Werner Schalko 1

AlchimistentraumAlchimistentraum

„Vergolden“ einer Münze

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Reinigung der MünzeReinigung der Münze

Beobachtung:• Durch die Behandlung mit Ethanol erscheint die Münze weniger glänzend.

• Nachdem die Münze in konzentrierte Salzsäure eingelegt wurde, ist die Münze heller geworden und die Salzsäure schwach grün gefärbt.

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Reinigung der MünzeReinigung der Münze

Erklärung:• Ethanol löst unpolare Stoffe wie Fette (Fensterreiniger enthalten Ethanol).

• Durch das Entfetten verschwindet der Glanz.

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Reinigung der MünzeReinigung der Münze

Erklärung:• Kupfer überzieht sich an der Luft mit einer schwarzen Oxidschicht.

2Cu + O2 2CuO

• Diese Oxidschicht löst sich in Salzsäure unter Bildung von grünem Kupferchlorid.

CuO + 2HCl CuCl2 + H2O

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Elektrochemie des Kupfers Elektrochemie des Kupfers und des Zinksund des Zinks

Beobachtung:• Eine Kupfermünze bleibt in einer Zinksulfatlösung unverändert.

• Eine Zinkplatte wird in einer Kupfersulfat-lösung verkupfert.

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Elektrochemie des Kupfers Elektrochemie des Kupfers und des Zinksund des Zinks

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Elektrochemie des Kupfers Elektrochemie des Kupfers und des Zinksund des Zinks

Erklärung: Zn + 2 e– Zn2+ Eo = – 0,76 V

Cu2+ + 2 e– Cu Eo = + 0,34 V

Cu2+ + Zn Zn2+ + Cu G = neg.

Zn2+ + Cu keine R. G = pos.

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Zink und LuftZink und Luft

Beobachtungen:

• Frisch geschmirgeltes Zink ist glänzend (bläulich-weiß)

• An der Luft gelagertes Zink ist stumpf (grau-weiß)

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Zink und LuftZink und LuftErklärung:

Zink überzieht sich mit einer feinen Oxid- bzw. Carbonatschicht

2Zn + O2 2ZnO

Zn + 4H2O + 2CO2 ZnO · 2CO2 · 4H2O

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Zink und NatronlaugeZink und Natronlauge

Beobachtung:

Die vorher stumpfe Oberfläche der Zinkplatte wird nach dem Behandeln

mit Natronlauge glänzend.

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Zink und NatronlaugeZink und Natronlauge

Erklärung:

Zinkoxid löst sich in Natronlauge

ZnO + H2O + 2NaOH Na2[Zn(OH)4]

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Zink und KupferZink und KupferBeobachtung:

• Auf der Oberfläche der Münze entsteht ein grauer Belag.

• Das Zink ballt sich in der Lösung zusammen, es steigen Gasbläschen auf.

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Zink und KupferZink und KupferBeobachtung:

• Der Belag haftet so fest, dass er nach Polieren mit einem weichen Tuch die Münze mit einer silbrigglänzenden Schicht überzieht.

• Zink wird auf der Kupferoberfläche adsorbiert.

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Zink und KupferZink und Kupfer

Erklärung:

Das Zinkat zerfällt unter Bildung von Zinkionen:

Na2[Zn(OH)4] 2 Na+ + 4OH- + Zn2+

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Zink und KupferZink und Kupfer

Erklärung:

Die Kupfermünze berührt das Zink – sie bilden ein gemeinsames Potential –

es kommt zum Effekt der Unterpotentialabscheidung, der durch

die Wärme begünstigt wird.

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Zink und KupferZink und KupferErklärung:

Es bildet sich dynamisches Gleichgewicht aus:

Zn2+ + 2e- Zn

Diese Reaktion bestimmt das Potential beider Metalle, da Zn in konzentrierte Zn2+ -Lösung taucht (Halbzelle).

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Reaktion in der Reaktion in der WärmeWärme

Beobachtung:

Die Münze verfärbt sich schlagartig kupferfarben und bildet beim Abkühlen die goldene

Färbung von Messing.

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Reaktion in der Reaktion in der WärmeWärme

Erklärung:

Beim Erhitzen schmilzt das Zink (Fp = 420 °C) und diffundiert in

die die oberste Kupferschicht.

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Reaktion in der WärmeReaktion in der WärmeErklärung:

Durch das Erhitzen werden die Metallatome aus den Metallgittern noch

rascher mit einander vermischt – die Messingbildung wird beschleunigt.

Zn + Cu (Zn-Cu)

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Zersetzen von MessingZersetzen von MessingBeobachtung:• Durch Einwirkung der Salzsäure wird die

„goldene“ Münze in kurzer Zeit kupferfarben.

• Dabei ist auf der Oberfläche der Münze eine Gasentwicklung zu beobachten.

• Das Gas ist leichter als Luft verbrennt mit einem leichten Knall.

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Zersetzen von MessingZersetzen von Messing

Erklärung:

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

2H2 + O2 2H2O

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Einsatz im UnterrichtEinsatz im Unterricht

• Thema Metalle

• Thema Legierung

• Thema Säuren und Basen

• Thema Spannungsreihe

• Thema Weihnachtsstunde etc.