Kupfer

Kupfer - chemisches Zeichen Cu (lateinisch: Cuprum); Ordnungszahl 29 - ist ein hellrotes, weiches, aber zähes, formbares und dehnbares, hervorragend strom- und wärmeleitendes chemisches Element der 11. Gruppe des Periodensystems und gehört zur Gruppe der Übergangsmetalle und der Münzmetalle sowie zu den Schwermetallen und Edelmetallen.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Kupfer

Bezeichnung:Kupfer Andere Namen:Cuprum (lateinisch). Symbol:Cu Ordnungszahl:29 Atommasse:63,546(3) u Periodensystem-Stellung:11. Gruppe, 4. Periode, d-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Übergangsmetalle, Kupfer-Gruppe, Schwermetalle, Halbedelmetalle Entdeckung:etwa seit 9000 v. Chr. bekannt (Kupferzeit), mittlerer Osten. Bedeutung des Namens:Zypern (Cyprus, Cyprium), dem wichtigsten Bergbaustandort zur Kupfergewinnung während der Römerzeit.. Englischer Name:Copper CAS-Nummer:7440-50-8 InChI-Key:RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N

Das Kupfer-Atom

Das Cu-Atom - und damit das chemische Element Kupfer - ist eindeutig durch die 29 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Kupfer-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Kupfer-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Kupfer-Vorkommen bestehen aus einem Gemisch aus zwei Kupfer-Isotopen unterschiedlicher Masse; die relative Atommasse des Kupfers wird mit 63,546(3) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Kupfers auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Cu-Atom zu trennen.

1. IE:	7,72638 eV	2. IE:	20,2924 eV	3. IE:	36,841 eV	4. IE:	57,38 eV	5. IE:	79,8 eV	6. IE:	103 eV
7. IE:	139 eV	8. IE:	166 eV	9. IE:	199 eV	10. IE:	232 eV	11. IE:	265,3 eV	12. IE:	368,8 eV
13. IE:	401 eV	14. IE:	435 eV	15. IE:	484 eV	16. IE:	520 eV	17. IE:	557 eV	18. IE:	633 eV
19. IE:	670,588 eV	20. IE:	1689,6 eV	21. IE:	1804 eV	22. IE:	1916 eV	23. IE:	2060 eV	24. IE:	2182 eV
25. IE:	2308 eV	26. IE:	2478 eV	27. IE:	2587,5 eV	28. IE:	11062,378 eV	29. IE:	11567,617 eV	30. IE:	eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Kupfer-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
8979	1096,7	952,3	932,7

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
122,5	77,3	75,1

Weitere Daten

Atomradius:145 pm (berechnet)
135 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:132(4) pm (nach Cordero et al.)
112 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
115 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
120 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:140 pm Molvolumen:7,11 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,454; ω_L1: 0,0016; ω_L2: 0,0100; ω_L3: 0,011 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,30; F₁₃: 0,54; F₂₃: 0,028 Austrittsarbeit:4,65 eV

Spektrallinien des Kupfers

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Kupfers mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemische Daten

Elektronegativität:1,90 nach Pauling
1,85 nach Allen
4,0026 eV nach Gosh-Gupta
4,48 eV nach PearsonElektronaffinität:1,235 78(4) eV bzw. 119,235(4) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+2, +1 (-2, +3, +4)

Standardpotentiale

Normalpotential des Kupfers:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-0,36	+ I	Kupfer(I)-oxid	Cu₂O (s) + H₂O (l)	+ 2 e^-	⇔	2 Cu (s) + 2 OH^-	Kupfer	0
0,1	+ II	Tetraamminkupfer(II)-Kation	Cu(NH₃)₄²⁺	+ e^-	⇔	Cu(NH₃)₂⁺ + 2 NH₃	Diamminkupfer(I)-Kation	+ 1
0,159	+ II	Kupfer(II)-Kation	Cu²⁺	+ e^-	⇔	Cu⁺	Kupfer(I)-Kation	+ I
0,34	+ II	Kupfer(II)-Anion	Cu²⁺	+ 2 e^-	⇔	2 Cu (s)	Kupfer	0
0,52	+ I	Kupfer(I)-Anion	Cu⁺	+ e^-	⇔	Cu (s)	Kupfer	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Kupfers

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen metallischen Kupfers auf.

Schmelzpunkt:1084,62 °C Schmelzenthalpie (molar):13,26 kJ mol^-1 Siedepunkt:2560 °C Verdampfungsenthalpie:304,6 kJ mol^-1 Wärmekapazität:24,440 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,385 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:347 K Thermische Leitfähigkeit:401 W m^-1 K^-1 Temperaturleitzahl:117 mm² s^-1 bei 20°C (Temperaturleitfähigkeit) Wärmeausdehnung:16,5 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:58,1 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:16,78 nΩ × m bei 20 °C Dichte:8,96 g cm^-3
8,02 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:129,8 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):137 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0073 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,34 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:kubisch-flächenzentriert - fcc Gitterkonstanten:a = 361,5 pm, Z = 4 Raumgruppe:fm3m - Nr. 225 Härte:nach Mohs: 3,0
nach Vickers: 0,369 GPa
nach Brinell: 0,874 GPa
nach Brinell (neu): 0,52 GPa (gerollt) Magnetismus:diamagnetisch Magnetische Suszeptibilität:-5,46 × 10^-6 cm³ mol^-1 bei 25 °C Schallgeschwindigkeit:3570 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
337,4 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:297,7 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:33,2 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
166,4 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

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Sicherheitsinformationen

Entsorgung von Kupfersalzabfällen
Anweisungen zum Arbeitssicherheit / Umweltschutz. FU Berlin

Kupfer, Pulver
Stoffdatenblatt zu Sicherheit und Arbeitsschutz. GESTIS

Dissertationen

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Kupfer als Katalysator für Partialoxidationen
Untersuchungen mit instationären kinetischen Methoden. Dissertation, 2009. TU Darmstadt

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Neue Silber(I)- und Kupfer(I)-Komplexe sowie deren Implementierung in Polymere und Untersuchung hinsichtlich des Absorptionsvermögens von Röntgenstrahlung. Dissertation, 2002. Universität Köln

Kupfer(I)-Komplexe
Dendrit-substituierte Kupfer(I)-Komplexe. Dissertation, 2004. TU Darmstadt

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Modellsysteme kupferhaltiger Enzyme auf der Basis benzimidazolhaltiger Liganden. Dissertation, 2009. Universität Stuttgart

Kupfervermittelte oxidative Heterocyclisierungen
Dissertation, 2005. Universität Heidelberg

Mehrkernige Kupferkomplexe
… mit bidentalen heteroaromatischen Stickstoffdonorliganden. Dissertation, 2003. Universität Göttingen

Organisationen, Verbände

Deutsches Kupferinstitut e. V.
Auskunfts- und Beratungsstelle für die Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 19.02.2020.

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