Basisches Kupfercarbonat

Strukturformel
${\big (}$${\big )}_{2}$
Allgemeines
Name	Basisches Kupfercarbonat
Andere Namen	Patina Kupferhydroxidcarbonat COPPER CARBONATE HYDROXIDE (INCI)
Summenformel	CuCO3 · Cu(OH)2
Kurzbeschreibung	hellgrüner geruchloser Feststoff
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
Schmelzpunkt	200 °C (Zersetzung)
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​332​‐​319​‐​410 P: 280​‐​301+330+331​‐​304+340​‐​312​‐​337+313
MAK	0,1 mg·m−3
Toxikologische Daten	1350 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. 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).

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. Die Gleichung für diese Reaktion lautet:

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

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

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:

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

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

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

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

Verwendung

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