerika Serikat memproduksi sepertiga hingga setengah dari tembaga dunia yang baru ditambang.^[124] Distrik-distrik penambangan utama meliputi distrik Keweenaw di Michigan utara, terutama endapan tembaga asli, yang dikalahkan oleh endapan sulfida yang luas di Butte, Montana pada akhir tahun 1880-an, yang dikalahkan oleh endapan porfiri di Amerika Serikat Barat Daya, khususnya di Ngarai Bingham, Utah dan Morenci, Arizona. Pengenalan penambangan sekop uap lubang terbuka dan inovasi dalam peleburan, pemurnian, pemusatan pengapungan, dan langkah pemrosesan lainnya menghasilkan produksi massal. Di awal abad ke-20, Arizona menduduki peringkat pertama, diikuti oleh Montana, kemudian Utah dan Michigan.^[125]

Peleburan kilat dikembangkan oleh Outokumpu di Finlandia dan pertama kali diterapkan di Harjavalta in 1949; pada tahun 1949; proses hemat energi ini menyumbang 50% dari produksi tembaga primer dunia.^[126]

Dewan Antarpemerintah Negara Pengekspor Tembaga, dibentuk pada tahun 1967 oleh Chili, Peru, Zaire, dan Zambia, beroperasi di pasar tembaga seperti yang dilakukan OPEC dalam minyak, meskipun tidak pernah mencapai pengaruh yang sama, terutama karena produsen terbesar kedua, Amerika Serikat, tidak pernah menjadi anggota; organisasi itu dibubarkan pada tahun 1988.^[127]