Kupfer
Kupferist ein chemisches Element. Es ist das 29. Element im Periodensystem. Sein Atomgewicht beträgt 63,55. Es ist ein Übergangsmetall in der Mitte des Periodensystems. Das Symbol für Kupfer ist „Cu“, was vom lateinischen WortCuprum, was wiederum vom lateinischen Wort für die Insel Zypern stammt, auf der Kupfer gefunden wurde.[1]
Eigenschaften[ändern|Quelle ändern]
Physikalische Eigenschaften[ändern|Quelle ändern]
Kupferscheibe, säuregeätzt, man sieht die normalerweise unsichtbare kristalline Struktur
Kupfer hat in reinem Zustand eine rötlich-orange Farbe, läuft aber schnell rötlich an, wenn es der Luft ausgesetzt wird.
Kupfer ist eines der wenigen farbigen Metalle. Die meisten Metalle sind grau oder silberfarben. Gold, Kupfer, Cäsium und Osmium sind die einzigen vier farbigen Metalle. Kupfer ist magnetisch. Kupfer ist als Kupfer(II)-carbonat und Kupfer(II)-hydroxid grün. Es wird grün, weil es oxidiert. Nach einiger Zeit an der Luft bildet Kupfer an der Oberfläche grünes Kupfercarbonat, Grünspan genannt. Deshalb sieht das Kupferdach eines Gebäudes grün aus.
Kupfer ist sehr flexibel und dehnbar. Es lässt sich leicht zu Drähten strecken. Kupfer ist außerdem sehr weich, es hat eine Mohshärte von 2,5 bis 3. Das bedeutet, dass es härter als ein Fingernagel, aber weicher als ein Taschenmesser aus Stahl ist.
Es reagiert mit sauerstoffhaltigen Salzsäure- oder Ammoniaklösungen. Es kann sich auch in einer Mischung aus Wasserstoffperoxid und Salzsäure auflösen. Dadurch entsteht Kupfer(II)-chlorid. Es löst sich nicht in schwachen Säuren. Es kann sich in Salpetersäure auflösen und Kupfer(II)-nitrat und Stickstoffdioxid oder Stickoxid bilden.
Verbindungen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer bildet chemische Verbindungen. In diesen Verbindungen hat es zwei normale Oxidationsstufen: +1 und +2. +2 ist häufiger. Die meisten +2 Kupferverbindungen sind blau. +1 Kupferverbindungen können weiß sein. Kupferverbindungen sind schwache Oxidationsmittel. Sie korrodieren viele Metalle. Diese Korrosion nimmt das Metall und bringt es in die chemische Verbindung ein, wobei das Kupfer zurückbleibt. Ein Beispiel wäre die Reaktion von Eisen und Kupfer(II)-sulfat zu Kupfer und Eisen(II)-sulfat. +1 Kupferverbindungen sind in der Luft Reduktionsmittel. Sie werden normalerweise durch Reduktion von +2 Verbindungen hergestellt.
Kupferverbindungen können schwarz, grün, rötlich, weiß, blau oder gelb sein.
Kupfer(I)-Verbindungen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer(I)-Verbindungen enthalten Kupfer im Oxidationszustand +1. Sie sind schwache Reduktionsmittel. Sie reagieren mit Luft zu Kupfer(II)-Verbindungen. Sie disproportionalisieren sich auch zu Kupfer und Kupfer(II)-Verbindungen. Die meisten von ihnen lösen sich nicht in Wasser.
Kupfer(I)-acetylid, rötlich-braun, explosiv
Kupfer(I)-bromid
Kupfer(I)-chlorid, weiß in reinem Zustand, grün in oxidiertem Zustand
Kupfer(I)-iodid, farbloser Feststoff
Kupfer(I)-oxid, rötlich-braun
Kupfer(II)-Verbindungen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer(II)-Verbindungen enthalten Kupfer im Oxidationszustand +2. Sie sind schwache Oxidationsmittel. Sie sind grünlich, wenn sie wasserhaltig sind (Wassermoleküle hinzugefügt). Sie sind in der Luft stabiler als Kupfer(I)-Verbindungen.
Kupfer(II)-bromid, grauer Feststoff
Kupfer(II)-carbonat, grünlich, bildet sich auf Kupfer an der Luft
Kupfer(II)-chlorid, grünlich in wasserhaltigem Zustand, braun in wasserfreiem Zustand
Kupfer(II)-hydroxid, hellblau, wird leicht zu Kupfer(II)-carbonat
Kupfer(II)-nitrat, blau, Oxidationsmittel, wird in Demonstrationsvoltaikzellen verwendet
Kupfer(II)-oxid, schwarz
Kupfer(II)-sulfat, blau, häufigste Kupferverbindung
Pariser Grün, extrem giftig, leuchtend blaugrün
Kupfer(II)-sulfat, eine Kupfer(II)-Verbindung
Kupfer(II)-chlorid, eine Kupfer(II)-Verbindung
Kupfer(I)-chlorid, eine Kupfer(I)-Verbindung. Es ist weiß, reagiert aber leicht mit Luft und färbt sich grün.
