Cupricphosphat (7798-23-4) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Cupricphosphat
Anorganisches Kupfer(II)-phosphat (Cu3(PO4)2) – ein blaugrünes, unlösliches Metallphosphat, geliefert als Feststoff zur Verwendung in Formulierungen, Katalysatoren, korrosionshemmenden Anwendungen und als industrieller Rohstoff.
| CAS-Nummer | 7798-23-4 |
| Familie | Metallphosphate (Kupferphosphat) |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Gängige Qualitäten | EP |
Kupfer(II)-phosphat ist ein anorganisches ionisches Phosphatsalz von Kupfer und gehört zur Familie der Metallorthophosphate. Strukturbedingt handelt es sich um ein Übergangsmetallphosphat, bei dem Kupfer nominal in der Oxidationsstufe +2 vorliegt und an Phosphatoxyanionen koordiniert ist; der Feststoff kommt in mehreren hydratisierten und wasserfreien Formen vor (gängige Formeln umfassen Varianten wie \(\ce{Cu3O8P2}\) und hydratisierte Spezies wie \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\)). Das Kristallgitter wird durch ionische Cu–O- und P–O-Wechselwirkungen mit charakteristischer Oxid-/Oxyphosphat-Charakteristik beherrscht und ergibt einen kristallinen, gefärbten Feststoff (blau bis blaugrün), typisch für viele zweiwertige Kupfersalze.
Elektronische Eigenschaften resultieren aus den teilweise gefüllten 3d-Orbitalen des \(\ce{Cu^2+}\), was zu charakteristischer blau/grüner optischer Absorption sowie der Fähigkeit zur Koordinationschemie (Komplexbildung mit Ammoniak und anderen Liganden) und redox-katalytischem Verhalten führt. Als Phosphatsalz kann das Anion über den pH-Bereich hydrolysieren und protonieren; allerdings begrenzt die geringe Wasserlöslichkeit des Feststoffes einfache Säure-Basen-Titrationen in reinem Wasser. Cupricphosphat verhält sich klassisch wie ein anorganisches, schwer lösliches Metallsalz: schlecht löslich in kaltem Wasser, besser löslich in sauren Medien sowie in komplexbildenden/basic Medien (z. B. ammoniakalische Lösungen) und thermisch instabil mit Zersetzungsprodukten, die Phosphoroxide enthalten können.
Gängige handelsübliche Qualitäten dieses Stoffes sind: EP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Dichte
Kein experimentell etablierter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Schmelz- oder Zersetzungspunkt
Ein einzelner Schmelzpunkt für das wasserfreie Material wird im aktuellen Datenkontext nicht berichtet. Experimentelle Beschreibungen weisen darauf hin, dass Cupricphosphat beim Erhitzen zersetzt, anstatt einen klar definierten Schmelzpunkt zu zeigen; die thermische Zersetzung kann Phosphoroxide und andere Zersetzungsprodukte erzeugen und wird als gefährlich beschrieben (siehe Sicherheit und Handhabung).
Wasserlöslichkeit
Berichtete experimentelle Beschreibungen sind konsistent: Cupricphosphat ist im Wesentlichen unlöslich oder nur schwer löslich in Wasser. Typische qualitative Aussagen schließen ein: - „Unlöslich in kaltem Wasser, leicht löslich in heißem Wasser.“ - Die Trihydratform (\(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\)) wird als begrenzt wasserlöslich angegeben, löst sich jedoch in Säuren und ammoniakalischen Lösungen. Zusätzliche Angaben zur Lösungsmittelverträglichkeit: - Löslich in Mineralsäuren und Ammoniumhydroxid (ammoniakalische Lösung) aufgrund von Protonierung des Phosphats und Komplexierung von \(\ce{Cu^2+}\). - In einigen Berichten leichte Löslichkeit in Aceton; unlöslich in Ethanol.
Mechanistischer Hinweis: Die Auflösung in Säure erfolgt über die Protonierung der Phosphatoxyanionen und die Freisetzung von \(\ce{Cu^2+}\) in Lösung, während sich die Auflösung in Ammoniak durch Ligandenkomplexierung (Bildung von Kupfer–Amminkomplexen) vollzieht, was die scheinbare Löslichkeit deutlich erhöht.
