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10L1:

Nam:Cindy Pietrek und Michelle Steinke
Name:Vladislav Gorulev, Duy Nguyen, Ermir Husejni

 

Vorkommen von Kupfer (Cu)

- in Gesteinen findet man Spuren von Kupfer

- ist zu 0.006% in der Erdkruste vorhanden

- kommt in Nahrung vor,da ein Mensch täglich 1-1,5mg Kupfer benötigt

- ist vor allem enthalten in: Nüssen,Samen,Fisch,Vollkornprodukten,Kaffe,Tee und Kakao

- kommt in Legierungen wie Messung Bronze und Neusilber vor

- Münzen bestehen oft auf Kupferbasis

- in Farbpigmenten und in medizinischen Präparaten sind Kupferverbindungen

- wird am häufigsten in Chile,USA,Russland,Sambia,Kanada und Peru verwendet

Als reines chemisches Element kommt Kupfer in der Natur relativ selten vor. Kupfer steht an 23. Stelle in der Reihenfolge der Häufigkeit aller Elemente in der Erdkruste, da der Kupfergehalt in der Erdkruste durchschnittlich etwa 0,006 Prozent beträgt. Kupfer findet man meist in chemischen Verbindungen mit anderen Stoffen wie z.B. Chalkosin (Cu2S, wird noch als Kupferglanz bezeichnet) oder die Kupfererze (CuS). Das Metall Kupfer ist im Vergleich zu anderen Metallen ziemlich teuer, da die in der Erdkruste vorhandenen Erze auf Grund des geringen Kupferanteils mehrstufig überarbeitet werden müssen.

Kupfervorkommen gibt es auf der ganzen Welt, wobei die bedeutendsten Kupfervorkommen heutzutage in Chile und in USA liegen (20 %  der bekannten Weltreserven). Zu den anderen Fördergebieten gehören Afrika, Australien, China, Kanada, Indonesien, Südamerika und Polen.

In Deutschland wurden die Kupfererze in der größten europäischen Kupfermine in der Mansfelder Region abgebaut. Allerdings ist die Kupfermine nur bis 1990 aktiv gewesen, da die in Deutschland vorhandenen Vorkommen schnell erschöpft waren

 

Gewinnung von Kupfer

- um Kupfer herzustellen wird aus Kupferkies Kupferstein gewonnen (Cu2S)

- dazu wird Kupferkies mit Koks versetzt und geröstet

- durch Zugabe von kieselsäurehaltigen Stoffen werden die so entstandenen Eisenoxide verschlackt

- weil diese Eisensilikatschlacke nun auf dem Kupferstein schwimmt, kann sie leicht abgegossen werden

- nun wird der Kupferstein zu Rohkupfer verarbeitet wobei der Kupferstein unter Luftzufuhr glutflüssig in einen Konverter gegossen

- danach wird das darin enthaltene Eisensulfid zu Eisenoxid geröstet und zur Schlacke gebunden indem man Quarz hinzu gibt

- der übriggebliebene Kupferstein wird nun zu Kupferoxid oxidiert

- mit dem restlichen Sulfid setzt sich das Oxid dann zu Rohkupfer um

- dieses wird daraufhin elektrolytisch gereinigt

- das Kupfer wird daraufhin mit einem Gehalt von 99,99% abgeschieden

 

 

Eigenschaften von Kupfer

 

 

  Kupfer-Draht Kupfer, ausgewalzt zum Blech Kupfer und oxidiertes Kupfer sowie etwas Grünspan

- ziemlich weiches, gut formbares und zähes Metall

 

- Kupfer gehört zu den Schwermetallen

 

- ist ein guter Wärme- und Stromleiter

 

- Kupfer oxidiert an feuchter Luft zu Kupfer(I)oxid

 

- mit Hilfe von Kohlenstoffdioxid und Wasser bildet es Patina, ein grünes  Kupferhydroxidcarbonat, welches  vor Schäden schützt

- Ordnungszahl → 29

- Symbol  → Cu

- Molmasse  → 63.55 g/mol^-1

- Elektronegativität (nach Pauling)  → 1,9

- Dichte  → 8.95 g/cm ^-3

- Isotope  → 2

- Schmelzpunkt  → 1083°C

- Siedepunkt  → 2595°C

- Farbe  → rötlich, metallisch

- Hohe/ uneingeschränkte Leitfähigkeit

- sehr gute Wärmeleitfähigkeit

- ähnliche Eigenschaften wie Gold und Silber

- weiches, dehnbares Metall

- es findet in vielen Gebieten Verwendung

 

