Koper(II)oxide

Koper(II)oxide is een oxide van koper, met als brutoformule CuO. De stof komt voor als een zwart poeder, dat onoplosbaar is in water en organische oplosmiddelen. Het komt in de natuur voor als het mineraal tenoriet.

Koper(II)oxide
Structuurformule en molecuulmodel
Kristalstructuur van koper(II)oxide ■ Cu2+ ■ O2−
Koper(II)oxide-poeder
Algemeen
Molecuul­formule	CuO
IUPAC-naam	koper(II)oxide
Andere namen	kopermonoxide
Molmassa	79,5454 g/mol
SMILES	O=[Cu]
InChI	1S/Cu.O
CAS-nummer	1317-38-0
EG-nummer	215-269-1
PubChem	14829
Wikidata	Q421787
Beschrijving	Zwart poeder
Vergelijkbaar met	koper(II)sulfide
Waarschuwingen en veiligheids­maatregelen
Waarschuwing
H-zinnen	H302 - H410
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P273 - P501
MAC-waarde	0,1 mg/m³
LD50 (ratten)	(oraal) 470 mg/kg
LD50 (muizen)	(intraperitoneaal) 273 mg/kg
Fysische eigenschappen
Aggregatie­toestand	vast
Kleur	zwart
Dichtheid	6,31 g/cm³
Smeltpunt	1201 °C
Kookpunt	2000 °C
Goed oplosbaar in	zuren
Onoplosbaar in	water
Geometrie en kristal­structuur
Kristal­structuur	monoklien
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Synthese

Koper(II)oxide kan bereid worden door het verbranden van koper:

${\displaystyle {\ce {2Cu + O2 -> 2CuO}}}$

Hierbij wordt echter ook koper(I)oxide gevormd. Om het oxide zuiver te bereiden zijn er andere en betere reactiewegen, zoals de ontleding van koper(II)nitraat, koper(II)hydroxide of koper(II)carbonaat door verhitting:

${\displaystyle {\ce {2Cu(NO3)2 -> 2CuO + 4NO2 + O2}}}$

${\displaystyle {\ce {Cu(OH)2 -> CuO + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuCO3 -> CuO + CO2}}}$

Eigenschappen

Koper(II)oxide is een basisch oxide dat oplosbaar is in minerale zuren als salpeterzuur, zoutzuur en zwavelzuur, waarbij het overeenkomstige koper(II)zout wordt gevormd:

${\displaystyle {\ce {CuO + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}}}$

Het reageert met geconcentreerde alkalihydroxiden (zoals kaliumhydroxide), waarbij cupraat-zouten gevormd worden:

${\displaystyle {\ce {2KOH + CuO + H2O -> K2[Cu(OH)4]}}}$

Koper(II)oxide kan gereduceerd worden tot elementair koper met behulp van waterstofgas, koolstof of koolstofmonoxide:

${\displaystyle {\ce {CuO + H2 -> Cu + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {2CuO + C -> 2Cu + CO2}}}$

${\displaystyle {\ce {CuO + CO -> Cu + CO2}}}$

Het verhitten van het poeder boven 800 °C leidt tot de vorming van het rode koper(I)oxide:

${\displaystyle {\ce {4CuO -> 2Cu2O + O2}}}$

Kristalstructuur

Koper(II)oxide is een kristallijne verbinding die een monokliene kristalstructuur bezit. Het behoort tot ruimtegroep C2/c. De parameters van de eenheidscel bedragen:^[1]

• a = 4,6837(5) Å
• b = 3,4226(5) Å
• c = 5,1288(6) Å
• α = γ = 90°
• β = 99,54(1)°

Het koperatoom wordt gecoördineerd door 4 zuurstofatomen in een vierkant planaire omringing.^[1]

De eenheidscel van koper(II)oxide	Gedeelte van de kristalstructuur van CuO

Toepassingen

Koper(II)oxide wordt als kleurstof gebruikt om glas, keramiek, porselein en namaakedelstenen te kleuren. Het wordt gebruikt om een oplossing van cuprammoniumhydroxide te bereiden, dat toegepast wordt bij de vervaardiging van kunstzijde. De stof wordt soms gebruikt als dieetsupplement voor dieren om kopertekort tegen te gaan. Verder wordt het gebruikt als een schuurmiddel om optische instrumenten te polijsten. Koper(II)oxide kan aangewend worden in batterijen als kathode, met lithium als anode en dioxolaan en lithiumperchloraat als elektrolyt.

In de halfgeleiderindustrie kent koper(II)oxide een toepassing als een p-type halfgeleider, als gevolg van de kleine band gap van 1,2 eV.

Toxicologie en veiligheid

Koper(II)oxide is irriterend voor de ogen, de huid en de luchtwegen. Het kan schade berokkenen aan het endocrien systeem en centraal zenuwstelsel. Inslikken van het poeder kan bewustzijnsvermindering, braakneigingen en buikpijn veroorzaken. Inhalatie van de dampen die vrijkomen bij het smelten van koper(II)oxide kan metaalrookkoorts veroorzaken.

Zie ook

• Koper(I)oxide

Externe link

• (en) MSDS van koper(II)oxide

Bronnen, noten en/of referenties

1. (en) J.B. Forsyth & S. Hull - The effect of hydrostatic pressure on the ambient temperature structure of CuO, J. Phys.: Condens. Matter 3 (1991), p. 5257-5261