Kupfer

Vorkommen, Verwendungen und Eigenschaften

Natives Kupfer findet sich an vielen Stellen als Primärmineral in Basaltlaven und auch als reduziertes Kupfer aus Kupferverbindungen wie Sulfiden, Arseniden, Chloriden und Carbonaten. (Mineralogische Eigenschaften von Kupfer finden Sie in der Tabelle der nativen Elemente.) Kupfer kommt in vielen Mineralien wie Chalkozit, Chalkopyrit, Bornit, Cuprit, Malachit und Azurit vor. Es ist in der Asche von Algen, in vielen Meereskorallen, in der menschlichen Leber und in vielen Mollusken und Arthropoden vorhanden., Kupfer spielt die gleiche Rolle des Sauerstofftransports im Hämocyanin von blaublütigen Mollusken und Krebstieren wie Eisen im Hämoglobin von rotblütigen Tieren. Das beim Menschen als Spurenelement vorhandene Kupfer hilft, die Hämoglobinbildung zu katalysieren. Eine Porphyrkupferlagerstätte in den Anden Chiles ist die größte bekannte Lagerstätte des Minerals. Jahrhunderts war Chile der weltweit führende Kupferproduzent. Andere große Produzenten sind Peru, China und die Vereinigten Staaten.,

Kupfer wird kommerziell hauptsächlich durch Schmelzen oder Auswaschen hergestellt, normalerweise gefolgt von Elektrodeposition aus Sulfatlösungen. Eine detaillierte Behandlung der Kupferherstellung finden Sie unter Kupferverarbeitung., Der größte Teil des weltweit produzierten Kupfers wird von der Elektroindustrie verwendet; Der größte Teil des Rests wird mit anderen Metallen zu Legierungen kombiniert. (Es ist auch technologisch wichtig als galvanisierte Beschichtung.) Wichtige Legierungsreihen, in denen Kupfer der Hauptbestandteil ist, sind Brasses (Kupfer und Zink), Bronzen (Kupfer und Zinn) und Nickelsilber (Kupfer, Zink und Nickel, kein Silber). Es gibt viele nützliche Legierungen von Kupfer und nickel, einschließlich Monel; die beiden Metalle sind vollständig mischbar., Kupfer bildet auch eine wichtige Reihe von Legierungen mit Aluminium, sogenannte Aluminiumbronzen. Berylliumkupfer (2 Prozent Be) ist eine ungewöhnliche Kupferlegierung, in der es durch Wärmebehandlung gehärtet werden kann. Kupfer ist ein Teil vieler Münzmetalle. Lange nachdem die Bronzezeit in die Eisenzeit übergegangen war, blieb Kupfer das zweite Metall in Gebrauch und Bedeutung für Eisen. In den 1960er Jahren hatte sich jedoch billigeres und viel reichlicheres Aluminium in der Weltproduktion auf den zweiten Platz bewegt.,

Kupfer ist eines der am meisten duktilen Metallen, die nicht besonders stark oder hart. Festigkeit und Härte werden durch Kaltbearbeitung aufgrund der Bildung von länglichen Kristallen der gleichen flächenzentrierten kubischen Struktur, die in dem weicher geglühten Kupfer vorhanden ist, merklich erhöht., Gängige Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefeldioxid sind in geschmolzenem Kupfer löslich und beeinflussen die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des erstarrten Metalls stark. Das reine Metall ist nach Silber in der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit an zweiter Stelle. Natürliches Kupfer ist eine Mischung aus zwei stabilen Isotopen: Kupfer-63 (69,15 Prozent) und Kupfer-65 (30,85 Prozent).

Da Kupfer in der elektromotorischen Reihe unter Wasserstoff liegt, ist es in Säuren mit der Entwicklung von Wasserstoff nicht löslich, obwohl es mit oxidierenden Säuren wie Salpetersäure und heißer, konzentrierter Schwefelsäure reagiert. Kupfer widersteht der Wirkung von Atmosphäre und Meerwasser., Eine längere Exposition gegenüber Luft führt jedoch zur Bildung einer dünnen grünen Schutzschicht (Patina), bei der es sich um eine Mischung aus Hydroxokarbonat, Hydroxosulfat und geringen Mengen anderer Verbindungen handelt. Kupfer ist ein mäßig edles Metall, das in Abwesenheit von Luft von nicht oxidierenden oder nicht komplexen verdünnten Säuren unberührt bleibt. Es löst sich jedoch in Gegenwart von Sauerstoff leicht in Salpetersäure und in Schwefelsäure auf. Es ist auch löslich in wässrigem Ammoniak oder Kaliumcyanid in Gegenwart von Sauerstoff wegen der Bildung von sehr stabilen Cyanokomplexen bei Auflösung., Das Metall reagiert bei roter Hitze mit Sauerstoff, um Cupric Oxide, CuO und bei höheren Temperaturen Cuprous Oxide, Cu2O zu geben. Es reagiert beim Erhitzen mit Schwefel, um Cuprous Sulfid, Cu2S zu geben.