Kupfer(II)-oxid

Kristallstruktur
	Kristallstruktur von Kupfer(II)-oxid
	Vorlage:Farbe Cu2+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Kristallsystem	monoklin
Raumgruppe	C2/c (Nr. 15)
Allgemeines
Name	Kupfer(II)-oxid
Andere Namen	Kupfermonoxid; Cuprum oxydatum; Cuprioxyd;
Verhältnisformel	CuO
Kurzbeschreibung	schwarzer, amorpher oder kristalliner Feststoff<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	215-269-1
ECHA-InfoCard	100.013.882
PubChem	164827
ChemSpider	144499
DrugBank	DB11134
Wikidata	[[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)\|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse	79,545 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS"/>
Dichte	6,48 g·cm−3<ref name="GESTIS"/>
Schmelzpunkt	1326 °C<ref name="GESTIS"/>
Siedepunkt	thermische Zersetzung: 1026 °C<ref name="GESTIS"/>
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser, löslich in verdünnten Säuren, löslich in Ammoniumhydroxid<ref name="Römpp">Eintrag zu Kupferoxide. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.013.882">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Achtung	Gefahrensymbol
	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 410
	P: 273<ref name="GESTIS" />
MAK	0,1 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Aerosolanteil)<ref name="GESTIS"/>
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Datei:Kupfer(II)-oxid.jpg

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>Emil Ernst Ploß: Ein Buch von alten Farben. Technologie der Textifarben im Mittelalter mit einem Ausblick auf die festen Farben. 6. Auflage. München 1989, ISBN 978-3-89164-060-9. </ref><ref>Wolfgang Schneider: Pharmazeutische Chemikalien und Mineralien. Ergänzungen (zu Band III des Lexikons zur Arzneimittelgeschichte). Frankfurt am Main 1975, S. 85. </ref> sowie Kupferkalk und lateinisch aes ustum<ref name="Zekert"></ref> bzw. mittellateinisch es ustum<ref>Ernst Striebel: Das Augsburger Kunstbuechlin von 1535. Eine kunsttechnologische Quellenschrift der deutschen Renaissance. (PDF; 6,2 MB) In: mediatum.ub.tum.de. mediaTUM – Technische Universität München, 2007, S. 116, abgerufen am 19. Januar 2025. </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>Tenorite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. Januar 2025 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </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 Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15)Vorlage:Raumgruppe/15 (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">Georg Brauer, unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a. (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band 2. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 979. </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