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Experiment des Monats
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Bei dieser durch Kobaltkomplexe katalysierten Redox-Reaktion kann die Bildung des "aktivierten Komplexes" durch eine Farbänderung beobachtet werden.
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Geräte und Chemikalien:
Standzylinder oder Reagenzglas, Wasserbad
Kaliumnatriumtartrat (Seignettesalz),
Wasserstoffperoxid,
Kobalt(II)chlorid Hexahydrat.
Durchführung:
25 g Seignettesalz in 300 ml Wasser lösen. 100 ml 6%iges
Wasserstoffperoxid zugeben und das Gemisch im Wasserbad auf etwa 60°C
erwärmen. Nun eine Lösung von 1 g CoCl2·6 H2O
zugeben. Es setzt eine starke Gasentwicklung ein. Die Farbe der Lösung
wechselt von rosa nach grün. Während der "Grünphase" erreicht die
Reaktion ihr Maximum. Danach läßt die Gasentwicklung wieder nach,
die Färbung wechselt wieder nach rosa.
Vorsicht! Die Reaktion kann sehr heftig ablaufen und stark schäumen:
Auffangwanne unterstellen.
Erklärung:
Weinsäure bzw. Tartrat-Ionen können durch Wasserstoffperoxid oxidiert
werden. Dabei entstehen Kohlendioxid und Carbonat-Ionen:
C4H4O62– + 5 H2O2
CO32– + 3 CO2 + 7 H2O
Die Reaktion läuft bei Raumtemperatur und ohne Katalysator sehr langsam ab.
Sie wird jedoch durch Kobaltionen katalysiert. Kobalt(II)-Ionen bilden mit
Tartrat-Ionen Komplexe. Diese Komplexe sind intensiver gefärbt als der
Hexaqua-Komplex, man beobachtet zunächst eine Farbvertiefung. Auch
Wasserstoffperoxid kann an die Kobaltionen koordinativ binden, es bilden sich
Peroxo- und Superoxo-Komplexe. Diese sind meist dunkelgrün gefärbt.
Die sich hier bildenen Tartrato-superoxo-kobaltkomplexe können als
"aktivierter Komplex" gedeutet werden. Die Redox-Reaktion erreicht ihren
Höhepunkt. Die grüne Färbung wechselt langsam wieder nach
rosa, während das Peroxid vollständig verbraucht wird.
Die Gasentwicklung kommt zum Erliegen.
Die Reaktion zeigt eine starke Temperaturabhängigkeit. Sie kann auch
zur Demonstration der Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit
verwendet werden (z.B. die Reaktion parallel bei 30°C, 50°C und 70°C
durchführen).
Als Nebenreaktion findet eine katalytische Spaltung von H2O2 (katalysiert durch Co2+) statt. Daher ist eine Glimmspanprobe positiv.
Gefahren:
Wasserstoffperoxid ist ätzend, Kobaltchlorid giftig.
Entsorgung:
Die Reaktionslösung kommt zum anorganischen Schwermetallabfall.
Literatur & Links:
Paul T. Ruda: "A Versatile Kinetics Demonstration",
Journal of Chemical Education, 55 (1978), 652
A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: "Lehrbuch der Anorganischen Chemie";
Berlin: W. deGruyter, 1995 (101. Aufl.), S. 1554/55 & 1623-28
Zu Peroxo-Kobaltkomplexen:
E. A. V. Ebsworth, J. A. Weil: "Paramagnetic Resonance Absorption in Peroxo-Dicobalt
Complexes", Journal of Physical Chemistry, 63 (1959), 1890-1900
M. H. Gubelmann, St. Rüttimann, B. Bocquet, A. F. Williams: "The Reactivity of the
Pentacyano(h1-Dioxygen)cobaltate(III) Ion in
Aqueous Solution", Helvetica Chimica Acta, 73 (1990), 1219-27
September 2000: Ruhemanns Purpur
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Seite erstellt am: Samstag, 30. September 2000, A. Schunk.
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