Das pulsierende Sektglas

Details: Manfred Seidl; Veröffentlicht: 11. November 2007; Erstellt: 11. November 2007; Zuletzt aktualisiert: 10. November 2024; Zugriffe: 10732

Durch die katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid durch Kupfer(II)-chlorid zeigt sich eine oszillierende Reaktion. Hier ändert sich nicht die Farbe, sondern die Intensität der Gasentwicklung.

Verwendete Chemikalien

Chemikalie
Gefahr	10 mL Wasserstoffperoxid 30 %, H₂O₂ – 34.01 g/mol Hydrogenperoxid (IUPAC), Perhydrol CAS-Nr.: 7722-84-1 – EG-Nr.: 231-765-0 Eye Dam. 1, Aquatic Chronic 3, WGK 1 H318 Verursacht schwere Augenschäden. H412 Schädlich für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, 216763, SDB vom 28.05.2024
Gefahr	50 mL Salzsäure 37 %, HCl – 36.46 g/mol Salzsäure rauchend, Chlorwasserstoff-Lösung CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 339253, SDB vom 29.02.2024
Gefahr	10 g Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat, CuCl₂ · 2 H₂O – 170.48 g/mol Kupferdichlorid-Dihydrat CAS-Nr.: 10125-13-0 – EG-Nr.: 231-210-2 Acute Tox. 4 (oral, dermal), Skin Irrit. 2, Eye Dam. 1, Aquatic Acute 1, Aquatic Chronic 2, WGK 3 H302+H312 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Hautkontakt. H315 Verursacht Hautreizungen. 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 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352+P312 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. 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. Sigma-Aldrich, C3279, SDB vom 05.03.2024

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

Sektglas, 100-ml-Becherglas

Versuchsdurchführung

Das Sektglas wird vor der Durchführung mit etwas Aceton ausgespült, um evtl. Fettrückstände zu entfernen. Rückstände von Aceton verdampfen lassen! In einem 100-ml-Becherglas werden 10 mL Wasser, 50 mL konz. Salzsäure vorgelegt und darin 10 g Kupfer(II)-chlorid-Dihydrat gelöst. Das Sektglas wird mit 10 mL Kupfer(II)-chlorid-Lösung und 10 mL Wasserstoffperoxid 30 % gefüllt. Nun muss einige Zeit (ca. 3–6 Minuten) gewartet werden, bis die Reaktion ihr Maximum erreicht.

Reaktionsgleichung

Abb. 1 – Katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid, durch Kupfer(II)-chlorid.

Dies ist eine Disproportionierungsreaktion. Die Sauerstoffatome im Wasserstoffperoxid haben eine Oxidationszahl von −1. Das Sauerstoffatom des Wassers hat eine Oxidationszahl von −2 und die Oxidationszahl der Sauerstoffatome im Molekül beträgt 0. Wasserstoffperoxid lässt sich sehr leicht zersetzen, dies geschieht schon bei Zimmertemperatur. Durch Zugabe von Katalysatoren (Kupfer(II)-chlorid, Katalase, Peroxidase u. a.) kann dieser Zersetzungsvorgang wesentlich beschleunigt werden, wobei Energie freigesetzt wird (Erwärmung). Disproportionierung: Aus einer Oxidationszahl eines Elementes werden zwei. Bei diesem Experiment bleibt der entstehende Sauerstoff in der Flüssigkeit gelöst. Ist die Lösung mit Sauerstoff übersättigt, dann schäumt die Lösung plötzlich auf und es werden größere Mengen Sauerstoff frei. Dabei wird mehr Sauerstoff freigesetzt, als durch den katalytischen Prozess gebildet werden kann. Die Sättigungsgrenze von Sauerstoff wird unterschritten. Erst wenn wieder eine Übersättigung erreicht ist, kommt es wieder zu einer Gasfreisetzung.

Medien

Abb. 2 – Die Lösung beginnt zu schäumen.

Abb. 3 – Langsam beginnt die Schaumbildung in rhythmischen Intervallen.

Quellenangaben

[1]

H. Kunz, F. Johannsmeyer und M. Oetken. Das „pulsierende Sektglas”. ChemKon 2000, 7 (1), 30–31. DOI: 10.1002/ckon.20000070107

Showexperimente