Kupferpulver

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Nein, wir werden jetzt nicht in eine Kupfermine gehen, oder mittels Elektrolyse hochreines Kupfer gewinnen. Dieser kleine, eher Schülerversuch, ist ein interessanter Umweg zum metallischen Kupfer. Natürlich kann man Kupferpulver auch einfach kaufen, es wäre sogar billiger, aber der Vollständigkeit halber wird diese Synthese hier auch behandelt.

 

Hierfür wird Kupfer(II)sulfat-pentahydrat verwendet, also im Grunde Kupfer(II)sulfat mit gebundenem Kristallwasser. Dies wird mittels Ascorbinsäure (Vitamin C) zu reinem Kupfer reduziert.

 

Interessant ist, das es für diese Reaktion keine bekannte Reaktionsgleichung gibt, selbst die Leute im Lambda Forum und ehemals Versuchschemie haben lange darüber diskutiert, was nun in welchen Mengen wirklich reagiert und entsteht, aber bisher ist keine abschließende Erklärung gefunden worden. Klar ist lediglich das Grundprinzip der Synthese.

 

 

Ansatz
Aus diesem Grund werden hier zwei Ansätze getestet:

 

1. Der Ansatz aus Lambda Synthesen und der (ehemaligen) Xplosives Page
43,2 g Ascorbinsäure in 140 ml dest. Wasser
25 g Kupfersulfat (Pentahydrat) in 80 ml dest. Wasser

 

2. Eigener Ansatz mit der doppelten Menge Vitamin C
86,4 g Ascorbinsäure in 260 ml dest. Wasser
25 g Kupfersulfat (Pentahydrat) in 80 ml dest. Wasser

 

Hinweis:
Alle Bilder der Synthese stammen aus dem ersten Anlauf

 

 

Warnhinweise
– Kupfersulfat (inkl. Pentahydrat) ist reizend und ein starkes Umweltgift. Reste der Lösungen müssen abgefüllt und beim Werkstoffhof als Chemikalienabfälle entsorgt werden!
– Handschuhe und Schutzbrille tragen!

 

 

Materialien
– 2x Becherglas 250 ml
– Becherglas 400 ml
– Glastrichter
– Auffanggefäß (hier 2000 ml Erlenmeyerkolben)
– Petrischale
– Laborthermometer
– Laborlöffel
– Magnetrührer inkl. 2 Rührfische
– Feinwaage

 

 

1-materialien

 

Durchführung
1) Zuerst muss man die beiden Lösungen herstellen. Dazu erwärmt man die angegebene Menge an destilliertem Wassers in beiden Fällen auf 30 °C und gibt die Edukte hinzu.

2-loesungen-vorbereiten 3-vitamin-c-loesen  4-vitamin-c-geloest 5-kupfersulfat-loesen 6-es-loest-sich 7-kupfersulfat-geloest

Die Ascorbinsäure sollte sich restlos und klar lösen, die Kupfersulfatlösung nimmt ein helles Blau an. (Aufgrund der schwarzen Fliesen und Lichtausfall wirkt sie hier eher dunkelblau)

 

2) Jetzt gibt man die Ascorbinsäurelösung in ein größeres Becherglas und gießt die Kupfersulfatlösung hinein (oder anders herum). Die Farbe sollte sofort von Blau ins Türkis, zum Hellgrün, später dunkel Grüne, umschlagen.

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Zunächst ist die Lösung extrem dunkel und trüb, was sich durch das gebildete Kupfer erklärt, welches mit aufgewirbelt wird.

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3) Es wird 10 Minuten lang umgerührt, die Lösung nochmals auf 60 °C erhitzt und anschließend für ca. 1 Stunde stehen gelassen. Das ausgefallene Kupfer sollte sich auf dem Boden sammeln und die restliche Lösung ins Hellgrüne übergehen. Auch an der Oberfläche können sehr leichte Kupferstücke schwimmen.

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4) Jetzt kann man die Lösung dekantieren und filtern. Hier wurde sie komplett gefiltert, um wirklich alles an Kupfer zu gewinnen. Nachgewaschen wird mit 200 ml dest. Wasser und 100 ml Ethanol.

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5) Die Filter werden auf einer Petrischale ausgebreitet und das Kupfer nach dem Trocknen abgewogen.

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Ausbeute
1,01 g beim originalen Ansatz
1,31 g beim Ansatz mit der doppelten Menge Ascorbinsäure

 

Ob die leicht höhere Ausbeute beim zweiten Ansatz an der doppelten Menge Ascorbinsäure liegt ist schwer zu sagen. Dies kann auch an natürlichen Verlusten oder Ungenauigkeiten beim Wiegen liegen.

 

Es ist auf jeden Fall weit billiger das Kupferpulver schlicht zu kaufen, als es durch diese Methode zu gewinnen. Aber mit ging es um den Spaß und um den Ersatz der alten Synthese, besonders auch als kleines Experiment für zwischendurch und um den Umgang mit Laborutensilien zu üben.

 

 

Hier noch einmal die Kupferwüste unter dem Mikroskop

kupfermikroskopie

 

…und ein Kupfersulfat-Pentahydrat Kristall

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