Bildung von Salzen aus Metallen und Säuren

von Jana Pfefferle

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Ziel des Versuchs In diesem Versuch können SuS mehrere Salze durch eine Reaktione zwischen einem Metall und einer Säure herstellen. Die Salzgewinnung erfolgt durch Eindampfen.

Vorbemerkung

In diesem Versuch stellen SuS Salze aus Metallen und Salzsäure her. Diese Reaktionen sollen eine weitere Möglichkeit der Salzbildung verdeutlichen und auf die Vielfalt der Salze aufmerksam machen. Der Versuch wiederholt auch Trennverfahren wie Filtrieren und Eindampfen. Der Versuch ist ungefährlich und kann arbeitsteilig gut in einer Unterrichtsstunde durchgeführt werden. Für diesen Versuch sollten SuS mit Metallen und Säuren vertraut sein. Da für den Versuch Filtriergestelle, Bunsenbrenner und Porzellanschalen benötigen werden, müssen diese in ausreichendem Maße vorhanden sein, um den Versuch als Schülerversuch durchführen zu können.

Materialien

4 Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Spatel, Trichtergestell, 4 Glastrichter, Filterpapier, 4 Porzellanschalen, Gasbrenner, Dreifuß und Drahtnetz

Chemikalien

Zinkpulver, Zinkoxid, Kupferpulver, Kupferoxid, Salzsäure (1 mol/L)

Gefahrstoffe

Gefahrstoff	H-Sätze	P-Sätze	GHS-Piktogramme
Zink Pulver	H410	–
Zinkoxid	H410	–
Kupfer	–	–	–
Kupfer(II)-oxid	H302, H410	P273, P301+P312
Salzsäure 1 M	H290, H315, H319, H335	P261, P305+P351+P338
Kupfer(II)-chlorid	H302, H319, H315, H410	P280, P273, P302+P352, P305+P351+P338, P309+P311
Zinkchlorid wasserfrei	H302, H314, H410	–

Durchführung

Alle vier Reagenzgläser werden zu einem Viertel mit 1-molarer Salzsäure gefüllt. Eine Spatelspitze von jedem Metall und Metalloxid wird in je ein Reagenzglas gegeben. An die Öffnung der Reagenzgläser wird ein Glimmspan gehalten. Die Beobachtungen werden protokolliert. Die Lösungen werden filtriert und danach eingedampft. Die Beobachtungen werden dokumentiert.

Beobachtung

Kupfer und Kupferoxid sind rote Pulver, Zink ist ein graues und Zinkoxid ein weißes Pulver. Bei Zugabe der Metalle und Metalloxide zur 1-molaren Salzsäure ist bei Zink und Kupfer eine Gasentwicklung zu beobachten. Ein brennender Glimmspan wird von dem Gas mit einem lauten „Plopp“ erloschen. Die Kupferlösungen färben sich beim Erhitzen zuerst grün-blau, bevor sie einen braunen Rest in der Porzellanschale hinterlassen. Nach dem Filtrieren und Eindampfen kristallisiert bei Kupfer und Kupferoxid in Salzsäure eine braune, kristalline Substanz aus. Zink und Zinkoxid in Salzsäure hinterlassen durch Eindampfen einen weißen, kristallinen Rückstand.

Abbildungen

Abb. 1: Materialien für den Versuch
Abb. 2: Versuchsaufbau für die Filtration
Abb. 3: Die Lösungen von Kupfer (rechts) und Kupferoxid (links) in Salzsäure verfärben sich beim Eindampfen grün.
Abb. 4: Rückstände nach dem Eindampfen (linkes Bild: Kupfer/Kupferoxid, rechtes Bild: Zink/Zinkoxid)

Deutung

Bei Zugabe von Salzsäure reagieren Kupfer und Kupferoxid mit der Salzsäure zu Kupfer(II)-chlorid.

Cu_(s) + 2 HCl_(aq) → CuCl_{2 (s)} + H_{2 (g)}

CuO_(s) + 2 HCl_(aq) → CuCl_{2 (s)} + H₂O_(l)

Durch das Verdampfen der Lösung kann der braune Feststoff, das Kupfer(II)-chlorid gewonnen werden. Die blau-grüne Färbung der Lösung ist auf das Kupferchlorid-Dihydrat (CuCl₂ · 2 H₂O) zurückzuführen, welches eine grüne Färbung aufweist.

Zink und Zinkoxid reagieren mit Salzsäure zu Zinkchlorid.

Zn_(s) + 2 HCl_(aq) → ZnCl_{2 (s)} + H_{2 (g)}

ZnO_(s) + 2 HCl_(aq) → ZnCl_{2 (s)} + H₂O_i>(l)

Zinkchlorid kann durch Eindampfen als weißer, kristalliner Feststoff gewonnen werden.

Entsorgung

Die Salze und die Filterpapiere werden in den Feststoffabfall entsorgt.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch kann in der Einheit Salze, Salzbildung oder Metalle und Metalloxide durchgeführt werden. Der Versuch eignet sich als Schülerversuch, da er als Demonstrationsversuch zu lange dauert und zudem ungefährlich ist. Alternativ oder als Erweiterung könnte auch CaCl₂ durch die Reaktion von Calcium mit Salzsäure hergestellt werden..

Literatur

[1] K. Grothe, Chemie, Schroedel, S. 45.

[2] W. Asselborn et al., Chemie heute – Sekundarbereich I, Schroedel, S. 210.