Koper

Eigenschappen

Fysieke eigenschappen

Koper heeft een rood-oranje kleur als het zuiver is, maar krijgt al snel een roodachtige aanslag als het aan de lucht wordt blootgesteld.

Koper is een van de weinige gekleurde metalen. De meeste metalen zijn grijs of zilver. Goud, koper, cesium en osmium zijn de enige vier gekleurde metalen. Koper is groen als koper(II)carbonaat en koper(II)hydroxide. Het wordt groen omdat het oxideert. Na een tijd in de lucht vormt koper aan het oppervlak groen kopercarbonaat, verdigris genaamd. Daarom ziet het koperen dak van een gebouw er groen uit.

Koper is zeer flexibel en buigzaam. Het kan gemakkelijk worden uitgerekt tot draden. Koper is ook zeer zacht, het heeft een Mohs-hardheid van 2,5 tot 3. Dat betekent dat het harder is dan een vingernagel, maar zachter dan een stalen zakmes.

Het reageert met oplossingen van zoutzuur of ammoniak die zuurstof bevatten. Het kan ook oplossen in een mengsel van waterstofperoxide en zoutzuur. Dit maakt koper(II)chloride. Het lost niet op in zwakke zuren. Het kan oplossen in salpeterzuur om koper(II)nitraat en stikstofdioxide of stikstofoxide te maken.

Verbindingen

Koper vormt chemische verbindingen. In deze verbindingen heeft het twee normale oxidatietoestanden: +1 en +2. +2 komt vaker voor. De meeste +2 koperverbindingen zijn blauw. +1 koperverbindingen kunnen wit zijn. Koperverbindingen zijn zwakke oxidatiemiddelen. Ze corroderen veel metalen. Deze corrosie neemt het metaal mee in de chemische verbinding en laat het koper achter. Een voorbeeld is dat ijzer en koper(II)sulfaat reageren tot koper en ijzer(II)sulfaat. +1 koperverbindingen zijn in lucht reducerende stoffen. Zij worden gewoonlijk gemaakt door reductie van +2 verbindingen.

Koperverbindingen kunnen zwart, groen, roodachtig, wit, blauw of geel zijn.

Koper(I)-verbindingen

Koper(I)-verbindingen hebben koper in de +1 oxidatietoestand. Het zijn zwakke reductiemiddelen. Zij reageren met lucht om koper(II)verbindingen te maken. Ze disproportioneren ook tot koper en koper(II)verbindingen. De meeste lossen niet op in water.

• Koper(I)acetylide, roodbruin, explosief
• Koper(I) bromide
• Koper(I)chloride, wit indien zuiver, groen indien geoxideerd
• Koper(I)jodide, kleurloze vaste stof
• Koper(I)oxide, roodbruin

Koper(II)-verbindingen

Koper(II)-verbindingen hebben koper in de oxidatietoestand +2. Het zijn zwakke oxidatiemiddelen. Ze zijn groenachtig als ze gehydrateerd zijn (toevoeging van watermoleculen). Ze zijn stabieler in lucht dan koper(I)verbindingen.

• Koper(II)bromide, grijze vaste stof
• Koper(II)carbonaat, groenachtig, vormt zich op koper in lucht
• Koper(II)chloride, groenachtig indien watervrij, bruin indien watervrij
• Koper(II)hydroxide, lichtblauw, gaat gemakkelijk over in koper(II)carbonaat
• Koper(II)nitraat, blauw, oxidatiemiddel, gebruikt in demonstratie-voltaïsche cellen
• Koper(II)oxide, zwart
• Koper(II)sulfaat, blauw, meest voorkomende koperverbinding
• Paris Green, uiterst giftig, helder blauwgroen

 

Koperen schijf, zuur geëtst, je ziet de normaal onzichtbare kristalstructuur  

Voorval

Koper kan worden gevonden als een metaal in de grond. Normaal gesproken is het groen aan de buitenkant. Het meeste koper zit niet als metaal, maar in chemische verbindingen. Chalcopyriet is het meest voorkomende kopererts. Het is een mengsel van pyriet en kopersulfide. Koper komt in kleine hoeveelheden voor in levende wezens. Sommige weekdieren en geleedpotigen hebben blauw bloed omdat ze koper in hun bloed hebben. Dieren zoals mensen en andere zoogdieren hebben rood bloed omdat het ijzer bevat.

 

Chalcopyriet  


Koper als metaal in de grond  

Gebruikt

Koper kan op vele manieren worden gebruikt, maar één voorbeeld is draden. Koper wordt gebruikt om draden te maken omdat het gemakkelijk te rekken is en niet duur. Daarom gebruiken grote draadbedrijven koper, omdat het goedkoper is en minder tijd kost om het te maken.

Koper is wellicht het oudste metaal dat in gebruik is, aangezien er zeer oude koperen gereedschappen zijn gevonden. Koper wordt gebruikt in elektrische bedrading. Het kan ook worden gevormd in verschillende onderdelen. Het kan worden gebruikt in een koellichaam. Het Vrijheidsbeeld is gemaakt van koper. Het wordt ook gebruikt in waterleidingen, omdat het niet corrodeert.

Als men koper met tin mengt, maakt men brons. Brons is veel harder, en zorgde voor de Bronstijd. Het werd minder belangrijk toen men leerde ijzer beter te gebruiken. Als men zink met koper mengt, maakt men messing, dat nog harder is dan brons. Koper met nikkel maakt kopernikkel.

Als chemische verbindingen

Koper is belangrijk in het menselijk lichaam. Als iemand niet genoeg koper binnenkrijgt, kunnen de moleculen in het lichaam niet werken. Een teveel aan koper kan echter een probleem zijn. Mensen halen het meeste koper dat ze nodig hebben uit voedsel, en vitamines bevatten ook koper om ervoor te zorgen dat we genoeg krijgen. Koperverbindingen worden ook gebruikt om schimmels en algen te doden.

 

Veiligheid

Koper is als metaal niet zo giftig. Koperverbindingen zijn wel giftig, hoewel kleine hoeveelheden nodig zijn om te leven. Koper wordt gemakkelijk uit het lichaam verwijderd, zodat het zich niet ophoopt in toxische effecten.

 

Bereiding

Koper wordt soms gewoon uit de grond gehaald en tot voorwerpen gevormd. Maar het meeste koper zit niet in metaalvorm in de grond. Chalcopyriet is het belangrijkste kopererts. Het wordt verhit met lucht om het ijzer als ijzer(II)oxide af te scheiden. Er wordt wat koper(I)oxide gemaakt. Er wordt ook zwaveldioxide gemaakt. Vervolgens wordt siliciumdioxide toegevoegd, dat met het ijzer(II)oxide reageert tot een vloeistof die wordt afgetapt. Nu blijven alleen koper en sulfide over. Het kopersulfide reageert met lucht tot kopermetaal en zwaveldioxide. Een deel van het kopersulfide reageert met het koper(I)oxide om koper en zwaveldioxide te maken. Dit maakt onzuiver koper.

Koper wordt zuiver gemaakt door het te elektrolyseren. Een dunne plaat zuiver koper wordt op de kathode gelegd en een dikke plaat onzuiver koper op de anode. De elektrolyt is kopersulfaat. Het onzuivere koper lost op in de oplossing. Het bedekt dan het dunne vel zuiver koper. Hierdoor wordt het koper zuiver.

Grote hoeveelheden koper worden gerecycleerd vanwege de hoge waarde ervan en de toenemende uitputting van de wereldwijde koperreserves.

 

Verwante pagina's

• Koperverbindingen