Metalle
©stu2007/04/14 (last update)
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Die meisten Elemente sind Metalle, von einigen Elementen gibt es eine metallische und eine nichtmetallische Modifikation (Halbmetalle). Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen verläuft im PSE von links oben nach rechts unten.
gelb: Nichtmetalle
grau: Halbmetalle
blau: Metalle

Metalle zeigen den metallischen Glanz, leiten elektrischen Strom und Wärme sehr gut und sind relativ leicht verformbar. 
Diese Eigenschaften lassen sich aus der metallischen Bindung erklären: Die Atomrümpfe (ohne Elektronen der Außenschale) bilden ein Gitter, dazwischen bilden die Valenzelektronen (Außenelektronen) ein leicht verschiebbares "Elektronengas". 
Diese Elektronen können sich bewegen (= elektrischer Strom). Das Kristallgitter wird im Gegensatz zu einem Ionenkristall bei Verformung nicht zerstört, da die beteiligten Teilchen einander nicht abstoßen.

siehe auch: Atombau 
siehe auch: PSE

Außer Hg (Quecksilber) und Ga (Gallium) sind alle Metalle fest. In Verbindungen haben sie immer positve Oxidationszahlen, da sie die wenigen Außenelektronen mehr oder weniger leicht abgeben. Wie leicht Metalle Elektronen abgeben zeigt die elektrochemische Spannungsreihe (der Wasserstoff wurde willkürlich als Bezugselement gewählt): 
Je höher das Redoxpotential, desto edler ist das Metall, je niedriger - desto unedler. 
Au (Gold), Ag (Silber), Hg und die Platinmetalle zählt man zu den Edelmetallen Cu (Kupfer), Ni (Nickel), Sn (Zinn) und einige andere werden mitunter als Halbedelmetalle bezeichnet, der Rest ist unedel. 
Edelmetalle kommen in der Natur gediegen (unverbunden, elementar) vor, unedle Metalle kommen nur in Verbindungen vor.
Magnetisch sind nur Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Cobalt (Co).
 
siehe auch:  Elektrochemische Spannungsreihe

Dichte und Schmelzpunkte der Metalle (Scheideanstalt)

siehe auch:  Eisen und Stahl
siehe auch: Aluminium
siehe auch: Alkalimetalle
siehe auch: Erdalkalimetalle

Kupfer

Kupfer ist hellrot, relativ weich und leitet den elektrischen Strom nach Silber am besten. Es kommt auch gediegen vor, die wichtigsten Erze sind Oxide, Sulfide und Carbonate. Cu-Erze enthalten neben ca. 1% Cu zumeist auch Ag, Au, Fe, Ni und Pb (Blei). 
In Verbindungen hat Kupfer die Oxidationszahlen +I oder +II. 
An der Luft überzieht es sich mit rotem Cu2O. Je nach Luftqualität bildet sich grüne "Patina" aus basischen Kupfersalzen: 
CuCO3.Cu(OH)2 basisches Kupfercarbonat in Stadtnähe durch CO2
CuSO4.Cu(OH)2 basisches Kupfersulfat in Industrienähe durch SO2
CuCl2.3 Cu(OH)2 basisches Kupferchlorid in Meeresnähe durch Cl- aus Meersalz

Gewinnung von Kupfer: Zuerst werden Kupfererze geröstet (in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt). 
Dabei wird Cu(I)-sulfid zu Cu(I)-oxid und SO2
Das Cu(I)-oxid kann mit Kohlenstoff reduziert werden. 
In einem anderen Verfahren wird aus Cu(I)-sulfid durch Aufblasen von Sauerstoff Kupfer und Schwefeldioxid. 
(Reaktionsgleichungen?) (siehe Lösungsseite)

Das so erhaltene Rohkupfer hat einen Cu-Gehalt von 94-97% und wird elektrolytisch raffiniert (gereinigt).


Elektrolytische Kupfer-Raffination:

Das Rohkupfer wird als Anode in eine Kupfersulfatlösung gehängt. Es wird eine Spannung gewählt, bei der sich die Anode auflöst und nur Cu an der Kathode abscheidet. Die Verunreinigungen gehen zum Teil in Lösung und scheiden sich zum Teil als "Anodenschlamm" am Boden ab. Aus dem Anodenschlamm werden die übrigen Metalle gewonnen.


Verwendung: Ca. 50% in der Elektronik und Elektrotechnik und ca. 50% zur Herstellung von Legierungen.

Kupfer löst sich nur in oxidierenden Säuren, wie konzentrierter Schwefel- und Salpetersäure:

1) Aus Kupfer und Salpetersäure entstehen Cu(II)-nitrat, Wasser und Stickstoffmonoxid. 
2) Aus Kupfer und Schwefelsäure entstehen Kupfer(II)-sulfat, Wasser und Schwefeldioxid.  (siehe Lösungsseite)

Kupfer (English)

Lösungen
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