Hauptverbindungen

Kupfer bildet in seiner normalen Chemie Verbindungen in den Oxidationsstufen +1 und +2, obwohl unter besonderen Umständen einige Verbindungen von dreiwertigem Kupfer hergestellt werden können. Es hat sich gezeigt, dass dreiwertiges Kupfer nur wenige Sekunden in wässriger Lösung überlebt.

Kupfer(I)-Verbindungen sind alle diamagnetisch und, mit wenigen Ausnahmen, farblos. Zu den wichtigen industriellen Kupfer(I)-Verbindungen gehören Kupfer(II)-oxid (Cu2O), Kupfer(II)-chlorid (Cu2Cl2) und Kupfer(II)-sulfid (Cu2S). Kupferoxid ist ein rotes oder rotbraunes Kristall oder Pulver, das in der Natur als Mineral Cuprit vorkommt. Es wird in großem Umfang durch Reduktion von gemischten Kupferoxiderzen mit Kupfermetall oder durch Elektrolyse einer wässrigen Natriumchloridlösung mit Kupferelektroden hergestellt. Die reine Verbindung ist unlöslich in Wasser, aber löslich in Salzsäure oder Ammoniak. Kupferoxid wird hauptsächlich als rotes Pigment für Antifouling-Farben, Gläser, Porzellanglasuren und Keramik sowie als Fungizid für Saatgut und Pflanzen verwendet.

Kupferchlorid ist ein weißlicher bis gräulicher Feststoff, der als Mineral Nantokit auftritt. Es wird gewöhnlich durch Reduktion von Kupfer(II)-chlorid mit metallischem Kupfer hergestellt. Die reine Verbindung ist an trockener Luft stabil. An feuchter Luft wandelt sie sich in eine grünliche, sauerstoffhaltige Verbindung um, und bei Lichteinwirkung wird sie in Kupfer(II)-chlorid umgewandelt. Es ist unlöslich in Wasser, löst sich aber in konzentrierter Salzsäure oder in Ammoniak aufgrund der Bildung von Komplex-Ionen. Kupfer(II)-chlorid wird als Katalysator bei einer Reihe von organischen Reaktionen verwendet, insbesondere bei der Synthese von Acrylnitril aus Acetylen und Cyanwasserstoff, als Entfärbungs- und Entschwefelungsmittel für Erdölprodukte, als Entstickungsmittel für Zellulose und als Kondensationsmittel für Seifen, Fette und Öle.

Kupfer(II)-sulfid kommt in Form von schwarzem Pulver oder Klumpen vor und wird als das Mineral Chalkosin gefunden. Große Mengen der Verbindung werden durch Erhitzen von Kupfersulfid (CuS) in einem Wasserstoffstrom gewonnen. Kupfersulfid ist unlöslich in Wasser, aber löslich in Ammoniumhydroxid und Salpetersäure. Es wird u. a. in Solarzellen, Leuchtfarben, Elektroden und bestimmten Arten von Festschmierstoffen verwendet.

Zu den Kupfer(II)-Verbindungen von kommerziellem Wert gehören Kupferoxid (CuO), Kupferchlorid (CuCl2) und Kupfersulfat (CuSO4). Kupferoxid ist ein schwarzes Pulver, das in Form der Mineralien Tenorit und Paramelakonit vorkommt. Große Mengen werden durch Rösten gemischter Kupferoxiderze in einem Ofen bei einer Temperatur unter 1.030 °C (1.900 °F) gewonnen. Die reine Verbindung lässt sich in Säuren und Alkalicyaniden auflösen. Kupferoxid wird als Pigment (blau bis grün) für Gläser, Porzellanglasuren und künstliche Edelsteine verwendet. Es wird auch als Entschwefelungsmittel für Erdölgase und als Oxidationskatalysator verwendet.

Kupferchlorid ist ein gelbliches bis braunes Pulver, das leicht Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und sich in das grünlich-blaue Hydrat CuCl2∙2H2O verwandelt. Das Hydrat wird üblicherweise durch Durchleiten von Chlor und Wasser in einem mit metallischem Kupfer gefüllten Kontaktturm hergestellt. Das wasserfreie Salz wird durch Erhitzen des Hydrats auf 100 °C (212 °F) gewonnen. Wie Kupfer(II)-chlorid wird auch Kupfer(II)-chlorid als Katalysator in einer Reihe von organischen Reaktionen verwendet, z. B. bei der Chlorierung von Kohlenwasserstoffen. Darüber hinaus dient es als Holzschutzmittel, Beizmittel (Fixiermittel) beim Färben und Bedrucken von Stoffen, Desinfektionsmittel, Futtermittelzusatz und Pigment für Glas und Keramik.

Kupfersulfat ist ein Salz, das durch Behandlung von Kupferoxid mit Schwefelsäure entsteht. Es bildet große, leuchtend blaue Kristalle, die fünf Moleküle Wasser enthalten (CuSO4∙5H2O) und ist im Handel als blaues Vitriol bekannt. Das wasserfreie Salz wird durch Erhitzen des Hydrats auf 150 °C (300 °F) hergestellt. Kupfersulfat wird vor allem in der Landwirtschaft als Pestizid, Keimtöter, Futtermittelzusatz und Bodenhilfsstoff verwendet. In geringerem Umfang wird es auch als Rohstoff für die Herstellung anderer Kupferverbindungen, als Reagenz in der analytischen Chemie, als Elektrolyt für Batterien und galvanische Bäder sowie in der Medizin als lokal angewendetes Fungizid, Bakterizid und Adstringens verwendet.

Zu den weiteren wichtigen Kupfer(II)-Verbindungen gehört Kupferkarbonat, Cu2(OH)2CO3, das durch Zugabe von Natriumkarbonat zu einer Kupfersulfatlösung und anschließendes Filtrieren und Trocknen des Produkts hergestellt wird. Es wird als Farbstoff verwendet. Mit Arsen bildet es Kupferacetoarsenit (allgemein bekannt als Pariser Grün), ein Holzschutzmittel und Insektizid.