銅變綠色的「銅綠」，
為什麼曾被說是「毒」？
神社寺廟的屋頂、自由女神像、用舊了的10圓硬幣。你可能看過銅經過長年累月變成綠色的樣子。這種顏色稱為「銅綠」。過去曾有一段時期流傳「銅綠有毒」的說法，但這種說法如今已被重新檢討。
全新的10圓硬幣，呈現閃亮的橙紅色。但放在錢包底部或存錢筒裡好幾年的10圓硬幣，卻會變成偏褐色，有時甚至帶點綠色。
神社寺廟的銅葺屋頂，以及矗立在海外的自由女神像，顏色更是明顯偏綠。原本紅褐色的銅，經過長年累月，竟變成完全不同的顏色。
這種變化，背後有明確的原因。
變綠色的理由，只有2個
銅會與空氣中的氧氣、水分、二氧化碳等一點一點地發生化學反應。不過其速度比鐵生鏽慢得多。
反應後在銅表面生成的新化合物（銅綠的主要成分），呈現藍綠色。這是含銅化合物常見的顏色傾向。
接下來，依序來看看這兩點。
理由1：銅的反應非常緩慢
金屬之中，有些一接觸空氣就立刻反應，也有些幾乎不反應。銅的性質介於兩者之間。雖然比鐵不容易反應，但也沒有金或銀那麼不容易反應。
在銅的表面，氧氣、水分、大氣中微量的二氧化碳，正緩緩地進行反應。這個反應之所以非常緩慢，一般認為是因為空氣中這些成分本來就很稀薄，加上反應生成的膜本身，又會進一步延緩後續的反應。正因如此，顏色的變化需要數年甚至數十年的時間。
在沿海地區，受含鹽空氣的影響；在都市地區，因大氣成分不同，銅綠的形成方式與色調據信會略有差異。同樣是「銅綠」，也會因環境不同，呈現偏藍、或帶點黑色等各種樣貌。
理由2：生成的化合物，恰好是綠色
鐵生鏽後會變成紅褐色，但銅變化後卻呈現藍綠色。這個差異，源自於生成化合物的種類不同。鐵的化合物大多呈現紅褐色，而銅的化合物則大多呈現藍色或綠色，這是一種傾向。
一般認為，這與金屬原子中電子的狀態，會吸收或反射特定顏色的光有關。同樣是「金屬與空氣中成分反應」這種現象，因金屬種類不同，呈現的顏色卻截然不同，原因就在這裡。
過去在日本，銅綠一度被認為是毒性很強的物質，據說連學校教科書也曾這樣記載。然而後來，有研究針對銅綠的毒性進行了詳細調查，結果確認其毒性與生活周遭其他常見銅化合物同樣偏低。根據這項結果，教科書的記述據信也已被修正。這是「過去的常識」後來經由精確調查而被訂正的案例之一。
總結
銅之所以會變成綠色，是因為①與空氣中的成分緩慢發生化學反應，以及②生成的新化合物恰好是綠色，這兩個因素結合的結果。而「銅綠有毒」的說法，也是後來經由研究被重新檢討、科學修正誤解的一個例子。
銅綠並不是銅損壞的證明。
而是銅持續緩慢進行化學變化的證據。
- 把變得暗沉的10圓硬幣，泡進少量醋與鹽混合的液體中數分鐘
- 取出後用水沖洗，再用乾布輕輕擦拭，觀察表面是否恢復閃亮的紅色光澤
醋的酸性會溶解表面形成的極薄化合物膜，使內側原本的銅色顯現出來。不過放著不管的話，又會逐漸再度氧化。使用過的醋，請勿直接倒入排水口，請依規定處理。
想了解更多 ― 用語、公式、與教科書的關聯從國中理科到大學專業科目，明確標示各是哪個層級的內容
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「化學基礎」課程範圍
- 高中＋高中「化學」，或教科書中進階、專欄性質的內容
- 大學高中不教、屬於大學專業科目（無機化學、保存科學）的內容
- 研究連大學也還沒當作「定論」教授、目前研究者仍在調查中的內容
國中用語：與銅綠有關的詞彙
- 氧化：物質與氧等結合的化學變化。
- 銅綠：銅經過長時間變化後生成的綠色化合物之統稱。
- 鹼式碳酸銅：一般認為是銅綠的主要成分之一的化合物。組成會因環境而異。
高中用公式確認：究竟有多少銅發生了變化
以自由女神像為例，計算變化為銅綠層的銅的量。
| 用符號表示 | m ＝ ρ × S × d ／ 比例為 f ＝ d ÷ D |
| 用文字表示 | 「質量 ＝ 密度 × 面積 × 厚度」，以及「變化的比例 ＝ 變化層的厚度 ÷ 板的厚度」 |
| 公式的由來 | 只是把密度的定義（質量 ÷ 體積），與板狀物體的體積（面積 × 厚度）組合起來的公式。 |
