Kupfer(I)-oxid

Kupfer(I)-oxid ist eine chemische Verbindung, die Kupfer und Sauerstoff enthält. In diesem Oxid mit der Summenformel Cu₂O ist Kupfer einwertig. Kupfer(I)-oxid ist ein gelber bis rotbrauner Feststoff und wird beim Erhitzen schwarz, nimmt jedoch nach dem Abkühlen wieder seine ursprüngliche Farbe an.

Vorkommen

In der Natur kommt Kupfer(I)-oxid als das Mineral Cuprit vor. Cuprit entsteht bei der Verwitterung von Kupfersulfiden und findet sich daher üblicherweise in oxidierten Teilen von Kupfervorkommen.

Gewinnung und Darstellung

Kupfer(I)-oxid kann durch die Reduktion von Kupfer(II)-oxid mit metallischem Kupfer bei erhöhter Temperatur oder durch die thermische Zersetzung von Kupfer(II)-oxid bei Temperaturen über 800 °C hergestellt werden. Kupfer(I)-oxid bildet sich zusammen mit Kupfer(II)-oxid beim Erhitzen von metallischem Kupfer auf Rotglut an Luft.

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

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

Kupfer(I)-oxid kann auch durch die Reduktion von Kupfer(II)-salzen in alkalischer Lösung oder durch die Reduktion von Kupfer(II)-hydroxid hergestellt werden. Geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Hydrazin und Aldehyde. Die Reduktion von Kupfer(II)-salzen wird in der organischen Chemie zum Nachweis von reduzierenden Zuckern mit der Fehling-Probe angewandt.

$ \mathrm {2\ Cu^{2+}+R{-}CHO+4\ OH^{-}\longrightarrow \ } $ $ \mathrm {Cu_{2}O+R{-}COOH+2\ H_{2}O} $

Kupfer(I)-oxid kann durch die Reaktion von Kupfer(I)-chlorid mit Alkalihydroxiden hergestellt werden.

$ \mathrm {2\ CuCl+2\ NaOH\longrightarrow Cu_{2}O+2\ NaCl+H_{2}O} $

Eigenschaften

Kupfer(I)-oxid ist praktisch unlöslich in Wasser. Dagegen ist es in verdünnten Säuren löslich. Kupfer(I)-oxid ist unter Komplexbildung in Ammoniak oder Ammoniumhydroxid löslich. Der gebildete [Cu(NH₃)₂]⁺-Komplex ist, im Gegensatz zum [Cu(H₂O)₄]⁺-Komplex stabil. Letzterer disproportioniert in Cu und [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Feuchtes Kupfer(I)-oxid wird an der Luft leicht zu blauem Kupfer(II)-hydroxid oxidiert. Trockenes Kupfer(I)-oxid reagiert dagegen nicht.

$ \mathrm {2\ Cu_{2}O+4\ H_{2}O+O_{2}\longrightarrow 4\ Cu(OH)_{2}} $

Kupfer(I)-oxid wird bei erhöhter Temperatur durch Wasserstoff zu metallischem Kupfer reduziert.

$ \mathrm {Cu_{2}O+H_{2}\longrightarrow 2\ Cu+H_{2}O} $

Kupfer(I)-oxid reagiert mit verdünnter Schwefelsäure zu Kupfer(II)-sulfat und metallischem Kupfer (Disproportionierung).

$ \mathrm {Cu_{2}O+H_{2}SO_{4}\longrightarrow CuSO_{4}+Cu+H_{2}O} $

Kupfer(I)-oxid reagiert mit verdünnter Salpetersäure zu Kupfer(II)-nitrat und metallischem Kupfer (Disproportionierung).

$ \mathrm {Cu_{2}O+2\ HNO_{3}\longrightarrow Cu(NO_{3})_{2}+Cu+H_{2}O} $

Verwendung

Kupfer(I)-oxid wird für fäulnishemmende Anstriche verwendet, beispielsweise für Schiffsanstriche. Das in Lösung gehende Kupfer ist giftig für Algen und hemmt deren Ansatz auf den Schiffswänden. Daneben wird Kupfer(I)-oxid als Ausgangsstoff für die Herstellung von verschiedenen Kupferverbindungen genutzt. Weitere Anwendung findet es als Pigment zum Rotfärben von Glas und Emaille, als Fungizid und als Katalysator.

Kupfer(I)-oxid ist auch ein Halbleiter mit einer direkten Bandlücke von ca. 2 eV und wurde schon in den 1920er Jahren für den Bau von Gleichrichterdioden verwendet. Solche Kupferoxydul-Gleichrichter bestanden aus mit Cu₂O beschichteten Kupferscheiben. Selen und später Germanium und Silicium haben Cu₂O später als Halbleitermaterial verdrängt, jedoch werden bis heute Grundlagenuntersuchungen an Cu₂O durchgeführt, weil in diesem Material sehr leicht Exzitonen angeregt werden können.

Einzelnachweise

Weblinks

• http://www.mindat.org/min-1172.html (Englisch) Mineralogische Daten zu Cuprit