Kopper

Dat Kopper is en cheemsch Element mit dat Atomteken Cu un de Atomtall 29. Kopper höört to de Grupp vun de Övergangselementen un is en Metall. Dat Atomteken is de Afkörten vun’t lat. Woort Cuprum, dat sik afleidt vun aes cyprium („Ierz vun’t Eiland Zypern“). Op Zypern is in de Antike Kopper wunnen worrn.

Dat Metall is teemlich week un lett sik goot formen. Vun wegen sien Leddegenschoppen för Warms un Stroom warrt Kopper geern as Warkstoff, as Müntmetall un in de Elektrotechnik insett. Vun wegen dat Kopper swack reaktiv is, warrt dat to de Eddelmetallen tellt.

Kopper in de Natur

Kopper gifft dat gediegen, man dat kummt nich so faken vör. Meist finnt man dat in basaltsche Lava, wo dat ut de Smölt hatt warrt. Dor kummt dat denn as Klutens (Nuggets) in vör oder as vertwiegt Strukturn (Dendriten). De Kristallen sünd kuubsch, dat heet, as en Wörpel. Kopper is week, de Hard liggt bi 3. De Klöör is root. Kopper billt mit de Tiet ok en gröne Patina. Dat kümmt dör cheemsch Reakschonen mit Stoffen in de Luft to Kopper-Carbonat-, Sulfat- un Hydroxid-Mischen.

Veel faakener kummt dat Kopper aver as Ierz vör un dorvun gifft dat ok en ganze Reeg. Kopper warrt meist ut Kopperkies (CuFeS₂) oder Koppergleem (Cu₂S) gewunnen. Nicht ganz so faaken warrt Kopper ok ut Bornit (Cu₅FeS₄), Atacamit [CuCl₂ • Cu(OH)₂], Malachit (Cu₂[(OH)₂|CO₃]) oder annere Ierze afscheed.

Historie

Kopper weer mang Gold, Sülver un Tinn en vun de eersten Metallen, dat de Minschen bruukt harrn. Kopper is teemlich week un goot to formen. Dorüm weer dat Metall al in de öllsten bekannten Kulturen vör ruchweg 10.000 Johren bruukt. De Tiet vun’t 5. Johrdusend v. Chr. un’t 3. Johrdusend v. Chr. warrt mitünner ok Koppertiet nöömt, as de Bruuk vun Kopper dormols wiet verbreedt weer.

Later harrn se denn klookkreegen, dat dat mit Tinn en Legeeren gifft, de Bronze. Dorvun hett de Bronzetiet ehrn Namen kreegen. Bronze is harder un bestänniger as Kopper un weer as Warkstoff duersomer. Man dat Ünnerscheeden vun Blie un Tinn keem eerst later mit wassen Weten in de Metallurgie, so dat de Begreep Bronze ut hüütige Sicht ’n beten wat anners to bruken is un blots op hoochkopperhollige Tinn-Kopper-Legeeren anweent warrt.

De goldgele Kopper-Zink-Legeeren „Missing“ weer ok al in’t antike Grekenland bekannt. Dat weer dör dat gemeensome Bearbeiten vun de enkelten Ierzen tohopensmölt. Man, eerst de Römers hebbt dat Verfohren vermehrt anwennt. In’t olle Kolumbien weer faken de Gold-Kopper-Legeeren Tumbaga bruukt.

Födderlänner

Dat bedüdenste kopperproduzeeren Land is Chile mit groden Afstand för Indonesien un de USA. De bedüdenste europääsche Kopperproduzent is Polen, dat vun de Föddermengden wiet för Bulgarien, Portugal un Sweden liggt. De gröttsten Exportlänner hebbt sik in de CIPEC organiseert. To disse Verenigen höört ü. a. Australien, Indonesien, de Demokraatsche Republiek Kongo un Papua-Niegguinea, woneem een vun de gröttsten Koppermienen vun de Welt op dat Eiland Bougainville 1988 to en Börgerkrieg föhrt hett, wovun de Naklapp noch bit hüüt to marken is.

Vun histoorsche Bedüden weern to’n Bispeel de Koppergruven op’t Keweenaw-Halfeiland in’n Lake Superior in de USA. Dat is dat weltwiet gröttste Vörkamen vun gediegen Kopper, woneem al in de vörkolumbischen Tiet Kopper wunnen weer. In Düütschland is bit 1900 in’t Mansfelder Land Kopperschiver afboet worrn.

Winnen

To’n Herstellen vun Kopper warrt ut Kopperkies (CuFeS₂) toeerst de so nöömte Koppersteen (Cu₂S mit ünnerscheedlich Andeel an FeS un üm un bi 70 % Kopper) wunnen. Dat Material warrt dorto ünner Tosetten vun Koks röst un de Iesenoxiden dorin dör Toslagstoffen, de Kieselsüür bargt, verslackt. Disse Iesensilikatslack swemmt baven op den Koppersteen un kann licht afgaten warrn.

