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Zuletzt aktualisiert: 05. Dezember 2019

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Name: Albert Keil, Christian Wins und Jan Leibold

Kupfer

Vorkommen / Herstellung

Kupfer kommt selten in der Natur gediegen vor. Kupfererze hingegen kommen sehr häufig vor, im Jahr 2010 waren 636 Kupererze bekannt. Das bekannteste Kupfererz ist Kupferkies (Chalkopyrit CuFeS₂).

Produzenten von Kupfer

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/2005copper_%28mined%29.PNG

Der Kupferanteil in der Erdhülle beträgt etwa 0,01%.
Der weltweit größte Lieferant von Kupfererz ist Chile mit 5,39 Mio. Tonnen pro Jahr. Weitere wichtige Kupferlieferanten sind Peru (1,27 Mio. Tonnen pro Jahr), USA(1,17 Mio. Tonnen pro Jahr), Indonesien (971.000 Tonnen pro Jahr) und China (962.000 Tonnen pro Jahr) (Stand: 2009).

Herstellung

Bei der Herstellung wird der Kupferkies durch Rösten mit Koks zu Kupferstein (Cu₂S  mit FeS-Gehalt) verarbeitet, zudem wird Siliciumdioxid hinzugegeben, damit das Eisen-(III)-Oxid verschlackt.   

6 CuFeS₂ + 10 O₂ ---> 3 Cu₂S + 2 FeS + 2 Fe₂O₃ + 7 SO₂

Das Kupfersulfid (Cu₂S) wird durch Schlackenblasen zu Kupferoxid (Cu₂O) geröstet.

2 Cu₂S + 3 O₂ ---> 2 Cu₂O + 2 SO₂

Im nächsten Schritt, dem Garblasen, reagiert das restliche Cu₂S mit Cu₂O. Dabei entsteht Rohkupfer mit einem Anteil von 98% Kupfer.

Cu₂S + 2 Cu₂O ---> 6 Cu + SO₂

Um nun reines Kupfer herzustellen, müssen die Restanteile von Zink und Eisen durch elektrolytische Raffination vom Kupfer getrennt werden. Dabei wird das Kupfer (Anode aus Rohkupfer) in eine Kupfer-(II)-Sulfat-Lösung, welche mit Schwefelsäure angesäuert ist, mit einer Reinkupfer-Kathode bei einer Spannung von etwa 0,2 Volt elektrolysiert. Die Rohkupfer-Anode löst sich auf, dabei sinken die edleren Metalle als Anodenschlamm ab, da diese wegen der geringen Spannung nicht oxidieren und herabfallen. Kupfer und die weniger edlen Metalle oxidieren und gehen in Lösung. An der Kathode setzen sich nur die Kupferionen (Cu²⁺) ab, die restlichen Metallionen bleiben in Lösung. 

Elektronische Kupferraffination

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/2005copper_%28mined%29.PNG

Das durch dieses Verfahren gewonnene Kupfer hat einen Reinheitsgrad von 99,99%.

Eigenschaften von Kupfer:

-Es leitet sehr gut Strom

-Es ist ein Schwermetall

-Schmelzpunkt: 1084,62 °C

-Siedepunkt: 2595 °C  

-häufige Oxidationszahlen: 1,2

-Elektronegativität: 1,9  

-guter Wärmeleiter

Verwendung:

-Münzen

-Kabel

-Besteck

-Musikinstrumente