Kupfer(I)-oxid

Kristallstruktur
__ Cu+ __ O2-
Allgemeines
Name	Kupfer(I)-oxid
Andere Namen	Dikupferoxid Kupferoxydul Cuprum oxydulatum Cupro-oxyd
Verhältnisformel	Cu2O
CAS-Nummer	1317-39-1
Kurzbeschreibung	gelbes bis rotbraunes, kristallines Pulver [1]
Eigenschaften
Molare Masse	143,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	5,8–6,2 g·cm−3 [1]
Schmelzpunkt	1235 °C [1]
Siedepunkt	thermische Zersetzung um 1800 °C [1]
Löslichkeit	unlöslich in Wasser [1] löslich in verdünnten Säuren[2] löslich in Ammoniumhydroxid (unter Komplexbildung)[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3] Achtung H- und P-Sätze H: 302-410 P: 264-​270-​273-​301+312-​330-​501Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [1] EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3] Gesundheits- schädlich Umwelt- gefährlich (Xn) (N) R- und S-Sätze R: 22-50/53 S: (2)-22-60-61
MAK	0,1 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Aerosolanteil) [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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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.

$\mathrm{CuO}+\mathrm{Cu}⟶{\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}$

$4\mathrm{CuO}⟶2{\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2$

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.

$2{\mathrm{Cu}}^{2+}+\mathrm{R}-\mathrm{CHO}+4{\mathrm{OH}}^{-}⟶$ ${\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+\mathrm{R}-\mathrm{COOH}+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

$2\mathrm{CuCl}+2\mathrm{NaOH}⟶{\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{NaCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Eigenschaften

Kupfer(I)-oxid

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.

$2{\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2⟶4\mathrm{Cu}(\mathrm{OH}{)}_2$

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

${\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2⟶2\mathrm{Cu}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

${\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4⟶{\mathrm{CuSO}}_4+\mathrm{Cu}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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

${\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+2{\mathrm{HNO}}_3⟶\mathrm{Cu}({\mathrm{NO}}_3{)}_2+\mathrm{Cu}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

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