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"Alchemie - Goldhestellung"

Erzeugung einer Messingschicht auf einer Kupfermünze

Einleitung:

Wir verwenden 5-Cent-Stücke, die eigentlich nicht wirklich aus Kupfer bestehen, sondern aus Kostengründen nur verkupfert sind. Sie besitzen also nur außen eine dünne Schicht Kupfer.
In dem Versuch soll zunächst eine Schicht Zink auf die Münze aufgetragen und anschließend eine Legierung der beiden Metalle erzeugt werden.

Geräte/Chemikalien:

Kupfermünze, Becherglas, Bunsenbrenner, Tiegelzange, Schutzbrille, Natronlauge, Zinkpulver, destilliertes Wasser.

Versuchsaufbau: Hier fehlen Fotos oder Zeichnungen!

Versuchsdurchführung:

Die Kupfermünze wird mit Alkohol entfettet und abgetupft. Die Natronlauge wird mit destilliertem Wasser in das Becherglas getan. Das Zinkpulver wird anschließend hinzugeben. Die Kupfermünze wird einige Minuten hineingelegt. Anschließend wird sie in die leuchtende Flamme des Bunsenbrenners gehalten.

Versuchsbeobachtungen: Hier fehlen Fotos!

Die dunkele Flüssigkeit färbte sich schwarz. Es blubberte und zischte vor allem, als die Münze rein gehalten wurde. Auf der Münze bildete sich ein grauer Belag, der nach kurzem Abspülen silber wurde. In der Flamme des Bunsenbrenners färbte sich die 5-Cent-Kupfermünze gold.

Versuchserklärung:

Zink bildet mit Kupfer die gold-glänzende Legierung Messing. Zink besitzt aber ein negatives Standardpotenzial, so dass es an der Luft praktisch immer von einer Oxidschicht bedeckt ist.
Geldstücke sind immer verunreinigt. Insbesondere Fettablagerungen stören die Reaktion. Die 5-Cent-Münze muss deshalb mit Alkohol gründlich von Fett gereinigt werden, damit das Zink mit der Kupferoberfläche Kontakt haben kann.
Damit das Zink mit dem Kupfer in Kontakt kommen kann, muss die Oxidschicht zuerst entfernt werden. Die geschieht durch Reaktion mit der Natronlauge. Dabei wird das Zinkoxid zu wasserlöslichen Zinkat-Ionen (ein Komplex) umgewandelt. Das Zinkpulver hat danach eine sehr reine Oberfläche, sodass die Zinkatome auf den Kupferatomen der 5-Cent-Münze liegen.

ZnO(s)+H2O(l)+2Na++2OH(aq)-2Na++[Zn(OH)4](aq)2-


Nachdem die Oxidschicht auf der Oberfläche des Zinkpulvers entfernt wurde, kann Zink direkt mit dem Kupfer in Kontakt treten:



Die Zinkatome besitzen fast den selben Radius, wie die Kupferatome, deshalb können sie sehr leicht in das Kupfergitter eindringen und Kupferatome ersetzen, ohne dass das Kupfergitter stark verzerrt wird. Bis zu einem Anteil von 32,5% Zinkatomen bildet sich so das gold-glänzende α-Messing:





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