Kupfer
| Kupfer | |
| Elementsymbol | Cu |
| Ordnungszahl | 29 |
| Relative Atommasse | 63,546 |
| Aggregatzustand | fest |
| Schmelzpunkt | 1084,62 °C |
| Siedepunkt | 2595 °C |
| Elementkategorie | Übergangsmetall |
Kupfer (mhd. kupfer, ahd. kupfar, zu spätlat. cuprum für lat. aes cyprium „zyprisches Erz“[1]) ist ein zu den Metallen bzw. Schwermetallen gehörendes, rötlich glänzendes chemisches Element und Mineral. Im Periodensystem steht Kupfer zusammen mit Silber und Gold in der 1. Nebengruppe (Gruppe 11), die auch als Kupfergruppe bezeichnet wird. Das Metall wird heutzutage meist als elektrischer Leiter eingesetzt. Kupfer ist ein verhältnismäßig weiches, dehnbares und gut formbares Metall. Sein Schmelzpunkt liegt nahe bei Gold, weshalb beide Metalle werden gerne in einer Legierung für die Herstellung von Schmuck und Münzen verwendet werden.
Inhaltsverzeichnis
Eigenschaften
Kupfer ist das einzige Metall, das auch in ungebundener Form in größeren Mengen vorkommt. Als typisches Übergangsmetall bildet es farbige Verbindungen und zeigt eine ausgeprägte Neigung zur Komplexbildung. Es bildet nur selten würfelige oder rhombenähnliche Kristalle, sondern zeigt sich mehr in bäumchen- oder federartiger Ausbildung. Die rötliche Farbe ist oft von schmutzigen Anlauffarben oder einer farbigen Verwitterungsrinde überdeckt. Kupfer weist unter allen Metallen nach Silber die beste elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit auf und stellt außer Gold das einzige metallene Element mit charakteristischer Eigenfarbe dar.
Entsprechend seiner Stellung in der elektrochemischen Spannungsreihe und der verhältnismäßig niedrigen Bildungswärme seiner Oxide handelt es sich beim Kupfer um ein relativ edles Metall. Als solches wird es nur durch oxidierende Säuren, zum Beispiel Salpetersäure, angegriffen und an der Luft nur sehr langsam oberflächlich zu rotem Kupfer(I)-oxid oxidiert.
biologisch
Kupfer ist sowohl für tierische als auch pflanzliche Organismen ein lebenswichtiges Spurenelement. Der menschliche Körper enthält etwa 100 bis 150 mg. In der Biosphäre ist das Kupfer vor allem an Elektronenübertragungsreaktionen beteiligt. Es ist für die Chlorophyllsynthese der Pflanzen erforderlich und nimmt als Bestandteil mehrerer Enzyme auch am Aufbau des Hämoglobins teil. Im Blut von Weichtieren und Krebsen des Meeres übernimmt kupferhaltiges Hämocyanin anstelle von Hämoglobin die Funktion des Sauerstoffüberträgers. Auch im menschlichen Blut ist eine Reihe – häufig blau gefärbter – Kupferproteine enthalten. Ferner kann upfer. an organspezifischen Eiweißen gebunden vorliegen.
Geschichte
Kupfer ist schon sehr lange bekannt und gehört zu den sieben Elementen des Altertums. In Ägypten wurde Kupfer bereits zu Gegenständen verarbeitet. Der Name leitet sich von der Insel Zypern her, wo man seit ca. 3900 v. d. Z. Kupfer abbaute. Die Gewinnung von Kupfer aus seinen Erzen gelang dem Menschen schon vor ungefähr 7000 Jahren, wodurch die Steinzeit abgelöst wurde. Durch ein Zusammenschmelzen des Kupfers mit Zinn entstand vor ungefähr 5000 Jahren die Bronze, ein wesentlich härterer Werkstoff als unlegiertes Kupfer. Die vorherrschende Verwendung dieser Kupfer-Zinn-Legierung seit etwa 2200 v. d .Z. markiert den Beginn der Bronzezeit.
Vorkommen
Kupfer ist am Aufbau der Erdkruste mit etwa 0,006 Prozent beteiligt (25. Stelle der Elementhäufigkeit). Auf deutschem Boden findet man Kupfer im Siegerland und bei Reichenbach im Odenwald. Große Fundstätten befinden sich in den USA (Utah) und Chile. Große Teile des Kupfers gewinnt man aus Kupfererzen (Kupferglanz, Kupferkies, Bornit).[2] Größere Mengen an Kupfer sind auch in den Manganknollen auf dem Meeresboden enthalten. Der Durchschnittskupfergehalt der heute in der Welt abgebauten Kupfererze liegt bei etwa 1,5 bis 2 Prozent.
Verwendung
Kupfer dient als Wärmeleiter in der Elektroindustrie, als Legierung mit Zink zu Messing und mit Aluminium und Berylium zu Speziallegierungen. Mehr als die Hälfte der Weltproduktion an metallenem Kupfer geht in die Elektroindustrie, vor allem zur Herstellung von Leitungen sowie in den Schalter-, Generatoren-, Motoren- und Transformatorenbau. Reines Kupfer wird überdies zur Herstellung von Behältern und Rohren, Wärmeaustauschern, Apparaturen für die chemische Industrie sowie für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie verwendet. Zudem dient Kupfer zur Herstellung von Haushaltgeräten, zur Münzenfertigung und zur Dachabdeckung. In sehr ausgedehntem Maße wird Kupfer zur Gewinnung von Kupferlegierungen herangezogen, die vor allem zur Halbzeugfertigung eingesetzt werden. Ferner werden etwa 2 Prozent der Weltkupferproduktion zu Kupferverbindungen verarbeitet, für die ein breites Einsatzspektrum charakteristisch ist.
