Kupfer
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Grundlagen zum Thema Kupfer
Inhalt
- Kupfer
- Vorkommen von Kupfer
- Die Stellung von Kupfer im Periodensystem
- Kupfer – Eigenschaften
- Kupfer – Herstellung
- Verwendung von Kupfer
- Wichtige Kupfersalze: Oxid, Sulfid und Sulfat
- Kupfer in Lebewesen
- Hinweise zum Video
Kupfer
Kupfer kennt man schon seit dem Altertum. Bereits die alten Ägypter kannten das Kupfer. Die Cheopspyramide wurde vor etwa 5.000 Jahren mit Kupferwerkzeugen errichtet. Auch im Antiken Griechenland wurde Kupfer gewonnen und genutzt. Von den Griechen übernahmen die Römer die Kunst der Kupferverhüttung. Der lateinische Name für Kupfer, cuprum, stammt übrigens von der Insel Zypern ab. Von da erhielten die Römer einen großen Teil ihrer Kupfererze.
Vorkommen von Kupfer
Kupfer ist mit 0,01 Prozent in der Erdkruste enthalten. Man trifft es selten gediegen an, also in der metallischen Form von Kupfernuggets. Es gibt zahlreiche Kupfererze, beispielsweise Chalkopyrit, früher auch Kupferkies genannt, und das grüne Malachit. Die Gewinnung von Metallen aus Erzen ist ein grosser Wirtschaftszweig und die Weltkupferförderung verzeichnete in den letzten Jahren eine ständig steigende Tendenz. Das meiste Kupfer wird in Süd- und Nordamerika, in China und im Kongo gefördert. Chile ist mit gut 5.800 Kilotonnen (Stand 2018) der größte Kupferproduzent.
| Kupfer |
|---|
 |
Die Stellung von Kupfer im Periodensystem
Das Element Kupfer hat im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 29 und gehört zu den Elementen der 1. Nebengruppe. Damit gehört Kupfer zu den Metallen. In chemischen Reaktionen mit anderen Elementen kann Kupfer ein oder zwei Elektronen abgeben. Seine Oxidationszahlen sind damit $+I$ und $+II$.
Kupfer – Eigenschaften
| Steckbrief Kupfer | |
|---|---|
| $\text{Atommasse}$ | $63,5~\frac{g}{mol}$ |
| $\text{Dichte}$ | $\rho = 8,92 \frac{g}{cm^{3}}$ |
| $\text{Schmelzpunkt}$ | $\text{Smp.} = 1.084 ~^\circ\text{C}$ |
| $\text{Siedepunkt}$ | $\text{Sdp.} = 2.595~^\circ\text{C}$ |
| $\text{Härte}$ | $\text{weich, auf der Mohshärte-Skala:}~3$ |
| $\text{Farbe}$ | $\text{lachsrosa-metallisch}$ |
Kupfer gehört mit seiner relativ hohen, mit Nickel und Cobalt vergleichbaren Dichte zu den Schwermetallen. Es hat eine geringe Härte auf der Mohshärte-Skala und ist damit gut schmiedbar.
Kupfer ist ein sehr guter elektrischer Leiter und ebenfalls ein sehr guter Wärmeleiter. Kupfer reagiert weder mit Salzsäure noch mit Laugen wie Natriumhydroxid. Man sagt, es ist chemisch edel. Dagegen reagiert es mit Salpetersäure ($HNO_3$) und löst sich darin auf. Bei hohen Temperaturen entsteht mit Luftsauerstoff Kupfer(II)-oxid ($CuO$).
Kupfer – Herstellung
Gewinnung von Rohkupfer
Rohkupfer wird aus dem Erz Chalkopyrit – chemisch gesehen ist das Kupfereisensulfid ($CuFeS_2$) – in mehreren energieaufwendigen Reaktionsschritten gewonnen:
erster Schritt: Röstarbeit. Dabei reagiert das Erz im Flammofen mit Sauerstoff zu Kupfer(I)-sulfid ($Cu_2S$), Eisensulfid ($FeS$),
Eisen(III)-oxid ($Fe_2O_3$) und Schwefeldioxid ($SO_2$):
$6 ~CuFeS_2 + 10 ~O_2 \longrightarrow 3 ~Cu_2S + 2 ~FeS + 2 ~Fe_2O_3 + 7 ~SO_2$zweiter Schritt: Schmelzarbeit. Unter Zugabe des Zuschlagstoffes Siliciumdioxid ($SiO_2$), du kennst es als Sand, reagiert das
Eisenoxid ($Fe_2O_3$) mit Kohlenstoff ($C$). Im Ergebnis bildet sich Eisensilicat ($Fe_2SiO_4$) und es entsteht Kohlenstoffmonoxid ($CO$). Das Eisensilicat geht in die Schlacke und kann vom Reaktionsgemisch abgetrennt werden.
