Kupfer(II)-tartrat


Kupfer(II)-tartrat

Strukturformel
Cu2+.svgTartrat.svg
wasserfreies Kupfer(II)-tartrat der L-Weinsäure
Allgemeines
Name Kupfer(II)-tartrat
Andere Namen
  • IUPAC: Kupfer(II)-bis(2,3-dihydroxybutandioat)
  • Weinsäure Kupfer(II)-salz
Summenformel C4H4CuO6
CAS-Nummer
  • 815-82-7 (wasserfrei)
  • 946843-80-7 (Hydrat)
  • 5893-71-0 (Trihydrat)
PubChem 16213749
Kurzbeschreibung

grüner bis blauer Feststoff (Hydrat)[1]

Eigenschaften
Molare Masse 211,62 g·mol−1 (wasserfrei)
Aggregatzustand

fest

Löslichkeit

wenig in Wasser löslich[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][4]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 22
S: (1/2)-22
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Als Kupfer(II)-tartrat bezeichnet man das Kupfer(II)-Salz der Weinsäure. Resultierend aus der Stereochemie der Weinsäure existieren drei Stereoisomere. Das sind das Enantiomerenpaar Kupfer(II)-L-tartrat und Kupfer(II)-D-tartrat, sowie das Kupfer(II)-meso-tartrat. Es handelt sich um bläuliche Kristalle oder Pulver, die als Komplexverbindungen vorliegen.[5] Die Salze besitzen eine 1:1-Stöchiometrie hinsichtlich der Kupfer- und Tartrationen mit CuC4H4O6.[5][6][7][8] In wäßriger Lösung existieren noch Kupfer-Tartrat-Komplexe mit einer Stöchiometrie von 1:2 bis 1:6.[9] Das Nachweisreagenz der Fehling-Probe enthält ebenfalls einen Kupfer-Tartrat-Komplex.

Geschichte

Johann Rudolph Glauber entdeckte Kupfer(II)-tartrat und beschrieb es erstmals.

Darstellung

Die Herstellung der Kupfer(II)-tartrate erfolgt durch die Umsetzung von Kupfer(II)-Salzen mit der entsprechenden Weinsäure. Kupfer(II)-L-tartrat kann durch eine Fällung aus wäßriger Kupfer(II)-acetat-Lösung mit L-Weinsäure erhalten werden.[7] Die Herstellung gelingt auch aus Kupfer(II)-chlorid-Lösungen.[8] Kupfer-II-D-tartrat und Kupfer-II-meso-tartrat wurden durch langsame Verdampfungskristallisation aus Lösungen aus basischen Kupfer(II)-carbonat und D- bzw. meso-Weinsäure gewonnen.[6] Alle Salze fallen dabei als Trihydrate an. Ein hydratwasserfreies Salz kann aus Dinatriumtartrat- und Kupfer-II-chloridlösungen erhalten werden. Der durch Erhitzen am Wasserbad gewonnene Niederschlag wird im Exsikkator über trockenem Calciumchlorid aufbewahrt.[10]
Industriell wird es in geringen Mengen aus Weinstein (Kaliumhydrogentartrat) mit Natronlauge und Kupfersulfat gewonnen.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Alle Kupfer(II)-Tartrate liegen bei Raumtemperatur als Trihydrate vor. Einkristalluntersuchungen ergaben für das Kupfer(II)-meso-tartrat-Trihydrat ein orthorhombisches, für das Kupfer(II)-D-tartrat-Trihydrat ein monoklines Kristallgitter.[6] Für das Kupfer(II)-L-tartrat-Trihydrat wurde ein orthorhombisches Kristallgitter gefunden.[8] Da das L- und D-Tartrat ein Enantiomerenpaar darstellt, sollten für beide Stereoisomere eine orthorhombische und eine monokline, polymorphe Kristallstruktur möglich sein. Mittels Röntgenbeugungs-Einkristalluntersuchungen konnte eine polymere Komplexstruktur [Cu2(C4H4O6)2(H2O)2]·4H2O} festgestellt werden, in der jedes Kupfer(II)-ion oktaedrisch mit sechs Sauerstoffatomen jeweils von einem Wassermolekül und drei Tartrationen koordiniert ist. Die beiden Tartrationen in der [Cu2(C4H4O6)2(H2O)2]-Komplexstruktur haben eine unterschiedliche Koordination zu den Kupferionen, eines ist mit fünf Tartratsauerstoffatomen, das andere mit sechs Tartratsauerstoffatomen gebunden.[5]
Die Kupfer(II)-tartrate sind gut in Wasser löslich und ergeben deutlich blau gefärbte wässrige Lösungen.
In wässrigen Lösungen können Kupfer(II)-tartrat-Komplexe mit verschiedener Stöchiometrie vorliegen. Das Kupfer-Ion wird dabei von einem bis sechs Tartrat-Ionen umgeben, die sich jeweils mit der Carboxygruppe zum Kupfer orientieren.[9]

