Basisches Kupfercarbonat

Strukturformel
${\displaystyle {\big (}}$${\displaystyle {\big )}_{2}}$
Allgemeines
Name	Basisches Kupfercarbonat
Andere Namen	Patina Kupferhydroxidcarbonat COPPER CARBONATE HYDROXIDE (INCI)[1]
Summenformel	CuCO3 · Cu(OH)2
Kurzbeschreibung	hellgrüner geruchloser Feststoff[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 12069-69-1 EG-Nummer 235-113-6 ECHA-InfoCard 100.031.909 PubChem 25503 Wikidata Q3792005
Eigenschaften
Molare Masse	221,20 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4,0 g·cm^−3[2]
Schmelzpunkt	200 °C (Zersetzung)[2]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[3] ggf. erweitert[2] Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​332​‐​319​‐​410 P: 280​‐​301+330+331​‐​304+340​‐​312​‐​337+313[2]
MAK	0,1 mg·m^−3[2]
Toxikologische Daten	1350 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[2]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Basisches Kupfercarbonat ist ein Kupfersalz der Kohlensäure. Die reine Kupfer(II)-carbonat-Verbindung (CuCO₃) konnte noch nicht dargestellt werden. Alle bisher bekannten Carbonate des Kupfer(II) sind basische Verbindungen wie beispielsweise die unter Vorkommen angeführten Kupfer-Mineralien. Metallische Kupferoberflächen werden in der Atmosphäre zuerst zu Kupfer(I)-oxid (Cu₂O) oxidiert und dann unter weiterer Oxidation vom CO₂ der Luft zu grünem basischen Kupfer(II)-carbonat, der Patina, umgewandelt. Letzteres ist aber selten ein reines basisches Carbonat und enthält häufig weitere Anionen wie Sulfat und/oder Chlorid.

Vorkommen

In der Natur vorkommende Mineralien basischer Kupfer(II)-carbonate sind Malachit (CuCO₃·Cu(OH)₂) und Azurit (auch Kupferlasur genannt) (2 CuCO₃·Cu(OH)₂).[4]

Gewinnung und Darstellung

Wird im Labor eine Kupfer(II)-salz-Lösung mit Alkalicarbonatlösung vermischt, so bildet sich in Abhängigkeit vom Überschuss an Natriumcarbonat entweder ein blauer oder ein grüner Niederschlag von basischem Kupfer(II)-carbonat. Beide basischen Kupfer(II)-carbonate sind in Wasser unlöslich und werden ausgefällt und können abfiltriert werden.

Bei dem tiefblauen Carbonat handelt es sich um das Pigment 2 CuCO₃ · Cu(OH)₂, das in der Natur als Azuritmineral vorkommt. Die Herstellung dieses Pigmentes ist im Gmelin beschrieben.[5] Die Gleichung für diese Reaktion lautet:

${\displaystyle \mathrm {3\ Na_{2}CO_{3}+3\ CuSO_{4}+H_{2}O\longrightarrow } }$

${\displaystyle \mathrm {3\ Na_{2}SO_{4}+2\ CuCO_{3}\cdot Cu(OH)_{2}\downarrow +\ CO_{2}\uparrow } }$

Unter Lichteinfluss zerfällt das tiefblaue Carbonat langsam zu grünem Malachit (CuCO₃ · Cu(OH)₂), einem stärker basischen Pigment.

Die Gleichung für die Gesamtreaktion zu Malachit lautet demnach wie folgt:

${\displaystyle \mathrm {2\ CuSO_{4}+3\ Na_{2}CO_{3}+2\ H_{2}O\longrightarrow } }$${\displaystyle \mathrm {{{CuCO_{3}}\cdot \mathrm {Cu(OH)_{2}} \downarrow }+2\ Na_{2}SO_{4}+2\ NaHCO_{3}} }$

Eigenschaften

Basisches Kupfer(II)-carbonat

Hier in grüner Farbe (wie oben erwähnt) – charakteristisch für die Farbe der Freiheitsstatue.

Wasserfreies Kupfer(II)-carbonat ist ein geruchloses hellblaues Pulver, das Monohydrat ist dunkelgrün. Es ist in Wasser unlöslich und zersetzt sich ab 140 °C zu Kupfer(II)-oxid und Kohlenstoffdioxid:

${\displaystyle \mathrm {CuCO_{3}\cdot Cu(OH)_{2}\longrightarrow 2\ CuO+CO_{2}+H_{2}O} }$

Bei der Reaktion mit Säuren entsteht Kohlenstoffdioxid und das Kupfersalz der Säure (hier z. B. Salzsäure):

${\displaystyle \mathrm {CuCO_{3}\cdot Cu(OH)_{2}+4\ HCl\longrightarrow 2\ CuCl_{2}+CO_{2}\uparrow +\ 3\ H_{2}O} }$

Verwendung

Kupfer(II)-carbonat wird zur Herstellung vieler Kupferverbindungen, wie Kupfersulfat, CuSO₄ und Kupfer(II)-oxid, CuO, verwendet.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu COPPER CARBONATE HYDROXIDE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 23. Oktober 2021.
2. Eintrag zu Kupfer(II)-hydroxidcarbonat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. Dezember 2019. (JavaScript erforderlich)
3. Eintrag zu Copper(II) carbonate--copper(II) hydroxide (1:1) im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 29. Dezember 2019. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
4. A. F. Holleman, E. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 37.–39. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1956, S. 450.
5. Gmelin-Institut für anorganische Chemie und Grenzgebiete in der Max-Planck-Gesellschaft. Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, System Nummer 60: Kupfer, Teil B, Lieferung 2. Weinheim/Bergstraße, 8. Auflage, 1961. S. 652.