$Fe_2O_3 + ~C + ~SiO_2 \longrightarrow ~Fe_2SiO_4 +~CO$dritter Schritt: Schlackenblasen. Das Kupfer(I)-sulfid ($Cu_2S$) reagiert mit Sauerstoff zu Kupfer(I)-oxid ($Cu_2O$) und Schwefeldioxid
($SO_2$) :
$2 ~Cu_2S + 3 ~O_2 \longrightarrow 2 ~Cu_2O +2 ~SO_2$vierter Schritt: Garblasen. Kupfer(I)-sulfid reagiert mit Kupfer(I)-oxid zu Kupfer und Schwefeldioxid.
$Cu_2S + 2 ~Cu_2O \longrightarrow 6 ~Cu + ~SO_2$
Gewinnung reinen Kupfers
Für die Aufreinigung des Rohkupfers wird die elektrolytische Raffination verwendet. Bei dieser Elektrolyse gehen die Metalle Kupfer, Eisen und Zink als entsprechende Ionen an der Anode in Lösung. An der Kathode wird metallisches Kupfer abgeschieden. Man erhält Elektrolytkupfer, Kupfer von hoher Reinheit.
Prozess an der Anode: Kupfer und das im Rohkupfer noch vorhandene Eisen und Zink gehen unter Abgabe von zwei Elektronen in Lösung.
$Cu \longrightarrow Cu^{2+} + 2 ~e^-$
$Fe \longrightarrow Fe^{2+} + 2 ~e^-$
$Zn \longrightarrow Zn^{2+} + 2 ~e^-$
Prozess an der Kathode: Unter Aufnahme von zwei Elektronen wird reines Elektrolytkupfer abgeschieden.
$Cu^{2+} + 2 ~e^- \longrightarrow Cu$
Die Eisen- und Zinkionen bleiben in Lösung.
Verwendung von Kupfer
Verwendung des Metalls
- Kupferrohre, Kupferdraht und Oberleitungen
- Armaturen, Destillen und chemische Apparate
Verwendung als Legierung
- Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Messing ist im Gegensatz zu Kupfer zäh und fest, aber genau wie Kupfer gut zu bearbeiten. Aus Messing bestehen Blechblasinstrumente, Krüge, Muffen, Holzschrauben, Patronenhülsen und noch viele andere Dinge mehr.
-
Bronze ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn. Sie wird seit der Antike verwendet. Bronze, wie sie etwa für Skulpturen gebraucht wird, enthält etwa 5 Prozent Zinn. Bronze hat gegenüber Kupfer den Vorteil, dass sie härter ist.
Man bezeichnet aber auch viele Varianten der Kupferlegierungen als Bronzen. Diese Legierungen können Zink, Blei, Aluminium, Nickel, Silicium oder Beryllium enthalten. Sie dienen als Material für Lagerschalen, Buchsen, Dichtungen, Ventile im Maschinenbau und Turbinen.
Wichtige Kupfersalze: Oxid, Sulfid und Sulfat
Kupferoxide
Beim roten Oxid des Kupfers handelt es sich um Kupfer(I)-sulfid ($Cu_2O$). Das schwarze Kupferoxid ist Kupfer(II)-oxid ($CuO$). Man kann diese Oxide für die Übertragung von Sauerstoff als milde Oxidationsmittel verwenden.
Kupfersulfat
Man unterscheidet das wasserfreie, weiße Kupfersulfat ($CuSO_4$) von dem wasserhaltigen blauen Kupfersulfat ($CuSO_4 \cdot 5~ H_2O$). Wasserfreies Kupfersulfat kann man für den Wassernachweis in organischen Lösungsmitteln verwenden.
