Experimente:
Versuch 57: Redoxpotential von Al, Cr und Fe im Vergleich
Versuch 61: Nachweis von Legierungsmetallen in Recycling-Aluminium
Versuch 63: Herstellen von Messing
Versuch 64: Reduktion von Kupferoxid mit Kohle
Versuch 65: Verfahren des Chlorierenden Röstens
Versuch 66: Kupferoxid wird von Schwefelsäure zersetzt (Modellversuch zum Erz-Leaching)
Versuch 67: Anreichung von Kupfer-Ionen durch Ionenaustausch
Versuch 46: Gewinnung von Kupfer durch Zementation
Versuch 69: Elektrolytische Raffination von Kupfer

Kupfer spielt im Autobau eine Rolle als Material der meisten elektrischen Leitungen und Anlagen sowie als Legierungsbestandteil - z. B. von Aluminium (-> Versuch 61) oder von Zink (Messing; -> Versuch 63).

Kupfermineralien: Azurit, Malachit, Buntkupfererz, Kupferkies (Foto: Blume)

Gewonnen wird es aus carbonatischen, sulfidischen oder oxidischen Erzen. Die Sulfide werden erst geröstet und in die Oxide überführt. Diese kann man mit Kohle reduzieren (-> Versuch 64).

2 CuS + 2 O₂ ———> 2 CuO + SO₂

2 CuO + C ———> 2 Cu + CO₂

Die weniger ergiebigen Erze überführte man mit dem Verfahren des Chlorierenden Röstens (-> Versuch 65) in lösliche Chloride:

CuS + 2 O₂ + 2 NaCl ———> CuCl₂ + Na₂O₄

Dieses Verfahren ist allerdings nicht mehr in Gebrauch und war bislang nur von historischem Interesse - bis man die Dioxinbelastung der Schlacken ("Kieselrot") bemerkte.

Heute werden geringe Vorkommen von Kupfererzen ausgelaugt ("Leaching"). Das gelingt mit verdünnter Schwefelsäure, die man über die Halden rieseln lässt und die die Oxide in lösliches Kupfersulfat umwandelt (-> Versuch 66).

CuO + H₂SO₄ ———> CuSO₄ + H₂O

Interessant ist auch das Bakterienleaching. Es gibt nämlich Bakterien, die sulfidische Erze oxidieren und dabei zu löslichen Sulfaten umbilden.

CuS + 2 O₂ ———> CuSO₄

Es gibt mittlerweile auch Verfahren, die das Kupfer aus sehr verdünnten Lösungen mit Hilfe von Ionenaustauschern anreichern (-> Versuch 67).

Aus diesen Lösungen fällt man das Kupfer durch Reduktion mit dem unedleren Eisen aus ("Zementieren") (-> Versuch 46).

Cu²⁺ + Fe ———> Cu + Fe²⁺

Dieses Rohkupfer wird wie auch das bei der Reduktion mit Kohle gewonnene Metall elektrolytisch gereinigt ("raffiniert") (-> Versuch 69). Dazu wird es als Anode gegen eine Reinstkupferelektrode geschaltet. Bei der gewählten Spannung zersetzt sich die Anode; die Kupfer-Ionen scheiden sich an der Kathode ab. Unedlere Metalle wie Eisen und Zink bleiben in Lösung, edlere Metalle wie Silber, Gold und Platinmetalle bleiben als Anodenschlamm erhalten.

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