Kupfer(II)-tartrat

Strukturformel
wasserfreies Kupfer(II)-tartrat der L-Weinsäure
Allgemeines
Name	Kupfer(II)-tartrat
Andere Namen	IUPAC: Kupfer(II)-bis(2,3-dihydroxybutandioat) Weinsäure Kupfer(II)-salz
Summenformel	C4H4CuO6
CAS-Nummer	815-82-7 (wasserfrei) 946843-80-7 (Hydrat) 5893-71-0 (Trihydrat)
PubChem	16213749
Kurzbeschreibung	grüner bis blauer Feststoff (Hydrat)[1]
Eigenschaften
Molare Masse	211,62 g·mol−1 (wasserfrei)
Aggregatzustand	fest
Löslichkeit	wenig in Wasser löslich[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][4] Gesundheits- schädlich (Xn) R- und S-Sätze R: 22 S: (1/2)-22
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Als Kupfer(II)-tartrat bezeichnet man das Kupfer(II)-Salz der Weinsäure. Resultierend aus der Stereochemie der Weinsäure existieren drei Stereoisomere. Das sind das Enantiomerenpaar Kupfer(II)-L-tartrat und Kupfer(II)-D-tartrat, sowie das Kupfer(II)-meso-tartrat. Es handelt sich um bläuliche Kristalle oder Pulver, die als Komplexverbindungen vorliegen.^[5] Die Salze besitzen eine 1:1-Stöchiometrie hinsichtlich der Kupfer- und Tartrationen mit CuC₄H₄O₆.^[5][6][7][8] In wäßriger Lösung existieren noch Kupfer-Tartrat-Komplexe mit einer Stöchiometrie von 1:2 bis 1:6.^[9] Das Nachweisreagenz der Fehling-Probe enthält ebenfalls einen Kupfer-Tartrat-Komplex.

Geschichte

Johann Rudolph Glauber entdeckte Kupfer(II)-tartrat und beschrieb es erstmals.

Darstellung

Die Herstellung der Kupfer(II)-tartrate erfolgt durch die Umsetzung von Kupfer(II)-Salzen mit der entsprechenden Weinsäure. Kupfer(II)-L-tartrat kann durch eine Fällung aus wäßriger Kupfer(II)-acetat-Lösung mit L-Weinsäure erhalten werden.^[7] Die Herstellung gelingt auch aus Kupfer(II)-chlorid-Lösungen.^[8] Kupfer-II-D-tartrat und Kupfer-II-meso-tartrat wurden durch langsame Verdampfungskristallisation aus Lösungen aus basischen Kupfer(II)-carbonat und D- bzw. meso-Weinsäure gewonnen.^[6] Alle Salze fallen dabei als Trihydrate an. Ein hydratwasserfreies Salz kann aus Dinatriumtartrat- und Kupfer-II-chloridlösungen erhalten werden. Der durch Erhitzen am Wasserbad gewonnene Niederschlag wird im Exsikkator über trockenem Calciumchlorid aufbewahrt.^[10]
Industriell wird es in geringen Mengen aus Weinstein (Kaliumhydrogentartrat) mit Natronlauge und Kupfersulfat gewonnen.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Alle Kupfer(II)-Tartrate liegen bei Raumtemperatur als Trihydrate vor. Einkristalluntersuchungen ergaben für das Kupfer(II)-meso-tartrat-Trihydrat ein orthorhombisches, für das Kupfer(II)-D-tartrat-Trihydrat ein monoklines Kristallgitter.^[6] Für das Kupfer(II)-L-tartrat-Trihydrat wurde ein orthorhombisches Kristallgitter gefunden.^[8] Da das L- und D-Tartrat ein Enantiomerenpaar darstellt, sollten für beide Stereoisomere eine orthorhombische und eine monokline, polymorphe Kristallstruktur möglich sein. Mittels Röntgenbeugungs-Einkristalluntersuchungen konnte eine polymere Komplexstruktur [Cu₂(C₄H₄O₆)₂(H₂O)₂]·4H₂O}_∞ festgestellt werden, in der jedes Kupfer(II)-ion oktaedrisch mit sechs Sauerstoffatomen jeweils von einem Wassermolekül und drei Tartrationen koordiniert ist. Die beiden Tartrationen in der [Cu₂(C₄H₄O₆)₂(H₂O)₂]-Komplexstruktur haben eine unterschiedliche Koordination zu den Kupferionen, eines ist mit fünf Tartratsauerstoffatomen, das andere mit sechs Tartratsauerstoffatomen gebunden.^[5]
Die Kupfer(II)-tartrate sind gut in Wasser löslich und ergeben deutlich blau gefärbte wässrige Lösungen.
In wässrigen Lösungen können Kupfer(II)-tartrat-Komplexe mit verschiedener Stöchiometrie vorliegen. Das Kupfer-Ion wird dabei von einem bis sechs Tartrat-Ionen umgeben, die sich jeweils mit der Carboxygruppe zum Kupfer orientieren.^[9]

Chemische Eigenschaften

Kupfer(II)-tartrat reagiert mit einigen organischen Reagenzien als Oxidationsmittel. Dabei wird das Kupfer(II)-Ion zum Kupfer(I)-Ion reduziert. Im Beisein von Hydroxid-Ionen können zum Beispiel Aldehyde selektiv oxidiert werden. Durch die Komplexbildung mit Tartrat wird hierbei die Ausfällung von Kupfer(II)-hydroxid verhindert, das die Reaktion stören würde. Aus dem Kupfer(I)-Ion entsteht rotes Kupfer(I)-oxid:

$ \mathrm {2\ Cu^{2+}+R-CHO+5\ OH^{-}} $$ \mathrm {\longrightarrow Cu_{2}O+R-COO^{-}+3\ H_{2}O} $

Reaktion mit Aldehyden

Beim Erhitzen in der Thermowaage wird ab 200 °C ein Massenabbbau beobachtet. Der Rückstand besteht aus Kupfer(I)-oxid.^[10]

Verwendung

Verwendet wird Kupfer(II)-tartrat in Verbindung mit Natronlauge in der organischen Chemie, um Aldehyde oder reduzierende Zucker nachzuweisen (Fehling-Probe über Bildung alkalischer Kupfertartratlösung) oder um Formaldehyd in Gaswaschflaschen zu absorbieren. Dieses wird zu Ameisensäure oxidiert und ist damit nicht mehr giftig:

$ \mathrm {2\ Cu^{2+}+H_{2}CO+5\ OH^{-}\longrightarrow Cu_{2}O+HCOO^{-}+3\ H_{2}O} $

Oxidation von Formaldehyd

Nachweis von D-Glucose über Oxidation

Kupfer(II)-tartrat ist ein ähnlich mildes Oxidationsmittel wie Silber(I)-diammin. Eine Thermolyse von Mischkristallen aus Kupfer(II)-tartrat und Zink(II)-tartrat ergibt für die Methanolsynthese aus Synthesegas relevante Kupfer/Zinkoxid-Katalysatoren.^[7]

Einzelnachweise

Literatur

• Heinz G. O. Becker, et al.: Organikum. 22. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-31148-3.