Warum wird Kupfersulfat beim befeuchten wärmer?
Warum wird weißes Kupfersulfat wärmer wenn man es befeuchtet?
2 Antworten
Moin,
weil sich dieses Salz exotherm in Wasser löst.
Für das Lösen von Salzen in Wasser sind (vereinfacht gesagt) im Wesentlichen drei Energien von Bedeutung: die Gitterenergie (die die Ionen zusammen hält und die überwunden werden muss, damit sich einzelne Ionen aus dem Ionengitter lösen lassen), die Hydratationsenergie (die freigesetzt wird, wenn Ionen im Wasser von einer Wasserhülle - Hydrathülle - umgeben werden) und die Entropie (also die Energie, die ein Maß für die Unordnung eines Systems ist).
Ist die Gitterenergie sehr viel größer als die Hydratationsenergie, löst sich das Salz nicht im Wasser.
Ist die Gitterenergie viel kleiner als die Hydratationsenergie löst sich das Salz in Wasser und es wird Energie an die Umgebung (in dem Fall ans Wasser) abgegeben.
Ist die Gitterenergie nur etwas größer als die Hydratationsenergie, kann sich das Salz dennoch im Wasser lösen, weil die Unordnung in der Lösung zunimmt, wenn dort viele einzelne Ionen herumschwimmen, als wenn ein einziger Salzkristall im Wasser liegt, in dem alle enthaltenen Ionen einen festen Gitterplatz einnehmen. Die eventuell fehlende Energie für den Lösungsvorgang (die Gitterenergie ist immerhin etwas größer als die Hydratationsenergie) wird dann der Umgebung entzogen (in dem Fall dem Wasser). Darum kühlen derartige Salze beim Lösen das Wasser ab.
Kupfer-II-sulfat gehört nun zur zweiten Gruppe. Die Gitterenergie ist viel kleiner als die Hydratationsenergie, so dass die freiwerdende Energie die Lösung erwärmt. Beim Kupfer-II-sulfat kann das leicht mal 40°C ergeben...
LG von der Waterkant
Weil eine chemische Reaktion abläuft und Wärme erzeugt.
„Weißes Kufersulfat” ist gewöhnlich das Monohydrat CuSO₄·H₂O, das sich beim Erhitzen des Pentahydrats bildet (das letzte H₂O ist schwierig zu entfernen, IIRC, weil man dazu eine so hohe Temperatur braucht, daß das Sulfat nicht mehr stabil ist und in CuO + SO₃ zerfällt).
Nun müssen wir uns das aus der Perspektive der Cu²⁺-Ionen ansehen. Die stecken ja in einem Kristallgitter. Im Pentasulfat hat jedes davon vier O-Atome als Nachbarn, die zu den H₂O-Molekülen gehören. Im Monosulfat müssen sie mit O-Atomen von SO₄²⁻-Ionen vorlieb nehmen. Das ist jedoch deutlich instabiler, weil Sulfat ein schwächerer Komplexbildner ist als Wasser (deshalb hat man in wäßriger Lösung ja auch Aquo-Komplexe und nur sehr selten Sulfato-Komplexe).
Durch das Befeuchten bekommen also die Cu²⁺-Ionen ihren bevorzugten Bindungspartner zurück, und die Bindungsenergie wird als Wärme frei.