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Versuche

Nachweis von Kupfer-Ionen mit Tetraamminkupfer-Komplex

Zielsetzung

Du führst eine Nachweisreaktion von Kupfer-Ionen als Kupferkomplex durch.

Hinweise zur Gefährdung

Dieses Experiment darf nur von Lehrpersonen durchgeführt werden!

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch
Abb. 1 Versuchsmaterial

Material

  • Reagenzglas
  • Stopfen
  • Pipette
  • Reagenzglasständer
  • Spatel

Chemikalien

  • Kupfersulfat
  • Wasser
  • Ammoniak-Lösung \(\ce{(ω\,=\,10\%)}\)
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Edukte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Kupfer(II)-sulfat, wasserfrei \(\ce{CuSO4}\)
GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H302 H315 H319 H410
P264 P270 P273 P301+P312 P302+P352 P305+P351+P338
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Ammoniak, wässrige Lösung \(\ce {NH4OH}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H410: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P261: Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271: Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
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Wasser \(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
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Kupfer(II)-sulfat, wasserfrei
\(\ce{CuSO4}\)
GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H302 H315 H319 H410
P264 P270 P273 P301+P312 P302+P352 P305+P351+P338
Ammoniak, wässrige Lösung
\(\ce {NH4OH}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung GHS09 - Umweltgefährlich
H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335: Kann die Atemwege reizen. H410: Sehr giftig für Wasserorganismen mit langfristiger Wirkung.
P261: Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271: Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen. P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Wasser
\(\ce {H2O} \)
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.
Kein gefährlicher Stoff nach GHS.

Produkte

Stoffname Summenformel Gefahrenhinweise
Kupfer(II)-tetramminsulfat \(\ce{[Cu[NH3]4]^2+}\)
GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H319 H412
P273 P337+P313
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Kupfer(II)-hydroxid \(\ce{Cu(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3 GHS09 - Umweltgefährlich
H302 H318 H330 H410
P260 P273 P280 P301+P312+P330 P304+P340+P310 P305+P351+P338
Link zur GESTIS-Stoffdatenbank
Kupfer(II)-tetramminsulfat
\(\ce{[Cu[NH3]4]^2+}\)
GHS07 - Giftig Kat. 4 (Gesundheitsschädlich), Ätz- oder Reizwirkung Kat. 2, niedrigere systemische Gesundheitsgefährdung
H319 H412
P273 P337+P313
Kupfer(II)-hydroxid
\(\ce{Cu(OH)2}\)
GHS05 - Ätzend etc. Kat. 1 GHS06 - Giftig Kat. 1 - 3 GHS09 - Umweltgefährlich
H302 H318 H330 H410
P260 P273 P280 P301+P312+P330 P304+P340+P310 P305+P351+P338

Versuchsaufbau/Durchführung

  • Gib etwas Wasser in das Reagenzglas, sodass dieses etwa zwei Finger breit gefüllt ist (Abb. 2.1).
  • Gib eine Spatelspitze Kupfersulfat hinzu (Abb. 2.2). Verschließe das Reagenzglas mit dem Stopfen und schüttle das Reagenzglas leicht.
  • Notiere deine Beobachtungen.
  • Gib nun mit der Pipette 3 Tropfen der Ammoniak-Lösung in das Reagenzglas (Abb. 2.3).
  • Jetzt solltest du einen Niederschlag, also einen Feststoff, beobachten können.
  • Gib weitere Tropfen der Ammoniak-Lösung hinzu, bis sich der Niederschlag wieder löst.
  • Notiere deine Beobachtungen.

 

Tipps und Tricks

Wenn du in deiner Chemiesammlung nur blaues Kupfersulfat vorhanden hast, kannst du dieses auch mit dem Brenner erhitzen. Dabei entweicht das Wasser und weißes, wasserfreies Kupfersulfat bleibt übrig.

Hinweise zur Entsorgung

Gib die Lösung am Ende in den Abfallbehälter für Schwermetalle.

Aufgabe
Aufgabe

Führe das Experiment durch und beschreibe, was du beobachten kannst.

Erkläre, die Farbveränderungen während des Experiments mithilfe der Reaktionen, die stattfinden.

Lösung

Beobachtung

Kupfersulfat ist als wasserfreies Pulver weiß. Wenn du das wasserfreie Kupfersulfat in Wasser löst, entsteht eine hellblaue Lösung. Gibst du dann Ammoniak-Lösung hinzu, bildet sich zunächst ein hellblauer Niederschlag. Wenn du weitere Ammoniak-Lösung hinzugibst, löst sich der Niederschlag und eine dunkelblaue Lösung entsteht.

 

Ergebnis

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung;
Abb. 4 Hexaaquakupfer-Komplex

Wenn du Kupfersulfat in Wasser gibst, entsteht der hellblaue Hexaaquakupfer-Komplex (Abb. 4).

\(\ce{Cu^{2+} + 6 H2O -> [Cu(H2O)6]^{2+}}\)

Bei diesem Komplex befindet sich das Kupfer-Ion im Zentrum und hat sechs Wasser-Moleküle als Liganden um sich gebunden. Wenn du nun ein wenig Ammoniak-Lösung hinzugibst, entsteht der hellblaue Niederschlag Kupferhydroxid.

\(\ce{[Cu(H2O)6]^{2+} + 2 OH- -> Cu(OH)2 + 6 H2O}\)

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung;
Abb. 5 Tetraaminkupfer-Komplex

Gibst du weitere Ammoniak-Lösung im Überschuss hinzu, löst sich das Kupferhydroxid. Die Kupfer-Ionen reagieren dabei mit den Ammonium-Ionen zu dem dunkelblauen Tetraaminkupfer-Komplex (Abb. 5). Bei diesem Komplex befindet sich das Kupfer-Ion im Zentrum und hat vier Ammoniak-Moleküle um sich gebunden.

\(\ce{Cu^{2+} + 4 NH3 -> [Cu(NH3)4]^{2+}}\)