Was ist Kupferoxid?
Kupferoxid ist, wie der Name schon sagt, die Oxidation von Kupfer.
Es gibt zwei Arten von Kupferoxid: Kupferoxid (I) und Kupferoxid (II). Kupferoxid (I) wird durch Reduktion einer wässrigen Lösung mit Fehlingscher Lösung gewonnen. Kupferoxid (II) hingegen kann durch Erhitzen von Kupferstücken an der Luft gewonnen werden.
Anwendungen von Kupferoxid
1. Kupferoxid (I)
Kupferoxid (I) wird für Gleichrichter, rote Pigmente und rote Glasuren, Rohstoffe für Fungizide und Pestizide sowie für Schiffsboden- und Meerwasser, Antifoulingfarben für Fischernetze und rote Pigmente für Glas und andere verwendet. Kupferoxid (I)-Farben werden auf Schiffsböden aufgetragen, um zu verhindern, dass sich Seepocken am Schiffsboden festsetzen, und so den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Traditionell wurden hochgiftige organische Zinnverbindungen verwendet, aber in den letzten Jahren wurden umweltfreundliche Schiffsbodenfarben auf Kupferoxid (I)-Basis eingesetzt. Es wird auch als Katalysator für Fotozellen, zur Sterilisierung von Saatgut, zur Herstellung von Kunstharzen und Enzymen verwendet.
2. Kupferoxid (II)
Kupferoxid (II) wird als starkes Oxidationsmittel in Reagenzien, Katalysatoren und Pigmenten für die Analyse organischer Elemente und Gase sowie in keramischen Glasuren und grün-blauen Färbemitteln für Glas verwendet. Besonders bekannt ist es als Ausgangsstoff für Phthalocyaninblau, ein blaues Pigment mit besonders klarer und starker Farbkraft.
Es wird auch in Halbleiterbauelementen und Galvanochemikalien verwendet. Es wird auch als Rohstoff für Farben, Zellwolle, Kupfersalz, zum Polieren von optischem Glas, für Chemikalien in der Landwirtschaft und für Holzschutzmittel verwendet. Beim Reduktionsbrand von Keramik mit einer Kupfer(II)-oxid-haltigen Glasur wird das Kupfer(II)-oxid zu Kupfer(I)-oxid reduziert, wodurch eine rote Farbe entsteht.
Merkmale von Kupferoxid
1. Kupferoxid (I)
Kupferoxid (I), auch bekannt als Kupferoxid, rotes Kupferoxid oder Kupfersuboxid, ist ein rotes Pulver mit der chemischen Formel Cu2O. Es ist an trockener Luft stabil, oxidiert aber bei hoher Luftfeuchtigkeit allmählich zu Kupferoxid (II).
Es hat ein Molekulargewicht von 143,08, ein spezifisches Gewicht von 5,88, einen Schmelzpunkt von 1235 °C, einen Siedepunkt von 1800 °C und verliert am Siedepunkt Sauerstoff. Löslich in Salzsäure, Ammoniumchloridwasser und Ammoniakwasser, aber nicht in Wasser oder Alkohol.
2. Kupfer (II)
Kupfer(II)-oxid, auch Schwarzkupferoxid oder einfach Kupferoxid genannt, ist ein schwarzes Pulver oder Korn mit der chemischen Formel CuO. Es kommt in natürlichen schwarzen Kupfererzen vor. Wenn Kupferpulver in Sauerstoff erhitzt wird, bildet sich Kupfer(II)-oxid, das zu einem schwarzen amorphen Pulver wird.
Es hat ein Molekulargewicht von 79,55, ein spezifisches Gewicht von 6,31, einen Schmelzpunkt von 1026 °C und ist löslich in Salzsäure, Ammoniumchloridlösung und Ammoniaklösung. Es ist auch in alkalischen Hydroxidlösungen löslich und wässrige Lösungen sind blau gefärbt. Es ist nicht löslich in Wasser oder Alkohol.
