Kupfermonosulfat-Pentahydrat, Kupfervitriol-Pentahydrat CAS-Nr.: 7758-99-8 – EG-Nr.: 231-847-6 Acute Tox. 4 (oral), Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318 Verursacht schwere Augenschäden. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. Sigma-Aldrich, 203165, SDB vom 29.02.2024
Lösung 1: In einem 250-ml-Becherglas werden 28.20 g Kaliumnatriumtartrat in 100 mL dest. Wasser gelöst.
Lösung 2: 2.50 g Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat werden in einem 50-ml-Becherglas in 10 mL dest. Wasser gelöst.
60 mL der Lösung 1 sowie 40 mL Wasserstoffperoxid 3 % werden in ein 250-ml-Becherglas gegeben, mit einem Rührfisch versehen und auf dem Magnetrührer (Heizfunktion) auf etwa 60 °C erwärmt. Nun wird unter starkem Rühren 1 mL der Lösung 2 zugegeben. Während des Reaktionsverlaufs wird ständig weitergerührt. Ist die Kupfer(II)-sulfat-Lösung zugegeben, tritt eine Blaufärbung des Gemisches ein. Es erfolgt auch eine starke Gasbildung, dies ist Sauerstoff, den Sie mit der »Glimmspanprobe« nachweisen können. Die Temperatur steigt schnell auf ca. 80 °C an. Das Reaktionsgemsich nimmt schlagartig eine gelborange Farbe an, die Gasentwicklung hört auf und die Temperatur sinkt wieder. Hat die Lösung wieder eine Temperatur von 60 °C erreicht, werden nochmals 40 mL Wasserstoffperoxid 3 % zugegeben. Die gelborange Färbung verschwindet und es bildet sich wieder ein blaues Reaktionsgemisch, der Reaktionsverlauf beginnt erneut. Durch wiederholte Zugabe von Wasserstoffperoxid 3 % kann die Reaktion mehrmals neu gestartet werden.
Das Redoxsystem kann wie folgt dargestellt werden:
Abb. 2 – Darstellung des Redoxsystems.
Es liegen zwei nebeneinander ablaufende Hauptreaktionen vor:
Die Oxidation von Tartrat (Weinsäure) durch Wasserstoffperoxid, welche durch Kupfer(II)-Ionen katalysiert wird.
Ein Redoxsystem zwischen Kupfer(II)-Ionen und Wasserstoffperoxid.
Die Temperatur der Lösung steuert den gesamten Reaktionsablauf. Die Kupfer(II)-Ionen bilden mit zwei Tartrat-Ionen einen Tiefblauen Kupfer(II)-tartrato-Komplex ([Cu(C4H4O6)2(H2O)2]2−). Der Ligandenwechsel erfolgt nach Einbringen des Wasserstoffperoxids, aus [Cu(C4H4O6)2(H2O)2]2− wird unter Freisetzung von Wasser [Cu(C4H4O6)2(H2O2)]2−. Die sterischen Verhältnisse in diesem Komplex scheinen die Oxidation von Tartrat zu begünstigen. Es werden Kohlendioxid und Hydroxid-Ionen freigesetzt. Dieser Reaktionsschritt ist endotherm, er benötigt eine Starttemperatur (> 50 °C). Die Reaktion selbst ist aber exotherm, was die Temperatur in der Lösung ansteigen lässt. Wasserstoffperoxid kann in Abhängigkeit von Konzentration, Umgebung, Temperatur und pH-Wert sowohl ein Reduktionsmittel als auch ein Oxidationsmittel darstellen! Ab ca. 75 °C werden Kupfer(II)-Ionen zu Kupfer(I)-Ionen reduziert. Als Reduktionsmittel dient Wasserstoffperoxid, nicht das Tartrat! Es entstehen Sauerstoff und Protonen. Die Zersetzung von Wasserstoffperoxid wird durch Kupfer(I)-Ionen katalysiert (Autokatalyse). Diese Autokatalyse ist für die große Menge an Sauerstoff im gebildeten Gas verantwortlich. Die gelborange Farbe kommt von schwer löslichem Kupfer(I)-hydroxid, welches auch als hellgelber Niederschlag anfällt. Der Niederschlag kann auch etwas rötlich erscheinen, da durch Hitzeeinwirkung das Kupfer(I)-hydroxid Wasser abspaltet und sich Kupfer(I)-oxid bildet. Wird zur abgekühlten Lösung wieder Wasserstoffperoxid gegeben, färbt sich diese wieder blau. Kupfer(I)-Ionen werden bei niedrigeren Temperaturen, durch Wasserstoffperoxid wieder zu Kupfer(II)-Ionen oxidiert.
Quellenangaben
[1]
H. W. Roesky und K. Möckel. Eine umkehrbare Blau-Gold-Reaktion. In: Chemische Kabinettstücke, VCH Verlagsgesellschaft mbH: Weinheim, 1994, 67–68.
Wir nutzen Cookies auf unserer Website. Einige von ihnen sind essenziell für den Betrieb der Seite, während andere uns helfen, diese Website und die Nutzererfahrung zu verbessern (Tracking Cookies). Sie können selbst entscheiden, ob Sie die Cookies zulassen möchten. Bitte beachten Sie, dass bei einer Ablehnung womöglich nicht mehr alle Funktionalitäten der Seite zur Verfügung stehen.