Lösungs-pH (qualitatives Verhalten)
Als unaufgelöster Feststoff in Wasser dispergiert, stellt Cupricphosphat keinen klar definierten LösungspH-Wert ein aufgrund seiner sehr niedrigen Löslichkeit. Wenn der Feststoff unter löslichkeitssteigernden Bedingungen gelöst oder dispergiert wird: - In sauren Medien wird die Lösung sauer, bedingt durch überschüssige Säure, die benötigt wird, um das Phosphat zu lösen und Phosphatspezies zu protonieren. - In ammoniakalischen Medien findet eine Komplexierung von \(\ce{Cu^2+}\) durch Ammoniak statt (z. B. Bildung von \(\ce{[Cu(NH3)4]^2+}\)-Spezies), was basische bis neutrale Amminkonzentrate je nach Ammoniaküberschuss erzeugt. - In neutralem Wasser sind die wässrigen Konzentrationen von Phosphat- und Kupferionen gering, der pH-Wert wird daher primär von der Umgebung bestimmt und nicht vom Feststoff.
Kein einzelner numerischer pH-Wert der Lösung ist im aktuellen Datenkontext verfügbar.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Verhalten
Cupricphosphat ist ein ionisches Salz eines mehrwertigen Oxyanions (Phosphat) und eines zweiwertigen Übergangsmetallkations (\(\ce{Cu^2+}\)). Die Phosphatkomponente (Orthophosphat) kann Protonen entlang der konjugierten Serie \(\ce{H3PO4 <-> H2PO4^- <-> HPO4^2- <-> PO4^3-}\) abhängig vom pH-Wert aufnehmen und abgeben; jedoch liegt im Festkörper das Anion in Form koordinierter Orthophosphat-/Oxyphosphat-Einheiten vor und verhält sich nicht als frei bewegliche Base. Praktisches Säure-Base-Verhalten wird daher durch Löslichkeit bestimmt: Eine Ansäuerung erhöht die Löslichkeit durch Umwandlung des Phosphats in protonierte Spezies, während stark basische, komplexbildende Medien (z. B. konzentrierte ammoniakalische Lösungen) Kupfer durch Amminkomplexe lösen. Das Salz selbst zeigt im Festzustand keine Brønsted-Säureeigenschaften über das Verhalten koordinierter Protonen in hydratisierten Formen hinaus.
Reaktivität und Stabilität
- Stabilität: Der Feststoff ist unter normalen Umgebungsbedingungen stabil, zersetzt sich aber bei starker Erhitzung; die Zersetzung ist gefährlich, da Phosphoroxide und damit verbundene toxische Dämpfe freigesetzt werden können.
- Chemische Reaktivität: Löslich in Mineralsäuren und konzentrierten ammoniakalischen Lösungen; bildet Koordinationskomplexe mit Liganden, die \(\ce{Cu^2+}\) komplexieren (z. B. \(\ce{NH3}\)), was die Löslichkeit erhöht.
- Katalytische / Inkompatibilitäts-Hinweise: Kupfer(II)-Ionen katalysieren die Zersetzung von Oxidationsmitteln wie Natriumhypobromit; Kupfersalze können oxidative oder redoxaktive Prozesse bei empfindlichen Reagenzien fördern. Kontakt mit starken Reduktionsmitteln oder Oxidationsmitteln ohne Bewertung der Reaktivität vermeiden.
- Hydrate: Hydratisierte Formen (z. B. Trihydrat) existieren und können sich in Kristallform und Löslichkeit vom anhydren Material unterscheiden.
Molekulare und Ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Molekulare Formel (berechnet): \(\ce{Cu3O8P2}\)
- Molekulargewicht (berechnet): 380.58
Zusätzliche berechnete Parameter (laut Berichten): Exakte Masse 380.69382; Monoisotopische Masse 378.69563; Topologische polare Oberfläche (TPSA) 173; Anzahl Wasserstoffbrücken-Donoren 0; Anzahl Wasserstoffbrücken-Akzeptoren 8; Anzahl drehbarer Bindungen 0; Anzahl schwerer Atome 13; Formalladung 0; Komplexität 36.8.
