Bei dieser Arbeit handelt es sich um das Protokoll einer aluminothermischen Reduktion von Kupfer(II)oxid (CuO) zu Kupfer (Cu).
Durch eine aluminothermische Reduktion von Kupfer(II)oxid (CuO) konnte Kupfer (Cu) dargestellt werden. Das erhaltene Produkt war von weicher und formbarer Erscheinung, es wies einen roten, metallischen Glanz auf.

Extrait

1 Zusammenfassung

Durch eine aluminothermische Reduktion von Kupfer(II)oxid (CuO) konnte Kupfer (Cu) dargestellt werden. Das erhaltene Produkt war von weicher und formbarer Erscheinung, es wies einen roten, metallischen Glanz auf.

2 Theoretischer Hintergrund

Nur wenige Elemente liegen in der Natur gediegen (elementar) vor, vielfach kommen sie daher in Verbindungen vor. Metalle und Halbmetalle liegen meist als ionische Festkörper- verbindungen wie Oxide, Sulfide, Silicate etc. in der Natur vor. Da diese Verbindungen meist aus Metall- und Halbmetallkationen und Nichtmetallanionen bestehen, sind es im Allgemeinen Reduktionsprozesse, die zur Elementdarstellung führen.[^[1] ]

Bei Kupfer (Elementsymbol Cu) handelt es sich um das 29. Element des Periodensystems. Es ist ein hellrotes, metallisch glänzendes, relativ weiches Übergangsmetall der 11. Gruppe und 4. Periode. Kupfer ist gut mechanisch formbar (duktil), leitet hervorragend Wärme und Strom (nach Silber (Ag) der beste Stromleiter) und findet so vielseitige Verwendung. Aufgrund seiner Elektronenkonfiguration [Ar]3d¹ tritt es häufig in den Elektronen- konfigurationen +I und +II auf. Kupfer kristallisiert in der kubisch dichtesten Packung (Cu-Typ). Die Dichte beträgt so 8,92g/cm³. Der Schmelzpunkt des Kupfers liegt bei 1083,4°C, der Siedepunkt bei 2595°C. Kupfer findet als Legierungsbestandteil vielfach Anwendung.[^[2] ]

Als edles Übergangsmetall kommt es in der Lithosphäre¹ in kleineren Mengen gediegen vor, ist aber meist kationisch als Oxid, Sulfid oder Carbonat gebunden. An der Luft passiviert elementares Kupfer langsam zu rotem Kupfer(I)-Oxid (Cu2O). Bei Gegenwart von Kohlendioxid, Schwefeldioxid oder chloridhaltigem Nebel bildet sich die bekannte grüne Patina alter Kupferstatuen und -dächer: CuCO3 · Cu(OH)2, CuSO4 · Cu(OH)2, bzw. CuCl2 ·3Cu(OH)2. Wichtige Kupfererze sind u.a. Kupferkies (CuFeS2), Cuprit (Cu2O) oder Malachit (Cu2(OH)2(CO3)).[^[2] ]

Kupferkies bildet in der Industrie das wichtigste Erz zur Darstellung von elementarem Kupfer. Beim Abbau weist das Kupfererz meist einen Kupferanteil von 0.4 - 2.0 % auf, zu niedrig für direkte schmelzmetallurgische Verfahren, daher wird das Erz durch Flotation² angereichert. Der Erzschaum wird ausgepresst und der Presskuchen, der das angerei- cherte Kupfererz enthält, wird durch das schmelzmetallurgische Verfahren zu Rohkupfer weiterverarbeitet.[[2]-⁵ ]

Darstellung von Kupfer mittels aluminothermischer Reduktion von Kupfer(II)oxid | 2016 Dabei wird ausgenutzt, dass unter hohen Temperaturen, der Beimengung von Koks und durch Einblasen von Sauerstoff (dem sogenannten Rösten) im Kupferkies zunächst nur das Eisen oxidiert wird, welches mit beigemengtem Quarz eine Eisensilicatschlacke bildet, die sich nicht mit flüssigem Kupfersulfid (Cu2S) mischt und daher abgetrennt werden kann.[[2]-⁵ ]