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Kupfer

Informationen und Daten zum chemischen Element Kupfer.



Kupfer Chemie

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

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f
Cu29[Ar] 3d10 4s1 22626101

 

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 eV2. IE: 20,2924 eV3. IE: 36,841 eV4. IE: 57,38 eV5. IE: 79,8 eV6. IE: 103 eV
7. IE: 139 eV8. IE: 166 eV9. IE: 199 eV10. IE: 232 eV11. IE: 265,3 eV12. IE: 368,8 eV
13. IE: 401 eV14. IE: 435 eV15. IE: 484 eV16. IE: 520 eV17. IE: 557 eV18. IE: 633 eV
19. IE: 670,588 eV20. IE: 1689,6 eV21. IE: 1804 eV22. IE: 1916 eV23. IE: 2060 eV24. IE: 2182 eV
25. IE: 2308 eV26. IE: 2478 eV27. IE: 2587,5 eV28. IE: 11062,378 eV29. IE: 11567,617 eV30. 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.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
89791096,7952,3932,7

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
122,577,375,1

 

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:ωK: 0,454; ωL1: 0,0016; ωL2: 0,0100; ωL3: 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:

Kupfer-Spektrallinien

 

 

Chemische Daten

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

 

Standardpotentiale

Normalpotential des Kupfers:

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-0,36+ IKupfer(I)-oxidCu2O (s) + H2O (l)+ 2 e-2 Cu (s) + 2 OH-Kupfer0
0,1+ IITetraamminkupfer(II)-KationCu(NH3)42++ e-Cu(NH3)2+ + 2 NH3Diamminkupfer(I)-Kation+ 1
0,159+ IIKupfer(II)-KationCu2++ e-Cu+Kupfer(I)-Kation+ I
0,34+ IIKupfer(II)-AnionCu2++ 2 e-2 Cu (s)Kupfer0
0,52+ IKupfer(I)-AnionCu++ e-Cu (s)Kupfer0

 

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)

 

 

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Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 19.02.2020.



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