Was entsteht bei der Reaktion von Kupfer und Schwefelsäure?
Normalerweise entsteht bei der Reaktion von einer Säure und einem Metall ein Salz und evtl. Wasserstoff. Aber wie ist das bei Schwefelsäure und Kupfer? Ich würde da folgende Reaktionsgleichung aufstellen:
H2SO4 + Cu --> CuSO4 + H2
Jetzt gibt es aber ein paar Probleme:
1.) Schwefelsäure hat zwei Dissoziationsstufen, also sind in der Säure H+ -Ionen, HSO4- -Ionen und SO42- -Ionen. Müsste da nicht auch Kupferhydrogensulfat entstehen?
2.) Die Reaktionsgleichung, die ich aufgestellt habe, ist falsch. Es heßt richtig:
Cu + 2 H2SO4 --> CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Aber weshalb entsteht da Schwefeldioxid und nicht -wie ich erst gedacht habe- nur Kupfersulfat und Wasserstoff?
3.) Kupfer hat meistens die Oxidationszahl II. Warum denn nicht I? Wäre es nicht am stabilsten, wenn ein Kupferatom das Elektron aus dem 4s-Orbital abgibt und damit alle Orbitale entweder voll oder leer sind?
Viele Grüße und danke im Voraus,
Eucalyptus123
1 Antwort
Die von Dir bei 2) aufgestellte Reaktionsgleichung ist zwar richtig, aber diese Reaktion läuft nur ab, wenn man heiße konzentrierte Schwefelsäure in Kontakt mit Kupfer bringt.
Wenn Du noch keine Elektrochemie und Kenntnis zu Normalpotenzialen hast, dann kannst Du dieses Reaktionsverhalten der Säure mit Kupfer mit Deinen bisherigen Kenntnissen nicht erklären.
Hallo Eukcalyptus123, was ich jetzt schreibe kann keine Erklärung für Dich sein, denn der ganze Komplex ist zu kompliziert und ohne Elektrochemie ist die Beantwortung nicht so einfach.
Es ist nun so, dass bei diesen Bedingungen (heiße konzentrierte Schwefelsäure) eine Reaktion zwischen Kupfer und Schwefelsäure wie folgt möglich wird:
Kupfer gibt Elektronen ab und wird oxidiert: Cu --> Cu²⁺ + 2 e⁻
Schwefelsäuremoleküle geben durch Autoprotolyse Protonen (H⁺) ab. Ein anderes Schwefelsäuremolekül kann Protonen und Elektronen aufnehmen und wird dabei reduziert.
Reduktion: H₂SO₄ + 2 H⁺ + 2 e⁻ --> SO₂ + 2 H₂O
Diese beiden Gleichungen werden zu einer sogenannten Redoxgleichung zusammengefasst und die Elektronen gekürzt.
Man erhält dann:
Cu + H₂SO₄ + 2 H⁺ --> Cu²⁺ + SO₂ + 2 H₂O
Du siehst, es treten hier doch eine ganze Reihe von Begriffen auf, die Dir noch sehr fremd sind.
Andererseits freut es mich aber, dass Du an der Chemie so einen Gefallen findest. Wie wäre es mit einer Teilnahme am Wettbewerb "Schüler experimentieren" oder dann "Jugend forscht"?
Danke für die Antwort, aber ich mache das sozusagen als "Hobby", weil ich mich dafür interessiere. Ich habe mir meine Kenntnisse selbst beigebracht. In der Schule (ich bin jetzt in der 9.) hatten wir noch nicht mal den Atomaufbau. Ich weiß zwar schon relativ viele Dinge (Orbitalmodell, ph-Wert, pKs-Wert etc.), aber ich habe da noch einige Lücken. Wärst du vielleicht so freundlich, mir zu erklären, wie diese Reaktion zustande kommt? Das interessiert mich wirklich!
Danke im Voraus,
Eucalyptus123