Röstarbeit:

\mathrm {6\ CuFeS_{2}+10\ O_{2}\longrightarrow 3\ Cu_{2}S+2\ FeS+2\ Fe_{2}O_{3}+7\ SO_{2}}

Smöltarbeit:

\mathrm {Fe_{2}O_{3}+C+SiO_{2}\longrightarrow Fe_{2}SiO_{4}+CO}

De Koppersteen warrt to Rohkopper (ok „Swartkopper“ mit en Kopperandeel vun ruchweg 98 %) wieterverarbeit. Dorto warrt dat Rohkopper gleihfletig maakt un in en Konverter gaten. In disse Smölt warrt Luft rinblaast. In en eerste Stoop (Slackenblasen) warrt dorbi dat Iesensulfid to Iesenoxid röst un dör toslahn Quarz to Slack bunnen warrn, de wedder afgaten warrn kann. De tweete Stoop is dat Garblasen, wobi twee Drüddel vun’t restliche Cu₂S to Cu₂O oxideert warrt. Dat Oxid sett sik mit dat restliche Sulfid to Rohkopper üm.

Slackenblasen:

\mathrm {2\ Cu_{2}S+3\ O_{2}\longrightarrow 2\ Cu_{2}O+2\ SO_{2}}

Garblasen:

\mathrm {Cu_{2}S+2\ Cu_{2}O\longrightarrow 6\ Cu+SO_{2}}

Dat Rohkopper (ok „Zementkopper“ nöömt) warrt dorna elektrolytsch rein maakt. Dat unreine Kopper billt dorbi de Anood. Vun dor ut wannert dat Metall as Ion na de Kathood, woneem dat as Elektrolytkopper mit blots noch ganz wenig Bimengen vun annere Stoffen afscheedt warrt. De Kopper-Andeel liggt denn bi 99,99 %. De weniger eddeln Metallen vun de Bimengen blievt in’t Elektrolyt löst, de eddeleren Metallen (to’n Bispeel Sülver un Gold) billt den „Elektrolytmudd“ un warrt enkelt opbereidt.

De Produkschoon vun Kopper löpt in en Affinerie. In Düütschland is dorför de Noorddüütsche Affinerie in Hamborg bekannt. Fröher hett dat ok de Duisborger Kopperhütt (hüüt: DK Recycling) maakt.

Eegenschoppen

physikaalsch

Kopper hett en Smöltpunkt vun 1084,3 °C, de mit’n Füer vun Holt goot to kriegen is. Un wenn dat smolten is, denn kann een dat ok geeten. Mit en Dicht vun 8920 kg/m³ tellt Kopper to de Swormetallen. Dat kristalliseert in’t kubisch-flachzentreerte (fcc „face centered cubic“) Kristallsystem (Cu-Tyyp) un hett en Mohshard twüschen 2,5 un 3.

Bito is Kopper en goden Leider för elektrischen Stroom (58 · 10⁶ S/m), un liggt dorbi blots wenig achter dat Sülver. De Leddanlaag is aver düütlich beter as bi Gold. Ok Warms warrt dör Kopper bannig goot leidt. Op dat Gewicht rekent is Aluminium en noch beteren elektrischen Leider as Kopper, man dat hett dorbi mehr Volumen. Op’n Quadratzemtimeter Leidungsdwersnitt is dorüm Kopper de betere Leider. Butendem reageert Kopper aver nich so gau as Aluminium un lett sik ok beter verarbeiten. Dorüm warrt tomeist Kopper in de Elektrotechnik bruukt. Aluminium warrt blots insett, wenn dat op’t Gewicht ankummt.

Kopper hett as blank Metall en hellrode Klöör un sien Streekklöör is rosaroot. Wenn dat an de Luft is, löpt dat Metall röötlichbruun an. Wenn dat wieter Verweddern un korrodeern deit, billt sik mit de Tiet – faken över Johrhunnerten – en böverflachige Patina. De Metallgleem geiht dorbi verloren un de Klöör wesselt to en blaugröön.

cheemsch

Kopper kummt in de Oxidatschoonsstopen 0, +1, +2, +3 un +4 vör, wobi +1 un +2 an’n fakensten is. +2 is bito de bestännigste Stoop in waterige Lösen. Bannig roor is dorgegen de Oxidatschoonsstoop +4 (as to’n Bispeel in Cs₂CuF₆). Kopper(II)-Solten (t. B. Koppersulfat) wiest tomeist en blaue oder gröne Klöör op. De cheemschen Egenschoppen vun’t Kopper sünd mitünner teemlich gliek as de Elementen Sülver un Gold, de in de glieken Grupp staht. So warrt an en Iesen-Nagel, de in en Lösen mit Koppersulfat duukt warrt, en Schicht ut metallsch Kopper afscheedt, wobi Iesen as Iesensulfat in de Lösen geiht. Dat kummt dorvun, dat Iesen weniger eddel is as Kopper (kiek dorto ok bi Spannungsreeg).

