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Zersetzung von elementarem Kupfer durch konz. Salpetersäure
Markus Zehender, Thomas Bäuml und Kristian Helmis (LG 47)
1. Aufgabenstellung:
Zersetzung von elementarem Kupfer durch konz. Salpetersäure und anschließender Adsorption der entstehenden Stickoxide durch Aktivkohle bzw. deren Nachweis.
2. Theoretische Grundlagen:
Metalle, die in der Spannungsreihe rechts vom Wasserstoff stehen, also edler sind, lassen sich von verdünnten Säuren nicht oxidieren. Jedoch durch konz. Salpetersäure oder konz. Schwefelsäure ist dies möglich, wobei nicht der Wasserstoff oxidierend wirkt, sondern der Rest der Säure.
3. Reaktionsgleichungen:
3 Cu±0 
3 Cu2+ + 6 e-
2 NO3- + 6 e- + 8 H3O+ 2 NO + 12 H2O
3 Cu + 2 NO3- + 8 H3O+ 2 NO + 3 Cu2+ + 12 H2O (BRG)
4. Gerätschaften / Chemikalien:
Deckel jeweils mit Membran verschlossen, wobei die Membran von a mit einem Schlitz zu versehen ist in der Breite des Kupferbleches. In die Membran b ist ein Loch zu bohren mit dem Durchmesser von Rohr a. Die Spritze c ist mit Aktivkohle zu füllen (nicht zu fest packen) und mit Glaswolle zu verschließen. Die Spritze c wird mit dem Rohr b über ein Stück Gummischlauch verbunden.
Es wird weiter benötigt:
- 1 Stück Kupferblech (l = 3 cm, b = 0,5 cm)
- konz. HNO3 ( 8:2 = HNO3:H2O), um die Heftigkeit der Reaktion zu mindern.
- eine Lösung. aus 0,2 g Sulfanilsäure (Lunges Reagenz I) und 0,2 g a-Naphthylamin (Lunges Reagenz II) in ca. 20 ml verd. HAc.
5. Aufbau:
6. Durchführung:
- Kupferblech wird durch den Schlitz in der Membran des linken Gefäßes gesteckt und soviel konz. HNO3 eingefüllt, dass man es eintauchen kann.
- Mittleres Gefäß mit Lunges Reagenz-Lsg. soweit befüllen, dass das Rohr von dem linken Gefäß in die Lsg. eintaucht.
- Spritze mit Aktivkohle über Schlauchstück mit dem Rohr von dem mittleren Gefäß verbinden.
Wichtig!! Alles muss dicht sein, giftige Gase.
Beschreibung:
Das Kupferblech wird in die konz. HNO3 eingetaucht. Es beginnt sofort eine heftige Reaktion. Das Kupfer löst sich auf (sichtbar durch Blaufärbung der Lsg., Wärmeentwicklung und braune Dämpfe). Die entstehenden nitrosen Gase werden in die Lungeslsg. geleitet, worin sie sofort eine Rotfärbung erzeugen durch Bildung eines Azofarbstoffes (Nitrierung eines aromatischen Systems). Die nicht reagierenden nitrosen Gase werden von der Aktivkohle adsorbiert. Die Reaktion lässt sich leicht stoppen, indem man das Kupferblech aus der HNO3 zieht.