Kupfer ist ein Element mit dem Zeichen Cu

Kupfer – Vorkommen, Gewinnung, wichtige VerbindungenAllgemeines
Kupfer (Cu) ist ein Metall mit der Ordnungszahl 29 steht in der 4. Periode in der
11. Gruppe im Periodensystem. Oxidationszustände 0, +1, +2, +3 und +4, am
häufigsten sind +1 und +2, wobei +2 die stabilste Oxidationsstufe in wässrigen
Lösungen ist. Schmelzpunkt 1084,4 °C, Siedepunkt 2567 °C. Kristallstruktur:
kubisch flächenzentriert.
Vorkommen:
Kupfer kommt in der Natur selten gediegen vor.
Kupfererze kommen dagegen häufig vor: Chalkopyrit (Kupferkies, CuFeS2),
Chalkosin (Kupferglanz, Cu2S), Bornit (Cu5FeS4), Atacamit [CuCl2 × Cu(OH)2]
Die größten Vorkommen befinden sich in Chile, den USA, Russland, Sambia ,
Kanada und Peru. Mansfelder Kupferschiefer ist der größte Fundort in
Deutschland. Der Kupfergehalt in der Erdkruste liegt bei 0,01 %.
Herstellung:
Aus Kupferkies wird Kupferstein (CuS mit unterschiedlichem Gehalt an FeS ,
Cu-Gehalt ca. 70 % ) gewonnen. Dazu wird Kupferkies unter Zusatz von Koks
geröstet, und Quarz dazu gegeben damit das Eisen verschlackt. Die Schlacke
kann dann leicht abgegossen werden.
6CuFeS2 + 10O2 ô 3Cu2S + FeS + 2Fe2O3 + 7SO2
Fe2O3 + C + SiO2 ô FeSiO4 + CO
Die Schmelze wird in einen Konverter gegossen und es wird Luft eingeblasen
um das restliche Eisensulfid zu Eisenoxid zu oxidieren, dieses wir dann wieder
mit Quarz versetzt und als Schlacke abgegossen. Anschließend werden 2/3 des
verbliebenen Kupfersulfids zu Kupferoxid oxidiert, welches dann mit
Kupfersulfid reagiert und zu Rohkupfer wird.
2Cu2S + 3O2 ô 2Cu2O + 2SO2
Cu2S + 2Cu2O ô 6Cu + SO2
Das Rohkupfer wird elektrolytisch gereinigt, wobei das verunreinigte Kupfer die
Anode bildet. Von dort wandert es durch den Elektrolyten zur Kathode, wo es
als Elektrolyt - Kupfer abgeschieden wird (Cu-Gehalt 99.99 % ). Die unedleren
Stoffe bleiben im Elektrolyt gelöst, und die edleren wie Silber und Gold setzen
sich als Anodenschlamm ab und werden weiter verarbeitet.
Verwendung:
Kupfer wird für Münzen, Schmuck, Besteck, Armaturen, Kunstgegenstände,
Musikinstrumente, Malerfarben und Schutzanstriche im Schiffsbau verwendet.
Mehr als die Hälfte des Metalls wird in der Elektroindustrie verwendet, es wird
in Kabeln und elektronischen Schaltkreisen als Leiter eingesetzt. Ein großer Teil
des Metalls wird zu Legierungen weiterverarbeitet (Bronze und Messing).
Fehling Probe
Die „Fehlingsche Lösung“ wird aus 2 Lösungen hergestellt, die erste ist eine
Kupfersulfat Lösung, die zweite ein Gemisch aus Natriumkaliumtartrat und
Natronlauge. Das Tartrat ist in der Lage die Cu2+ zu binden (Cu1+ nicht). Im
alkalischen würde sonst sofort Kupferhydroxid ausfallen.
Mit der Fehlingprobe werden Aldehyd-Gruppen durch Bildung von gelb-rotem
Cu2O nachgewiesen:
R-COH + 2Cu + 4OH- ô R-COOH + Cu2O + 2H2O
Fragen:
1) Nennen sie einige wichtige Eigenschaften von Kupfer. Wie wird es
hergestellt?
2) Formulieren Sie die Teilreaktionen (Oxidation + Reduktion) der Fehling
Probe. Was enthält die Fehlingsche Lösung?