Bestandteile Ionen
- Primäres Metallkation: \(\ce{Cu^2+}\)
- Primäres Oxyanion: Orthophosphat-/Oxyphosphat-Spezies (nominal \(\ce{PO4^3-}\) in einfachen stöchiometrischen Angaben, mit Protonierungszuständen abhängig von pH und Hydratation)
- Hydratisierte Formen: Kristalline Hydrate wie \(\ce{Cu3(PO4)2.3H2O}\) sind dokumentiert und verändern die Stöchiometrie und das Molekulargewicht für diese Phase.
Strukturelles und chemisches Verhalten wird durch das Zusammenspiel der \(\ce{Cu^2+}\)-Koordinationschemie und der mehrzahnigen, mehrwertigen Phosphatoxyanionen bestimmt.
Identifikatoren und Synonyme
Registriernummern und Codes
- CAS RN: 7798-23-4
- Europäische Gemeinschaft (EG) Nummer: 232-254-5
- UNII: N8NP6FR80R
- DSSTox Stoff-ID: DTXSID00872547
- InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H
- Weitere in den verfügbaren Anmerkungen berichtete Identifikatoren beinhalten historische/veraltete CAS 1913303-43-1.
Synonyme und Allgemeine Bezeichnungen
Berichtete gebräuchliche Namen und Synonyme umfassen (Auswahl wie geliefert): Kupfer(II)-phosphat; Kupferphosphat(II); Kupferphosphat (3:2); Phosphorsäure-Kupfersalz (2:3); Trikupferdiphosphat; Cu3O8P2; Kupfer(II)-phosphat; Trikupfer-bis(orthophosphat); Cuprum Phosphoricum. Der Stoff wird auch unter beschreibenden Bezeichnungen für hydratisierte Formen referenziert (z.B. Kupfer(II)-phosphat-Trihydrat).
Strukturbeschreibungs-Identifikatoren (wie bereitgestellt dargestellt):
- SMILES: [O-]P(=O)([O-])[O-].[O-]P(=O)([O-])[O-].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2] (inline code)
- InChI: InChI=1S/3Cu.2H3O4P/c;;;21-5(2,3)4/h;;;2(H3,1,2,3,4)/q3*+2;;/p-6 (inline code)
- InChIKey: GQDHEYWVLBJKBA-UHFFFAOYSA-H (inline code)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionsrollen und Anwendungsbereiche
Berichtete Funktionsrollen umfassen die Verwendung als Fungizid (landwirtschaftliches Pestizid), Katalysator in organischen Reaktionen, Düngemittelbestandteil (Quelle für den Spurennährstoff Kupfer), Emulgator, Korrosionsinhibitor in der Phosphorsäure-Aufbereitung, Metallschutzmittel sowie als Spurenelementzusatz in Tierfutterformulierungen. Diese Rollen spiegeln seine Eigenschaften als schwerlösliche Kupferquelle wider, die als Biozid (Kupferverfügbarkeit) sowie als Kupfervorrat oder Katalysator eingesetzt werden kann, wenn geringe Löslichkeit und kontrollierte Freisetzung erwünscht sind.
Typische Anwendungsbeispiele
- Landwirtschaft: Verwendung in Formulierungen zum Pflanzenschutz, wobei Kupferionen fungizide Aktivität bereitstellen; die Auswahl richtet sich nach regulatorischem Status und Formulierungsleistung.
- Futterzusätze: Einsatz als Spurenelementquelle für Kupfer in kontrolliert freisetzenden Formen für die veterinärmedizinische oder landwirtschaftliche Tierernährung (Formulierung und Dosierung kontrolliert).
- Chemische Herstellung: Verwendung als heterogener Katalysator oder Katalysatorvorstufe in der organischen Synthese, wo Kupfer(II)-Spezies benötigt werden.
- Korrosionsschutz: Einsatz zur Hemmung der Korrosion in speziellen Phosphorsäure-Prozessströmen oder Metallbehandlungen, bei denen Kupferphosphatfilme oder -beschichtungen erwünscht sind.
