Ziel des Versuchs: Bei diesem farbenfrohen Versuch wird Kupfer (II) reversibel reduziert, mehrmals
| Thema: Farbenspiel der Redoxreaktionen | Tags: Kupfer, Reduktion, Farbumschläge | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: SV |
Materialien
Becherglas (250 mL), Becherglas (100 mL), 10 mL Pipette, Magnetrührer mit Heizplatte
Chemikalien
Kaliumnatriumtartrat, Kupfer(II)-sulfat, Wasserstoffperoxid
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Kupfer(II)-sulfat wasserfrei | H302-H319-H315-H410 | -- |   |
| Wasserstoffperoxid 30% | H302-H318 | P280-P305+P351+P338 |  |
| Kaliumnitrat | H272 | P220 |  |
Durchführung
Zuerst werden 18 g Kaliumnatriumtartrat in 60 mL Wasser gelöst. Dafür sollte bereits der Magnetrührer genutzt und die Lösung auf ca. 40 °C - 50 °C erwärmt werden. Dann werden 40 mL Wasserstoffperoxid (3 %) hinzugegeben und die Lösung auf 50 °C-60 °C erhitzt. Um den eigentlichen Versuch zu starten wird vorsichtig 1ml Kupfersulfat (0,25 g auf 1 mL) hinzu pipettiert. Nach Vollzug des Farbumschlages kann dieser wiederholt werden, indem weitere 10 mL-20 mL Wasserstoffperoxid hinzu gegeben werde. Dies ist mehrmals wiederholbar.
Beobachtung
Direkt nach der Zugabe von Kupfersulfat wird die ursprünglich klare Lösung hellblau, bevor sie anfängt zu schäumen, sich um ca. 20 °C erwärmt und die Farbe zu Orange wechselt. Bei der Zugabe von Wasserstoffperoxid wird die Lösung nach kurzer Zeit wieder blau und wechselt von alleine wieder zu Orange, über die Zwischenschritte Grün, Gelb und helles Orange. Damit dies funktioniert muss die Temperatur der Lösung über 60 °C bleiben.
Deutung
Der Kern dieser Reaktion ist die Reduktion von Kupfer(II) (Blau) zu Kupfer(I) (Orange) durch den Sauerstoff vom Wasserstoffperoxid. Alle Zwischenschritte sind nur Überlagerungen der Farben bei verschiedenen Konzentrationen an Produkten und Edukten.
Kupfer(II)-Ionen → Kupfer(I)-Ionen + Elektron (!Nicht für Schüler!) Die reversible Farbänderung kommt dadurch zustande, dass es sich um einen Ligandenaustausch in einem Kupfer-tartrat-komplex handelt.Entsorgung
Die Lösung wird über den Behälter für Schwermetalle entsorgt.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Dieser Versuch ist, meiner Ansicht nach, als reines Show-Experiment zu betrachten, dass den SuS Spaß machen und sie motivieren soll (Chemie ist bunt!), da eine genaue Auswertung auf physikalischer oder chemischer Basis zu kompliziert wäre. Allerdings kann er durchaus auch genutzt werden, um zu zeigen, dass es reversible Reaktionen gibt.
Literatur
H. W. Roesky, K. Mockel, Chemische Kabinettstücke: spektakuläre Experimente, und geistreiche Zitate, VCH VGmbH, Weinheim 1996
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