In fletig Kopper künnt sik Suerstoff un Waterstoff lösen, de sik bi’t Verklamen vun de Smölt to Waterdamp ümsetten künnt. Dat is de Oorsaak dorför, dat sik in Gaatstücken Gasporosität utbilln kann.

Bruuk

Sünnerlich weern dat Ketel un Grapen, Pütt un Pannen de ut Kopper maakt worrn sünd un deelwies ok noch hüüt maakt warn. Dat geit to’n een dör Geeten un to’n Annern dör Smeden. Vun öllers her geev dat denn den Grapengeter, de de Grapen geeten dee un den Koppersmitt, de t.B. Pannen smeden dee.

Hüüt warrt Kopper besünners in de Elektronik un Elektrotechnik bruukt. Dat kümmt dorvun dat dat Kopper den elektrisch Stroom good leeden deiht. Hett nich veel elketrischen Wedderstand. Dorut warrt Draht, Kavels un Leidungen maakt, Leiderbahnen un - platten, integreerte Schaltkreisen, Spolen Aver Kopper is ok to finnen in Münten, Smuck, Armaturen, Rohrleidungen, Kunstsaken un vele annere Saken. Dorbi is Kopper en teemlich düer Metall. Sien Weltmarktpries leeg in’n Mai 2008 bi 5450 €/t.^[1]

Kopper wiest ok en hoge Reflexionsanlaag op in’t Infrarode un warrt dorüm as Spegel för Kohlenstoffdioxidlaser-Strahlen insett.

Man, Kopper kann ok goot de Warms leiden un is dorüm goot egent as Warmsafleider.

In’t Kunsthandwark warrt Kopperblick dreven, also dör Hamern formt. Dat is licht to maken, vun wegen dat Kopper bannig week is. Kopperblicken warrt ok för Dackarbeiten bruukt, worop sik na en Tiet en bestännige gröne Patina utbillt, de ut verscheden Kopperhydroxiden un -carbonaten besteiht. Gegen en wietverbreedt Menen is dat aver keen Gröönspaan (kiek: Kopperacetat). De Patina schuult dat Metall dorünner vör wietere Korrosion, so dat Kopperdäcker mehrere Hunnert Johren överduern künnt.

Kopper warrt ok vör verscheden Legeeren bruukt, as vör dat goldgele Missing (mit Zink), de Bronze (mit Tinn) oder ok Neesülver (mit Zink un Nickel). Disse Legeeren hebbt gode Egenschoppen as jemehr Klöör, de Korrosionsbestännigkeit un spünd licht to verarbeiden, worüm se geern insett warrt. Dorbi warrt ünnerscheedt twüschen Kneedlegeeren (Missing un Neesülver) un Gaatwarkstoffen (Rootgaat, Bronzen). De Kneedlegeeren künnt plastisch ümformt warrn dör Warmümformen as Walzen oder Smeden oder Kooltümformen as Drahttehn, Hamern, Kooltwalzen oder Deeptehn. Gaatwarkstoffen sünd dorgegen sünd plastisch nich oder blots swor to formen.

Saken vun sülverwitte Klöör oder mit eddelstahlordig Utsehn sünd faken Legeeren mit en hogen Kopperandeel, wobi de kopperegene Farv weggeiht, wenn de Nickelandeel hooch noog is.

Dat gifft ok vele Müntwarkstoffen, de op de Grundlaag vun Kopper herstellt sünd. To’n Bispeel dat Metall worut de Euromünten maakt sünd, dat so nöömte „Noordische Gold“, besteiht ut en Kopper-Zink-Aluminium-Tinn-Legeeren. De Müntmetallen vun de bit 2001 gellen 1-DM-Münten as ok de hellen Andelen vun de Euromünten bestaht ut Koppernickel-Legeeren.

Kopperverbinnen kamt butendem in Farvpigmenten, as Toner, in medizinsche Stoffen un in galvaansche Bavenflachenbeschichten vör.

Bioloogsch Wirken

Kopper is Bestanddeel vun’t blaue Hämocyanin, wat bi vele Weekdeerten un Arthropoda as Bloodfarvstoff to’n Transport vun Suerstoff deent. Ok bi all högeren Leevwesens is Kopper Bestanddeel vun vele Enzymen un dormit levensnotwännig Sporenelement. Utwassen Minschen bruukt dorvun an’n Dag 1,0 bit 1,5 Milligram.^[2] Vör allen Lebber, Koorn, Schokolaad, Grööntüüch un Nööt bargt Kopper.

