Kupfer(II)-oxid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Kupfer(II)-oxid
__ Cu2+      __ O2−
Kristallsystem

monoklin

Raumgruppe

C2/c

Allgemeines
Name Kupfer(II)-oxid
Andere Namen
  • Kupfermonoxid
  • Cuprum oxydatum
  • Cuprioxyd
Verhältnisformel CuO
CAS-Nummer 1317-38-0
PubChem 164827
Kurzbeschreibung

schwarzer, amorpher oder kristalliner Feststoff [1]

Eigenschaften
Molare Masse 79,545 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

6,48 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

1326 °C [1]

Siedepunkt

thermische Zersetzung: 1026 °C [1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser, löslich in verdünnten Säuren, löslich in Ammoniumhydroxid[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
07 – Achtung 09 – Umweltgefährlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 302​‐​410
P: 260​‐​273 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1]
Gesundheitsschädlich Umweltgefährlich
Gesundheits-
schädlich
Umwelt-
gefährlich
(Xn) (N)
R- und S-Sätze R: 22​‐​50/53
S: 22​‐​61
MAK

0,1 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Aerosolanteil)[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Kupfer(II)-oxid ist eine chemische Verbindung, die Kupfer und Sauerstoff enthält. In diesem Oxid mit der Summenformel CuO ist Kupfer zweiwertig. Kupfer(II)-oxid ist ein schwarzer, amorpher oder kristalliner Feststoff.

Vorkommen[Bearbeiten]

In der Natur kommt Kupfer(II)-oxid als das Mineral Tenorit vor. Tenorit entsteht bei der Verwitterung von Kupfersulfiden und findet sich daher üblicherweise in oxidierten Teilen von Kupfervorkommen. Das Mineral ist nach dem italienischen Botaniker Michele Tenore benannt.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Kupfer(II)-oxid kann durch thermische Zersetzung (Pyrolyse) von Kupfer(II)-nitrat oder Kupfer(II)-carbonat dargestellt werden.

\mathrm{2 \ Cu(NO_3)_2 \longrightarrow 2 \ CuO + 4 \ NO_2 + \ O_2}
\mathrm{CuCO_3 \longrightarrow CuO + CO_2}

Kupfer(II)-oxid kann auch durch Erwärmen von (frisch gefälltem) Kupfer(II)-hydroxid hergestellt werden. Das Kupfer(II)-hydroxid wird durch Zugabe von Alkalihydroxiden zu einer Cu(II)-Salzlösung ausgefällt.

\mathrm{Cu(OH)_2 \longrightarrow CuO + H_2O}
\mathrm{Cu^{2+} + 2 \ OH^{-} \longrightarrow Cu(OH)_2 \downarrow}

Kupfer(II)-oxid bildet sich zusammen mit Kupfer(I)-oxid beim Erhitzen von metallischem Kupfer auf Rotglut an Luft.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Kupfer(II)-oxid

Kupfer(II)-oxid ist unlöslich in Wasser und Alkoholen. Dagegen ist es in verdünnten Säuren löslich. Durch Eindampfen können die entsprechenden Kupfer(II)-salze erhalten werden. Kupfer(II)-oxid ist unter Komplexbildung in Ammoniakwasser löslich.

Kupfer(II)-oxid adsorbiert leicht Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und andere Gase.

Beim Erhitzen über etwa 800 °C wird Kupfer(II)-oxid unter Sauerstoffabgabe zu Kupfer(I)-oxid reduziert.

\mathrm{4 \ CuO \longrightarrow 2\ Cu_2O + O_2}

Werden metallisches Kupfer und Kupfer(II)-oxid zusammen erhitzt entsteht ebenfalls Kupfer(I)-oxid.

\mathrm{CuO + Cu \longrightarrow Cu_2O}

Kupfer(II)-oxid wird bei erhöhter Temperatur durch verschiedene Reduktionsmittel (beispielsweise Kohlenstoff, Kohlenmonoxid,Wasserstoff) zu metallischem Kupfer reduziert.

\mathrm{2 \ CuO + C \longrightarrow 2 \ Cu + CO_2}
\mathrm{CuO + H_2 \longrightarrow Cu + H_2O}

Beim Erhitzen von Kupfer(II)-oxid mit Fluorwasserstoff auf 400 °C wird Kupfer(II)-fluorid gebildet.

\mathrm{CuO + 2 \ HF \longrightarrow CuF_2 + H_2O}

Es besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe C2/c (a = 4,683, b = 3,423, c = 5,129, β = 95,54°). Seine Bildungsenthalpie beträgt −155,8 kJ/mol.[4]

Verwendung[Bearbeiten]

Kupfer(II)-oxid wird als Pigment zum Färben von Glas, Keramik, Porzellan und künstlichen Edelsteinen verwendet. Daneben findet es Anwendung als Kathodenmaterial in Batterien, als Katalysator, zur Entschwefelung von Erdöl und für fäulnishemmende Anstriche. Kupfer(II)-oxid wird auch als Ausgangsstoff für die Herstellung von verschiedenen Kupferverbindungen genutzt. Seit der Entdeckung der Supraleitung von Verbindungen von La2CuO4 (dotiert mit Strontium) und der nachfolgenden Entdeckung von weiteren über hundert ähnlichen Verbindungen, die zum größten Teil nicht ohne Kupfer und Sauerstoff auskommen, wird Kupfer-II-Oxid auch für die keramischen Supraleiter verwendet, die als zukunftsträchtige Materialien gelten.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Eintrag zu CAS-Nr. 1317-38-0 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. März 2007 (JavaScript erforderlich)
  2. Kupferoxide. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 13. Juni 2014.
  3. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4.  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, Band II, Seite 979. 1978, ISBN 3-432-87813-3.

Weblinks[Bearbeiten]