1.
Intro Vom Kupfererz zum Reinst-Kupfer Referat v. Assad Valy, Uygar Öztürk u. Sandra Phelps

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Inhaltsverzeichnis <ul><li>Technische Daten </li></ul><ul><li>Vorkommen </li></ul><ul><li>Historie </li></ul><ul><li>Gewinnung </li></ul><ul><li>Gewinnung von Reinst-Kupfer </li></ul><ul><li>Verwendung von Kupfer </li></ul><ul><li>Quellen </li></ul>

3.
Technische Daten Rötliches Metall, relativ weich, verformbar Relative Atommasse: 63,546 Ordnungszahl: 29 Schmelzpunkt: 1058°c Siedepunkt: 2562°c Dichte: 8,954g/cm³ Härte (Mohs): 2,5 – 3 Zugfestigkeit: 200 – 360 N/mm² Kupfer kristallisiert in einer kubisch dichtesten Packung und gibt diesem Strukturtyp auch seinen Namen: Cu-Typ Home

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Vorkommen <ul><li>Kupfer kommt selten gediegen vor, aber häufig in Form </li></ul><ul><li>von Erzen. Sulfidische Erze sind z. B. : </li></ul>Kupferkies (Chalkopyrit) Kupferglanz (Chalkosin) CuFeS 2 Cu 2 S Home

5.
Vorkommen Außerdem gibt es Kupfer-Carbonat-Verbindungen... Malachit Cu 2 CO 3 (OH) 2 Azurit Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ...und Kupfer-Oxide wie z.B. Kupfer(I)-Oxid (Rotkupfererz, Cuprit) Cu 2 O Home

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Vorkommen <ul><li>Die größten Vorkommen sind </li></ul><ul><li>Chile, </li></ul><ul><li>USA (Arizona und Nevada), </li></ul><ul><li>Kasachstan, </li></ul><ul><li>Sambia, </li></ul><ul><li>der Demokratischen Republik Kongo, </li></ul><ul><li>den Philippinen, </li></ul><ul><li>Polen </li></ul><ul><li>Australien (Queensland). </li></ul>Home

7.
Historie <ul><li>Kupfer zählt zu den ältesten bekannten und genutzten Metallen. </li></ul><ul><li>Vermutlich wurde es schon vor 9000 Jahren verwendet. </li></ul><ul><li>Ca. 3000 Jahre vor Christus prägte die Entdeckung der Legierung von Kupfer mit Zinn, nämlich Bronze, die Erdgeschichte. </li></ul><ul><li>In der Antike wurde es hauptsächlich auf Zypern abgebaut. </li></ul><ul><li>Darum bekam es von den Römern den Namen </li></ul><ul><li>„ aes cyprium“, was soviel heißt wie „Erz aus Zypern“. </li></ul>Home

8.
Historie <ul><li>Nach der Entdeckung von Eisen geriet es als Werkstoff in Vergessenheit. </li></ul><ul><li>Heute aber ist Kupfer aufgrund seiner Eigenschaften und seinen vielfältigen Legierungen wieder sehr bedeutend. </li></ul>Home

9.
Gewinnung <ul><li>Flotation </li></ul><ul><li>Nach Abbau der Erze werden diese fein zerrieben und mit Wasser und Tensiden aufgeschäumt. Unerwünschte Gesteine bleiben im Wasser, während die Kupferhaltigen Minerale (Kupferkies), umhüllt von den Tensiden, mit dem Schaum abgeschöpft werden können. </li></ul>Home

10.
Gewinnung <ul><li>Im Röstofen wird der gewonnene Kupferkies geröstet. </li></ul><ul><li>Dabei wird das enthaltene Eisen in Eisenoxid umgesetzt: </li></ul><ul><li>CuFeS 2 + O 2 ----> Cu 2 S + FeO + SO 2 </li></ul><ul><li>Das dabei entstehende Schwefeldioxid wird für die Herstellung von Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) verwendet. </li></ul>Home

11.
Gewinnung <ul><li>Durch Zugabe von Sand und Kalk wird das Eisenoxid zu Eisensilikat verschlackt und kann dann nach ca. einer Stunde abgegossen werden: </li></ul><ul><li>2 FeO + SiO 2 ---> Fe 2 SiO 4 </li></ul><ul><li>Das Produkt nach dem Verblase-rösten nennt man Kupferglanz oder Spurstein (Cu 2 S). </li></ul>Als weitere Schritte folgen in einem kippbaren Konverter : Home

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Gewinnung <ul><li>Nun folgt das Raffinations-schmelzen. </li></ul><ul><li>Es besteht aus zwei Teilreaktionen: </li></ul><ul><li>Beim Garblasen wird das Kupfersulfid zu 2/3 zu Kupferoxid geröstet: </li></ul><ul><li>2 Cu 2 S + 3 O 2 ---> 2 Cu 2 O + 2 SO 2 </li></ul><ul><li>In der 2.Teilreaktion wird mit dem restlichen Kupfersulfid elementares Kupfer gewonnen: </li></ul><ul><li>Cu 2 S + 2 Cu 2 O ---> 6 Cu + SO 2 </li></ul><ul><li>Das Produkt dieser beiden Teilschritte (Röstreaktion) heißt Blasenkupfer oder Rohkupfer und ist zu 99% rein. </li></ul>Home

