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Kupfer ( Cu )

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Allgemeine Beschreibung  

Es war bereits den prähistorischen Kulturen bekannt.

Kupfer ist ein rötlich gefärbtes Metall, das schmied- und formbar ist. Kupfer zeichnet sich durch hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie gute Korrosionsfestigkeit aus. Man findet Kupfer in schwefelhaltigen Erzen sowie als Carbonat, Arsenid und Chlorid (seine Häufigkeit in der Erdkruste beträgt 50 ppm). Das Metall wird extrahiert, indem man das Erz zunächst röstet, um das Oxid zu gewinnen. Dann kommt es anhand der Elektrolyse zur Reduktion und Reinigung. Das Element reagiert nicht mit nichtoxidierenden Säuren, jedoch mit oxidierenden Substanzen. An der Luft verwittert Kupfer; dies führt zu der typischen grünen Patina auf dem Carbonat. Kupfer verbindet sich beim Erhitzen mit Sauerstoff; bei Rotglühhitze führt dies zur Bildung von CuO und bei höheren Temperaturen zu Cu2O.

Die elektrische Leitfähigkeit von reinem Kupfer steht nur der Silber nach. Daher wird Kupfer hauptsächlich in der elektrischen Industrie angewendet. Kupfer dient ebenfalls als Grundlage für viele wichtige Legierungen (z.B. Messing, Bronze und Aluminiumbronze). Traditionell wird Kupfer zusammen mit Silber und Gold als Münzmetall angesehen. Da es jedoch am häufigsten ist, hat es auch den geringsten Wert. Kupfer ist eines der ersten Metalle, die jemals vom Menschen bearbeitet wurden. Man nimmt an, daß es bereits vor 5000 Jahren abgebaut wurde.

   

Atomische Eigenschaften

Atomgewicht ( amu ) 63,546
Atomradius - Goldschmidt ( nm ) 0,128
Elektronenstruktur Ar 3d1O 4s1
Ionisationspotential Nr. eV
1 7.73
2 20.29
3 36.8
4 55.2
5 79.9
6 103
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Natürliche Isotopenverteilung Massenzahl %
63 69.2
65 30.8
Ordnungszahl 29
Photoelektrische Austrittsarbeit ( eV ) 4,5
Thermischer Neutronenabsorptionsquerschnitt ( Barns ) 3,8
angegebene Valenzen 1, 2

Elektrische Eigenschaften

Elektrischer Widerstand bei 20C ( µOhmcm ) 1,69
Temperaturkoeffizient bei 0-100C ( K-1 ) 0,0043
Therm. EMK gegenüber Pt (kalt 0C warm 100C) ( mV ) +0,76

Mechanische Eigenschaften

Materialzustand weich hart polykristallin
E-modul im Zugversuch ( GPa )     129,8
Härte - Vickers 49 87
Kerbschlagzähigkeit nach Izod ( J m-1 ) 58 68
Kompressionsmodul ( GPa )     137,8
Poissonsche Konstante     0,343
Streckgrenze ( MPa ) 54 270
Zugfestigkeit ( MPa ) 224 314

Physikalische Eigenschaften

Dichte bei 20C ( g cm-3 ) 8,96
Schmelzpunkt ( C ) 1083
Siedepunkt ( C ) 2567

Thermische Eigenschaften

Latente Schmelzwärme ( J g-1 ) 205
Latente Verdampfungswärme ( J g-1 ) 4796
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 0-100C ( x10-6 K-1 ) 17,0
Spezifische Wärme bei 25C ( J K-1 kg-1 ) 385
Wärmeleitfähigkeit bei 0-100C ( W m-1 K-1 ) 401

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