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Kupfer

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Chemisches Element aus der 11. Hauptgruppe des Periodensystems, Kurzzeichen: Cu, Atommasse: 63,546, Ordnungszahl: 29, Smp.: 1.083 °C, Sdp.: ca. 2.595 °C, Dichte: 8,94 kg/dm3.

Kupfer ist ein rötlich glänzendes, verhältnismäßig weiches und dehnbares Schwermetall mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitung) und sehr guter elektrischer Leitfähigkeit (die nur noch von Silber übertroffen wird), das kubisch-flächenzentriert kristallisiert.

Neben den physikalischen Eigenschaften sind v. a. die chemischen Eigenschaften von Bedeutung, wobei Cu in chemischen Verbindungen sowohl 1- wie auch 2-wertig auftreten kann. Cu kann mit einer Reihe von Metallen wertvolle Legierungen bilden — etwa Bronzen mit Zinn und Messing mit Zink — bzw. ist selbst ein wichtiges Zulegierungselement.

Kupfer wird i. Allg. als Elektrolyt-Kupfer (Elektrolyt) oder als Hüttenkupfer im Flammofen gewonnen. Die Verwendung von Kupfer erfolgt v. a. aufgrund der exzellenten elektrischen Leitfähigkeit in der Elektrotechnik, in Heiz- und Kühlanlagen, in der Legierungstechnik und in der Galvanik.

Kupfer ist gut kaltverformbar, was seine Verarbeitung zu Drähten, Rohren, Bändern, Tafeln etc. erleichtert, und es behält seine Zähigkeit auch bei tiefen Temperaturen.

Die spanende Bearbeitung von Cu ist aufgrund des zähen, schmierenden Verhaltens eher problematisch.

Reines Cu hat nur eine geringe mechanische Festigkeit, die durch Kaltumformen und entsprechende Kaltverfestigung aber erheblich gesteigert werden kann.

Durch entsprechendes Legieren kann die Festigkeit deutlich erhöht werden – allerdings sinkt dabei v. a. die elektrische Leitfähigkeit merklich.

Cu-Qualitäten werden meist nach dem Reinheitsgrad unterschieden.

Die mechanische Festigkeit liegt bei Reinkupfer bei ca. 200 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von ca. 40 %.

Kupfer kann relativ problemlos verschweißt (Schweißen) und v. a. auch durch Silber- bzw. Hartlote effektiv verlötet (Löten) werden.

Cu-Verbindungen sind v. a. für niedrige Pflanzen und Tiere extrem giftig. Für höhere Lebewesen in entsprechenden Dosen dagegen teilweise lebenswichtig. Im Zellwachstums- und im Fermentationsbereich können Cu-Ionen allerdings zu entsprechenden Störungen führen.

Tab. K 9: Typische Cu-Verbindungen an der Oberfläche von Cu-Teilen.
Hydratisiertes Kupfer (mit Kristallwasser)
[Cu (H2O)4]2+ Farbe blau-grün
[Cu(H2O)4]1+ Farblos

In feuchter Luft

CuCO3

Cu-Carbonat

Widerstandsfähige (basische) Patina als Schutzschicht
In essigsauren Lösungen

Cu(COOCH3)2

Cu-Acetat

(Basischer) Grünspan als

Schutzschicht

In schwefelsaurer Lösung

CuSO4

Cu-Sulfat

Kupfervitriol
Tab. K 10: Kupferqualitäten. A–F enthalten i. Allg. Sauerstoff in Form von Cu2O (Cu-Oxydul).
Werkstoff Reinheitsgrad Herstellungsmethode
A-Kupfer 99,00 % Cu Hüttenkupfer
B-Kupfer 99,25 % Cu Hüttenkupfer
C-Kupfer 99,50 % Cu Hüttenkupfer
D-Kupfer 99,75 % Cu Hüttenkupfer
F-Kupfer 99,90 % Cu Hüttenkupfer
E-Kupfer 99,99 % Cu (Elektrolytkupfer)

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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