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Reaktion von sauren Lösungen mit Metallen

von Benjamin Heuer

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch lernen die SuS, wie Salzsäure auf verschiedene Metalle reagiert. Während edle Metalle wie z. B. Kupfer nicht mit Salzsäure reagieren, reagieren unedle Metalle wie Zink unter Wasserstoffbildung zu dem entsprechenden Salz.

Vorbemerkung

In diesem Versuch lernen die SuS, wie Salzsäure auf verschiedene Metalle reagiert. Während edle Metalle wie z. B. Kupfer nicht mit Salzsäure reagieren, reagieren unedle Metalle wie Zink unter Wasserstoffbildung zu dem entsprechenden Salz. Für den Versuch sollten die SuS den Säurebegriff nach Arrhenius sowie die Bedeutung von Indikatoren kennen. Sie sollten edle und unedle Metalle unterscheiden können. Außerdem sollte ihnen die Knallgasprobe bekannt sein.

Materialien

fünf Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Spatel

Chemikalien

verdünnte Salzsäure, Magnesium, Zink, Eisen, Kupfer

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Salzsäure 0,1 M H290 – GHS05
Magnesium H260, H250 – GHS02
Zink Pulver H410 – GHS09
Eisen Pulver H228 P280 GHS02
Kupfer – – –

Durchführung

Von den vier Metallen wird in die vier Reagenzgläser jeweils eine Spatelspitze gegeben. Anschließend werden ca. 5 mL verdünnte Salzsäure auf jede Probe gegeben. Mögliche Gasentwicklung und Wärmebildung sind zu beobachten. Das sich entwickelnde Gas wird in dem fünften Glas aufgefangen und eine Knallgasprobe durchgeführt.

Beobachtung

Im Reagenzglas mit dem Magnesium tritt nach Zugabe der Salzsäure eine heftige Gasentwicklung auf. Das Glas wird sehr warm. Im Glas mit dem Zink fällt die Reaktion weniger heftig aus, beim Eisen ist kaum noch eine Gasentwicklung zu beobachten. In allen drei Fällen fällt die Knallgasprobe positiv aus, wobei die positive Probe mit dem Eisen zeitverzögert und nur spärlich auftritt. Kupfer zeigt keine Erwärmung oder Gasentwicklung nach Zugabe der Salzsäure.

Abbildungen

  • Abb. 1: Reaktion von Metallen mit verd. Salzsäure. Von links nach rechts: Magnesium, Zink, Eisen, Kupfer.

Deutung

Unedle Metalle reagieren mit Salzsäure unter Wasserstoffbildung zu den entsprechenden Metallsalzen. Kupfer als Edelmetall regiert nicht mit Salzsäure.

Entsorgung

Die Produkte werden in den Behälter für anorganischen Abfall gegeben. Kupfer kann abgespült und wiederverwendet werden.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch kann auch mit anderen Säuren durchgeführt werden, um zu zeigen, dass das Reaktionsverhalten der Metalle gegenüber Säuren ähnliche Tendenzen aufweist. Dabei ist darauf zu achten, nicht mit starken Säuren (es sei denn, sie sind, wie in diesem Versuch, verdünnt) zu arbeiten, da die Reaktionen sonst zu heftig ausfallen könnten. Weiterführend könnten die Proben nach der Knallgasprobe eingedampft werden, um die entsprechenden Metallsalze nachzuweisen.

Alternativ könnte dieser Versuch auch mit Laugen statt mit Säuren durchgeführt werden. Allerdings reagieren nur bestimmte Metalle mit Laugen, sodass die Wasserstoffentwicklung nur bedingt beobachtet werden kann.

Wenn die Metalle längere Zeit an der Luft stehen, können sie passivieren. Somit führt der Versuch unter Umständen nicht zum gewünschten Ergebnis.

Literatur

W. Asselborn, M. Jäckel, K.T. Risch, Chemie heute SI, Schroedel, 2001, S. 207