Bi’n Minschen warrt Kopper vör allen in de Lebber spiekert. Kopper, dat toveel is, warrt mit de Gallenfletigkeit to’n Utscheden in dat Verdauenssystem afgeven.^[3] In’n Vergliek to annere Sowrmetallen is Kopper för högere Organismen blots swack giftig. En Minsch kann an’n Dag 0,04 Gramm Kopper to sik nehmen, ahn dat dordör Schaden an de Gesundheit tostannen kummt.^[4]

Bi de roor Arvkrankheit Morbus Wilson is dat Utscheden vun’t Kopper inschränkt, so dat dat mehr in’n Lief inlagert warrt. Dat passeert toeerst in de Lebber. Later, wenn de Lebber dat Kopper an’n Bloodkreisloop afgeven deit, warrt dat ok in annere Organen inlagert. En annere, ok teemliche rore Krankheit vun Kopperstoffwessel is dat Menkes-Syndroom. Dorbi kann dat Kopper woll vun de Zellen opnahmen, aer nich ordent wietertransporteert warrn. Dordör hebbt eenige Organen en högeren Kopperandeel, annere en sieteren.

Dat kann ok angahn, dat de Alzheimer-Krankheit mööglicherwies mit en Mangel an Kopper tosamenkummt. Opstunns warrt ünnersöcht, wat de therapeutsche Gaav vun Kopper helpen deit.^[5]

De Mangel vun Kopper kummt bi Minschen blots af un an vör, sünners bi lang duern Dörfallkrankheiten, fröhriepe Kinner, na en lang anduern Ünnernehren oder dör slechte Opnahm as Naklapp vun Krankheiten as to’n Bispeel Sprue, Morbus Crohn oder Mukoviszidoos. Sietere Koppermengden in’n Lief künnt ok dör en hoge Opnahm vun Zink, Iesen oder Molybdat kamen.^[3]

Kopper, dat free, also nich an Proteinen bunnen is, wirkt antibakteriell. Dorbi snackt man ok vun’n oligodynamischen Effekt, as bi’t Sülver. To’n Bispeel warrt Blomenwater, dat in Kopperfatten opbewahrt warrt oder woneem en Koppermünt binnen liggt, nich so gau fuul.

De giftige Wirken kummt dordör, dat sik Kopper-Ionen an Thiol-Gruppen vun Proteinen binnt un Lipiden vun de Zellmembran peroxideert. Dat föhrt to’n Billn vun fre’e Radikalen, de de DNA un de Zellmembran Schaden toföögt. Bi Minschen föhrt dat, to’n Bispeel in’n Fall vun Morbus Wilson to en Schädigen vun de Organen, de en groden Kopperöverschuss bargt.

Koppersulfat (Koppervitriol) is en stark Breekmiddel, dat dorüm to’n Behanneln von vele Vergiften insett worrn is. En Bispeel is de Vergiften dör witten Phosphor, wat in dissen sünnern Fall togliek noch den Vördeel hett, dat de Phosphor as sworlöslich Kopperphosphid bunnen warrt.

Nawies

De Boraxperl warrt vun Kopper in de oxideeren Flammenzoon blau bit blau-gröön farvt, in de reduzeeren Flammenzoon is keen Farven to sehn oder de Perl warrt root bit rootbruun farvt. Inn klassichen Kationenscheedgang warrt Kopper in de Swevelwaterstoff-Grupp utfällt un dor in de Koppergrupp as blauen Komplex nawiest. De Farv dorvun kummt dorvun, dat Lösen vun Kopper-(II)-Ionen mit Ammoniak en deepblauen Koppertetramminkomplex [Cu(NH₃)₄]²⁺ billt.

En Kaliumhexacyanoferrat(II)-Lösen fällt Kopper (II)-Ionen as Kopper(II)-hexacyanoferrat(II) Cu₂[Fe(CN)₆] ut. Disse Nawiesreakschoon is bannig fienföhlig un wiest ok ganz lütte Koppermengden an.

Koppersolten farvt de Flamm, to’n Bispeel vun’n Bunsenbrenner grün/blau (Spektralanalys).

De quantitative Bestimmen kann mit Elektrogravimetrie an en Platinnettkathood ut en swevelsuren Kopper(II)-holligen Lösen maakt warrn. Maatanalytisch kann Kopper dör Iodometrie oder Komplexometrie (Titratschoon mit Titriplex/Komplexon III mit Murexid as Indikater) bestimmt warrn. In’n Sporenrebeet gifft dat wieter ok de Differenzpulspolarographie (Halfstopenpotential -0,62 V gegen SCE in 1 M Rhodanid-Lösen). Ultrasporen an Kopper künnt mit Held vun de Inversvoltametrie bestimmt waren^[6], mit Graphitrohr-AAS oder mit ICP-MS.