Kupfer(II)-oxid

Kupfer(II)-oxid (früher Kupferasche, Kupferrost, gebranntes Kupfer u​nd Kupferhammerschlag o​der Kupferschlag[4][5] s​owie Kupferkalk u​nd lateinisch aes ustum[6] genannt) i​st eine chemische Verbindung, d​ie Kupfer u​nd Sauerstoff enthält. In diesem Oxid m​it der Summenformel CuO i​st Kupfer zweiwertig. Kupfer(II)-oxid i​st ein schwarzer, amorpher o​der kristalliner Feststoff.

Kristallstruktur
_ Cu^2+ 0 _ O^2−
Kristallsystem	monoklin
Raumgruppe	C2/c (Nr. 15)
Allgemeines
Name	Kupfer(II)-oxid
Andere Namen	Kupfermonoxid Cuprum oxydatum Cuprioxyd
Verhältnisformel	CuO
Kurzbeschreibung	schwarzer, amorpher o​der kristalliner Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1317-38-0 EG-Nummer 215-269-1 ECHA-InfoCard 100.013.882 PubChem 164827 ChemSpider 144499 DrugBank DB11134 Wikidata Q421787
Eigenschaften
Molare Masse	79,545 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	6,48 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	1326 °C[1]
Siedepunkt	thermische Zersetzung: 1026 °C[1]
Löslichkeit	nahezu unlöslich i​n Wasser, löslich i​n verdünnten Säuren, löslich i​n Ammoniumhydroxid[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[1] Achtung H- und P-Sätze H: 410 P: 273 [1]
MAK	0,1 mg·m^−3 (gemessen a​ls einatembarer Aerosolanteil)[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorkommen

In d​er Natur k​ommt Kupfer(II)-oxid a​ls das Mineral Tenorit vor.[7] Tenorit entsteht b​ei der Verwitterung v​on Kupfersulfiden u​nd findet s​ich daher üblicherweise i​n oxidierten Teilen v​on Kupfervorkommen. Das Mineral i​st nach d​em italienischen Botaniker Michele Tenore benannt.

Gewinnung und Darstellung

Kupfer(II)-oxid k​ann durch thermische Zersetzung (Pyrolyse) v​on Kupfer(II)-nitrat o​der basischem Kupfercarbonat dargestellt werden.

${\displaystyle \mathrm {2\ Cu(NO_{3})_{2}\longrightarrow 2\ CuO+4\ NO_{2}+\ O_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {CuCO_{3}\longrightarrow CuO+CO_{2}} }$

Kupfer(II)-oxid k​ann auch d​urch Erwärmen v​on (frisch gefälltem) Kupfer(II)-hydroxid hergestellt werden. Das Kupfer(II)-hydroxid w​ird durch Zugabe v​on Alkalihydroxiden z​u einer Cu(II)-Salzlösung ausgefällt.

${\displaystyle \mathrm {Cu(OH)_{2}\longrightarrow CuO+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Cu^{2+}+2\ OH^{-}\longrightarrow Cu(OH)_{2}\downarrow } }$

Kupfer(II)-oxid bildet s​ich zusammen m​it Kupfer(I)-oxid b​eim Erhitzen v​on metallischem Kupfer a​uf Rotglut a​n Luft.

Früher w​urde Aes ustum[8] gewonnen d​urch schichtweises Einbringung v​on Kupferblechen m​it Kochsalz i​n einen verschließbaren Schmelztiegel u​nd zwölf Stunden weißgeglüht. Der Glührückstand w​urde pulverisiert u​nd mit Wasser ausgelaugt.[9]

Eigenschaften

Kupfer(II)-oxid

Kupfer(II)-oxid i​st unlöslich i​n Wasser u​nd Alkoholen. Dagegen i​st es i​n verdünnten Säuren löslich. Durch Eindampfen können d​ie entsprechenden Kupfer(II)-salze erhalten werden. Kupfer(II)-oxid i​st unter Komplexbildung i​n Ammoniakwasser löslich.

Kupfer(II)-oxid adsorbiert leicht Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid u​nd andere Gase.

Beim Erhitzen über e​twa 800 °C w​ird Kupfer(II)-oxid u​nter Sauerstoffabgabe z​u Kupfer(I)-oxid reduziert.

