Syre kan kombineras med koppar kan kombineras på olika sätt för att bilda två typer av förening: koppar(I)oxid, som normalt är ett rödaktigt pulver, och koppar(II)oxid, som vanligtvis är ett svartpulver. De förekommer naturligt som mineraler i kristallform. Båda formerna av kopparoxid används vid framställning av pigment, men de har ett antal andra, olika användningsområden.
Det finns två oxider av koppar eftersom det kan binda till icke-metaller genom att donera antingen en eller två elektroner. Syre bildar föreningar med metaller genom att få två elektroner, så det kan acceptera en elektron från var och en av två kopparatomer – bildar koppar(I)oxid – eller två elektroner från en atom – bildar koppar(II)oxid. Siffrorna ”I” och ”II” representerar antalet elektroner som metallen har tillhandahållit; detta är känt som dess oxidationstal. De kemiska formlerna för dessa föreningar är Cu2O respektive CuO.
Koppar(I)oxid
Förekomst och produktion
Denna förening, även känd som koppar(II)oxid, förekommer naturligt i vissa delar av världen som mineralet kurit. Det mesta av föreningen i industriell användning har dock tillverkats. Det kan tillverkas industriellt genom att värma kopparmetall till hög temperatur, genom elektrolys av saltlösningar med kopparelektroder och genom att blanda några andra kopparföreningar med ett reduktionsmedel. Vissa sockerarter, såsom glukos, fungerar som reduktionsmedel och denna reaktion, där Cu2O bildas som ett klarrött pulver, är ett mycket känsligt laboratorietest för dessa typer av sockerarter.
Fastigheter
Cu2O är ett rött pulver eller kristallint material som smälter vid 2250°F (1232°C). Det tenderar att långsamt oxidera till koppar(II)oxid i fuktig luft. Även om det inte löser sig i vatten eller några organiska lösningsmedel, reagerar det med starka syror som saltsyra, salpetersyra och svavelsyra för att bilda salter. Det kommer också att reagera med starka alkalier, såsom natrium- och kaliumhydroxid, för att bilda föreningar som kallas kuprater.
du använder
Denna förening var en av de första halvledarna som upptäcktes. Det visar också den fotoelektriska effekten, där exponering för ljus får en elektrisk ström att flyta. Av denna anledning används den i fotoelektriska celler och ljusdetektorer. Ett keramiskt material tillverkat av det fungerar som en supraledare vid relativt höga temperaturer. Supraledare som inte kräver extrem kylning för att fungera är fortfarande ett område för aktiv forskning.
En av de största användningsområdena för koppar(I)oxid är i jordbruket. Det är en ingrediens i många fungicider som används för att skydda en mängd olika växter från svampsjukdomar. Sammansättningen är också den aktiva komponenten i många bottenfärger, som används för att skydda fartyg och undervattensstrukturer från att bli täckta av marina växter och djur. Det används också som pigment vid tillverkning av vissa typer av glas och i keramiska glasyrer, vilket ger dem en röd färg, och som katalysator i vissa kemiska processer.
Miljöpåverkan
Användningen av bekämpningsmedel av Cu2O har lett till oro över dess effekter på miljön. Lösliga kopparföreningar som härrör från dessa produkter är giftiga för vissa former av vattenlevande liv. Detta anses vara mer av ett problem i sötvatten, där föreningarna kan ackumuleras från fungicider som tvättas från växter. Närvaron av salt i vattnet tenderar att minska absorptionen av metaller av det marina livet.
Koppar(II)oxid
Förekomst, produktion och egenskaper
Denna förening – även känd som kopparoxid (CuO) – förekommer naturligt som den svarta eller grå mineralen tenorit. Liksom Cu2O kan den tillverkas genom att värma koppar, men vid en lägre temperatur. Denna metod ger dock en oren form, och den framställs bäst genom att värma upp några syrehaltiga kopparföreningar, såsom karbonat, hydroxid eller nitrat. Det är en svart fast substans som smälter över 2192°F (1200°C). Vid denna temperatur förlorar den en del syre och lämnar små mängder koppar(I)oxid. Liksom den andra formen är koppar(II)oxid olöslig i de flesta lösningsmedel, men reagerar med syror och bildar salter.
du använder
CuO tillsätts ibland till lerglasyrer som ett pigment. Flera färger, inklusive rött, blått och grönt, kan härledas från det, beroende på hur det används. Det är en föregångare i produktionen av cuprammoniumhydroxid, som används vid tillverkning av rayon. Ibland tillsätts föreningen i små mängder till djurfoder för att skydda mot kopparbrist. Det används också som slipmedel för att polera linser och andra optiska komponenter.
Hälsoeffekter
Även om koppar är ett viktigt element för däggdjur, är många av dess föreningar, inklusive båda former av kopparoxid, giftiga i alla utom små doser. Vid inandning kan koppar(I)oxid orsaka andnöd, hosta och skador på luftvägarna. Att svälja denna förening kan orsaka irritation i mag-tarmkanalen, kräkningar, magsmärtor och diarré. Koppar(II)oxid kan ge liknande symtom vid förtäring, liksom synproblem och missfärgning av huden. Båda föreningarna kan orsaka metallröksfeber, ett tillstånd som ger influensaliknande symtom och är en fara i yrken som involverar stark uppvärmning av kopparstrukturer eller tråd.