Weitere Informationen zu Kupferoxid
1. Oxidation und Reduktion von Kupferoxid
Die Prinzipien der Oxidation und Reduktion von Kupfer und Kupferoxid können experimentell überprüft werden. Wird Kupfer-Cu-Pulver z. B. mit einem Gasbrenner erhitzt, wird es zu einem schwarzen Feststoff. Dabei handelt es sich um Kupferoxid (II) CuO. Wenn Kupfer erhitzt wird, reagiert es mit dem Sauerstoff der Luft und bildet das Kupferoxid. Dabei gehen alle Eigenschaften des Kupfers wie Metallglanz, elektrische und thermische Leitfähigkeit verloren.
Kupferoxid kann durch Reduktion wieder in sein ursprüngliches Kupfer zurückverwandelt werden. Es gibt verschiedene Methoden, aber bei der Methode mit Kohlenstoff werden Kupferoxid und Kohlenstoffpulver in ein Reagenzglas gegeben und mit einem Gasbrenner erhitzt, so dass Kupfer mit metallischem Glanz zum Vorschein kommt. Der Kohlenstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff des Kupferoxids zu Kohlendioxid, wobei das Kupfer übrig bleibt.
Bei der Wasserstoff-Methode wird ein Reagenzglas mit Wasserstoff gefüllt und hocherhitztes Kupferoxid hineingegeben, wodurch glänzendes Kupfer entsteht. Der Wasserstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff im Kupferoxid zu Wasser und hinterlässt das Kupfer. An der Innenwand des Reagenzglases können kleine Wassertröpfchen beobachtet werden. Eine industrielle Technologie, die die Reduktionsreaktion von Kupferoxid nutzt, ist die Kupferraffination. Da Kupfererz viele Verunreinigungen enthält, wird es durch einen Reduktionsprozess raffiniert.
2. Verfahren zur Herstellung von Kupferoxid
Kupferoxid (I)
- Elektrolyse-Verfahren
Bei der Elektrolyse von Kupferplatten mit positiver und negativer Elektrode in einer 50 °C warmen Salzlösung bildet sich auf der Kathodenseite Kupfer(I)-chlorid, das durch das auf der Kathodenseite entstehende Natriumhydroxid in Kupfer(I)-oxid umgewandelt wird. - Chemischer Prozess
Kupfer(I)-oxid wird auch gebildet, indem man einer salzhaltigen Kupfer(II)-chloridlösung ein Reduktionsmittel und eine Lauge wie Natriumhydroxidlösung zusetzt.
Kupferoxid (II)
- Verfahren der Hitzeoxidation
Kupferoxid (II) wird durch Erhitzen von Kupferoxid (I), Kupferdrahtzug oder Kupferpulver auf 400-600 °C in einer Wirbelschicht oder einer beweglichen Schicht, Oxidieren, Mahlen und Klassifizieren gewonnen. - Chemische Verfahren
Kupferverbindungen wie Kupferchlorid, Kupfersulfat und Kupfernitrat werden durch Erhitzen auf über 500 °C zersetzt, anschließend zerkleinert und klassifiert. - Direktes Nassverfahren
Lösungen von Kupferverbindungen wie Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(II)-sulfat und Kupfer(II)-nitrat werden auf 80-100 °C erhitzt und durch eine Lauge stark alkalisch gemacht, um Kupferoxid zu erzeugen, das dann gewaschen, getrocknet und zerkleinert wird. - Indirektes Nassverfahren
Lösungen von Kupferverbindungen wie Kupferchlorid, Kupfersulfat und Kupfernitrat werden auf nahezu Raumtemperatur gebracht und mit einer alkalischen Lösung neutralisiert, um Kupferhydroxid oder Kupfercarbonat zu erzeugen, das dann durch Erhitzen auf über 500 °C zersetzt, zerkleinert und klassifiziert wird.