| 符號的意義 | m：質量（單位為公克）／ρ：銅的密度（公克每立方公分）／S：面積（平方公分）／d：變化層的厚度（公分）／D：銅板的厚度（公分）／f：變化的比例 |
| 銅板的厚度（自由女神像，參考值） | 2.4 mm（0.24 cm） |
| 銅綠層的厚度（歷經100年以上，假設值） | 0.1 mm（0.01 cm） |
| 銅的密度 | 8.96 g/cm³ |
※ 銅綠層的厚度是為了說明原理所設定的假設數值。實際數值會因地點與年數而異。
| 銅綠層的體積（每1m²＝10000cm²） | 10000 × 0.01 ＝ 100 cm³ |
| 銅綠層的質量 | 8.96 × 100 ＝ 896 g |
| 原銅板的體積（每1m²） | 10000 × 0.24 ＝ 2400 cm³ |
| 原銅板的質量 | 8.96 × 2400 ＝ 21504 g |
| 發生變化的銅的比例 | (896 ÷ 21504) × 100 ≒ 4.2 % |
即使歷經100年以上的歲月，發生變化的銅，計算下來也僅佔整體的4%左右。也就是說，雖然外觀看起來整個表面的顏色都變了，但實際發生化學變化的只是極薄的一層，內部大部分的銅仍維持原狀。
高中＋為什麼銅的反應比鐵緩慢
金屬之中，有些容易釋放電子而容易反應，有些不容易釋放電子而不容易反應，這種性質的順序稱為「離子化傾向」。鐵的離子化傾向比銅大，也就是說鐵是較容易反應的金屬。銅的離子化傾向比鐵小，因此即使在相同的空氣中，反應的進展據信也會較為緩慢。這個差異，是鐵與銅顏色變化速度大不相同的原因之一。
大學銅綠的組成，並非只有一種
被稱為銅綠的綠色被膜，實際上並非單一化合物，而是依環境（大氣成分、濕度、距海遠近等）不同，由鹼式碳酸銅、鹼式硫酸銅等多種銅化合物混合而成，這是一般的看法。在文化財保存科學領域，對於這層銅綠並不會輕易去除，而是研究應如何看待它——是作為歷史價值的一部分，還是作為保護內部銅的一層。銅表面形成的這類被膜稱為銅綠層（patina），其主要成分包括鹼式碳酸銅（相當於孔雀石或水膽礬等礦物）。具有防止內部進一步腐蝕作用的被膜，在金屬材料領域稱為鈍化膜。
📖 組成與生成過程的詳細內容：緑青
研究尚未釐清的事
- 銅綠的正確組成與毒性之間的關係，目前仍在深入研究中。 由於組成會因環境而異，並非所有模式的詳細性質都已被完全調查清楚。
- 文化財上的銅綠應保存到什麼程度、以及如何保存，專家之間有時意見也會分歧。 外觀的美感、歷史價值、以及保護內部金屬，這幾個觀點該如何兼顧，據信是保存科學上的課題。
- 大氣污染的變化，會如何影響銅綠的形成方式，也是持續進行研究的主題。 大氣中的成分會隨時代變化，銅綠的色調與進展方式，據信也可能隨之改變。
與教科書的關聯（依層級）
| 層級 | 科目・單元 | 對應本文位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・氧化與還原 | 銅與空氣中成分反應的基本原理 |
| 高中 | 化學基礎・物質量、密度的計算 | 用公式確認①②③的完整計算 |
| 高中＋ | 化學・離子化傾向 | 銅與鐵反應速度不同的原因 |
| 大學 | 無機化學・文化財保存科學 | 銅綠組成的多樣性、保存科學上的處理方式 |
| 研究 | 材料科學・保存科學（研究中） | 組成與毒性的詳細關係、保存方法、大氣污染的影響 |
| ― | 科學史・誤解的訂正 | 「銅綠有毒」的說法被重新檢討的經過 |
- 化學教科書中，關於金屬氧化、離子化傾向的一般性記述。
- 公家機關・專家針對銅綠成分・毒性所做的調查資料。
- 文化財保存科學相關專業資料中，關於銅製品銅綠處理方式的一般性記述。
- 關於自由女神像銅板厚度等一般公開資料。
※ 厚度・密度等數值，是為了理解原理所做的概算・假設。實際數值會因對象物與環境而異。
※本文為一般大眾取向的科學解說。文中數值為理解原理所做的概算・假設。關於物質毒性・安全性的判斷，請以專業機構的資訊為準。