Chemische Eigenschaften

Kupfer(II)-tartrat reagiert mit einigen organischen Reagenzien als Oxidationsmittel. Dabei wird das Kupfer(II)-Ion zum Kupfer(I)-Ion reduziert. Im Beisein von Hydroxid-Ionen können zum Beispiel Aldehyde selektiv oxidiert werden. Durch die Komplexbildung mit Tartrat wird hierbei die Ausfällung von Kupfer(II)-hydroxid verhindert, das die Reaktion stören würde. Aus dem Kupfer(I)-Ion entsteht rotes Kupfer(I)-oxid:

$ \mathrm{2 \ Cu^{2+} + R-CHO + 5 \ OH^- } $$ \mathrm{ \longrightarrow Cu_2O + R-COO^- + 3 \ H_2O} $
Reaktion mit Aldehyden

Beim Erhitzen in der Thermowaage wird ab 200 °C ein Massenabbbau beobachtet. Der Rückstand besteht aus Kupfer(I)-oxid.[10]

Verwendung

Verwendet wird Kupfer(II)-tartrat in Verbindung mit Natronlauge in der organischen Chemie, um Aldehyde oder reduzierende Zucker nachzuweisen (Fehling-Probe über Bildung alkalischer Kupfertartratlösung) oder um Formaldehyd in Gaswaschflaschen zu absorbieren. Dieses wird zu Ameisensäure oxidiert und ist damit nicht mehr giftig:

$ \mathrm{2 \ Cu^{2+} + H_2CO + 5 \ OH^- \longrightarrow Cu_2O + HCOO^- + 3 \ H_2O} $
Oxidation von Formaldehyd
Fehling-probe reaktion glucose.png
Nachweis von D-Glucose über Oxidation

Kupfer(II)-tartrat ist ein ähnlich mildes Oxidationsmittel wie Silber(I)-diammin. Eine Thermolyse von Mischkristallen aus Kupfer(II)-tartrat und Zink(II)-tartrat ergibt für die Methanolsynthese aus Synthesegas relevante Kupfer/Zinkoxid-Katalysatoren.[7]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Vorlage:Strem
  2. Datenblatt Copper(II) tartrate hydrate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. April 2011.
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. http://www.lohmann-chemikalien.de/as/de,0,kupfer(ii)-tartrat,1__de-produktsuche_detail.htm?from=reg
  5. 5,0 5,1 5,2 Jian, Fangfang; Zhao, Pusu; Wang, Qingxiang: Synthesis and crystal structure of a novel tartrate copper(II) two-dimensional coordination polymer: {[Cu2(C4H4O6)2(H2O)2]·4H2O} in J. Coord. Chem. 58 (2005) 1133-1138. doi:10.1080/00958970500148446
  6. 6,0 6,1 6,2 C. K. Prout, J. R. Carruthers, F. J. C. Rossotti: Structure and stability of carboxylate complexes. Part VII. Crystal and molecular structures of copper(II)meso-tartrate trihydrate and copper(II)d-tartrate trihydrate in J. Chem. Soc. A, Inorg. Phys. Theo., 1971, 3336 - 3342. doi:10.1039/J19710003336
  7. 7,0 7,1 7,2 R. Weiss, S. Vukojevi, C. Baltes, R. Naumann d'Alnoncourt, M. Muhler, M. Epple: Copper/Zinc L-Tartrates: Mixed Crystals and Thermolysis to a Mixture of Copper Oxide and Zinc Oxide That Is Catalytically Active in Methanol Synthesis in Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 4782-4786. doi:10.1002/ejic.200600561
  8. 8,0 8,1 8,2 I. Quasima A. Firdous, B. Want, S.K. Khosa and P.N. Kotru: Single crystal growth and characterization of pure and sodium-modified copper tartrate in J. Cryst. Growth 310 (2008) 5357-5363. doi:10.1016/j.jcrysgro.2008.09.021
  9. 9,0 9,1 N.D. Jespersen: Novel Copper-Tartrate Coordination Compounds in Anal. Let. 5 (1972) 497-508.
  10. 10,0 10,1 E.C. Rodrigues, C.T. Carvalho, A.B. de Siqueira, G. Bannach, M. Ionashiro: Synthesis, characterization and thermal behaviour on solid tartrates of some bivalent metal ions in Thermochim. Acta 496 (2009) 156–160.doi:10.1016/j.tca.2009.07.015

Literatur

  • Heinz G. O. Becker, et al.: Organikum. 22. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-31148-3.