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Kupfer-Raffination

Donator-Akzeptor-Prinzip / Redox-Chemie / Redoxreaktionen: Elektrochemie / Elektrolyse (allgemein) / Technisch interessante Elektrolysen

Kupfer (Cu) ist nach Eisen (Fe) und Aluminium (Al) das wichtigste Gebrauchsmetall. Kupfer hat eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit und wird daher gerne in der Elektrotechnik und Elektronik verwendet. Da nur sehr reines Kupfer diese hohe Leitfähigkeit hat, muss es von allen Fremdmetallen befreit sein. Dies wird durch die Kupfer-Raffination (Verfeinern von Kupfer) erreicht. Man verwendet eine Rohkupferelektrode als Anode (Pluspol). Rohkupfer ist durch Eisen (Fe), Zink (Zn), Nickel (Ni), Chrom (Cr), Arsen  (Ar), Gold (Au) etc. verunreinigtes Kupfer. Dieses Kupfer soll verfeinert/gesäubert werden. Die Trennung beruht auf den Elektrodenpotentialen der Metalle. Mit hohen Überspannungen ist bei Metallen nicht zu rechnen. Eine Reinkupferelektrode wird als Kathode (Minuspol) eingesetzt. Als Elektrolyt wird eine schwefelsaure Kupfersulfat-Lösung (CuSO4) verwendet. In der Regel wird mit einer Spannung von 0,2- 0,3 V gearbeitet.

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Abbildung 31: Elektrodenreaktionen der Kupfer-Raffination

Die Kathodenreaktion ist die Umkehrung der Anodenreaktion. An der Kathode wird hochreines Elektrolytkupfer abgeschieden. An der Anode werden neben Kupfer auch alle anderen unedleren Metalle aus der Elektrode oxidiert und gelangen als Ionen in die Lösung. Die edleren Verunreinigungen, wie Gold (Au), Silber (Ag) etc., werden bei der niedrigen Spannung nicht oxidiert. Sie bleiben am Ende als fester Bodenkörper zurück (=Anodenschlamm), der wiederrum elektrolytisch aufgearbeitet wird.

Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Anorganische Chemie

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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  • Stoffe und Stoffeigenschaften
    • Aggregatzustände
    • Gemische und Reinstoffe
    • Elemente und Atomaufbau
    • Periodensystem der Elemente (Aufbau)
      • Einleitung zu Periodensystem der Elemente (Aufbau)
      • Metalle und Nichtmetalle
    • Elektronegativität (EN)
    • Ionisierungsenergie (IE) und Elektronenaffinität (EA)
    • Chemisches Rechnen
  • Chemische Reaktionen
    • Einleitung zu Chemische Reaktionen
    • Chemisches Gleichgewicht und Kinetik
    • Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts
    • Anwendungen des MWG in der chemischen Großindustrie
      • Einleitung zu Anwendungen des MWG in der chemischen Großindustrie
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  • Fällungsreaktionen
    • Einleitung zu Fällungsreaktionen
  • Donator-Akzeptor-Prinzip
    • Einleitung zu Donator-Akzeptor-Prinzip
    • Säure-Base-Chemie
      • Einleitung zu Säure-Base-Chemie
      • Definition: Säuren und Basen
      • Protolyse von Säuren und Basen
        • Einleitung zu Protolyse von Säuren und Basen
        • Protolyse einer Säure
        • Protolyse einer Base
      • Konjugierte Säure-Base-Paare
      • Mehrprotonige Säuren
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      • Indikatoren
      • Säure-Base-Titration
    • Redox-Chemie
      • Einleitung zu Redox-Chemie
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      • Oxidationszahlen/ Oxidationsstufen
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      • Dis- und Komproportionierung
      • Redoxreaktionen: Elektrochemie
        • Einleitung zu Redoxreaktionen: Elektrochemie
        • DANIELL-Element/ galvanische Zelle
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  • Komplexe
    • Einleitung zu Komplexe
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    • Nomenklatur-Regeln
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      • Einleitung zu Redox-Reaktionen-Konzept
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      • Einleitung zu Säure-Base-Konzept
      • Herleitung der Parameter - Massenwirkungsgesetz
      • Stärke von Säuren und Basen
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      • Puffersysteme
      • Titrationsverfahren
  • Vergleich: Protolyse und Elektrolyse (Akzeptor-Donator-Konzept)
    • Einleitung zu Vergleich: Protolyse und Elektrolyse (Akzeptor-Donator-Konzept)
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