Kupfersulfide
Leitet man das nach faulen Eiern riechende Gas
$Cu^{2+}_{(aq)} + S^{2-} \longrightarrow CuS$
Kupfer(I)-sulfid ($Cu_2S$) entsteht bei hohen Temperaturen aus den Elementen Kupfer und Schwefel:
$2 ~Cu + S \longrightarrow ~Cu_2S$
Kupfer in Lebewesen
Hast du es gedacht? Der Mensch braucht Kupfer zum Leben. In der Leber finden wir 0,00004 Milligramm Kupfer pro 100 Gramm Gewebe. Das Blut enthält 0,001 Milligramm pro Liter. Einige körpereigene Enzyme (Biologie) benötigen für ihre Funktion Kupfer als Cofaktor.
Weichtiere wie Schnecken und auch Krebstiere benötigen das Kupfer zum Aufbau ihres Blutfarbstoffes, dem Hämocyanin. Dieser enthält 0,15 bis 0,26 Prozent Kupfer und färbt sich bei Sättigung mit Sauerstoff blau.
Kupfer ist auch ein Spurenelement für Pflanzen. Sie benötigen das Kupfer für die Fotosynthese und die Aufnahme von Stickstoff.
Hinweise zum Video
Das Video gibt dir eine Übersicht zum Element Kupfer, seinen Eigenschaften und Verwendungen. Um die Inhalte zu verstehen, solltest du schon über Vorkenntnisse in Chemie verfügen und dich bei der Oxidation und Reduktion gut auskennen, ebenso in den Themen Säure- und Basenkonzepte und Salze.
Übungen und Arbeitsblätter
Du findest hier auch Übungen und Arbeitsblätter. Beginne mit den Übungen, um gleich dein umfangreiches Wissen über Kupfer aus dem Video zu testen.
Transkript Kupfer
Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt "Kupfer". Der Film gehört zur Reihe "Elemente". Als Vorkenntnisse solltest du die Naturwissenschaften des 10. Schuljahres beherrschen. Das Video enthält eine Übersicht über das Metall Kupfer und seine Bedeutung. Der Film besteht aus zehn Abschnitten:
- Zur Geschichte
- Stellung im Periodensystem der Elemente
- Eigenschaften
- Vorkommen
- Herstellung
- Das Metall
- Die Legierungen
- Oxide, Sulfat und Sulfid
- In Lebewesen und 10. Ausblick
- Zur Geschichte: Kupfer ist ein Element des Altertums und hat somit keinen Entdecker. Schon die alten Ägypter kannten das Kupfer. Die Cheops-Pyramide vor etwa 5000 Jahren wurde mit Kupferwerkzeugen errichtet. Auch im antiken Griechenland wurde Kupfer hergestellt. Der Legende nach stellte Hephaistos, der Gott des Feuers, einen Schild für den unbezwingbaren Achilles her. Von den Griechen übernahmen die Römer die Kunst der Kupferverhüttung. Während die Waffen der Römer aus Eisen gefertigt waren, bestand ein Teil des Hausrates aus Kupfer. Die Römer stellten auch Legierungen des Kupfers her, wie man an dieser Bronze-Maske erkennen kann. Der lateinische Name für Kupfer, "cuprum", stammt übrigens von der Insel Zypern ab. Von daher erhielten die Römer einen großen Teil ihrer Kupfererze.
- Stellung im Periodensystem der Elemente Im Periodensystem der Elemente befindet sich das Kupfer an dieser Stelle. Kupfer steht in der ersten Nebengruppe. Als Nebengruppenelement ist Kupfer ein Metall. Kupfer hat das chemische Symbol "Cu". Die Oxidationszahlen in den Verbindungen sind +2 und +1.
