Kupfer(II)-oxid

Kupfer(II)-oxid ist eine chemische Verbindung, die Kupfer-Ionen (Cu2+) und Oxid-Ionen (O2-) enthält. In diesem Oxid mit der Summenformel CuO ist Kupfer zweiwertig. Kupfer(II)-oxid ist ein schwarzer, amorpher oder kristalliner Feststoff.

Benennungen

Kupfer(II)-oxis wurde früher Kupferasche, Kupferrost, gebranntes Kupfer, Kupferhammerschlag oder (als Übersetzung von mittellateinisch battitura cupri<ref>Gundolf Keil: Die „Cirurgia“ Peters von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes (= Forschungen zur Geschichte der Stadt Ulm. Band 2). Stadtarchiv, Ulm 1961 (zugleich Philosophische Dissertation Heidelberg 1960: Peter von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes), S. 412 (zu kupfferslag, synonym squama aeris).</ref>) Kupferschlag<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref> sowie Kupferkalk und lateinisch aes ustum<ref name="Zekert">Vorlage:Literatur</ref> bzw. mittellateinisch es ustum<ref>Vorlage:Internetquelle</ref><ref>Gundolf Keil: Die „Cirurgia“ Peters von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes (= Forschungen zur Geschichte der Stadt Ulm. Band 2). Stadtarchiv, Ulm 1961 (zugleich Philosophische Dissertation Heidelberg 1960: Peter von Ulm. Untersuchungen zu einem Denkmal altdeutscher Fachprosa mit kritischer Ausgabe des Textes), S. 371–371 (Ere, ‚Kupfer‘ = aes bzw. es; [a]es ustum = „geprant ere“, „geprantz ertz“ , gemäß Circa instans entstehend wenn Kupfer 15 Tage in Tongefäßen bei starkem Feuer erhitzt wird); Vgl. zum „Kupferkalk“ auch Otto Beßler: Prinzipien der Drogenkunde im Mittelalter. Aussage und Inhalt des Circa instans und Mainzer Gart. Mathematisch-naturwissenschaftliche Habilitationsschrift, Halle an der Saale 1959, S. 183 (Es ustum: „gebrant yrtz, calcus, […], gebrant erc […]“).</ref> genannt.

Vorkommen

In der Natur kommt Kupfer(II)-oxid als das Mineral Tenorit vor.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> 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

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

<math>\mathrm{2 \ Cu(NO_3)_2 \longrightarrow 2 \ CuO + 4 \ NO_2 + \ O_2}</math>

<math>\mathrm{CuCO_3 \longrightarrow CuO + CO_2}</math>

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.

<math>\mathrm{Cu(OH)_2 \longrightarrow CuO + H_2O}</math>

<math>\mathrm{Cu^{2+} + 2 \ OH^{-} \longrightarrow Cu(OH)_2 \downarrow}</math>

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

Früher wurde Aes ustum („gebranntes Erz“) gewonnen durch schichtweises Einbringung von Kupferblechen mit Kochsalz in einen verschließbaren Schmelztiegel und zwölf Stunden weißgeglüht. Der Glührückstand wurde pulverisiert und mit Wasser ausgelaugt.<ref name="Zekert" />

Eigenschaften

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.

<math>\mathrm{4 \ CuO \longrightarrow 2\ Cu_2O + O_2}</math>

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

<math>\mathrm{CuO + Cu \longrightarrow Cu_2O}</math>

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

<math>\mathrm{2 \ CuO + C \longrightarrow 2 \ Cu + CO_2}</math>

<math>\mathrm{CuO + H_2 \longrightarrow Cu + H_2O}</math>

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

<math>\mathrm{CuO + 2 \ HF \longrightarrow CuF_2 + H_2O}</math>

Es besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe (a = 4,683 Å, b = 3,423 Å, c = 5,129 Å, β = 95,54°). Seine Bildungsenthalpie beträgt −155,8 kJ/mol.<ref name="brauer">Vorlage:Literatur</ref>

Verwendung

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

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