Kupfer(I)-oxid, eine Kupfer(I)-Verbindung
Kupfer(II)-oxid, eine Kupfer(II)-Verbindung
Vorkommen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer als Metall im Boden
Kupferkies
Kupfer kommt als Metall im Boden vor. Normalerweise ist es außen grün. Das meiste Kupfer kommt nicht als Metall vor, sondern in chemischen Verbindungen. Chalkopyrit ist das häufigste Kupfererz. Es ist eine Mischung aus Pyrit und Kupfersulfid. Kupfer kommt in kleinen Mengen in Lebewesen vor. Einige Weichtiere und Arthropoden haben blaues Blut, weil sie Kupfer im Blut haben. Tiere wie Menschen und andere Säugetiere haben rotes Blut, weil es Eisen enthält.
Verwendungen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer kann auf viele Arten verwendet werden, aber ein Beispiel sind Drähte. Kupfer wird bei der Herstellung von Drähten verwendet, da es leicht zu dehnen ist und nicht teuer ist. Deshalb verwenden große Drahtunternehmen Kupfer, da es billiger ist und weniger Zeit benötigt, um
Kupfer ist möglicherweise das älteste verwendete Metall, da sehr alte Kupferwerkzeuge gefunden wurden. Kupfer wird in elektrischen Leitungen verwendet. Es kann auch in verschiedene Teile geformt werden. Es kann in einem Kühlkörper verwendet werden. Die Freiheitsstatue besteht aus Kupfer. Es wird auch in Wasserleitungen verwendet, da es nicht korrodiert.
Wenn man Kupfer mit Zinn vermischt, entsteht Bronze. Bronze ist viel härter und führte zur Bronzezeit. Als die Menschen lernten, Eisen besser zu nutzen, verlor sie an Bedeutung. Wenn man Zink mit Kupfer vermischt, entsteht Messing, das noch härter als Bronze ist. Aus Kupfer und Nickel entsteht Kupfernickel.
Kupfer wird auch in der Medizin- und Lebensmittelindustrie verwendet. Kupfer kann Proteine verändern, Radikale bilden und Enzyme zerstören und dadurch Bakterien und Viren inaktivieren oder abtöten.[2]
Kupfer ist ein leicht formbares unedles Metall, das häufig Edelmetallen zugesetzt wird, um deren Elastizität, Flexibilität, Härte, Farbe und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
Als chemische Verbindungen[ändern|Quelle ändern]
Kupfer ist wichtig für den menschlichen Körper. Wenn eine Person nicht genug Kupfer bekommt, funktionieren die Moleküle im Körper möglicherweise nicht. Zu viel Kupfer kann jedoch ein Problem sein. Menschen bekommen den größten Teil des Kupfers, das sie brauchen, aus der Nahrung, und Vitamine enthalten ebenfalls Kupfer, um sicherzustellen, dass wir genug bekommen.[3]Kupferverbindungen werden auch zum Abtöten von Pilzen und Algen eingesetzt.
Sicherheit[ändern|Quelle ändern]
Kupfer ist nicht so giftig wie Metalle. Kupferverbindungen sind giftig, obwohl kleine Mengen zum Leben notwendig sind. Kupfer wird leicht aus dem Körper ausgeschieden, sodass es sich nicht in toxischen Wirkungen anreichert.
Vorbereitung[ändern|Quelle ändern]
Kupfer wird manchmal einfach aus dem Boden geholt und zu Gegenständen geformt. Aber das meiste Kupfer liegt im Boden nicht in metallischer Form vor. Chalkopyrit ist das wichtigste Kupfererz. Es wird mit Luft erhitzt, um das Eisen als Eisen(II)-oxid abzutrennen. Etwas Kupfer(I)-oxid entsteht. Auch Schwefeldioxid entsteht. Dann wird Siliziumdioxid hinzugefügt, das mit dem Eisen(II)-oxid reagiert und eine Flüssigkeit bildet, die abgelassen wird. Jetzt sind nur noch Kupfer und Sulfid übrig. Das Kupfersulfid reagiert mit Luft zu metallischem Kupfer und Schwefeldioxid. Etwas Kupfersulfid reagiert mit dem Kupfer(I)-oxid zu Kupfer und Schwefeldioxid. Dadurch entsteht unreines Kupfer.
Kupfer wird durch Elektrolyse rein gemacht. Eine dünne Schicht aus reinem Kupfer wird auf die Kathode gelegt und eine dicke Schicht aus unreinem Kupfer auf die Anode. Der Elektrolyt ist Kupfersulfat. Das unreine Kupfer löst sich in der Lösung auf. Es überzieht dann die dünne Schicht aus reinem Kupfer. Dadurch wird das Kupfer rein.
Aufgrund des hohen Wertes von Kupfer und der zunehmenden Erschöpfung der weltweiten Kupferreserven werden große Mengen recycelt.