- Eigenschaften Kupfer ist ein lachsrosanes Metall. Kupfer ist weich, nach Mohs hat es einen Härtegrad von 3; es ist hämmerbar. Seine Dichte beträgt 8,9 Gramm pro Kubikzentimeter. Die Dichten von Kupfer, Cobalt und Nickel fallen praktisch zusammen; sie sind höher als die Dichte von Eisen. Kupfer hat eine Schmelztemperatur von 1084 Grad Celsius. Es ist ein sehr guter elektrischer Leiter. Es ist auch ein sehr guter Wärmeleiter. Kupfer reagiert weder mit Säure, wie Salzsäure, noch mit Laugen wie Natriumhydroxid. Es ist chemisch edel. Bei hohen Temperaturen findet an der Luft eine Verbrennung statt. Es entsteht Kupfer(II)-oxid (CuO). Kupfer reagiert mit der oxidierenden Säure, Salpetersäure (HNO3).
- Vorkommen Kupfer ist mit 0,01 Prozent in der Erdkruste enthalten. Selten trifft man Kupfer gediegen an. Man kennt inzwischen einige Hundert Kupferminerale: Chalkopyrit, Malachit, Bornit, Chalkosin und noch viele andere. Die Weltkupferförderung verzeichnete in den letzten Jahren eine ständig steigende Tendenz. Interessant ist auch, im Jahre 2006 auf die führenden Förderländer zu blicken. Die Angaben sind in 1000 Tonnen pro Jahr. Chile ist mit Abstand der größte Kupferförderer: 5360,8 Kilotonnen. Mit erheblichem Abstand folgen: die USA mit 1200 Kilotonnen und Peru 1048,9 Kilotonnen.
- Herstellung Wir nehmen an, dass für die Herstellung von Kupfer Chalkopyrit zur Verfügung steht. Chemisch gesehen ist das ein Kupfereisensulfid (CuFeS2). Zunächst muss Röstarbeit verrichtet werden, wobei das Erz mit Sauerstoff reagiert. Es entstehen Kupfer(I)-sulfid, Eisen(III)-oxid und Schwefeldioxid wird frei. Im nächsten Schritt wird Schmelzarbeit verrichtet. Das Eisenoxid reagiert mit Kohlenstoff und Siliciumdioxid, das ist Sand. Im Ergebnis bildet sich Eisensilicat und es ensteht Kohlenstoffmonoxid. Das Eisensilicat geht in die Schlacke und kann vom Reaktionsgemisch abgetrennt werden. Der nächste Schritt ist das Schlackenblasen. Das Kupfer(I)-sulfid reagiert mit Sauerstoff zu Kupfer(I)-oxid und Schwefeldioxid. Der letzte Schritt ist das Garblasen. Kupfer(I)-sulfid reagiert mit Kupfer(I)-oxid zu Kupfer und Schwefeldioxid. Für die Aufreinigung des Kupfers wird die elektrolytische Raffination verwendet. An der Anode gehen die metallischen Kupfer, Eisen und Zink als entsprechende Ionen in Lösung. An der Kathode wird metallisches Kupfer abgeschieden. Man erhält Elektrolytkupfer von hoher Reinheit.
- Das Metall Kupfer besitzt eine breite Verwendung. Viele Dinge können daraus gefertigt werden: Kupferrohre, Kupferdraht und Oberleitungen, chemische Apparate, Destillen und Armaturen.
- Legierungen Eine der wichtigsten Kupferlegierungen ist Messing. Messing besteht aus Kupfer und Zink. Messing ist im Gegensatz zu Kupfer zäh und fest, aber genau wie Kupfer gut bearbeitbar. Blechblasinstrumente wie diese Trompete werden aus Messing hergestellt. Auch dieser Krug besteht aus Messing. Muffen, Holzschrauben und Patronenhülsen werden aus Messing hergestellt und noch viele andere Dinge noch. Bronze ist eine berühmte Legierung, bestehend aus Kupfer und Zinn. Bronze für Skulpturen enthält etwa 5 Prozent Zinn. Bronze hat gegenüber Kupfer einen Vorteil: Sie ist härter. Inzwischen bezeichnet man auch viele Varianten der Kupferlegierungen als Bronze. Diese Legierungen können enthalten: Zink, Blei, Aluminium, Nickel, Silicium oder Beryllium. Bei allen diesen Legierungen handelt es sich um Bronzen. Eingesetzt werden sie für die Herstellung von Lagerschalen, Buchsen, Dichtungen, Ventilen, im Maschinenbau, für Flugzeugtriebwerke und für Turbinen.