Herstellung: Übliche Labor- und Industriemethoden umfassen die Fällung durch Reaktion von Kupfer(II)-sulfat (oder anderen löslichen Kupfer(II)-salzen) mit löslichen Phosphatsalzen (z.B. Diammoniumhydrogenphosphat) unter kontrollierten Bedingungen, um die gewünschte stöchiometrische Phase und Partikelmorphologie zu erzeugen.
Falls eine prägnante Anwendungsübersicht über diese allgemeinen Verwendungen hinaus benötigt wird, sollte produktspezifische technische Literatur oder Formulierungsdaten konsultiert werden.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltrisiken
- Berichtete Gefahrenhinweise und Effekte umfassen: verursacht Hautreizungen (H315) und schwere Augenschäden (H318); sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung (H400, H410) in mehreren gemeldeten Klassifizierungen.
- Toxizität: Kupfersalze können bei oraler Aufnahme hoher Dosen gastrointestinale und systemische Effekte verursachen; berufliche Inhalation von Stäuben oder Aerosolen sollte kontrolliert werden. Berichtete akute orale tödliche Dosisbereiche für generische Kupfersalze finden sich in historischen toxikologischen Übersichten (mehrere Gramm), toxische Wirkungen sind dosis- und matrixabhängig.
- Zielorgane und Wirkmechanismen: Kupfer akkumuliert in der Leber und kann hepatotoxische Effekte hervorrufen, wenn die Exposition die physiologische Handhabungskapazität überschreitet; Kupfer induziert oxidative Stressmechanismen und kann sulfhydrylabhängige Enzyme beeinträchtigen.
- Expositionsgrenzwerte (für anorganisches Kupfer als Cu angegeben): Empfohlene berufliche Expositionswerte umfassen z.B. 1 mg/m3 (8-Stunden TWA) für Kupferstäube und -nebel sowie entsprechende MAK/TLV/PEL-Werte, wie in arbeitsmedizinischen Kompendien dargestellt. IDLH-Wert (Immediately Dangerous to Life or Health) wird in einigen beruflichen Quellen mit 100 mg/m3 (als Cu) angegeben.
- Umweltrisiko: Kupferphosphat ist als sehr giftig für aquatische Organismen eingestuft und sollte nicht in Gewässer gelangen; Entsorgungs- und Ablaufkontrolle sind kritisch.
Lagerung und Handhabung
- Handhabung: Staubentwicklung minimieren; lokale Absaugung bei der Pulverhandhabung verwenden; geeigneten Atemschutz, Handschuhe und Augenschutz tragen, um Inhalation und Kontakt zu vermeiden. Aufnahme und unkontrollierte Freisetzung in die Umwelt vermeiden.
- Lagerung: kühl, trocken und gut belüftet in dicht verschlossenen Behältern aufbewahren; von starken Reduktionsmitteln sowie inkompatiblen Oxidationsmitteln/organometallischen Reagenzien trennen. Vor Bedingungen schützen, die thermische Zersetzung auslösen könnten.
- Brand-/Thermische Zersetzung: Bei Erwärmung zersetzt sich das Material und kann toxische Phosphoroxide freisetzen; Einsatzkräfte sollten vollständige Schutzausrüstung und Atemschutz verwenden.
- Notfälle und Erste Hilfe: Bei Exposition Standard-Entgiftungsmaßnahmen durchführen – Augen/Haut mit Wasser spülen, kontaminierte Kleidung entfernen, bei oraler Aufnahme oder signifikanter Inhalation medizinische Hilfe aufsuchen. Für detaillierte Notfallbehandlung und Gegenmaßnahmen klinisch-toxologische Quellen und das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) konsultieren.
- Regulatorische Anforderungen und Entsorgung: Entsorgungspraktiken für kupferhaltige Abfälle unterliegen Umweltvorschriften; Deponierung oder Einleitung nur nach Bewertung des Kupfergehalts und lokaler Vorschriften. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sind das produktspezifische SDS und lokale Gesetzgebungen zu beachten.
