Kupfer(I)-oxid ist eine chemische Verbindung, die Kupfer und Sauerstoff enthält. In diesem Oxid mit der Summenformel Cu₂O ist Kupfer einwertig. Kupfer(I)-oxid ist ein gelber bis rotbrauner Feststoff und wird beim Erhitzen schwarz, nimmt jedoch nach dem Abkühlen wieder seine ursprüngliche Farbe an.

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Vorkommen

In der Natur kommt Kupfer(I)-oxid als das Mineral Cuprit vor. Cuprit entsteht bei der Verwitterung von Kupfersulfiden und findet sich daher üblicherweise in oxidierten Teilen von Kupfervorkommen.

Gewinnung und Darstellung

Kupfer(I)-oxid kann durch die Reduktion von Kupfer(II)-oxid mit metallischem Kupfer bei erhöhter Temperatur oder durch die thermische Zersetzung von Kupfer(II)-oxid bei Temperaturen über 800 °C hergestellt werden. Kupfer(I)-oxid bildet sich zusammen mit Kupfer(II)-oxid beim Erhitzen von metallischem Kupfer auf Rotglut an Luft.

$\mathrm{CuO + Cu \longrightarrow Cu_2O}$

$\mathrm{4 \ CuO \longrightarrow 2 \ Cu_2O + O_2}$

Kupfer(I)-oxid kann auch durch die Reduktion von Kupfer(II)-salzen in alkalischer Lösung oder durch die Reduktion von Kupfer(II)-hydroxid hergestellt werden. Geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Hydrazin und Aldehyde. Die Reduktion von Kupfer(II)-salzen wird in der organischen Chemie zum Nachweis von reduzierenden Zuckern mit der Fehling-Probe angewandt.

$\mathrm{2 \ Cu^{2+} + R{-}CHO + 4 \ OH^- \longrightarrow \ }$ $\mathrm{Cu_2O + R{-}COOH + 2 \ H_2O}$

Kupfer(I)-oxid kann durch die Reaktion von Kupfer(I)-chlorid mit Alkalihydroxiden hergestellt werden.

$\mathrm{2 \ CuCl + 2 \ NaOH \longrightarrow Cu_2O + 2 \ NaCl + H_2O}$

Eigenschaften

Kupfer(I)-oxid ist praktisch unlöslich in Wasser. Dagegen ist es in verdünnten Säuren löslich. Kupfer(I)-oxid ist unter Komplexbildung in Ammoniak oder Ammoniumhydroxid löslich. Der gebildete [Cu(NH₃)₂]⁺-Komplex ist, im Gegensatz zum [Cu(H₂O)₄]⁺-Komplex stabil. Letzterer disproportioniert in Cu und [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Feuchtes Kupfer(I)-oxid wird an der Luft leicht zu blauem Kupfer(II)-hydroxid oxidiert. Trockenes Kupfer(I)-oxid reagiert dagegen nicht.

$\mathrm{2 \ Cu_2O + 4 \ H_2O + O_2 \longrightarrow 4 \ Cu(OH)_2}$

Kupfer(I)-oxid wird bei erhöhter Temperatur durch Wasserstoff zu metallischem Kupfer reduziert.

$\mathrm{Cu_2O + H_2 \longrightarrow 2 \ Cu + H_2O}$

Kupfer(I)-oxid reagiert mit verdünnter Schwefelsäure zu Kupfer(II)-sulfat und metallischem Kupfer (Disproportionierung).

$\mathrm{Cu_2O + H_2SO_4 \longrightarrow CuSO_4 + Cu + H_2O}$

Kupfer(I)-oxid reagiert mit verdünnter Salpetersäure zu Kupfer(II)-nitrat und metallischem Kupfer (Disproportionierung).

$\mathrm{Cu_2O + 2 \ HNO_3 \longrightarrow Cu(NO_3)_2 + Cu + H_2O}$

Verwendung

Kupfer(I)-oxid wird für fäulnishemmende Anstriche verwendet, beispielsweise für Schiffsanstriche. Das in Lösung gehende Kupfer ist giftig für Algen und hemmt deren Ansatz auf den Schiffswänden. Daneben wird Kupfer(I)-oxid als Ausgangstoff für die Herstellung von verschiedenen Kupferverbindungen genutzt. Weitere Anwendung findet es als Pigment zum Rotfärben von Glas und Emaille, als Fungizid und als Katalysator.

Kupfer(I)-oxid ist auch ein Halbleiter mit einer direkten Bandlücke von ca. 2 eV und wurde schon in den 1920er Jahren für den Bau von Gleichrichterdioden verwendet. Diese waren als Kupferoxydulgleichrichter bekannt. Germanium und Silizium haben Cu₂O später als Halbleitermaterial verdrängt, jedoch werden bis heute Grundlagenuntersuchungen an Cu₂O durchgeführt, weil in diesem Material sehr leicht Exzitonen angeregt werden können.

Quellen

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Eintrag zu Kupfer(I)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 8. Dez. 2007 (JavaScript erforderlich)

Kategorien: Gesundheitsschädlicher Stoff | Umweltgefährlicher Stoff | Kupferverbindung | Oxid

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Kupfer(I)-oxid