Elektrolyse im Mikromaßstab

Allgemeine Hinweise zum Experimentieren und Disclaimer beachten!

Einleitung

Bei der Elektrolyse wird eine Redox-Reaktion durch elektrischen Strom erzwungen. Dieses Verfahren ist vor allem in der chemischen Industrie von Bedeutung - so werden Edelmetalle durch Elektrolyse raffiniert. Aber auch die Erzeugung von Chlor, Natronlauge und (zukünftig) Wasserstoff wird durch Elektrolyse bewerkstelligt.

Schwierigkeitsgrad

Schülerexperiment - einfach

Geräte

Objektträger, zwei Graphitelektroden, Klebeband, Pipette, Netzgerät, ph-Indikator

Chemikalien

• Kupfersulfat Pentahydrat

Durchführung

Aus 2,5 g Kupfersulfat Pentahydrat und 10 mL dest. Wasser wird eine in etwa 1 molare Lösung hergestellt. 

Auf einem Objektträger werden zwei Graphitelektroden mit Klebeband befestigt, so dass ein Abstand von ungefähr 5 mm verbleibt. 0,5 mL Milliliter der eben bereiteten Kupfersulfatlösung werden in diesen Zwischenraum pipettiert. 

Bei Anlegen einer Spannung von etwa 10 V und einer Stromstärke von 0,2 A für eine Dauer von 10 s entsteht an der Kathode (Minuspol) elementares Kupfer und an der Anode Schwefelsäure (durch Überspannung auch Wasserstoff). 

Die Schwefelsäure lässt sich mit einem pH-Indikator wie Methylrot oder pH-Papier nachweisen. 

Entsorgung

Anfallender Abfall muss auf Grund der entstehenden Kupferverbindungen im Gefäß für Schwermetallsalz-Lösungen entsorgt werden.

Erklärung

Wird ein ionisch gebundenes Molekül in Wasser gelöst, wird die Bindungsstärke zwischen den Ionen viel schwächer und es spaltet sich in Kationen und Anionen, die sich frei in der Lösung bewegen. Das Kupfersulfat (CuSO₄) liegt in wässriger Lösung also als das positive Ion Cu²⁺ sowie das negative Ion SO₄^2- vor. 

Bei Anlegen einer Spannung laufen folgende Reaktionen ab:

Anode (+): 2 (SO₄)^2- + 2 H₂O -> 2 H₂SO₄ + O₂

Kathode (-): Cu²⁺ + 2 e^- -> Cu

Video

Gefährdungsbeurteilung (Gestis-Stoffdatenbank)

Kupfersulfat-Pentahydrat

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