- Oxide, Sulfalt und Sulfid Beim roten Oxid des Kupfers handelt es sich um Kupfer(I)-sulfid (Cu2O). Das schwarze Kupferoxid ist Kupfer(II)-oxid (CuO). Man kann diese Oxide für die Übertragung von Sauerstoffen als milde Oxidationsmittel verwenden. Von besonderem Interesse ist ein Kupfersalz: Kupfersulfat. In der Abbildung sehen wir weißes Kupfersulfat; dieses Kupfersulfat ist wasserfrei. Bei der Aufnahme von Wasser wird es blau. Wasserfreies Kupfersulfat kann man für den Wassernachweis in organischen Lösungsmitteln verwenden. Kupfersulfat reagiert mit Schwefelwasserstoff (H2S) in Gegenwart von Sauerstoff. Schwefelwasserstoff wird von Eiern in geringen Mengen gebildet. Dabei entsteht Kupfersulfid - ein schwer lösliches Salz. Kupfersulfid ist von Bedeutung in der analytischen Chemie beim Kationentrennungsgang.
- In Lebewesen Der Mensch braucht Kupfer zum Leben. In der Leber finden wir 0,00004 Milligramm pro 100 Gramm. Das Blut enthält 0,001 Milligramm pro Liter. Kupfer ist Bestandteil von Lactase und Glucoseoxidase. Bei beiden handelt es sich um Enzyme. Und das hier ist die Struktur der Glucoseoxidase. Auch niedere Lebewesen benötigen Kupfer. Mollusken und Krebstiere benötigen das Kupfer zum Aufbau des Hämocyanins, ihres Blutfarbstoffes. 0,15 bis 0,26 Prozent Kupfer sind dort enthalten. Sauerstofffrei ist Hämocyanin weiß. Eine blaue Farbe nimmt der Blutfarbstoff an, wenn er mit Sauerstoff gesättigt ist. Kupfer ist als Spurenelement für Pflanzen unabdinglich; sie benötigen das Kupfer für die Photosynthese und die Stickstoffassimilation. Ein Kupfermangel mindert den Ertrag und führt zu Unfruchtbarkeit. Ausreichend Kupfer ist für die Synthese von Eiweißen, Fetten und Vitaminen notwendig. Außerdem nimmt die Winterhärte zu. Als Dünger wird Kupfersulfat verwendet.
- Ausblick Das chemische Element Kupfer ist heute untrennbarer Bestandteil des menschlichen und tierischen sowie pflanzlichen Lebens. Die Zivilisation ist und bleibt mit Kupfer eng verbunden.
Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Auf Wiedersehen!
Kupfer Übung
-
Beschreibe die Eigenschaften des Kupfers.
TippsDie Ägypter benutzten bereits Kupferwerkzeuge.
Mögliche Kupferoxide sind ${ Cu }_{ 2 }O$ und $CuO$. An ihnen kann man die möglichen OZ erkennen.
Kupfer ist wie Gold und Silber ein Edelmetall.
LösungKupfer ist ein Element, das bereits im Altertum von vielen Hochkulturen genutzt wurde. So benutzten es die Ägypter bereits beim Bau der Pyramiden für Werkzeuge. Auch die Griechen und Römer benutzten das lachsrosane Metall, allerdings eher für Zierrat als für Waffen. Hier benutzte man das häufigere und stabilere Metall Eisen. Kupfer hat keinen festen Entdecker, da es nicht überliefert ist, wer das Metall zuerst nutzte und entdeckte.
Im PSE steht Kupfer in den Nebengruppen, der sogenannten Kupfergruppe (Cu, Ag, Au). Es teilt mit diesen Elementen den edlen Charakter. Kupfer ist ein guter Wärme-/Stromleiter. Die Dichte des Kupfers ist äquivalent zu der von Cobalt und Nickel, jedoch höher als die des Eisens. Das Element ist leicht hämmerbar und sehr weich. Die Schmelztemperatur liegt bei 1084°C.
-
Sortiere die Schritte der Kupferherstellung.
TippsDie Basis des ersten Schritts ist Chalkopyrit (${ CuFeS }_{ 2 }$), ein kupferhaltiges Mineral.
Im zweiten Schritt wird viel Hitze benötigt, die mithilfe von Kohle erzeugt wird.