Verwendung von Kupfer

Man kann den Prozess der Kupfergewinnung in drei Teile unterteilen:

1.Bergbau

2.Aufbereitung durch Flotation oder Laugung

3.Verhüttung

Beim Bergbau liegt das Kupfer als erz vor, wobei diese Kupfererze nur einen geringen Anteil an Kupfer enthalten (0,5-1,5%). Daher ist es notwendig die Kupfererze zu Konzentraten mit einem Kupfergehalt von 25-35% anzureichern. Die Aufbereitung erfolgt bei sulfidischen Erzen durch einen Flotationsprozess, wohingegen bei oxidischen Erzen das Konzentrat durch einen Laugungsprozess gewonnen wird.

Flotation:

Das Kupfer liegt in den Erzen als Kupfersulfidmineralien vor. Da diese Mineralien andere Eigenschaften als die restlichen Stoffe (Ganggestein) im Erz hat, wird dies zur Abtreunnung ausgenutzt. Dazu wird das Erz erstmal fein aufgemahlen und in ein Wasserbecken gegeben. Außerdem sind da noch Detergenzien drin, welche chemische Zusätze sind, die um einen Stoff eine wassserabweisende Schicht aufbauen. Sie bilden einen Schaum an der Oberfläche, in dem sich das kupferhaltige Mineral ansammelt während das Ganggestein absickert. Wenn man den Schaum dann abschöpft, hat man das Kupfermineral dann angereichert.

Laugung:

Bei der Laugung wird das oxidische Erz zu euner schwachen Kupferlösung gelaugt. Diese Lösung wird dann durch eine Extraktion konzentriert. Danach wird das Kupfer mit Hilfe der Elektrolyse aus der Lösung abgeschieden.


Verhüttung:

Die Kupfererze und die Kupferkonzentrate werden in Schmelzöfen getan, um das Kupfer von anderen Materialien zu trennen. Der dabei anfallende Blisterkupfer wird in raffinierten Kupfer durch eine Elektrolyse oder Feuerraffinierung umgewandelt.

- Wird in Stromkabeln bevorzugt verwendet

  → Geringer innerer Widerstand

  → Sogar leitfähiger als Gold

  → Bester elektrischer Leiter unter den Nicht-Metallen

- wichtiger Komponent in Generatoren, Motoren und Transformatoren

- wichtig für Systeme zur Erzeugung von erneuerbaren Energien (Solar-, Wind-, oder Geothermie)

- Schlüsselrolle in der Informations- und Kommunikationstechnologie weltweit

- gutes Material. wenn es um Rohrleitungen, Wasserhähne, Vetile, Türhandgriffe und Teller geht ( Vorteil: antimikrobielle Eigenschaft) 

- Kupferdächer sind beliebt aufgrund ihrer starken Widerstandskraft gegenüber extremen Wetterbedingungen

- Ein Mittelklassewagen enthält durchschnittlich 22,5 kg Kupfer 

- Bei Hochgeschwindigkeitszügen werden 2-4 Tonnen Kupfer verwendet 

- Flugzeuge und Zugherstellung 

- In fast allen industriellen Maschinenteilen und Maschinen enthalten ( Wärmeleitung und Widerstand) 

- Computer, Messinggeschirr, Schlüssel und Münzen 

- wird verwendet in der Elektroinstallation, Versorgungstechnik, für Präzisionsteile, Münzen, Essbesteck,  Kunstgegenstände, Musikinstrumente

- besitzt nach Silber die höchste Spezifische Leitfähigkeit für Elektrischen Strom: --> wird eingesetzt für  Elektrische Leitungen (Kabel, Leiterbahnen,...) --> wird eingesetzt für Bauteile (Drosseln und Spulen,  Transformatorenentwicklungen,...)

- Kupfer besitzt hohes Reflexionsvermögen im Infrarotbereich, wird deswegen als Spiegel für  Kohlendioxidlaser-Strahlen eingesetzt

- guter Wärmeleiter, wegen seiner hohen thermischen Leitfähigkeit

- wird im Kunsthandel getrieben, wegen seiner Weichheit

- mit Kupferblech werden Dächer gedeckt.

 

 

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