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Gewinnung <ul><li>Das Rohkupfer wird aus dem Konverter in Blöcke gegossen, die als Anodenplatten bei </li></ul><ul><li>der Elektrolyse in einer </li></ul><ul><li>CuSO 4 -Lösung dienen. </li></ul><ul><li>Das Produkt der elektrolytischen Reinigung heißt Reinkupfer oder Elektrolytkupfer. </li></ul>Home

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Gewinnung von Reinstkupfer Bei der elektrolytischen Kupferraffination wird das Metall gereinigt. Dazu werden Platten des unreinen Kupfers als Anode und Feinkupfermetallplatten als Kathode benutzt, als Elektrolyt dient eine Kupfersalzlösung (Kupfer(II)-Sulfat). Reaktionsgleichungen: Anodische Oxidation: Cu (unrein) -----> Cu 2+ + 2e - Kathodische Reduktion: Cu 2+ + 2e - -----> Cu (rein) Home

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Gewinnung von Reinstkupfer <ul><li>Edlere Metalle als Kupfer, wie Gold, Silber und Platin weisen ein positives Potenzial auf und gehen nicht in Lösung, sondern sinken als Anodenschlamm auf den Boden des Gefäßes. </li></ul><ul><li>Unedlere Verunreinigungen gehen in Lösung und werden, anders als Reinkupfer, nicht wieder abgeschieden, da sie ein negativeres Redox-potenzial haben. </li></ul>Das reine Kupfer der Kathode (mit 99,5 bis 99,9% Cu) wird dann als Raffinadekupfer weiterverarbeitet. Home

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Gewinnung von Reinstkupfer Vorteile des Verfahrens: Der Anodenschlamm bildet ein wertvolles Nebenprodukt. Aus ihm werden in den Kupferhütten durch weitere Aufarbeitung größere Mengen reines Silber, Gold und Platin gewonnen. Nachteile: Das Verfahren ist sehr kostspielig und energieaufwendig: Der Energiebedarf für die Herstellung von einer Tonne Reinkupfer beträgt etwa 250 kWh Home

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Verwendung von Kupfer <ul><li>Aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeit, wird Kupfer in der Elektrotechnik in Form von Drähten und Stromschienen verwendet. </li></ul>Home

18.
Verwendung von Kupfer <ul><li>In dem Daniell-Element, einer der speziellen galvanischen Zelle </li></ul><ul><li>verwendet man eine Halbzelle mit einer Kupfer-Elektrode in einer Kupfersulfatlösung zur Stromgewinnung. </li></ul>Home

19.
Verwendung von Kupfer <ul><li>Da Kupfer auch sehr gut Wärme leitet, wird es auch zur Herstellung von Braukesseln, Heizrohren und Kochgeschirr verwendet. </li></ul>Home

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Verwendung von Kupfer Home

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Verwendung von Kupfer <ul><li>Auch Dachbleche und Dachrinnen sind sehr oft aus Kupfer. </li></ul><ul><li>Der Grund dafür ist die Bildung von Patina an der Luft, </li></ul><ul><li>wodurch die Bleche und Rinnen besonders korrosionsbeständig werden. </li></ul>Home

22.
Verwendung von Kupfer Kupfer ist in verschiedenen Legierungen enthalten, z. B. Bronze (Sn + Cu) Messing (Zn + Cu) Neusilber (Zn + Ni + Cu) Home

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Wiederverwendung von Kupfer <ul><li>Mittlerweile hat das wieder in den Produktionsprozess eingefügte Rücklaufkupfer einen Anteil von mehr als 40 % erreicht. </li></ul><ul><li>Dieses Rücklaufkupfer setzt sich zusammen aus: </li></ul>Neuschrott (saubere Produktionsabfälle) Altschrott (Kabelschrott, Elektronikschrott, Bleche) Zwischenprodukten und Reststoffen (Krätzen, Filterstäube, Galvanikschlämme) <ul><li>Qualitätsunterschiede zu Primärkupfer sind dabei nicht festzustellen. </li></ul><ul><li>Der Gesamtenergiebedarf für die Produktion von Sekundär-Kupfer beträgt 20 bis 40 % des Bedarfs für die Primärproduktion. </li></ul>Home

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Quellen Home www.chemieunterricht.de www.seilnacht.com www.chemie.uni-regensburg.de www.uni-siegen.de www.mineralienatlas.de www.chemieonline.de Weitere siehe: www.osztiem.com/moodle (in der Citavi Datei zu Kupfer, unter Schülerdateien, in der Datenbank unseres Chemie-Kurses)