Das älteste Element: Kupfer
Kupfer (Cuprum) ist ein Metallelement mit dem chemischen Symbol Cu, englisch Copper, Ordnungszahl 29, relative Atommasse 63,546. Häufige Valenzzustände von Kupfer sind +1 und +2.
Kupfer kann viele Male recycelt werden, ohne dass seine mechanischen Eigenschaften Schaden nehmen. Es ist eines der ersten Metalle, die von Menschen entdeckt und verwendet wurden. Es ist schon so lange bei uns, dass es bis heute Bestand hat.
Physikalische Eigenschaften:
Reines Kupfer ist ein weiches Metall. Die Oberfläche ist rot-orange mit metallischem Glanz, wenn es gerade geschnitten wurde, und die reine Substanz ist purpurrot. Der Schmelzpunkt von Kupfer liegt bei etwa 1083,4 Grad und der Siedepunkt bei etwa 2567 Grad. Es kann auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen stabil bleiben. Die Dichte beträgt etwa 8,92 bis 8,96 g/Kubikzentimeter, was es zu einem relativ schweren Metall macht. Es hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit, die nur von Silber übertroffen wird. Es hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, die nur von Silber und Gold übertroffen wird. Es hat eine gute Duktilität und kann zu sehr dünnen Folien oder Filamenten gedehnt werden, ohne zu brechen. Es ist leicht zu schweißen und hat antimagnetische und antibakterielle Eigenschaften.
Chemische Eigenschaften:
Kupfer ist ein Schwermetall, das nicht sehr aktiv ist. Es reagiert bei Raumtemperatur in trockener Luft nicht mit Sauerstoff. Beim Erhitzen kann es schwarzes Kupferoxid bilden. Wenn es bei sehr hohen Temperaturen weiter brennt, entsteht rotes Cu2O. Nach längerer Lagerung in feuchter Luft bildet sich auf der Oberfläche des Kupfers langsam eine Schicht Grünspan (basisches Kupfercarbonat). Grünspan kann weitere Korrosion des Metalls verhindern und seine Zusammensetzung ist variabel. Die Reaktion von Eisen mit Kupfersulfat kann Kupfer ersetzen. Kupfer ist in nicht oxidierenden Säuren unlöslich. Kupfer kann unter Zündbedingungen mit Chlor reagieren. Kupfer und Schwefel reagieren unter Erhitzungsbedingungen direkt zu Kupfersulfid (Cu2S). In der Elektronikindustrie wird häufig FeCl3-Lösung zum Ätzen von Kupfer verwendet, um gedruckte Schaltungen herzustellen. In der Reihenfolge der Metallaktivität stehen die Elemente der Kupfergruppe alle nach Wasserstoff, sodass sie Wasserstoff in verdünnter Säure nicht ersetzen können. In Gegenwart von Luft kann Kupfer jedoch zuerst zu Kupferoxid oxidiert werden und dann mit Säure reagieren und sich langsam in diesen verdünnten Säuren auflösen. Kupfer wird durch oxidierende Säuren wie Salpetersäure und konzentrierte Schwefelsäure oxidiert und aufgelöst (Erhitzen ist erforderlich). Kupfer kann als Katalysator für einige organische Reaktionen wirken, beispielsweise für die katalytische Oxidation von Alkohol.
Kupferverbindungen:
Kupfer (I) wird üblicherweise als Kupfer(I) bezeichnet. Kupfer(I)-chlorid (CuCl), Kupfer(I)-oxid (Cu2O) und Kupfer(I)-sulfid (Cu2S) sind allesamt übliche einwertige Kupferverbindungen. [Cu(NH3)2]2- ist ein Komplexion aus Kupfer(I) und Ammoniak. Es ist farblos und oxidiert leicht. In sauren Lösungen disproportioniert es sich selbst zu Cu(II) und Cu.
Kupfer(II) ist der häufigste Wertigkeitszustand von Kupfer. Es kann mit den meisten üblichen Anionen Salze bilden, wie beispielsweise das bekannte Kupfersulfat, das als weiße wasserfreie Substanz und als blaues Pentahydrat vorliegt. Basisches Kupfercarbonat, auch Kupfergrün genannt, hat mehrere Zusammensetzungsformen. Kupferchlorid und Kupfernitrat sind ebenfalls wichtige Kupfersalze.
Kupfer(II) kann eine Reihe komplexer Ionen bilden, wie etwa Cu(H2O)4 (blau), CuCl4 (gelbgrün), Cu(NH3)4 (dunkelblau) usw., und ihre Farben sind ebenfalls unterschiedlich.
Gängige Kupferverbindungen
Kupfersulfat (CuSO4), Kupferacetat ((CH3COO)2Cu), Kupferoxid (CuO) und Kupfer(I)-oxid (Cu2O), Kupferchlorid (CuCl2) und Kupfer(I)-chlorid (CuCl), Kupfernitrat (Cu(NO3)2), Kupfercyanid (Cu(CN)2), Fettsäurekupfer, Kupfernaphthenat (C22H14CuO4) usw.
