Chemische Experimente

Experiment des Monats
Oktober 2003

Kupfer/Zink-Lokalelement

 Jahr der Chemie

Sind zwei Metalle leitend miteinander verbunden, liegt ein Lokalelement vor. An Lokalelementen laufen elektrochemische Reaktionen besonders schnell ab. Lokalelemente spielen daher eine große Rolle in der Technik, aber auch in der Medizin.

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Geräte und Chemikalien:
2 M Kupfersulfat-Lösung, Zinkblech, 2 M Salzsäure
Becherglas, Reagenzglas, Stativ.

Durchführung:
Ein Zinkblech wird zur Hälfte in eine Kupfersulfatlösung getaucht. Dabei überzieht sich das Blech mit einer braun-schwarzen Kupferschicht. Das Blech mit dem Kupferüberzug nach oben in ein mit verdünnter Salzsäure (oder verdünnter Schwefelsäure) gefülltes Reagenzglas geben. Sofort beginnt eine intensive Gasentwicklung, die an der Grenze zwischen blankem Zinkblech und Kupferüberzug am stärksten ist. In der Abbildung ist auch an der Ecke rechts oben, dem Ansatzpunkt der Pinzette, eine starke Blasenbildung erkennbar.

Lokalelement

Erklärung:
Zink ist ein unedles Metall, es wird daher von verdünnten Säuren angegriffen. Durch den Kupferüberzug liegt ein Lokalelement vor. An einem Lokalelement laufen Oxidation und Reduktion räumlich getrennt ab. Die Oxidation erfolgt bei dieser Reaktion an der freien Zinkoberfläche:

Zn -> Zn2+ + 2 e–
Die Reduktion der Protonen findet am Kupfer statt:
2 H+ + 2 e– -> H2
Die Elektronen fließen zwischen den Reaktionszentren durch die Metallschicht. An der Grenze zwischen Zink und Kupfer ist der Stromfluß am größten, die Korrosion daher dort am intensivsten.

Hinweise:
Lokalelemente können auch zum Korrosionsschutz ausgenutzt werden.
In der Mundhöhle können beim gleichzeitigen Einbringen von Amalgam- und Gold-Füllungen Lokalelemente ausgebildet werden. => Chemie für Ärzte

Gefahren: gesundheitsschädlich
Kupfersalze sind gesundheitsschädlich.

Entsorgung:
Die neutralisierten Lösungen kommen zum Schwermetall-Abfall.

Literatur & Links:
Praktikum Chemie für Mediziner: Versuch 5.4
eigene Unterlagen

Frau Dipl.-Chem. Gisela Martinek, Herrn Dipl.-Umw.Wiss. Simon Spycher und Herrn cand. med. Tobias Vogt danke ich sehr herzlich für die Unterstützung.

September 2003: Reaktionsträgheit der Alkane

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Seite erstellt am: Dienstag, 30. September 2003, A. Schunk, CCC Univ. Erlangen.

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