cbv13 Elektrolyse 2: Reinkupfer durch Elektrolyse
Erzwungene Elektronenübertragung von Kupfer auf Kupfer-Ionen

"Kupfer hat wegen seiner hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit  in der Elektrotechnik große Bedeutung. Verunreinigungen setzen jedoch die Leitfähigkeit stark herab. Deshalb muss Rohkupfer gereinigt (raffiniert) werden.
Durch elektrolytische Raffination stellt man industriell reinstes Kupfer her, indem man "Rohkupfer" (98,5 %) als Pluspol (Anode) und ein dünnes Blech aus Reinstkupfer  als Kathode in einer Kupfersulfat-Lösung elektrolysiert.
... Eine Gleichstromquelle entzieht den Kupfer-Atomen an der Anode Elektronen (Oxydations-Elektrode).
... Als Verunreinigung im Rohkupfer vorkommende Edelmetalle (Platin, Gold und Silber) lassen sich nicht oxydieren und sinken ...
    unverändert als "Anodenschlamm") zu Boden. Die Elektonen werden zur Kathode (Reduktions-Elektrode) "gepumpt" und auf .  
  ..Kupfer-Ionen weitergegeben.


Material
Experimentiertablett, Reaktionsplatte WP6 mit einem Deckel, AC/DC-Adapter 3 - 12 Volt, 2 Kabel mit Krokodiklemmen, isolierter Kupferdraht (D 0,8 mm), Schere, Waage, verdünnte Kupfersulfatlösung, dest Wasser, Nagel (10 cm), Toilettenpapier.
Aufgaben
1. Schneide zwei 15 cm lange Stücke von  isoliertem Kupferdraht ab. Enferne die Isolierung.
2. Umwickle den Nagel mit den Kupferdrähten, um Gebilde wie in Photo 1 zu erhalten.
3. Wiege sie und notiere die Gewichte.
4. Fülle eine der beiden Kammern von WP6 mit 4 mL verdünnter Kupfersulfat-Lösung.
5. Schneide die beiden Röhrchen auf der Deckeloberseite ab.
6. Schiebe von unten die Drahtenden der Kupfer-Elektroden durch den Deckel (Photo 2).
7. Verschließe die Kammer mit den 2 Elektroden, so dass sie in die Kupfersulfat-Lösung tauchen und sich nicht berühren.
8. Verbinde sie über ein schwarzes Kabel (Minuspol) und rotes Kabel (Pluspol) mit der auf 3 V (DC) eingestellten Spannungsquelle.
9. Nach etwa 1 Stunde öffne den Deckel, entnimm die Elektroden, spüle sie vorsichtig ab, markiere und trockne sie.
10. Wiege sie erneut und notiere die neuen Gewichte (Photo 3).
Beobachtungen
1. An der Kathode hat sich ein Kupfer-farbener Belag abgesetzt, von dem etwas verloren geht.
2. Die Masse der Kathode steigt von 0,63g auf 0,69g, die der Anode sinkt von 0,63g auf 0,55g (Photo 3),
 a
 Erklärungen (Skizze aus http://www.seilnacht.com/referate/elektro1.htm#Kupferraffination

a) Dem Kupfer des Pluspols werden Elektronen entzogen, das Metall zu Kupfer-Ionen oxidiert. Diese gehen in Lösung.
    Diese Oxidations-Elektrode (Anode) wird dadurch leichter.
b) Elektronen werden durch den metallischen Leiter zur negativen Kupferelektrode gepumpt
c) Positive Kupfer-Ionen (gr. Ionos = wandernd) werden zur negativen Elektrode gezogen
d) und dort unter Elektronenaufnahme zu metallsichem Kupfer reduziert.
  . Diese Reduktions-Elektrode (Kathode) wird dadurch schwerer.

Reaktionsgleichungen:
Anodische Oxidation:      Cu (unrein) -----> Cu2+ + 2e-
Kathodische Reduktion:  Cu2+ + 2e- -----> Cu (rein)

Die erhöhte Konzentration an positiven Metall-Ionen um die Anode und ihre verringerte um die Kathode gleichen sich durch Ionenwanderung aus.

 zurück....... weiter.............Veröffentlichung: 16.02.20081....................letzte Veränderung: 11.06.2008