Warum handelt es sich bei den Vorgängen um eine chemische Reaktion?
Warum handelt es sich bei den Vorgängen um eine chemische Reaktion?
2 Antworten
Moin,
das ist eigentlich alles ganz interessant:
Eine chemische Reaktion ist ja durch zwei Kriterien gekennzeichnet:
- eine Stoffveränderung (Stoffumwandlung) und
- einen Energieumsatz.
Du faltest das Kupferblech am Anfang so zusammen, dass es eine äußere Schicht gibt, die mit der Luft in Verbindung steht, und eine innere Schicht, an die durch die Faltung keine Luft gelangen kann. Das Kupferblech hat typisch metallische Eigenschaften: es glänzt (rotbraun) und ist biegsam...
Nun erhitzt du diesen gefalteten „Kupferbrief” in einer rauschenden Brennerflamme. Das Blech glüht orangerot auf. Daran erkennt man auf jeden Fall einen Energieumsatz: man sieht es leuchten, das heißt, es wird Lichtenergie freigesetzt; aber auch anfassen will das Blech bestimmt niemand, weil man wahrscheinlich schon einmal gehört hat, dass Rotglut auch sehr heiß ist. Es wird also auch Wärme freigesetzt.
Aber findet auch eine Stoffveränderung statt? Das Kupferblech überzieht sich außen jedenfalls mit einem grauschwarzen Belag.
Nun erhebt sich die Frage: Ist dieser grauschwarze Belag das Produkt einer chemischen Reaktion oder handelt es sich dabei etwa nur um Ruß aus der Brennerflamme?!
Wenn du den Belag nach dem Abkühlen des Blechs berührst, bröckelt er ab und färbt deine Finger schwärzlich. Das könnte auf Ruß hindeuten. Unter der schwarzen Schicht erscheint das Kupferblech matt-rot, also nicht mehr rotbraun glänzend wie zuvor das Kupferblech aussah, aber immerhin noch rot.
Nun könntest du mit zwei geschickten Folgeversuchen überprüfen, welche der beiden Hypothesen (der Belag ist das Produkt einer chemischen Reaktion oder der Belag ist nur eine Rußablagerung) richtig ist.
Wenn du nämlich nun ein Stück Kupferblech in ein Becherglas steckst und dieses dann mit der Brennerflamme erhitzt, dann wirst du feststellen, dass sich nach einiger Zeit das Kupferblech wie beim ersten Versuch wieder mit einer grauschwarzen Schicht überzieht. Da diesmal die Flamme aber gar nicht direkt an das Blech gelangen konnte, weil das Becherglas dazwischen war, kann der Belag auf dem Blech diesmal kein Ruß aus der Flamme sein!
Und wenn du dann auch noch die weiße Scherbe einer Porzellanschale mit einer Tiegelzange in die rauschende Flamme des Brenners hältst, wirst du feststellen, dass diese Flamme so gut wie gar nicht rußt. Jedenfalls überzieht sich die Porzellanscherbe nicht mit einem schwarzen Belag.
Beides zeigt (einmal direkt, einmal indirekt), dass der schwarze Belag kein Ruß sein kann. Dann liegt auf der Hand, dass er das Produkt einer chemischen Reaktion gewesen ist.
Wenn du den Kupferbrief auffaltest, wirst du sehen, dass er innen keinen schwarzen Belag hat. Das ist auch logisch, weil an die Innenseite keine Luft gelangen konnte. Deshalb fand hier auch keine Reaktion statt.
Und ganz zum Schluss bleibt noch die Frage übrig, welcher andere Stoff genau mit dem Kupfer reagiert hat?! Da kommt man zum Beispiel auf die Idee, dass dies der Sauerstoff aus der Luft gewesen sein könnte, da Sauerstoff ein ziemlich reaktiver Stoff ist.
Dann müsste der Belag Kupferoxid sein. Tja, und wenn du Kupferoxid anschauen willst, wirst du feststellen, dass es zwei Kupferoxide gibt, nämlich matt-rotes Kupfer-I-oxid und grauschwarzes Kupfer-II-oxid. Moment mal...!? Matt-Rot und Grauschwarz? Hey, das waren doch auch genau die Farben der Beläge, die man außen am Kupferbrief gefunden hat: eine matt-rote Schicht direkt auf dem Blech und eine grauschwarze Schicht darüber (also als Außenbelag).
Und auch das passt prima zu allen Beobachtungen, denn Kupfer-I-oxid entsteht, wenn Kupfer mit nicht genügend Sauerstoff reagiert. Ist aber viel Sauerstoff vorhanden, entsteht Kupfer-II-oxid. Tja, und nachdem ganz außen immer genügend Sauerstoff in der Luft vorhanden ist, während eine Schicht darunter nur noch wenig Sauerstoff an das Kupferblech kommt, passt auch das zusammen.
Sag mal selbst: ist es nicht faszinierend, was da alles hinter diesem so einfach erscheinenden Versuch steckt?
Fazit:
Der schwarze Belag auf dem Kupferbrief ist das Produkt einer Reaktion zwischen Kupfer und Sauerstoff (aus der Luft). Dabei entsteht Kupfer-II-oxid. Das erkennt man daran, dass nach der Zuführung von Aktivierungsenergie (Brennerflamme) unter Energieumsatz (Wärme und Licht) eine Stoffumwandlung stattfindet (von metallischem, rotbraun-glänzendem biegsamem Kupfer zu bröckeligem schwarzem Kupfer-II-oxid).
Unter diesem Belag gibt es außerdem noch die Stoffumwandlung zu matt-rotem Kupfer-I-oxid.
Alles klar?
LG von der Waterkant
Hallo VaniBlackyLui1,
Eine chemische Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff nennt man Oxidation (Verbrennung). Das geschieht in diesem Bild.
Wenn ein Metall oxidiert, dann entsteht Metalloxid.
Mit freundlichen Grüßen
Eine Oxidation muss nicht immer was mit Sauerstoff zu tun haben, die Definition ist etwas grob. Viel mehr bezeichnet eine Oxidation den Vorgang der Elektronenabgabe
Das ist schon klar, aber hier hast du ein eindeutiges Bild und an ihm orientiert man sich. Oxidation kannst du kompliziert erklären, hilft bei der Fragestellung jedoch nicht eindeutig. Also immer darauf achten, wie man Sachen ausbalanciert.
Mag sein, nur würde ich so etwas bei einer Prüfung bringen und sagen "Eine Oxidation muss es sein, weil etwas mit Sauerstoff reagiert hat.", wird man mich halt schief anschauen. - Das es eine chemische Reaktion ist, will ich ja auch gar nicht madig reden. Nur wenn Dir jemand erzählt, dass Röntgenstrahlung und Gamma-Strahlung, das Gleiche wären, nur weil die sich im Bereich überschneiden, würdest Du auch seltsam schauen :-)
Bei einer Prüfung gibst du alle winzigen Details mit Perfektion. ;)
Hier ist die Situation anders. Der Fragsteller hat sich ja explizit auf dieses Bild bezogen, und da sehen wir eine Flamme und einen Stoff namens Kupfer. Und aufbauend auf das, kann man kurz und knapp die Sachlage erklären.
Ins Detail brauchen wir bei dieser Sachlage nicht zu gehen meiner Meinung nach. Dem Fragesteller hat es ja so geholfen.
Danke