Direkt zum Inhalt

Übergangsmetalle: Kupfer

Symbol: Cu
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 29
Relative Atommasse: 63,546
Schmelzpunkt: 1356,6 K
Siedepunkt: 2868 K
Dichte: 8,92 g cm-3
Elektronegativität: 1,8
Ionisierungsenergie: 7,726 eV
Konfiguration: [Ar] 3d10 4s
Oxidationszahlen: 4, 3, 2, 1
Atomradius: 127,8 pm
Ionenradius: 72 pm (+2); 96 pm (+1)

Seit etwa 10  000 Jahren verwenden Menschen Kupfer. Das rötliche Metall ist eines der wenigen Elemente, die in der Natur als direkt nutzbares Material vorkommen; außerdem war es eines der ersten Metalle, die Menschen direkt verhüttet haben. Kupfer ist weich, dafür aber zäh und schmiedbar, hat eineleitet unter allen Elementen nach Silber Strom und Wärme am besten die zweithöchste Leitfähigkeit für Strom und Wärme aller Elemente (nach Silber) und überzieht sich an der Luft mit einer dunklen Oxidschicht. Kupfergegenstände überziehen bilden sich unter freiem Himmel nach einiger Zeit mit einereine Schicht aus grünem Kupferkarbonat.

Kupfer entsteht in Supernovae, in der Erdkruste ist es mit einer Konzentration von etwa 50  Milligramm pro Kilogramm weder besonders häufig noch besonders selten. Man vermutet, dass es auch auf dem Mars Kupferlagerstätten gibt. Obwohl Kupfer auch als Metall vorkommt, baut man es das Element vor allem als Sulfid aus speziellen Lagerstätten, den Kupferporphyren, ab, in deren Erzen nur etwa ein Prozent des Metalls Elements enthalten ist. Das Erz wird durch Reinigungs- und Röstschritte konzentriert und in Rohkupfer umgesetzt. Dieses wiederum reinigt man elektrolytisch; das Rohkupfer löst sich an der Anode auf, während sich reines Kupfer an der Kathode abscheidet. Aus dem Rückstand des aufgelösten Rohkupfers, dem Anodenschlamm, gewinnt man außerdem Gold, Silber, Palladium, Platin und andere Edelmetalle. Ein beträchtlicher Teil des verwendeten Kupfers wird recycelt.

In der Geschichte der Menschheit spielte Kupfer eine entscheidende Rolle. Es war das erste weiter verbreitete Gebrauchsmetall  –- so trug Ötzi ein Beil mit Kupferklinge bei sich. In Ägypten nutzte man Kupfer für Spiegel, Rasierklingen, andere Gerätschaften und sogar Wasserleitungen. Da das Element ist aber für Werkzeuge und Waffen zu weich ist, deswegen ersetzten es die Menschen zuerst durch natürlich vorkommende Legierungen mit Arsen, später durch die klassische Bronze, in der Kupfer mit Zinn legiert ist. Die Bedeutung von Bronze für frühere Zivilisationen war so hoch, dass die Legierung und ihre Verarbeitung ganze Kulturen und ihre Handelsnetze prägte; diesem Umstand verdanken wir den Begriff Bronzezeit.

Kupfer ist mindestens seit der Antike eines der klassischen Münzmetalle; vermutlich waren bereits zuvor Kupferbarren ein gängiges Zahlungsmittel. In Rom waren Münzen aus Messing im Umlauf, einer Legierung von Kupfer mit Zink. Die modernen Euromünzen bestehen allesamt aus verschiedenen Kupferlegierungen: Kleine Münzen haben einen Stahlkern mit Kupferüberzug, 10-, 20- und 50-Cent-Münzen sind bestehen aus einer Legierung namens Nordisches Gold, und die Ein- und Zwei-Euro-Münzen bestehen aus Kupfernickel und Neusilber, die ebenfalls auf Kupfer basieren.

Heute verarbeitet man mehr als die Hälfte des geförderten Kupfers zu stromführenden Drähten:; einerseits als Leitungen, andererseits in Spulen, Schaltkreisen und anderen elektrischen Bauteilen. Ein kleinerer Teil wird in Wasserleitungen und Dachabdeckungen verbaut. Geschirr war bestand früher oft aus Kupfer, weil es einerseits die Wärme gut leitet und andererseits antimikrobiell wirkt. Eine Reihe von Kupferlegierungen werden wird in vielen Ländern für Armaturen wie Türgriffe oder Treppengeländer eingesetzt, weil sie Mikroorganismen töten. Einige Kupferverbindungen sind dienen als Pestizide in der Landwirtschaft.

Kupfer ist ein essenziellesn Spurenelement. E; es kommt in Mitochondrien in der Cytochrom-C-Oxidase vor, ohne die es keine Sauerstoffatmung gäbe. Außerdem basieren Superoxiddismutasen, die freie Radikale neutralisieren, auf Kupfer. Bei den meisten Mollusken Weichtieren und einigen Krabben ist das kupferhaltige Hämozyanin der Sauerstofftransporter analog zum Hämoglobin der Wirbeltiere,. deswegen haben diese Organismen blaues Blut. Einige Borstenwürmer bauen Kupfer zum Härten in ihre Kiefer ein.

© Spektrum.de

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.