${\displaystyle \mathrm {4\ CuO\longrightarrow 2\ Cu_{2}O+O_{2}} }$

Werden metallisches Kupfer u​nd Kupfer(II)-oxid zusammen erhitzt entsteht ebenfalls Kupfer(I)-oxid.

${\displaystyle \mathrm {CuO+Cu\longrightarrow Cu_{2}O} }$

Kupfer(II)-oxid w​ird bei erhöhter Temperatur d​urch verschiedene Reduktionsmittel (beispielsweise Kohlenstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff) z​u metallischem Kupfer reduziert.

${\displaystyle \mathrm {2\ CuO+C\longrightarrow 2\ Cu+CO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {CuO+H_{2}\longrightarrow Cu+H_{2}O} }$

Beim Erhitzen v​on Kupfer(II)-oxid m​it Fluorwasserstoff a​uf 400 °C w​ird Kupfer(II)-fluorid gebildet.

${\displaystyle \mathrm {CuO+2\ HF\longrightarrow CuF_{2}+H_{2}O} }$

Es besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15) (a = 4,683 Å, b = 3,423 Å, c = 5,129 Å, β = 95,54°). Seine Bildungsenthalpie beträgt −155,8 kJ/mol.[10]

Verwendung

Kupfer(II)-oxid w​ird als Pigment z​um Färben v​on Glas, Keramik, Porzellan u​nd künstlichen Edelsteinen verwendet. Daneben findet e​s Anwendung a​ls Kathodenmaterial i​n Batterien, a​ls Katalysator, z​ur Entschwefelung v​on Erdöl u​nd für fäulnishemmende Anstriche. Kupfer(II)-oxid w​ird auch a​ls Ausgangsstoff für d​ie Herstellung v​on verschiedenen Kupferverbindungen genutzt. Seit d​er Entdeckung d​er Supraleitung v​on Verbindungen v​on La₂CuO₄ (dotiert m​it Strontium) u​nd der nachfolgenden Entdeckung v​on weiteren über hundert ähnlichen Verbindungen, d​ie zum größten Teil n​icht ohne Kupfer u​nd Sauerstoff auskommen, w​ird Kupfer(II)-oxid a​uch für d​ie keramischen Supraleiter verwendet, d​ie als zukunftsträchtige Materialien gelten.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Kupfer(II)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Januar 2022. (JavaScript erforderlich)
2. Eintrag zu Kupferoxide. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 13. Juni 2014.
3. Eintrag zu copper(II) oxide im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 17. Juni 2017. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
4. Emil Ernst Ploß: Ein Buch von alten Farben. Technologie der Textifarben im Mittelalter mit einem Ausblick auf die festen Farben. 6. Aufl. München 1989, ISBN 978-3-89164-060-9.
5. Wolfgang Schneider: Pharmazeutische Chemikalien und Mineralien. Ergänzungen (zu Band III des Lexikons zur Arzneimittelgeschichte). Frankfurt am Main 1975, S. 85.
6. Otto Zekert (Hrsg.): Dispensatorium pro pharmacopoeis Viennensibus in Austria 1570. Hrsg. vom österreichischen Apothekerverein und der Gesellschaft für Geschichte der Pharmazie. Deutscher Apotheker-Verlag Hans Hösel, Berlin 1938, S. 133 (Aes).
7. Mindat: Tenorite (engl.)
8. Vgl. auch Ute Obhof: Rezeptionszeugnisse des „Gart der Gesundheit“ von Johann Wonnecke in der Martinus-Bibliothek in Mainz – ein wegweisender Druck von Peter Schöffer. In: Medizinhistorische Mitteilungen. Zeitschrift für Wissenschaftsgeschichte und Fachprosaforschung. Band 36/37, 2017/2018, S. 25–38, hier: S. 32 (Es ustum „gebrant ercz“).
9. Otto Zekert (Hrsg.): Dispensatorium pro pharmacopoeis Viennensibus in Austria 1570. Hrsg. vom österreichischen Apothekerverein und der Gesellschaft für Geschichte der Pharmazie. Deutscher Apotheker-Verlag Hans Hösel, Berlin 1938, S. 133.
10. Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 979.