EL-MO I Elemente, Schulbuch

Kupfer – Zink – Nickel Weitere wichtige Metalle 166 166 Kupfer Cu Kupfer ist das älteste Metall, das von Menschen aus Erzen gewonnen wurde. Der Name leitet sich von der Insel Zypern ab, auf der in der Antike große Mengen von Kupfererzen abgebaut wurden. Die Römer nannten es daraufhin „Erz aus Zypern“, lateinisch: „aes cyprium“, später „cuprum“. Eigenschaften: Relativ weich. Helle, lachsrosa Farbe. Lässt sich zu hauchdünnen Folien und zu Draht formen. Zweitbeste elektrische und Wärmeleitfähigkeit. Bil- dung eines grünlichen Überzugs (Patina) an feuchter Luft. Vorkommen: Kupfer steht an 25. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdhülle. In der Natur kommt Kupfer in einer Reihe von Erzen vor, so dem Kupferkies (Cu I Fe III S 2 ), dem Buntkupferkies (Cu I 5 Fe III S 4 ) und dem Kupferglanz (Cu 2 S). Herstellung: Produktionsmenge weltweit: 15,8 Mio Tonnen (2009). Lagerstätten der Erze finden sich in Chile, USA, Kanada etc. In Österreich sind die Montanwerke Brixlegg ein bedeutender Kupferproduzent. Zur Gewinnung erzeugt man durch Reduktion Rohkupfer (> 90 Gew.% Cu) das durch Raffination in Reinkupfer (= Elektrolytkupfer) überführt wird (99,95 % Cu). Verwendung: Elektrische Leitungen – Dächer – Münzen – Legierungen (Bronze, Messing) Zink Zn 1746 isolierte der Chemiker Andreas Sigismund Marggraf erstmals das reine Metall. Der Name Zink kommt von Zinke = Zahn, Zacke, da Zink zackenförmig erstarrt. Eigenschaften: Bläulich glänzendes, relativ sprödes Metall. Oberhalb von 120 °C weich und dehnbar. Kann zu Blechen gewalzt bzw. zu Drähten gezogen werden. An feuchter Luft überzieht es sich mit einer dünnen, vor weiterer Korrosion schüt- zenden Oxidschicht. Vorkommen: Zink ist das 24. häufigste Element der Erdrinde. Es kommt nur in Form von Verbindungen vor. Wichtige Mineralien sind Zinkblende (ZnS) und Zink- spat (ZnCO 3 ). Herstellung: Produktionsmenge weltweit: 12,05 Mio Tonnen (2010). Hauptvorkom- men von Zinkerzen: China, Australien, Peru, Kanada, USA etc. Zink kann einerseits durch Reduktion mit Kohlenstoff im Elektroofen mit anschließender Destillation oder durch Elektrolyse einer Zinksulfat-Lösung gewonnen werden. Verwendung: Produktion von Metallgegenständen (zB KFZ-Industrie, Maschinen- bau) – Spenglereigewerbe (Dachrinnen, Dachbleche) – Korrosionsschutzmittel für Stahlteile (KFZ-Karrosserien, Leitschienen, Laternenmaste etc.) Zinkbecher bei Batterien als Katoden. Für viele Organismen ist Zink als Spurenelement lebensnotwendig. Zn 2+ -Ionen sind ein Bestandteil von Enzymen. Beim Menschen bewirkt Zinkmangel ungenügende Wirkung der Vitamine A und B. Der Tagesbedarf liegt zwischen 5 und 40 mg. Nickel Ni 1775 gelang es Torbern Olof Bergmann (1735–1784) reines Nickel erstmals herzu- stellen. Der Name bedeutet Bergkobold, weil die damals wertlosen Nickelerze den mittelalterlichen Bergleuten Kupfererze vormachten. Eigenschaften: Silberweiß glänzendes Metall, gut schmiedbar und leicht zu Blech oder Draht formbar. Ferromagnetisch wie Eisen und Cobalt. Fein verteiltes Nickel nimmt bei höheren Temperaturen große Mengen an Wasserstoff auf. Vorkommen: Nickel ist das 21. häufigste Element der Erdrinde. Das bedeutendste Nickelerz ist der Nickel-Magnetkies der geringe Mengen an Nickelsulfid enthält. Kupfer 63,5 29 EN 1,8 Cu Fp: 1085 °C Dichte: 8,9 g/cm 3 Härte (Mohs) : 2,5–3 Abb. 166–1: Kupfer – wichtige Daten Abb. 166–4: Zink – wichtige Daten Abb. 166–6: Nickel – wichtige Daten Zink 65,4 30 EN 1,7 Zn Fp: 419 °C Dichte: 7,1 g/cm 3 Härte (Mohs) : 2,5 Nickel 58,7 28 EN 1,8 Ni Fp: 1455 °C Dichte: 8,9 g/cm 3 Härte (Mohs) : 3,8 Abb. 166–5: Metallisches Zink und Zinkblendekristalle ROT-MESSING GELB-MESSING GLOCKEN- BRONZE Cu Sn Zn Zn Zn Zn Cu Cu Cu Cu Abb. 166–2: Kupfererz und Kupferprodukte Abb. 166–3: verschiedene Kupferlegierungen Exkurs Nur zu Prüfzwecken – Eigen um des Verlags öbv