Chemisches Element · Referenzseite

29Cu

Kupfer

Kupfer ist Element 29 (Cu) in Periode 4, Gruppe 11 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d10 4s1.

Ordnungszahl29

Standard-Atomgewicht63.546(3)

Gruppe11

Periode4

Blockd

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d10 4s1

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Kupfer spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d10 4s1 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Kupfer bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Kupfer bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 8.96 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 358 K (1 085 °C); Siedepunkt: 2 835 K (2 562 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Kupfer vorkommt und wofür es verwendet wird

Kupfer kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Elektrische Leitungen, Rohrleitungen und Elektronik eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Elektrische Leitungen

Kupfer wird in elektrischen Leitern eingesetzt, wenn hohe Leitfähigkeit und geeignete mechanische Eigenschaften zusammenkommen.

Rohrleitungen

Im Bereich „Rohrleitungen“ wird Kupfer in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Elektronik

Kupfer wird in elektronischen Bauteilen genutzt, wenn Leitfähigkeit, Halbleitereigenschaften, Korrosionsbeständigkeit oder optisches Verhalten von Vorteil sind.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Kupfer steht in Periode 4, Gruppe 11 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Nickel; rechts davon Zink, Palladium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 1

Dichte8.96 g/cm³

Schmelzpunkt1 358 K (1 085 °C)

Siedepunkt2 835 K (2 562 °C)

Pauling-Elektronegativität1.9

Erste Ionisierungsenergie745.5 kJ/mol

Elektronenaffinität119.2 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Geschichte von Kupfer umfasst die Beobachtung seiner Stoffe, die Identifizierung als eigenständiges Element und die spätere Einordnung nach Ordnungszahl. Diese Schritte lagen historisch nicht immer zeitlich zusammen.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 63.546(3). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Kupfer besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Kupfer hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.