Periaatteelliset yhdisteet

Kupari muodostaa tavanomaisessa kemiassaan yhdisteitä hapetusasteissa +1 ja +2, vaikka erityisolosuhteissa voidaan valmistaa joitakin kolmenarvoisen kuparin yhdisteitä. On osoitettu, että kolmiarvoinen kupari säilyy vesiliuoksessa korkeintaan muutaman sekunnin ajan.

Kupari(I)-yhdisteet (kupariyhdisteet) ovat kaikki diamagneettisia ja muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta värittömiä. Kupari(I):n tärkeitä teollisia yhdisteitä ovat kuparioksidi (Cu2O), kuparikloridi (Cu2Cl2) ja kuparisulfidi (Cu2S). Kuparioksidi on punainen tai punaruskea kide tai jauhe, jota esiintyy luonnossa kupriittimineraalina. Sitä valmistetaan suuressa mittakaavassa pelkistämällä kuparioksidimalmeja kuparimetallilla tai elektrolyysillä natriumkloridin vesiliuoksesta kuparielektrodeja käyttäen. Puhdas yhdiste ei liukene veteen mutta liukenee suolahappoon tai ammoniakkiin. Kuparioksidia käytetään pääasiassa punaisena pigmenttinä antifouling-maaleissa, laseissa, posliinilasitteissa ja keramiikassa sekä siementen tai viljelykasvien sienitautien torjunta-aineena.

Kupriittikloridi on valkeasta harmaaseen vaihteleva kiinteä aine, joka esiintyy mineraalina nantokite. Sitä valmistetaan yleensä pelkistämällä kupari(II)kloridia metallisella kuparilla. Puhdas yhdiste on stabiili kuivassa ilmassa. Kosteassa ilmassa se muuttuu vihertäväksi hapettuneeksi yhdisteeksi, ja valolle altistuessaan se muuttuu kupari(II)kloridiksi. Se ei liukene veteen, mutta liukenee väkevään suolahappoon tai ammoniakkiin kompleksi-ionien muodostumisen vuoksi. Kuparikloridia käytetään katalysaattorina useissa orgaanisissa reaktioissa, erityisesti akryylinitriilin synteesissä asetyleenistä ja syaanivedystä, öljytuotteiden värinpoisto- ja rikinpoistoaineena, selluloosan denitrointiaineena sekä saippuoiden, rasvojen ja öljyjen kondensaattorina.

Kuparisulfidia esiintyy mustana jauheena tai möykkyinä, ja sitä tavataan mineraalina kalsosiitti. Yhdistettä saadaan suuria määriä kuumentamalla kuparisulfidia (CuS) vetyvirrassa. Kuparisulfidi ei liukene veteen mutta liukenee ammoniumhydroksidiin ja typpihappoon. Sitä käytetään muun muassa aurinkokennoissa, valoväreissä, elektrodeissa ja tietyissä kiinteissä voiteluaineissa.

Kupari(II)-yhdisteitä, joilla on kaupallista arvoa, ovat kuparioksidi (CuO), kuparikloridi (CuCl2) ja kuparisulfaatti (CuSO4). Kuparioksidi on mustaa jauhetta, jota esiintyy mineraaleina tenoriitti ja paramelakoniitti. Suuria määriä tuotetaan paahtamalla sekoitettuja kuparioksidimalmeja uunissa alle 1 030 °C:n (1 900 °F) lämpötilassa. Puhdas yhdiste voidaan liuottaa happoihin ja emäksisiin syanideihin. Kuparioksidia käytetään pigmenttinä (sinisestä vihreään) lasien, posliinilasitteiden ja keinotekoisten jalokivien väriaineena. Sitä käytetään myös rikinpoistoaineena maakaasuissa ja hapetuskatalysaattorina.

Kuprikloridi on kellertävästä ruskeaan vaihteleva jauhe, joka imee helposti kosteutta ilmasta ja muuttuu vihertävän siniseksi hydraatiksi, CuCl2∙2H2O. Hydraatti valmistetaan yleisesti johtamalla klooria ja vettä kontaktitornissa, joka on pakattu metallisella kuparilla. Vedetön suola saadaan kuumentamalla hydraatti 100 °C:seen (212 °F). Kuparikloridin tavoin kuparikloridia käytetään katalysaattorina useissa orgaanisissa reaktioissa, esimerkiksi hiilivetyjen kloorausreaktioissa. Lisäksi sitä käytetään puunsuoja-aineena, peittausaineena (kiinnitysaineena) kankaiden värjäyksessä ja painamisessa, desinfiointiaineena, rehun lisäaineena sekä lasi- ja keramiikkapigmenttinä.

Kuparisulfaatti on suola, joka muodostuu käsittelemällä kuparioksidia rikkihapolla. Se muodostaa suuria, kirkkaan sinisiä kiteitä, jotka sisältävät viisi vesimolekyyliä (CuSO4∙5H2O) ja tunnetaan kaupassa nimellä sininen vitrioli. Vedetön suola valmistetaan kuumentamalla hydraatti 150 °C:seen (300 °F). Kuparisulfaattia käytetään pääasiassa maataloudessa torjunta-aineena, itämyrkkynä, rehun lisäaineena ja maaperän lisäaineena. Vähäisempiä käyttötarkoituksia ovat muun muassa raaka-aineena muiden kupariyhdisteiden valmistuksessa, reagenssina analyyttisessä kemiassa, elektrolyyttinä akuissa ja galvanointikylvyissä sekä lääketieteessä paikallisesti käytettävänä sienitautien torjunta-aineena, bakteerien torjunta-aineena ja supistavana aineena.

Muihin tärkeisiin kupari(II)-yhdisteisiin kuuluu myös kuparikarbonaatti, Cu2(OH)2CO3, joka valmistetaan lisäämällä kuparisulfaattiliuokseen natriumkarbonaattia, minkä jälkeen tuote suodatetaan ja kuivataan. Sitä käytetään väriaineena. Arseenin kanssa se muodostaa kupariaketoarseniittia (tunnetaan yleisesti nimellä Pariisin vihreä), joka on puunsuoja-aine ja hyönteismyrkky.