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Zunächst wird das Kupferblech intensiv erhitzt. Achtet auf den richtigen Abstand des Bunsenbrenners zum Reagenzglas, so dass die heißeste Stelle der Flamme auch richtig wirken kann. Stellt den Bunsenbrenner aber nicht einfach unter das Reagenzglas, denn sonst kann damit das Glas durchgeschmolzen werden! Nach etwa einer Minute kann dann der Schwefel erhitzt werden, bis er gasförmig wird (man sieht die Dämpfe). Sobald die Schwefeldämpfe des Kupferblech erreichen kann man wieder das Kupferblech für kurze Zeit erhitzen. Dann sollten immer abwechselnd Schwefel und Kupfer erhitzt werden, bis man am Kupferblech beobachten kann, dass es zu Glühen anfängt. Dann reicht es, ein wenig den Schwefel zu erhitzen, um genügend Schwefeldampf zum Kupferblech zu "bringen". Wenn das Glühen einmal durch das Kupferblech "durchgelaufen" ist kann man den Bunsenbrenner abschalten ( Reihenfolge beachten! ). Teil 2: Untersuchung des Produktes Sobald der Schwefel im Reagenzglas wieder eine gelbe Farbe angenommen hat und nicht mehr klar/braun aussieht ist, wird überprüft, ob das Reagenzglas gut genug abgekühlt ist, um sich nicht die Finger daran zu verbrennen.
2. 3 Kupfer reagiert mit Schwefel a) Versuch Kupferblech und Schwefel reagieren beim Erhitzen unter schwachem Aufglühen zu einem spröden schwarzblauen Feststoff. b) Reaktionsschema (Reaktionsgleichung) Kupfer + Schwefel → Kupfersulfid ΔH < 0 rötlich gelb blauschwarz Ausgangsstoffe (vorher) Reaktionsprodukt (nachher) 2. 4 Zink reagiert mit Schwefel b) Beobachtung Das Gemisch aus Zink und Schwefel reagiert beim Zünden sehr heftig. Es entsteht ein weißer Feststoff. c) Reaktionsschema (Reaktionsgleichung) Zink + Schwefel → Zinksulfid ΔH < 0 grau gelb weiß 2. 5 Silber reagiert mit Schwefel a) Versuch Etwas Schwefelpulver wird auf einem Silberblech vorsichtig erhitzt. b) Beobachtung Es entsteht ein schwarzer Feststoff. c) Reaktionsschema Silber + Schwefel → Silbersulfid ΔH < 0 silbrig gelb schwarz 2. 6 Zusammenfassung (Herstellung von Metallsulfiden) Die Metalle Zink, Eisen, Kupfer und Silber reagieren mit Schwefel in exothermer Reaktion. Heftigkeitsreihe (Zink reagiert am heftigsten, danach Eisen, Kupfer und schließlich Silber): Zink (Zn) > Eisen (Fe) > Kupfer (Cu) > Silber (Ag) Merke: Bei exothermen chemischen Reaktionen ist der Energieinhalt der Ausgangsstoffe größer als der der Produkte.
Das genaue Verhältnis ist Cu 2 I Cu II (S 2)S. [3] Vorkommen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] In der Natur kommt Kupfer(II)-sulfid als das Mineral Covellin vor. Gewinnung und Darstellung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Kupfer(II)-sulfid wird (im Labor) durch Fällung aus wässriger Lösung dargestellt, beispielsweise durch Einleiten von Schwefelwasserstoff. [4] Hochreines Kupfer(II)-sulfid erhält man durch Reaktion einer Kupfer(I)-sulfid /Schwefel-Mischung bei Raumtemperatur. [4] Eigenschaften [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Physikalische Eigenschaften [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Kupfer(II)-sulfid ist ein schwarzer, wasserunlöslicher Feststoff, der in der Natur als sulfidisches Kupfererz vorkommt. Er ist elektrisch leitfähig. In feuchter Luft wird das Erz Kupfer(II)-sulfid zu Kupfersulfat oxidiert. In trockener Luft bei Raumtemperatur ist die Verbindung stabil. Wird Kupfer(II)-sulfid unter Luftausschluss erhitzt, zerfällt es bei 507 °C zu Kupfer(I)-sulfid und Schwefel.