Im dritten Schritt entsteht das Kupfer(I)oxid, welches im letzten Schritt mit dem Kupfer(I)sulfid zu den fertigen Produkten reagiert.
LösungDie Herstellung von Kupfer verläuft über verschiedene Arbeitsschritte.
Ausgangsstoff ist das Mineral Chalkopyrit (${ CuFeS }_{ 2 }$). Dieses wird in der sogenannten Röstarbeit gemeinsam mit Sauerstoff umgesetzt, bis sich Eisenoxid, Schwefeldioxid, Eisensulfid und Kupfer(I)sulfid bilden.
Im nächsten Schritt muss das Eisenoxid entfernt werden. Dies geschieht mittels der Umsetzung mit Sand und Kohlenstoff. Es reagiert zu $Fe_2SiO_4$ und Kohlenstoffmonoxid. Das Gas CO kann einfach entfernt werden, gemeinsam mit der festen Schlacke.
Im dritten Schritt, dem Schlackenblasen, wird das Kupfersulfid aus dem ersten Schritt mit Sauerstoff umgesetzt, bis Kupfer(I)oxid und Schwefeldioxid entstehen.
Im letzten Schritt, dem Garblasen, werden die beiden Kupfer(I)verbindungen, das Sulfid und das Oxid, gemeinsam umgesetzt. Es entstehen auch hier wieder das thermodynamisch stabile Schwefeldioxid und reines Kupfer.In einem letzten Schritt wird das Kupfer, welches immer noch nicht völlig rein ist, mittels elektrolytischer Raffination gereinigt.
-
Ermittle die Oxidationszahlen des Kupfers.
TippsDie Formel für das rote Kupferoxid lautet $Cu_2O$. Die Formel des schwarzen ist $CuO$.
Reine Elemente haben die Oxidationszahl +0.
Kupfersulfat $CuSO_4$
Kupferchlorid $CuCl_2$
LösungKupfer kann die Oxidationszahlen 0 bis +4 annehmen. Die Stufe +4 ist sehr selten und wird meist in Komplexverbindungen erreicht. Die Stufen +1/+2 sind die stabilsten in wässriger Lösung.
Das Besondere an Kupferverbindungen sind die vielen verschiedenen Farben, die bei anderen Metallverbindungen in dieser Form nicht immer auftreten. So ist das Kupfer(I)oxid rot-braun, während das Kupfer(II)oxid tiefschwarz ist. Kupfersulfat sollte ein Begriff sein, da es eine blaue Lösung ergibt. Hier liegt Kupfer aufgrund des zweiwertig negativen Sulfat-Ions in der Oxidationsstufe +2 vor.
Ebenfalls bildet Kupfer Halogenide, wobei hier die Formel stets ${ Cu }{ X }_{ 2 }$ (X=F, Cl, Br, I) lautet. Auch diese haben verschiedene Farben.
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Erkenne die Edelmetalle.
TippsEdelmetalle oxidieren nicht oder kaum an der Luft mit dem Luftsauerstoff.
Edelmetalle haben eine hervorragende Wärme-/Stromleitfähigkeit.
Aluminiumoxid ist eine der thermodynamisch stabilsten Verbindungen. Aluminium hat an normaler Luft immer eine passivierende Oxidschicht.
Quecksilber ist ein sehr guter Stromleiter.
LösungEdelmetalle haben besondere Eigenschaften, die sie von anderen Metallen der Nebengruppen und auch der Hauptgruppen abgrenzen:
Zu den Edelmetallen gehören Kupfer, Silber, Gold, Quecksilber und die Platingruppe. Eine Eigenschaft der Edelmetalle ist, dass sie selten Oxide bilden. Sie reagieren wenig bis gar nicht mit dem Luftsauerstoff. Das ist auch einer der Gründe, warum sie gediegen, also in elementarer Form, in der Natur vorkommen. Man kann reine Silbernuggets und Goldadern finden.
Eine weitere Eigenschaft ist die hervorragende Wärme- und elektrische Stromleitung. Silber ist sogar der beste Leiter von elektrischem Strom, abgesehen von den Supraleitern. Auch Kupfer leitet sehr gut. Dies kann man an den zahlreichen Kupferdrähten sehen, die in der heutigen Technik verbaut sind.
