Kupfer – Chemie, Eigenschaften und Besonderheiten

Erfahre alles über Kupfer: Von seinem Platz im Periodensystem bis zu den verschiedenen Verbindungen und seiner Herstellung. Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Eigenschaften von Kupfer

Kupfer im Überblick
Steckbrief Kupfer
Kupfer – Verbindungen
Kupfer – Vorkommen
Kupfer – Herstellung
Kupfer – Verwendung
Häufig gestellte Fragen zum Thema Eigenschaften von Kupfer

Das Quiz zum Thema: Kupfer: Eigenschaften

Wie wird Kupfer im Periodensystem gekennzeichnet?

Frage 1 von 5

Welche Härte hat Kupfer auf der Mohs-Skala?

Frage 2 von 5

Was ist eine besondere Eigenschaft von Kupfer?

Frage 3 von 5

Welches Kupfererz gehört zu den wichtigsten Anteilen in der Erdkruste?

Frage 4 von 5

In welchem Aggregatzustand befindet sich Kupfer bei Raumtemperatur?

Frage 5 von 5

Kupfer im Überblick

Im Periodensystem steht Kupfer in der I. Nebengruppe und der 4. Periode. Kupfer zählt zu den Übergangsmetallen und Halbedelmetallen.
Das chemische Zeichen für Kupfer im Periodensystem ist Cu.
Kupfer lässt sich mit vielen Metallen legieren. Die bekannteste Kupferlegierung ist Bronze, eine Kupfer-Zinn-Legierung mit geringen Anteilen an Blei und Zink. Eine weitere Kupferlegierung ist Messing, bestehend aus Kupfer und Zink.

Quelle sofatutor.com

Steckbrief Kupfer

Ein Kupferatom besitzt vier Elektronenschalen mit insgesamt 29 Elektronen, davon ein Valenzelektron. In Verbindungen haben Kupferionen in der Regel die Wertigkeit +II, selten auch +I.

In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten chemisch-physikalischen Eigenschaften von Kupfer aufgeführt:

Eigenschaft	Wert
Aggregatzustand	fest
Aussehen	hellrot
Symbol im Periodensystem	Cu
Dichte	8,96 g/cm³
Härte	3,0 auf der Mohs-Skala
molare Masse	63,54 g/mol
Schmelzpunkt	1 083 °C
Siedepunkt	2 595 °C

Zu den besonderen Eigenschaften von Kupfer gehört die geringe Härte. Kupfer ist leicht verformbar. Kupfer lässt sich leicht zu Drähten ausziehen oder zu dünnen Platten hämmern.

Weitere Besonderheiten von Kupfer sind die hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund seiner hohen Dichte wird Kupfer zu den Schwermetallen gerechnet.

Die Eigenschaften von Kupfer liegen in der kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur von Kupfer begründet.

Neben Gold ist Kupfer das einzige farbige Metall:

Kupfer – Verbindungen

Einige wichtige und häufige Kupferverbindungen werden in folgender Tabelle vorgestellt:

Name	Verwendung
Kupfer(II)-sulfat (CuSO₄)	als Fungizid und Herbizid zum Beizen von Saatgut zur Herstellung von Farbstoffen
Kupfer(I)-oxid (Cu₂O)	als Farbstoff in Schädlingsbekämpfungsmitteln als Katalysator in chemischen Prozessen
Kupfer(II)-oxid (CuO)	zur Färbung von Glas als Katalysator als Dünger
Kupfer(II)-carbonat (CuCO₃)	an feuchter Luft Bildung einer grünen Schutzschicht auf dem Kupfer, die eine weitere Oxidation verhindert

Kupfer – Vorkommen

Der Anteil von Kupfer an der Erdkruste beträgt ungefähr 0,005 Prozent. Nur selten liegt Kupfer in Reinform vor. Den größten Anteil machen Kupfererze aus:

Kupferkies (Chalkopyrit) CuFeS₂
Buntkupfererz (Bornit) Cu₃FeS₃
Cubanit CuFe₂S₃
Kupferglanz (Chalkosin) Cu₂S
Rotkupfererz (Cuprit) Cu₂O
Malachit Cu₂(OH)₂(CO₃)
Kupferlasur (Azurit) Cu₃(OH)₂(CO₃)₂

Kupfer – Herstellung

Um aus den Kupfererzen reines Kupfer zu gewinnen, sind mehrere Schritte in einem aufwendigen Prozess erforderlich. Dieser wird hier am Beispiel des Chalkopyrit betrachtet:

Aufbereitung und Anreicherung des Erzes, z. B. durch das Entfernen anderer Mineralien
Röstung: Bei hohen Temperaturen finden in Röstöfen folgende Reaktionen statt.
2 CuFeS₂ + O₂ → Cu₂S + 2 FeS + SO₂
2 Cu₂S + 3 O₂ → 2 Cu₂O + 2 SO₂
Schmelzmetallurgie: In mehreren Schritten entsteht Kupfersulfid, das weiterverarbeitet werden kann.
Cu₂O + FeS → Cu₂S + FeO
Verblasserösten: In diesem Schritt entsteht Rohkupfer.
3 Cu₂S + 3 O₂ → 6 Cu + 3 SO₂
Elektrolytische Raffination: Das Rohkupfer wird durch elektrolytische Prozesse von Verunreinigungen gereinigt. Das Kupfer wird als Anode in schwefelsaurer Kupfersulfatlösung getaucht. Unter Stromfluss geht Kupfer an der Anode in Lösung und wird an der Kathode abgeschieden. Als Kathode dienen Feinkupferbleche.

Kupfer – Verwendung

Da Kupfer gut den Strom leitet, wird es häufig in der Elektronik und Elektrotechnik eingesetzt. Viel mehr Anwendungen gibt es jedoch für Kupferlegierungen. Beispielsweise wird Bronze für Skulpturen und Kirchenglocken verwendet. Die Kupfer-Zink-Legierung Messing wird für Armaturen im Bad oder zum Bau von Blechinstrumenten verwendet.

Kupfer spielt auch im Stoffwechsel vieler Lebewesen eine wichtige Rolle.