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. Die Salze besitzen eine 1:1-Stöchiometrie hinsichtlich der Kupfer- und Tartrationen mit CuC4H4O6. In wässriger Lösung existieren noch Kupfer-Tartrat-Komplexe mit einer Stöchiometrie von 1:2 bis 1:6. Das Nachweisreagenz der Fehling-Probe enthält ebenfalls einen Kupfer-Tartrat-Komplex.
| Strukturformel | ||||||||||||
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| wasserfreies Kupfer(II)-tartrat der L-Weinsäure | ||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||
| Name | Kupfer(II)-tartrat | |||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C4H4CuO6 | |||||||||||
| Kurzbeschreibung | grüner bis blauer Feststoff (Hydrat) | |||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||
| Molare Masse | 211,62 g·mol−1 (wasserfrei) | |||||||||||
| Aggregatzustand | fest | |||||||||||
| Löslichkeit | wenig in Wasser löslich | |||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. |
Geschichte Bearbeiten
Johann Rudolph Glauber entdeckte Kupfer(II)-tartrat und beschrieb es erstmals.
Darstellung Bearbeiten
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. Die Herstellung gelingt auch aus Kupfer(II)-chlorid-Lösungen. 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. 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. Industriell wird es in geringen Mengen aus Weinstein (Kaliumhydrogentartrat) mit Natronlauge und Kupfersulfat gewonnen.
Eigenschaften Bearbeiten
Physikalische Eigenschaften Bearbeiten
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. Für das Kupfer(II)-L-tartrat-Trihydrat wurde ein orthorhombisches Kristallgitter gefunden. 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.
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.
Chemische Eigenschaften Bearbeiten
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:
Beim Erhitzen in der Thermowaage wird ab 200 °C ein Massenabbau beobachtet. Der Rückstand besteht aus Kupfer(I)-oxid.
Verwendung Bearbeiten
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:
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.
Literatur Bearbeiten
- Heinz G. O. Becker u. a.: Organikum. 22. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-31148-3.
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Datenblatt Copper (II) tartrate hydrate (PDF) bei Strem, abgerufen am 25. Dezember 2012.
- Datenblatt Copper(II) tartrate hydrate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. April 2011 (PDF).
- ↑ Fangfang Jian, Pusu Zhao, Qingxiang Wang: 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, S. 1133–1138, doi:10.1080/00958970500148446.
- ↑ 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, S. 3336–3342, doi:10.1039/J19710003336.
- ↑ 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, S. 4782–4786, doi:10.1002/ejic.200600561.
- ↑ I. Quasim, A. Firdous, B. Want, S. K. Khosa, P. . Kotru: Single crystal growth and characterization of pure and sodium-modified copper tartrate. In: J. Cryst. Growth. 310, 2008, S. 5357–5363, doi:10.1016/j.jcrysgro.2008.09.021.
- ↑ N. D. Jespersen: Novel Copper-Tartrate Coordination Compounds. In: Anal. Let. 5, 1972, S. 497–508.
- T. G. Hörner, P. Klüfers: The Species of Fehling's Solution. In: Eur. J. Inorg. Chem. 2016, S. 1798–1807, doi:10.1002/ejic.201600168.
- ↑ 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, S. 156–160, doi:10.1016/j.tca.2009.07.015.