Ich habe mich folgendermaßen herausgeredet: Wenn die Hypothese gilt, so dürften sich die Eigenschaften von Kupfer- und Schwefelteilchen dabei nicht ändern, da ja lediglich eine Art Gemisch entsteht. Also müsste das Endprodukt eine Mischfarbe aus Rotbraun (Kupfer) und Gelb (Schwefel) aufweisen. Außerdem ist schwer zu erklären, warum Energie bei dieser Reaktion frei wird (und das ist sichtbar). Dann habe ich eine andere Theorie präsentiert: Kupfer und Schwefel:Theorie 2 Kupferteilchen können nur eine begrenzte Anzahl an Schwefelteilchen (oder umgekehrt) aufnehmen. Dabei entsteht ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften, also eine Verbindung. Die SuS haben berechtigt angeführt, dass sich ja auch hier die jeweiligen Teilchen nicht verändern und die Farbigkeit so gesehen auch nicht stimmt. Da sie es so genau wissen wollten, musste ich dann doch einräumen, dass sich die Teilchen sehr wohl verändern, wenn sie sich verbinden und dadurch die Energieerscheinungen und die anderen Eigenschaften zu erklären sind.
Dies ist ein sehr bekannter Versuch zum Nachweis vom Gesetz der konstanten Proportionen. Dazu lässt man ein Kupferblech mit bekannter Masse mit Schwefel reagieren und wiegt das Produkt erneut. Dabei ist das Massenverhältnis von Kupfer und Schwefel im Idealfall konstant, da folgende Reaktion abläuft: 2Cu + S → Cu 2 S Es reagieren also 32u Schwefel mit ca. 2x63, 5u Kupfer (127u) (alle Werte gerundet), sodass man auf ein Massenverhältnis von ziemlich genau 4:1 ( m(Cu):m(S)) kommt. Dazu spannt man ein Reagenzglas mit wenig Schwefelpulver leicht schräg in ein Stativ ein. Jede Versuchsgruppe (je mehr Gruppen, desto besser), erhölt ein unterschiedlich großes Kupferblech. Dieses wird gewogen und so in das Reagenzglas eingeführt, dass es etwa 4–5cm über dem Schwefel zu liegen kommt. Dann werden sowohl der Schwefel als auch das Reagenzglas erhitzt. Man sollte den Ablauf dieses Experimentierteils einmal vorher mit den SuS üben (Vorstunde).
Lässt man Kupfer und Schwefel in den entsprechenden Schulversuchen miteinander reagieren, so fällt auf, dass das Kupfer in der Regel nicht den gesamten Schwefel aufnimmt. Tatsächlich sind es im Verhältnis zum Kupfer nur sehr geringe Stoffportionen, die notwendig sind, um z. B. ein Kupferblech vollständig zu Kupfersulfid umzusetzen. Meine SuS der 7. Klasse hatten dazu eine ausgezeichnete Idee auf Basis ihres Wissens über das Kugelteilchenmodell. In Anlehnung an die Volumenkontraktion bei der MIschung von Wasser und Brennspiritus formulierten sie folgende Hypothese: Kupfer und Schwefel: Theorie 1 Zwischen den Kupferkugelteilchen befinden sich Lücken, deren Anzahl begrenzt ist. Sind alle Lücken von den Schwefelteilchen besetzt, so kann das Kupfer keinen weiteren Schwefel mehr aufnehmen – eine absolut logische Hypothese, die gar nicht so einfach mit dem Kenntnisstand einer 7. Klasse zu widerlegen ist.