Happi voi yhdistyä kuparin kanssa voi muodostua eri tavoin muodostaen kahdenlaisia yhdisteitä: kupari (I) oksidia, joka on normaalisti punertava jauhe, ja kupari (II) oksidia, joka on yleensä mustaa jauhetta. Niitä esiintyy luonnollisesti mineraaleina kristallimuodossa. Molempia kuparioksidimuotoja käytetään pigmenttien valmistuksessa, mutta niillä on useita muita, eri käyttötarkoituksia.
Kuparin oksideja on kaksi, koska se voi sitoutua ei-metallien kanssa lahjoittamalla joko yhden tai kaksi elektronia. Happi muodostaa yhdisteitä metallien kanssa hankkimalla kaksi elektronia, joten se voi hyväksyä yhden elektronin kustakin kahdesta kupariatomista – muodostaen kupari (I) oksidin – tai kaksi elektronia yhdestä atomista muodostaen kupari (II) oksidin. Numerot “I” ja “II” edustavat metallin toimittamien elektronien määrää; tämä tunnetaan sen hapetusluvuna. Näiden yhdisteiden kemialliset kaavat ovat Cu2 ja CuO.
Kupari (I) oksidi
Esiintyminen ja tuotanto
Tämä yhdiste, joka tunnetaan myös nimellä kuparioksidi, esiintyy luonnollisesti joissakin osissa maailmaa mineraalikupriittina. Suurin osa teollisessa käytössä olevasta yhdisteestä on kuitenkin valmistettu. Se voidaan valmistaa teollisesti kuumentamalla kuparimetallia korkeaan lämpötilaan, elektrolysoimalla suolaliuoksia kuparielektrodeilla ja sekoittamalla joitakin muita kupariyhdisteitä pelkistimen kanssa. Jotkut sokerit, kuten glukoosi, toimivat pelkistävinä aineina, ja tämä reaktio, jossa Cu2O muodostuu kirkkaan punaiseksi jauheeksi, on erittäin herkkä laboratoriotesti tällaisille sokereille.
ominaisuudet
Cu2O on punainen jauhe tai kiteinen materiaali, joka sulaa 2250 ° C: ssa. Sillä on taipumus hapettaa hitaasti kupari (II) oksidiksi kosteassa ilmassa. Vaikka se ei liukene veteen tai orgaanisiin liuottimiin, se reagoi vahvojen happojen, kuten suola-, typpi- ja rikkihapon, kanssa muodostaen suoloja. Se reagoi myös voimakkaiden emästen, kuten natrium- ja kaliumhydroksidin, kanssa muodostaen yhdisteitä, joita kutsutaan kupraateiksi.
käytät
Tämä yhdiste oli yksi ensimmäisistä löydetyistä puolijohteista. Se osoittaa myös valosähköisen vaikutuksen, jossa valolle altistuminen aiheuttaa sähkövirran virtaamisen. Tästä syystä sitä käytetään valosähköisissä kennoissa ja valonilmaisimissa. Siitä valmistettu keraaminen materiaali toimii suprajohtimena suhteellisen korkeissa lämpötiloissa. Suprajohteet, joiden toiminta ei vaadi äärimmäistä jäähdytystä, ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen ala.
Yksi suurimmista kupari (I) oksidin käyttötarkoituksista on maatalous. Se on ainesosa monissa sienitautien torjunta -aineissa, joita käytetään suojaamaan monenlaisia viljelykasveja sienitaudeilta. Yhdiste on myös aktiivinen komponentti monissa saastumisenestomaaleissa, joita käytetään suojaamaan aluksia ja merenalaisia rakenteita merikasvien ja -eläinten peittämältä. Sitä käytetään myös pigmenttinä joidenkin lasityyppien ja keraamisten lasitteiden valmistuksessa, jolloin ne ovat punaisia, ja katalysaattorina joissakin kemiallisissa prosesseissa.
Ympäristövaikutukset
Cu2O: n torjunta -aineiden käyttö on johtanut huoleen sen vaikutuksista ympäristöön. Näistä tuotteista saadut liukoiset kupariyhdisteet ovat myrkyllisiä joillekin vesieliöille. Tämän uskotaan olevan enemmän ongelma makeassa vedessä, jossa yhdisteet voivat kerääntyä kasveista pestyistä sienitautien torjunta -aineista. Suolan läsnäolo vedessä vähentää yleensä metallien imeytymistä meren eläimiin.
Kupari (II) oksidi
Esiintyminen, tuotanto ja ominaisuudet
Tämä yhdiste, joka tunnetaan myös nimellä kuparioksidi (CuO), esiintyy luonnollisesti mustana tai harmaana mineraali tenoriittina. Kuten Cu2O, se voidaan valmistaa kuumentamalla kuparia, mutta matalammassa lämpötilassa. Tämä menetelmä antaa kuitenkin epäpuhtaan muodon, ja se valmistetaan parhaiten kuumentamalla joitain happipitoisia kupariyhdisteitä, kuten karbonaattia, hydroksidia tai nitraattia. Se on musta kiinteä aine, joka sulaa yli 2192 ° F (1200 ° C). Tässä lämpötilassa se menettää jonkin verran happea jättäen pieniä määriä kupari (I) oksidia. Kuten toinenkin muoto, kupari (II) oksidi on liukenematon useimpiin liuottimiin, mutta reagoi happojen kanssa muodostaen suoloja.
käytät
CuO: ta lisätään joskus savilasiteisiin pigmenttinä. Siitä voidaan johtaa useita värejä, mukaan lukien punainen, sininen ja vihreä, riippuen siitä, miten sitä käytetään. Se on edeltäjä kupariammoniumhydroksidin tuotannossa, jota käytetään raionin valmistuksessa. Joskus yhdistettä lisätään pieninä määrinä eläinten rehuun kuparin puutetta vastaan. Sitä käytetään myös hioma -aineena linssien ja muiden optisten komponenttien kiillotukseen.
Terveysvaikutukset
Vaikka kupari on olennainen osa nisäkkäille, monet sen yhdisteistä, mukaan lukien kuparioksidin molemmat muodot, ovat myrkyllisiä kaikissa pienissä annoksissa. Hengitettynä kupari (I) oksidi voi aiheuttaa hengenahdistusta, yskää ja vaurioittaa hengitysteitä. Tämän yhdisteen nieleminen voi aiheuttaa ruoansulatuskanavan ärsytystä, oksentelua, vatsakipua ja ripulia. Kupari (II) oksidi voi aiheuttaa samanlaisia oireita nieltynä sekä näköongelmia ja ihon värimuutoksia. Molemmat yhdisteet voivat aiheuttaa metallihöyrykuumetta, mikä aiheuttaa flunssan kaltaisia oireita ja on vaara ammateissa, joissa kuparirakenteita tai -lankaa kuumennetaan voimakkaasti.