-
Bestimme die Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen.
TippsViele Skulpturen sind aus Bronze, da die Verbindung härter als reines Kupfer ist.
Messing ist eine Kupfer-Zink-Legierung.
LösungKupfer ist ein Nebengruppenmetall und dazu sehr weich und hämmerbar. Es ist als reines Element lachsrosa. Kupfer ist ein sehr guter Leiter des Stroms und der Wärme. Dennoch ist Kupfer aufgrund seiner Weichheit schwer zu benutzen. Daher gibt es verschiedene Kupferlegierungen, die allesamt unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Das Messing ist eine Verbindung von Kupfer und Zink. Es ist etwas härter als Kupfer, jedoch nicht so hart wie Bronze. Im Gegensatz zu Kupfer wird es durch magnetische Felder nicht beeinflußt. Es ist also amagnetisch. Wenn der Zinkgehalt über 36% steigt, ist die Verbindung weißgelb, sonst eher braun-rötlich.
Die Bronze ist eine Verbindung, die eine ganze Epoche der Menschheit geprägt hat. Daher der Name Bronzezeit. Bronze ist Kupfer mit einem anderen Metall, außer Zink. Oftmals wird das weiche Zinn genommen, es können aber auch andere Metalle wie etwa Blei, Nickel, Silizium oder Aluminium genommen werden. Bronze ist härter als Kupfer und Messing und wird auch oftmals als Skulpturenmaterial genommen. In der heutigen Zeit werden Ventile und Flugzeugturbinen damit hergestellt. Die Eigenschaften der Bronze hängen maßgeblich mit den verwendeten Metallen zusammen.
-
Bestimme die elektrische Leitfähigkeit folgender Stoffe.
TippsIm Meerwasser befinden sich Ionen, die den Strom geringfügig leiten.
Die edlen Metalle leiten am stärksten, wobei Silber der stärkste Leiter ist.
Kupferdrähte werden aufgrund ihres Preis-Leistungsverhältnisses beinahe überall verbaut.
LösungDie elektrische Leitfähigkeit ist eine Größe, die angibt, wie gut oder schlecht ein Stoff den elektrischen Strom leitet. Die SI-Einheit der Leitfähigkeit ist Siemens/Meter. Metalle leiten von allen Elementen im PSE den elektrischen Strom am besten.
Silber ist der beste elektrische Leiter, direkt gefolgt von Kupfer. Gold als drittes Metall der Kupfer-Gruppe folgt auf dem dritten Rang. Metalle wie Eisen oder Edelstahl leiten deutlich schlechter, aber immer noch deutlich besser als Meerwasser.
Ionen sind ebenfalls elektrische Leiter. Eine Kupfersulfat-Lösung oder auch Salz in Wasser gelöst können somit den Strom leiten.
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Hallo Tobias Name05,
da hast du völlig recht! Vielen Dank für den Hinweis! Die Fehler wurden umgehend korrigiert.
Beste Grüße aus der Redaktion
Bei der Aufgabe Nummer 2 sind einige Fehler drin z.B.
-Schlackenblasen im Video und in der Aufgabe Schlackeblasen
-Garblasen im Video und in der Aufgabe Gasblasen
Das waren die Fehler die ich gefunden habe. Bitte korrigieren.
Vielen Dank.
Danke,
es hat mir sehr geholfen, bei meinem Kupfer-Lernplakat
Ein Beispiel. Viel mehr als HNO3 gibt es in der Schule nicht. H2SO4 hat eine geringere Oxidationskraft.
Der Punkt ist aber nicht die Reaktion von CuO, sondern die Oxidation von Cu zu CuO durch HNO3. HCl, obwohl als Säure stärker, kann das nämlich nicht.
In der Buntmetallfertigung werden Kupferrohre oder starke Kupferkabel in Bädern verdünnter Schwefelsäure gebeizt. Und das hat dann nichts mit Oxidation zu tun; die Kupferoxide reagieren mit der Schwefelsäure zum Kupfersulfat, Wasser wird frei und das reine Kupfer erscheint an der Oberfläche.
Alles Gute
CuO reagiert doch mit allen oxidierenden Säuren, oder ist die Salpetersäure nur als ein Beispiel für diese Säuren zu sehen?