Das chemische Element Kupfer hat die Ordnungszahl 29 und den Buchstaben Cu, der vom lateinischen Wort cuprum abstammt. Es ist ein Metall mit extrem hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, das weich, formbar und dehnbar ist. Reines Kupfer hat einen rosa-orangen Farbton, wenn es zum ersten Mal der Luft ausgesetzt wird. Als wärme- und stromleitendes Material wird Kupfer auch im Bauwesen eingesetzt. Es ist auch ein Bestandteil verschiedener Metalllegierungen, darunter Kupfernickel, das zur Herstellung von Münzen und Marinehardware verwendet wird, und Konstantan, das in Dehnungsmessstreifen und Thermoelementen zur Temperaturmessung verwendet wird.
Kupfer (natürliche Metalle) ist eines der wenigen Metalle, die natürlich in einem sofort verwendbaren Zustand vorkommen können. In verschiedenen Regionen dies Es führte zu einer extrem frühen Nutzung durch den Menschen, beginnend in den 8000er Jahren. Ein paar tausend Jahre später war es das erste Metall, das aus Sulfiderz geschmolzen wurde, das erste Metall, das in einer Matrize geformt wurde, das erste Metall, das absichtlich mit einem anderen Metall, Zinn, legiert wurde, um Bronze herzustellen, und das erste Metall, das in einer Matrize geformt wurde.
Kupfer wurde während der Römerzeit hauptsächlich auf Zypern abgebaut, daher kommt der Name Cuprum (später geändert in aes cyprium, „Zypernmetall“) (lateinisch). Diese Situation führte zur Entstehung der Wörter Coper und Copper im Altenglischen, die 1530 zum ersten Mal verwendet wurden.
Kupfer(II)-Salze sind Chemikalien, die häufig als Pigmente verwendet werden, da sie häufig Mineralien wie Azurit, Malachit und türkisblaue oder grüne Farbtöne liefern.
Bei Verwendung in Kupferkonstruktionen, typischerweise Dächern, oxidiert es und wird grün (oder patiniert). Kupfer, sowohl in Form einer Verbindung als Pigment als auch als elementares Metall, wird gelegentlich in der dekorativen Kunst verwendet. Kupferverbindungen werden als Fungizide, Bakteriostatika und Holzschutzmittel eingesetzt.
Kupfer, ein Spurenelement in der Nahrung, ist für alle Lebewesen essentiell, da es ein wichtiger Bestandteil des Atmungsenzymkomplexes Cytochrom-C-Oxidase ist. Bei Mollusken und Krebstieren enthält der Blutfarbstoff Hämocyanin Kupfer, während bei Fischen und anderen Wirbeltieren stattdessen Hämoglobin mit einem Eisenkomplex verwendet wird. Kupfer kommt vor allem in Leber, Muskeln und Knochen des Menschen vor. Die Kupfermenge im Körper eines Erwachsenen liegt zwischen 1,4 und 2,1 mg pro Kilogramm Körpergewicht.
Physikalische Eigenschaften von Kupfer
Gruppe 11 des Periodensystems umfasst die Metalle Kupfer, Silber und Gold. Jedes dieser drei Metalle hat ein s-Orbitalelektron auf einer vollen d-Elektronenhülle und zeichnet sich durch hohe Duktilität, elektrische und thermische Leitfähigkeit aus. Die gefüllten d-Schalen dieser Elemente haben einen vernachlässigbaren Einfluss auf interatomare Wechselwirkungen, und diese Wechselwirkungen werden hauptsächlich von s-Elektronen über metallische Bindungen gesteuert. Metallische Bindungen in Kupfer haben keinen kovalenten Charakter und sind im Gegensatz zu Metallen mit unvollständigen d-Schalen im Allgemeinen schwach. Dieser Befund erklärt, warum Kupfer-Einkristalle sehr duktil sind und eine geringe Härte aufweisen. Der Einschluss von langjährigen Kristallgitterdefekten wie Korngrenzen erhöht die Härte des Materials auf makroskopischer Ebene, indem verhindert wird, dass das Material unter angelegter Spannung fließt.
Aufgrund seiner überlegenen Festigkeit gegenüber monokristallinen Formen wird typischerweise feinkörniges polykristallines Kupfer geliefert.
Die hohe elektrische Leitfähigkeit von Kupfer (59,6 · 106 S/m) und die zweithöchste (nach Silber) Wärmeleitfähigkeit unter den reinen Metallen bei Umgebungstemperatur werden teilweise durch seine Weichheit erklärt. Dies liegt daran, dass die Streuung von Elektronen in thermischen Schwingungen des relativ leichten Gitters in einem weichen Metall die Hauptquelle für den Widerstand gegen den Elektronentransport in Metallen bei Umgebungstemperatur ist. Das Kupfer ist im Freien etwa 3.1 × 10 groß, bevor es sich deutlich zu erwärmen beginnt.6 A / m2 Es kann Strom bis zur Querschnittsfläche übertragen.
Eines der wenigen metallischen Elemente, das eine andere Farbe als Grau oder Silber hat, ist Kupfer. Reines Kupfer färbt sich an der Luft orangerot und verursacht einen rötlichen Anlauf. Dies liegt daran, dass das Metall höhere grüne und blaue Farben aufgrund der niedrigeren Plasmafrequenz absorbiert, die sich im roten Teil des sichtbaren Spektrums befindet.
Wenn Kupfer mit einem anderen Metall in Kontakt kommt, kommt es wie bei jedem anderen Metall zu galvanischer Korrosion.
Der Ostturm des Royal Observatory in Edinburgh, restauriert im Jahr 2010, mit Kupfer, das mit der grünen Farbe des ursprünglichen Kupfers kontrastiert.
Wasser und Kupfer reagieren nicht, aber Kupfer reagiert langsam mit Sauerstoff in der Umgebung und bildet eine braun-schwarze Beschichtung.
Im Gegensatz zu Rost, der sich bei feuchter Witterung auf Eisen bildet, reagiert Kupfer nicht mit Wasser, sondern reagiert langsam mit Luftsauerstoff (Passivierung) zu einer braun-schwarzen Kupferoxidschicht, die das darunter liegende Metall vor weiterer Korrosion schützt. Auf historischen Kupferkonstruktionen, wie dem Dach der Freiheitsstatue und den Dächern vieler älterer Gebäude, ist oft eine grüne Grünspanschicht (Kupferkarbonat) zu sehen. Bei Kontakt mit bestimmten Schwefelverbindungen verfärbt sich Kupfer schwarz und reagiert zu verschiedenen Kupfersulfiden.
Was sind die Isotope von Kupfer?
Kupfer hat 29 verschiedene Isotope. Sowohl 63Cu als auch 65Cu sind stabil und haben 3/2 Spin. 63Cu macht etwa 69 % des natürlich vorkommenden Kupfers aus. Andere Isotope sind radioaktiv und 67Cu ist das stabilste und hat mit 61,83 Stunden die längste Halbwertszeit. Es wurden sieben metastabile Isotope identifiziert; 68mCu hat die längste Halbwertszeit von 3,8 Minuten. Isotope mit einer Massenzahl unter 64 zerfallen mit β+, während solche mit einer Massenzahl über 64 mit β- zerfallen. 64Cu zerfällt in beide Richtungen und hat eine Halbwertszeit von 12,7 Stunden.
Sowohl 62Cu als auch 64Cu sind weit verbreitet. Als radioaktiver Tracer für die Positronen-Emissions-Tomographie wird 62Cu in 62Cu Cu-PTSM verwendet.
Quelle: Wikipedia
📩 21/03/2023 09:19